JP4633648B2 - Positive resist composition for immersion exposure and method for forming resist pattern - Google Patents
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Description
本発明は、液浸露光(イマージョン(immersion)リソグラフィー)工程を含むレジストパターン形成方法に用いられる液浸露光用ポジ型レジスト組成物およびレジストパターン形成方法に関する。 The present invention relates to a positive resist composition for immersion exposure and a resist pattern forming method used in a resist pattern forming method including an immersion exposure (immersion lithography) step.
半導体デバイス、液晶デバイス等の各種電子デバイスにおける微細構造の製造には、リソグラフィー法が多用されているが、デバイス構造の微細化に伴って、リソグラフィー工程におけるレジストパターンの微細化が要求されている。
現在では、リソグラフィー法により、例えばArFエキシマレーザーを用いた最先端の領域では、線幅が90nm程度の微細なレジストパターンを形成することが可能となっているが、今後はさらに微細なパターン形成が要求される。
Lithography is often used to manufacture fine structures in various electronic devices such as semiconductor devices and liquid crystal devices. However, with the miniaturization of device structures, it is required to make finer resist patterns in the lithography process.
At present, it is possible to form a fine resist pattern with a line width of about 90 nm in a state-of-the-art region using, for example, an ArF excimer laser by lithography. Required.
このような微細なパターン形成を達成させるためには、露光装置とそれに対応するレジストの開発が第一となる。
レジストとしては、高解像性が達成される上に、放射線の照射により発生した酸の触媒反応、連鎖反応が利用でき、量子収率が1以上で、しかも高感度が達成できる化学増幅型レジストが注目され、盛んに開発が行われている。
これまで、化学増幅型レジストのベース樹脂としては、KrFエキシマレーザー(248nm)に対する透明性が高いポリヒドロキシスチレン(PHS)やその水酸基を酸解離性の溶解抑制基で保護した樹脂(PHS系樹脂)や、ArFエキシマレーザー(193nm付近)に対する透明性に優れる(メタ)アクリル酸エステルから誘導される構成単位を主鎖に有する樹脂(アクリル系樹脂)のカルボキシ基を酸解離性溶解抑制基で保護した樹脂などが一般的に用いられている。なお、「(メタ)アクリル酸エステル」とは、α位に水素原子が結合したアクリル酸エステルと、α位にメチル基が結合したメタクリル酸エステルの一方あるいは両方を意味する。
また、酸解離性溶解抑制基としては、たとえば、エトキシエチル基等のアセタール基、tert−ブチル基等の3級アルキル基、tert−ブトキシカルボニル基、tert−ブトキシカルボニルメチル基などが知られている。たとえば、従来ArFレジスト組成物の樹脂成分中の酸解離性溶解抑制基を有する構成単位としては、下記特許文献1に示されるように、2−アルキル−2−アダマンチル(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル酸の3級エステル化合物から誘導される構成単位が一般的に用いられている。
In order to achieve such a fine pattern formation, the development of an exposure apparatus and a corresponding resist is the first.
As a resist, a chemically amplified resist that achieves high resolution while achieving high resolution, and can use catalytic reaction and chain reaction of acid generated by irradiation of radiation, has a quantum yield of 1 or more, and achieves high sensitivity. Is attracting attention and is being actively developed.
Up to now, as a base resin for chemically amplified resist, polyhydroxystyrene (PHS) having high transparency with respect to KrF excimer laser (248 nm) and a resin whose hydroxyl group is protected with an acid dissociable, dissolution inhibiting group (PHS resin) In addition, the carboxyl group of a resin (acrylic resin) having a structural unit derived from a (meth) acrylic acid ester having excellent transparency to an ArF excimer laser (near 193 nm) in the main chain is protected with an acid dissociable, dissolution inhibiting group. Resins and the like are generally used. The “(meth) acrylic acid ester” means one or both of an acrylic acid ester having a hydrogen atom bonded to the α-position and a methacrylic acid ester having a methyl group bonded to the α-position.
In addition, examples of acid dissociable, dissolution inhibiting groups include acetal groups such as ethoxyethyl groups, tertiary alkyl groups such as tert-butyl groups, tert-butoxycarbonyl groups, and tert-butoxycarbonylmethyl groups. . For example, as a structural unit having an acid dissociable, dissolution inhibiting group in a resin component of a conventional ArF resist composition, as shown in the following
一方、露光装置においては、使用する光源波長の短波長化や、レンズの開口数(NA)の大口径化(高NA化)等が一般的である。たとえば、一般に、レジスト解像性約0.5μmでは水銀ランプの主要スペクトルが436nmのg線が、約0.5〜0.30μmでは同じく水銀ランプの主要スペクトルが365nmのi線が用いられており、約0.30〜0.15μmでは248nmのKrFエキシマレーザー光が用いられ、約0.15μm以下では193nmのArFエキシマレーザー光が用いられている。
また、さらなる微細化のために、F2エキシマレーザー(157nm)やAr2エキシマレーザー(126nm)、EUV(極端紫外線;13.5nm)、EB(電子線)、X線等の使用が検討されている。
しかし、光源波長の短波長化は高額な新たな露光装置が必要となる。また、高NA化では、解像度と焦点深度幅がトレードオフの関係にあるため、解像度を上げても焦点深度幅が低下するという問題がある。
On the other hand, in an exposure apparatus, it is common to shorten the wavelength of the light source used, increase the numerical aperture (NA) of the lens (to increase the NA), or the like. For example, in general, the g-line with a main spectrum of a mercury lamp of 436 nm is used at a resist resolution of about 0.5 μm, and the i-line with a main spectrum of a mercury lamp of 365 nm is used at about 0.5 to 0.30 μm. 248 nm KrF excimer laser light is used at about 0.30 to 0.15 μm, and 193 nm ArF excimer laser light is used at about 0.15 μm or less.
For further miniaturization, the use of F 2 excimer laser (157 nm), Ar 2 excimer laser (126 nm), EUV (extreme ultraviolet; 13.5 nm), EB (electron beam), X-ray, etc. has been studied. Yes.
However, shortening the wavelength of the light source requires an expensive new exposure apparatus. Further, when the NA is increased, the resolution and the depth of focus are in a trade-off relationship. Therefore, there is a problem that the depth of focus is reduced even if the resolution is increased.
そのような中、液浸露光(イマージョンリソグラフィー)という方法が報告されている(たとえば、非特許文献1〜3参照)。
この方法は、露光時に、従来は空気や窒素等の不活性ガスで満たされているレンズとウェーハ上のレジスト膜との間の部分を、空気の屈折率よりも大きい屈折率を有する溶媒(液浸媒体)で満たした状態で露光(浸漬露光)を行う工程を有する方法である。
このような液浸露光によれば、同じ露光波長の光源を用いても、より短波長の光源を用いた場合や高NAレンズを用いた場合と同様の高解像性を達成でき、しかも焦点深度幅の低下もないといわれている。また、液浸露光は、既存の露光装置を用いて行うことができる。そのため、液浸露光は、低コストで、高解像性で、かつ焦点深度幅にも優れるレジストパターンの形成を実現できると予想され、多額な設備投資を必要とする半導体素子の製造において、コスト的にも、解像度等のリソグラフィー特性的にも、半導体産業に多大な効果を与えるものとして大変注目されている。現在、液浸媒体としては、主に水が検討されている。
This method uses a solvent (liquid) having a refractive index larger than the refractive index of air at the time of exposure between a lens and a resist film on the wafer, which is conventionally filled with an inert gas such as air or nitrogen. It is a method including a step of performing exposure (immersion exposure) in a state filled with an immersion medium.
According to such immersion exposure, even when a light source having the same exposure wavelength is used, the same high resolution as when a light source having a shorter wavelength or a high NA lens is used can be achieved, and the focus can be reduced. It is said that there is no decrease in depth. Moreover, immersion exposure can be performed using an existing exposure apparatus. For this reason, immersion exposure is expected to be able to form resist patterns with low cost, high resolution, and excellent depth of focus. In particular, in terms of lithography characteristics such as resolution, the semiconductor industry is attracting a great deal of attention. Currently, water is mainly studied as an immersion medium.
しかし、液浸露光にはまだまだ未知な点が多く、微細なパターンを実際に使用できるレベルで形成することは、実際には困難である。たとえば、液浸露光においては、上述のように、浸漬露光時にレジスト膜やレンズに液浸媒体が接触する。そのため、レジストに含まれる物質が液浸媒体中へ溶出する等によりレジスト膜が変質してその性能が低下したり、溶出した物質によって液浸媒体の屈折率が局所的に変化したり、溶出した物質がレンズ表面を汚染する等により、リソグラフィー特性に悪影響を与えることが考えられる。すなわち、感度が劣化したり、得られるレジストパターンがT−トップ形状となったり、レジストパターンの表面荒れや膨潤が生じる等の問題が予想される。
物質溶出を抑制する手段として、たとえば、レジスト膜の液浸媒体に対する耐性(液浸媒体耐性)を高めることが考えられる。現在、液浸媒体としては、主に水等の水性溶剤が検討されていることから、レジスト膜の疎水性を高めることが液浸媒体耐性向上に有効ではないかと推測される。
しかしながら、レジスト膜の疎水性を高めるためにレジストの組成を変更することは、通常、リソグラフィー特性を悪化させてしまう。そのため、物質溶出の抑制とリソグラフィー特性との両立は困難である。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、液浸露光時の物質溶出を抑制でき、リソグラフィー特性にも優れた液浸露光用ポジ型レジスト組成物およびレジストパターン形成方法を提供することを課題とする。
However, there are still many unknown points in immersion exposure, and it is actually difficult to form a fine pattern at a level where it can actually be used. For example, in immersion exposure, as described above, the immersion medium comes into contact with the resist film and the lens during immersion exposure. For this reason, the resist film changes in quality due to elution of substances contained in the resist into the immersion medium, and the performance of the resist film deteriorates, or the refractive index of the immersion medium locally changes or dissolves due to the eluted substance. It is conceivable that the substance adversely affects the lithography characteristics due to contamination of the lens surface. That is, problems such as deterioration in sensitivity, a resulting resist pattern having a T-top shape, and surface roughness and swelling of the resist pattern are expected.
As means for suppressing substance elution, for example, it is conceivable to increase the resistance of the resist film to the immersion medium (immersion medium resistance). At present, as an immersion medium, an aqueous solvent such as water is mainly studied. Therefore, it is estimated that increasing the hydrophobicity of the resist film is effective in improving the immersion medium resistance.
However, changing the composition of the resist in order to increase the hydrophobicity of the resist film usually deteriorates the lithography characteristics. Therefore, it is difficult to achieve both suppression of substance elution and lithography characteristics.
The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a positive resist composition for immersion exposure and a resist pattern forming method that can suppress substance elution during immersion exposure and have excellent lithography properties. This is the issue.
本発明者らは、前記課題を解決するために以下の手段を提案する。
すなわち、本発明の第一の態様は、酸解離性溶解抑制基を有し、酸の作用によりアルカリ可溶性が増大する樹脂成分(A)と、露光により酸を発生する酸発生剤成分(B)とを含有する液浸露光用ポジ型レジスト組成物であって、前記樹脂成分(A)は、主鎖環状型重合体(A1)と、鎖状の第三級アルキル基からなる酸解離性溶解抑制基を含むアクリル酸エステルから誘導される構成単位(a1−10)を有する非主鎖環状型重合体(A2)と、環式基を有する酸解離性溶解抑制基を含むアクリル酸エステルから誘導される構成単位(a1)を有する非主鎖環状型重合体(A3)とを含有することを特徴とする液浸露光用ポジ型レジスト組成物である。
The present inventors propose the following means in order to solve the above problems.
That is, the first aspect of the present invention includes a resin component (A) having an acid dissociable, dissolution inhibiting group and increasing alkali solubility by the action of an acid, and an acid generator component (B) that generates an acid upon exposure. A positive resist composition for immersion exposure, wherein the resin component (A) is an acid dissociable solution comprising a main chain cyclic polymer (A1) and a chain-like tertiary alkyl group. Derived from a non-main chain cyclic polymer (A2) having a structural unit (a1-10) derived from an acrylate ester containing an inhibitory group and an acrylate ester containing an acid dissociable, dissolution inhibiting group having a cyclic group A positive resist composition for immersion exposure, comprising: a non-main chain cyclic polymer (A3) having the structural unit (a1).
また、本発明の第二の態様は、前記第一の態様の液浸露光用ポジ型レジスト組成物を用いて基板上にレジスト膜を形成する工程、前記レジスト膜を浸漬露光する工程、前記レジスト膜を現像しレジストパターンを形成する工程を含むレジストパターン形成方法である。 The second aspect of the present invention includes a step of forming a resist film on a substrate using the positive resist composition for immersion exposure according to the first aspect, a step of immersion exposure of the resist film, the resist A resist pattern forming method including a step of developing a film to form a resist pattern.
なお、本明細書および特許請求の範囲において、「構成単位」とは、樹脂成分(重合体)を構成するモノマー単位(単量体単位)を意味する。
「露光」とは、放射線の照射全般を含む概念とする。
「低級アルキル基」は、炭素原子数1〜5のアルキル基である。
In the present specification and claims, “structural unit” means a monomer unit (monomer unit) constituting a resin component (polymer).
“Exposure” is a concept that includes radiation exposure in general.
The “lower alkyl group” is an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms.
本発明により、液浸露光時の物質溶出を抑制でき、リソグラフィー特性にも優れた液浸露光用ポジ型レジスト組成物およびレジストパターン形成方法が提供される。 INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, there are provided a positive resist composition for immersion exposure and a method for forming a resist pattern, which can suppress substance elution during immersion exposure and have excellent lithography characteristics.
≪液浸露光用ポジ型レジスト組成物≫
本発明の第一の態様の液浸露光用ポジ型レジスト組成物は、酸解離性溶解抑制基を有し、酸の作用によりアルカリ可溶性が増大する樹脂成分(A)(以下、(A)成分という。)と、露光により酸を発生する酸発生剤成分(B)(以下、(B)成分という。)とを含有するものである。
本発明の液浸露光用ポジ型レジスト組成物において、(A)成分は、酸解離性溶解抑制基を有するため、露光前はアルカリ不溶性であり、露光により前記(B)成分から発生した酸が作用すると、酸解離性溶解抑制基が解離し、これによって(A)成分全体のアルカリ溶解性が増大し、アルカリ不溶性からアルカリ可溶性に変化する。そのため、レジストパターンの形成において、液浸露光用ポジ型レジスト組成物を用いて得られるレジスト膜に対して選択的露光を行うと、露光部はアルカリ可溶性へ転じる一方で、未露光部はアルカリ不溶性のまま変化しないので、アルカリ現像することができる。
≪Positive resist composition for immersion exposure≫
The positive resist composition for immersion exposure according to the first aspect of the present invention has a resin component (A) (hereinafter referred to as component (A) having an acid dissociable, dissolution inhibiting group and increasing alkali solubility by the action of an acid. And an acid generator component (B) that generates an acid upon exposure (hereinafter referred to as component (B)).
In the positive resist composition for immersion exposure of the present invention, since the component (A) has an acid dissociable, dissolution inhibiting group, it is insoluble in alkali before exposure, and the acid generated from the component (B) by exposure is When acting, the acid dissociable, dissolution inhibiting group is dissociated, whereby the alkali solubility of the entire component (A) is increased, and the alkali insoluble is changed to alkali soluble. Therefore, in the formation of a resist pattern, when selective exposure is performed on a resist film obtained using a positive resist composition for immersion exposure, the exposed portion turns alkali-soluble, while the unexposed portion is alkali-insoluble. Since it remains unchanged, alkali development can be performed.
<(A)成分>
本発明において、(A)成分は、主鎖環状型重合体(A1)(以下、重合体(A1)ということがある。)と、鎖状の第三級アルキル基からなる酸解離性溶解抑制基を含むアクリル酸エステルから誘導される構成単位(a1−10)を有する非主鎖環状型重合体(A2)(以下、重合体(A2)ということがある。)と、環式基を有する酸解離性溶解抑制基を含むアクリル酸エステルから誘導される構成単位(a1)を有する非主鎖環状型重合体(A3)(以下、重合体(A3)ということがある。)とを含有する。
以下、主鎖環状型重合体(A1)、非主鎖環状型重合体(A2)、非主鎖環状型重合体(A3)について、それぞれ説明する。
<(A) component>
In the present invention, the component (A) comprises a main chain cyclic polymer (A1) (hereinafter sometimes referred to as polymer (A1)) and a chain-like tertiary alkyl group, which inhibits acid dissociable dissolution. A non-main chain cyclic polymer (A2) having a structural unit (a1-10) derived from an acrylate ester containing a group (hereinafter sometimes referred to as polymer (A2)), and a cyclic group A non-main chain cyclic polymer (A3) having a structural unit (a1) derived from an acrylate ester containing an acid dissociable, dissolution inhibiting group (hereinafter sometimes referred to as polymer (A3)). .
Hereinafter, the main chain cyclic polymer (A1), the non-main chain cyclic polymer (A2), and the non-main chain cyclic polymer (A3) will be described.
[主鎖環状型重合体(A1)]
本明細書および特許請求の範囲において「主鎖環状型重合体」とは、該重合体を構成する構成単位が、単環または多環式の環構造を有し、該環構造の環上の少なくとも1つ、好ましくは2つ以上の炭素原子が主鎖を構成する構成単位(以下、主鎖環状型構成単位という。)を有することを意味する。
かかる構造の重合体(A1)を含有することにより、液浸露光時の溶出が抑制されることに加えて、さらに、レジストとした際のエッチング耐性が向上する。これは、前記主鎖環状型構成単位を有することにより、炭素密度が高くなっているためと推測される。
[Main chain cyclic polymer (A1)]
In the present specification and claims, the term “main chain cyclic polymer” means that the constitutional unit constituting the polymer has a monocyclic or polycyclic ring structure, and is on the ring of the ring structure. It means that at least one, preferably two or more carbon atoms have a constituent unit constituting the main chain (hereinafter referred to as main chain cyclic constituent unit).
By containing the polymer (A1) having such a structure, elution at the time of immersion exposure is suppressed, and further, the etching resistance when used as a resist is improved. This is presumably because the carbon density is increased by having the main chain cyclic structural unit.
主鎖環状型構成単位としては、ポリシクロオレフィン(多環式のオレフィン)から誘導される構成単位、後述する構成単位(a’4)において挙げたジカルボン酸の無水物含有構成単位等が挙げられる。これらのなかでも、レジストとした際のエッチング耐性が特に優れることから、ポリシクロオレフィンから誘導される構成単位を主鎖に有することが好ましい。
ポリシクロオレフィンから誘導される構成単位としては、下記一般式(a’)で表される基本骨格を有する構成単位が好ましい。
Examples of the main chain cyclic structural unit include structural units derived from polycycloolefins (polycyclic olefins) and dicarboxylic acid anhydride-containing structural units listed in the structural unit (a′4) described later. . Among these, it is preferable to have a structural unit derived from a polycycloolefin in the main chain because the etching resistance when used as a resist is particularly excellent.
As the structural unit derived from polycycloolefin, a structural unit having a basic skeleton represented by the following general formula (a ′) is preferable.
「一般式(a’)で表される基本骨格を有する構成単位」は、一般式(a’)で表される構成単位(すなわちビシクロ[2.2.1]−2−ヘプテン(ノルボルネン)から誘導される構成単位、およびテトラシクロ[4.4.0.12.5.1.7.10]−3−ドデセンから誘導される構成単位)であってもよく、また、後述する構成単位(a’1)〜(a’3)等のように、その環骨格上に置換基を有していてもよい。つまり、「一般式(a’)で表される基本骨格を有する構成単位」には、その環骨格(ビシクロ[2.2.1]−2−ヘプタンまたはテトラシクロ[4.4.0.12.5.1.7.10]−3−ドデカン)を構成する炭素原子に結合した水素原子の一部または全部が水素原子以外の原子または置換基で置換された構成単位も含まれる。 The “structural unit having the basic skeleton represented by the general formula (a ′)” is a structural unit represented by the general formula (a ′) (ie, bicyclo [2.2.1] -2-heptene (norbornene). the induced structural units, and tetracyclo [4.4.0.1 2.5 .1. 7.10] -3- dodecene may be a structural unit) derived from, also described below structural unit ( As in a′1) to (a′3), the ring skeleton may have a substituent. That is, the “structural unit having the basic skeleton represented by the general formula (a ′)” includes the ring skeleton (bicyclo [2.2.1] -2-heptane or tetracyclo [4.4.0.1 2]. .5, 7.1, 7.10 ] -3-dodecane) includes a structural unit in which part or all of the hydrogen atoms bonded to the carbon atom constituting the structural unit are substituted with atoms or substituents other than hydrogen atoms.
重合体(A1)は、主鎖環状型構成単位以外の構成単位、たとえば後述する重合体(A2)において挙げるアクリル酸から誘導される構成単位(a)等を有していてもよいが、本発明の効果のためには、重合体(A1)中、主鎖環状型構成単位が、重合体(A1)を構成する全構成単位に対し、50〜100モル%含まれていることが好ましく、80〜100モル%含まれていることがより好ましい。 The polymer (A1) may have a structural unit other than the main chain cyclic structural unit, for example, a structural unit (a) derived from acrylic acid mentioned in the polymer (A2) described later. For the effect of the invention, in the polymer (A1), the main chain cyclic structural unit is preferably contained in an amount of 50 to 100 mol% with respect to all the structural units constituting the polymer (A1). It is more preferable that 80-100 mol% is contained.
・構成単位(a’1)
重合体(A1)は、解像性等のリソグラフィー特性が良好であることから、下記一般式(a’1)で表される構成単位(a’1)を有していることが好ましい。
・ Structural unit (a'1)
The polymer (A1) preferably has a structural unit (a′1) represented by the following general formula (a′1) because lithography properties such as resolution are good.
一般式(a’1)で表される構成単位(a’1)は、ポリシクロオレフィンから誘導される構成単位(a’)において、その環上の5位(a”=0の場合)または8位(a”=1の場合)に、置換基として、1−アルキル(式(a’1)におけるR61:炭素数2以上)−1−シクロアルキル(炭素数5〜8)オキシカルボニル基を有するものである。
解像性が向上する理由としては、この置換基の1−アルキル−1−シクロアルキル基部分は、酸解離性溶解抑制基であり、「1−アルキル」のアルキル基の炭素数が2以上であることにより、たとえば該アルキル基がメチル基である場合に比べて、酸解離性溶解抑制基が解離しやすくなっており、これによって解像性が向上すると推測される。また、単環の脂環式基であるシクロアルキル基を有することにより、たとえば酸解離性溶解抑制基がアダマンチル等の多環式基を含む場合に比べ、重合体(A1)の疎水性が低く(親水性が高く)なり、重合体(A1)をレジスト組成物に配合した際に、該レジスト組成物を用いて得られるレジスト膜とアルカリ現像液との親和性が高まって、得られるレジストパターンの解像性が向上すると推測される。
また、酸解離性溶解抑制基が、たとえば鎖状第3級アルキル基等の環を含まない構造である場合に比べ、該レジストパターンのエッチング耐性が向上する。
In the structural unit (a ′) derived from polycycloolefin, the structural unit (a′1) represented by the general formula (a′1) is in the 5-position on the ring (when a ″ = 0) or In the 8-position (when a ″ = 1), as a substituent, 1-alkyl (R 61 in formula (a′1): 2 or more carbon atoms) -1-cycloalkyl (5 to 8 carbon atoms) oxycarbonyl group It is what has.
The reason why the resolution is improved is that the 1-alkyl-1-cycloalkyl group portion of this substituent is an acid dissociable, dissolution inhibiting group, and the alkyl group of “1-alkyl” has 2 or more carbon atoms. For example, it is presumed that the acid dissociable, dissolution inhibiting group is easily dissociated as compared with the case where the alkyl group is a methyl group, thereby improving the resolution. Further, by having a cycloalkyl group which is a monocyclic alicyclic group, for example, the polymer (A1) has a lower hydrophobicity than when the acid dissociable, dissolution inhibiting group contains a polycyclic group such as adamantyl. (High hydrophilicity) When the polymer (A1) is blended into the resist composition, the affinity between the resist film obtained using the resist composition and the alkali developer increases, and the resulting resist pattern It is estimated that the resolution of the image is improved.
Moreover, the etching resistance of the resist pattern is improved as compared with the case where the acid dissociable, dissolution inhibiting group has a structure that does not include a ring such as a chain-like tertiary alkyl group.
式(a’1)中、R61は低級アルキル基であり、直鎖状でも分岐鎖状でもよい炭素数1〜5のアルキル基であり、たとえばメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基等が挙げられる。好ましくはメチル基又はエチル基である。
a”は0または1であり、工業上入手が容易であることを考慮すると、0であることが好ましい。
b”は1〜3の整数であり、合成上および工業上入手が容易であることを考慮すると、1又は2であることが好ましい。
本発明においては、特に、式(a’1)におけるR61がエチル基であり、b”が2であることが好ましい。すなわち、酸解離性溶解抑制基として、1−エチル−1−シクロヘキシル基を有することが、上記効果に特に優れるため、好ましい。
In the formula (a′1), R 61 is a lower alkyl group, and may be a linear or branched alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, Examples include n-butyl group, isobutyl group, pentyl group, isopentyl group, neopentyl group and the like. A methyl group or an ethyl group is preferable.
a ″ is 0 or 1, and is preferably 0 in consideration of easy industrial availability.
b ″ is an integer of 1 to 3, and is preferably 1 or 2 in consideration of easy synthesis and industrial availability.
In the present invention, it is particularly preferable that R 61 in the formula (a′1) is an ethyl group and b ″ is 2. That is, the acid dissociable, dissolution inhibiting group is a 1-ethyl-1-cyclohexyl group. It is preferable to have the above because the above effect is particularly excellent.
構成単位(a’1)としては、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
重合体(A1)中、構成単位(a’1)の割合は、重合体(A1)を構成する全構成単位の合計に対して、5〜80モル%が好ましく、10〜50モル%がより好ましく、10〜30モル%がさらに好ましい。下限値以上とすることによって、レジスト組成物とした際にパターンを得ることができ、上限値以下とすることにより他の構成単位とのバランスをとることができる。
As the structural unit (a′1), one type of structural unit may be used alone, or two or more types may be used in combination.
In the polymer (A1), the proportion of the structural unit (a′1) is preferably from 5 to 80 mol%, more preferably from 10 to 50 mol%, based on the total of all the structural units constituting the polymer (A1). Preferably, 10 to 30 mol% is more preferable. By setting it to the lower limit value or more, a pattern can be obtained when the resist composition is used, and by setting it to the upper limit value or less, it is possible to balance with other structural units.
構成単位(a’1)を誘導するモノマーは、たとえば、特開2000−235263号公報に記載されるように、(メタ)アクリル酸−1−アルキル(炭素数2以上)−1−シクロアルキル(炭素数5〜8)エステルと、シクロペンタジエンまたはジシクロペンタジエンとを、公知の反応であるDiels−Alder反応により反応させることにより合成できる。 A monomer for deriving the structural unit (a′1) is, for example, (meth) acrylic acid-1-alkyl (having 2 or more carbon atoms) -1-cycloalkyl as described in JP-A No. 2000-235263. It can be synthesized by reacting an ester having 5 to 8 carbon atoms with cyclopentadiene or dicyclopentadiene by a Diels-Alder reaction which is a known reaction.
・構成単位(a’2)
重合体(A1)は、上記構成単位(a’1)に加えて、さらに下記一般式(a’2)で表される構成単位(a’2)を有することが好ましい。
重合体(A1)が構成単位(a’2)を有することにより、解像性等のリソグラフィー特性が向上する。これは、構成単位(a’2)により重合体(A1)全体の親水性が高まり、重合体(A1)をレジスト組成物とした際に、該レジスト組成物を用いて得られるレジスト膜とアルカリ現像液との親和性が高まるためと推測される。
・ Structural unit (a'2)
The polymer (A1) preferably further has a structural unit (a′2) represented by the following general formula (a′2) in addition to the structural unit (a′1).
When the polymer (A1) has the structural unit (a′2), lithography properties such as resolution are improved. This is because the hydrophilicity of the entire polymer (A1) is increased by the structural unit (a′2), and when the polymer (A1) is used as a resist composition, a resist film and an alkali obtained using the resist composition are used. This is presumably because the affinity with the developer is increased.
一般式(a’2)で表される構成単位(a’2)は、ポリシクロオレフィンから誘導される構成単位(a’)において、その環上の5位(a”=0の場合)または8位(a”=1の場合)に、基R62、R63を有するブチロラクトンから1つの水素原子を除いた基が結合したものである。
式(a’2)中、a”は上記式(a’1)におけるa”と同様であり、0であることが好ましい。
R62およびR63は、それぞれ独立に、水素原子または低級アルキル基であり、工業上入手が容易であること等を考慮すると、いずれも水素原子であることが好ましい。
R62およびR63の低級アルキル基としては、直鎖状でも分岐鎖状でもよい炭素数1〜5のアルキル基であり、たとえばメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基等が挙げられる。
In the structural unit (a ′) derived from polycycloolefin, the structural unit (a′2) represented by the general formula (a′2) is in the 5-position on the ring (when a ″ = 0) or A group obtained by removing one hydrogen atom from butyrolactone having groups R 62 and R 63 is bonded to the 8-position (when a ″ = 1).
In the formula (a′2), a ″ is the same as a ″ in the above formula (a′1), and is preferably 0.
R 62 and R 63 are each independently a hydrogen atom or a lower alkyl group, and it is preferable that both are hydrogen atoms in view of industrial availability.
The lower alkyl group for R 62 and R 63 is a linear or branched alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, Examples include isobutyl group, pentyl group, isopentyl group, neopentyl group and the like.
構成単位(a’2)としては、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
重合体(A1)中、構成単位(a’2)の割合は、重合体(A1)の全構成単位の合計に対して、5〜80モル%が好ましく、10〜50モル%がより好ましく、10〜30モル%がさらに好ましい。下限値以上とすることにより構成単位(a’2)を有する効果に優れ、上限値以下とすることにより他の構成単位とのバランスをとることができる。
As the structural unit (a′2), one type may be used alone, or two or more types may be used in combination.
In the polymer (A1), the proportion of the structural unit (a′2) is preferably 5 to 80 mol%, more preferably 10 to 50 mol%, based on the total of all the structural units of the polymer (A1). 10-30 mol% is more preferable. By setting it to the lower limit value or more, the effect of having the structural unit (a′2) is excellent, and by setting the upper limit value or less, it is possible to balance with other structural units.
・構成単位(a’3)
重合体(A1)は、上記構成単位(a’1)および(a’2)に加えて、さらに下記一般式(a’3)で表される構成単位(a’3)を有することが好ましい。構成単位(a’3)を有することにより、浸漬露光時の溶出抑制効果がさらに向上する。これは、アルカリ可溶性基、特にフッ素原子を含むアルカリ可溶性基を有することにより、接触角及び後退角がいっそう向上するためと考えられる。また、構成単位(a’3)を有することにより、解像性、基板密着性等も向上する。
・ Structural unit (a'3)
The polymer (A1) preferably has a structural unit (a′3) represented by the following general formula (a′3) in addition to the structural units (a′1) and (a′2). . By having the structural unit (a′3), the elution suppression effect during immersion exposure is further improved. This is presumably because the contact angle and the receding angle are further improved by having an alkali-soluble group, particularly an alkali-soluble group containing a fluorine atom. Further, by having the structural unit (a′3), resolution, substrate adhesion, and the like are also improved.
式(a’3)中、a”は上記式(a’1)におけるa”と同様であり、0であることが好ましい。
R64はアルカリ可溶性基を有する有機基である。
ここで、本明細書および特許請求の範囲において「有機基」とは、少なくとも炭素原子を含む基を意味する。
R64におけるアルカリ可溶性基としては、フェノール性水酸基と同程度のpKaを有する基であって、アルコール性水酸基やカルボキシ基などのアルカリ可溶性を与える基を有する基が挙げられる。すなわち、pKaが小さい基(特に限定するものではないが、好適には例えばpKaが6〜12の範囲内のもの)である。
In the formula (a′3), a ″ is the same as a ″ in the above formula (a′1), and is preferably 0.
R 64 is an organic group having an alkali-soluble group.
Here, in the present specification and claims, the “organic group” means a group containing at least a carbon atom.
Examples of the alkali-soluble group in R 64 include a group having a pKa comparable to that of a phenolic hydroxyl group, and a group having an alkali-soluble group such as an alcoholic hydroxyl group or a carboxy group. That is, it is a group having a small pKa (not particularly limited, but preferably a group having a pKa in the range of 6 to 12, for example).
R64として、より具体的には、例えば結合位置などが特に限定されないアルコール性水酸基;アルコール性水酸基のα位の炭素原子が電子吸引性基で置換されたヒドロキシアルキル基;カルボキシ基等が挙げられる。中でも、アルコール性水酸基のα位の炭素原子が電子吸引性基で置換されたヒドロキシアルキル基、またはカルボキシ基が好ましい。
アルコール性水酸基のα位の炭素原子が電子吸引性基で置換されたヒドロキシアルキル基において、電子吸引性基としては、ハロゲン原子またはハロゲン化アルキル基等が挙げられる。
ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子等が挙げられ、フッ素原子が好ましい。
ハロゲン化アルキル基において、ハロゲン原子は前記ハロゲン原子と同様である。アルキル基は、炭素数が例えば1〜3程度の低級アルキル基が好ましく、より好ましくはメチル基またはエチル基、最も好ましくはメチル基である。具体的には、例えばトリフルオロメチル基、ジフルオロメチル基、モノフルオロメチル基、パーフルオロエチル基等が挙げられるが、特にトリフルオロメチル基が好ましい。
電子吸引性基の数は、1または2であり、好ましくは2である。
More specifically, R 64 includes, for example, an alcoholic hydroxyl group whose bonding position is not particularly limited; a hydroxyalkyl group in which the α-position carbon atom of the alcoholic hydroxyl group is substituted with an electron-withdrawing group; a carboxy group, and the like. . Among them, a hydroxyalkyl group in which the α-position carbon atom of the alcoholic hydroxyl group is substituted with an electron-withdrawing group or a carboxy group is preferable.
In the hydroxyalkyl group in which the α-position carbon atom of the alcoholic hydroxyl group is substituted with an electron-withdrawing group, examples of the electron-withdrawing group include a halogen atom or a halogenated alkyl group.
Examples of the halogen atom include a fluorine atom and a chlorine atom, and a fluorine atom is preferable.
In the halogenated alkyl group, the halogen atom is the same as the halogen atom. The alkyl group is preferably a lower alkyl group having, for example, about 1 to 3 carbon atoms, more preferably a methyl group or an ethyl group, and most preferably a methyl group. Specific examples include a trifluoromethyl group, a difluoromethyl group, a monofluoromethyl group, a perfluoroethyl group, and the like, and a trifluoromethyl group is particularly preferable.
The number of electron-withdrawing groups is 1 or 2, preferably 2.
前記アルコール性水酸基のα位の炭素原子が電子吸引性基で置換されたヒドロキシアルキル基として、より具体的かつ好適には、−CR71R72OH基を有し、R71及びR72は、それぞれ独立にアルキル基、ハロゲン原子、又はハロゲン化アルキル基であり、その少なくともひとつはハロゲン原子又はハロゲン化アルキル基から選ばれる電子吸引性基であるものとして表すことができる。
ここでのハロゲン原子、又はハロゲン化アルキル基とは、前記したものと同様であり、アルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基などの炭素数1〜5の低級アルキル基が挙げられる。
これらの中でも、電子吸引性基がフッ素原子又はフッ素化アルキル基であるものが好ましく、特にはR71及びR72がともにフッ素化アルキル基であるものが好ましい。
More specifically and preferably, the hydroxyalkyl group in which the carbon atom at the α-position of the alcoholic hydroxyl group is substituted with an electron-withdrawing group has a —CR 71 R 72 OH group, and R 71 and R 72 are: Each independently represents an alkyl group, a halogen atom, or a halogenated alkyl group, and at least one of them can be represented as an electron-withdrawing group selected from a halogen atom or a halogenated alkyl group.
The halogen atom or halogenated alkyl group here is the same as described above, and examples of the alkyl group include lower alkyl groups having 1 to 5 carbon atoms such as a methyl group, an ethyl group, and a propyl group.
Among these, those in which the electron-withdrawing group is a fluorine atom or a fluorinated alkyl group are preferable, and those in which R 71 and R 72 are both fluorinated alkyl groups are particularly preferable.
なかでもR64としては、特に、浸漬露光時の物質溶出の抑制効果に優れることから、下記一般式(a’31)で表される基であることが好ましい。 Among these, R 64 is particularly preferably a group represented by the following general formula (a′31) because it has an excellent effect of suppressing substance elution during immersion exposure.
式(a’31)中、c”は1〜5の整数であり、より好ましくは1〜3の整数であり、最も好ましくは1である。
また、d”およびe”は、それぞれ独立して、1〜5の整数であり、より好ましくは1〜3の整数であり、特にd”およびe”がそれぞれ1であるものが、合成上及び効果において優れており、好ましい。
In formula (a′31), c ″ is an integer of 1 to 5, more preferably an integer of 1 to 3, and most preferably 1.
D ″ and e ″ are each independently an integer of 1 to 5, more preferably an integer of 1 to 3, and particularly those in which d ″ and e ″ are each 1 It is excellent in effect and is preferable.
構成単位(a’3)としては、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
本発明の重合体(A1)中、構成単位(a’3)の割合は、重合体(A1)の全構成単位の合計に対して、10〜90モル%が好ましく、20〜80モル%がより好ましく、50〜70モル%がさらに好ましい。下限値以上とすることにより、構成単位(a’3)を有する効果に優れ、上限値以下とすることにより他の構成単位とのバランスをとることができる。
As the structural unit (a′3), one type may be used alone, or two or more types may be used in combination.
In the polymer (A1) of the present invention, the proportion of the structural unit (a′3) is preferably 10 to 90 mol%, and preferably 20 to 80 mol% with respect to the total of all the structural units of the polymer (A1). More preferred is 50 to 70 mol%. By setting it to the lower limit value or more, the effect of having the structural unit (a′3) is excellent, and by setting it to the upper limit value or less, it is possible to balance with other structural units.
・その他構成単位(a’4)
重合体(A1)は、本発明の効果を損なわない範囲で、前記構成単位(a’1)〜(a’3)以外の構成単位(a’4)を含んでいてもよい。
構成単位(a’4)としては、上述の構成単位(a’1)〜(a’3)に分類されない他の構成単位であって、構成単位(a’1)〜(a’3)を誘導するモノマーと共重合可能なモノマーから誘導される構成単位であれば特に限定するものではない。
かかる構成単位(a’4)としては、公知のエチレン性二重結合を有する化合物から誘導される構成単位を目的に応じて任意に用いることができる。
・ Other structural units (a'4)
The polymer (A1) may contain a structural unit (a′4) other than the structural units (a′1) to (a′3) as long as the effects of the present invention are not impaired.
The structural unit (a′4) is another structural unit not classified into the above structural units (a′1) to (a′3), and the structural units (a′1) to (a′3) are There is no particular limitation as long as it is a structural unit derived from a monomer copolymerizable with the derived monomer.
As the structural unit (a′4), a structural unit derived from a known compound having an ethylenic double bond can be arbitrarily used depending on the purpose.
構成単位(a’4)として、より具体的には、たとえば、後述する重合体(A2)において挙げるアクリル酸から誘導される構成単位(a)、ジカルボン酸の無水物含有構成単位、置換基を有さないポリシクロオレフィンから誘導される構成単位、置換基として多環の脂環式基を有するポリシクロオレフィンから誘導される構成単位等が挙げられる。 More specifically, as the structural unit (a′4), for example, a structural unit (a) derived from acrylic acid mentioned in the polymer (A2) described later, an anhydride-containing structural unit of dicarboxylic acid, and a substituent Examples thereof include structural units derived from polycycloolefins that do not have, structural units derived from polycycloolefins having a polycyclic alicyclic group as a substituent.
ジカルボン酸の酸無水物含有構成単位とは、−C(O)−O−C(O)−構造を有する構成単位をいう。そのようなものとしては、例えば、単環式または多環式の環状酸無水物を含有する構成単位が挙げられ、より具体的には、下記式(a’41)に示す単環式の無水マレイン酸から誘導される構成単位、下記式(a’42)に示す多環式の無水マレイン酸から誘導される構成単位、および下記式(a’43)に示すイタコン酸から誘導される構成単位等が挙げられる。 The acid anhydride-containing structural unit of dicarboxylic acid refers to a structural unit having a —C (O) —O—C (O) — structure. Examples of such include structural units containing monocyclic or polycyclic cyclic acid anhydrides, and more specifically, monocyclic anhydrous represented by the following formula (a′41): Structural units derived from maleic acid, structural units derived from polycyclic maleic anhydride represented by the following formula (a′42), and structural units derived from itaconic acid represented by the following formula (a′43) Etc.
置換基を有さないポリシクロオレフィンから誘導される構成単位としては、ビシクロ[2.2.1]−2−ヘプテン(ノルボルネン)、テトラシクロ[4.4.0.12.5.1.7.10]−3−ドデセン等が挙げられる。
また、置換基として多環の脂環式基を有するポリシクロオレフィンから誘導される構成単位としては、上記置換基を有さないポリシクロオレフィンから誘導される構成単位の環上に、置換基として、例えば、トリシクロデカニル基、アダマンチル基、テトラシクロドデカニル基等の多環式基を有する構成単位が挙げられる。
Examples of the structural unit derived from a polycycloolefin having no substituent include bicyclo [2.2.1] -2-heptene (norbornene), tetracyclo [4.4.0.1 2.5 . 1. 7.10 ] -3-dodecene and the like.
In addition, as a structural unit derived from a polycycloolefin having a polycyclic alicyclic group as a substituent, as a substituent on a ring of a structural unit derived from a polycycloolefin having no substituent, Examples thereof include structural units having a polycyclic group such as a tricyclodecanyl group, an adamantyl group, and a tetracyclododecanyl group.
重合体(A1)において、構成単位(a’1)〜(a’4)等の構成単位の組合せおよび比率は、要求される特性等によって適宜調整可能である。得られるレジストパターンの形状、エッチング耐性、および解像性等のリソグラフィー特性を考慮すると、少なくとも構成単位(a’1)および(a’3)を有することがより好ましく、構成単位(a’1)〜(a’3)を有することがさらに好ましい。
重合体(A1)が構成単位(a’1)および構成単位(a’3)を含み、かつ構成単位(a’2)を含まない二元系の重合体(ただし構成単位(a’4)を含んでもよい)である場合、各構成単位の割合(モル比)は、本発明の効果および重合体の合成における制御がしやすい点で、重合体(A1)を構成する全構成単位に対し、構成単位(a’1)が5〜80モル%であることが好ましく、10〜60モル%であることがより好ましく、構成単位(a’3)が5〜95モル%であることが好ましく、10〜60モル%であることがより好ましい。
また、重合体(A1)が構成単位(a’1)〜(a’3)を含む三元系の重合体(ただし構成単位(a’4)を含んでもよい)である場合、各構成単位の割合(モル比)は、重合体(A1)を構成する全構成単位に対し、構成単位(a’1)が5〜80モル%であることが好ましく、10〜50モル%であることがより好ましく、構成単位(a’2)が5〜80モル%であることが好ましく、10〜50モル%であることがより好ましく、構成単位(a’3)が10〜90モル%であることが好ましく、20〜80モル%であることがより好ましい。
これにより、浸漬露光時の物質溶出の抑制効果がより向上し、また、エッチング耐性およびレジストパターン形状、解像性等のリソグラフィー特性も向上する。
In the polymer (A1), the combination and ratio of the structural units such as the structural units (a′1) to (a′4) can be appropriately adjusted depending on required properties and the like. In view of lithography characteristics such as the shape of the resist pattern, etching resistance, and resolution, it is more preferable to have at least the structural units (a′1) and (a′3), and the structural unit (a′1). More preferably, it has ~ (a'3).
A binary polymer in which the polymer (A1) contains the structural unit (a′1) and the structural unit (a′3) and does not contain the structural unit (a′2) (however, the structural unit (a′4)) The ratio (molar ratio) of each structural unit is relative to all the structural units constituting the polymer (A1) in that the effect of the present invention and the control in the synthesis of the polymer are easy to control. The structural unit (a′1) is preferably 5 to 80 mol%, more preferably 10 to 60 mol%, and the structural unit (a′3) is preferably 5 to 95 mol%. 10 to 60 mol% is more preferable.
When the polymer (A1) is a ternary polymer containing the structural units (a′1) to (a′3) (however, the structural unit (a′4) may be included), each structural unit The proportion (molar ratio) of the structural unit (a′1) is preferably 5 to 80 mol% and preferably 10 to 50 mol% with respect to all the structural units constituting the polymer (A1). More preferably, the structural unit (a′2) is preferably 5 to 80 mol%, more preferably 10 to 50 mol%, and the structural unit (a′3) is 10 to 90 mol%. Is preferable, and it is more preferable that it is 20-80 mol%.
Thereby, the suppression effect of substance elution at the time of immersion exposure is further improved, and lithography characteristics such as etching resistance, resist pattern shape, and resolution are also improved.
重合体(A1)として、好ましい具体例としては、下記一般式(A1−11)で表される重合体(A11)が挙げられる。この重合体(A11)は、浸漬露光時のレジスト膜からの物質の溶出を抑制できるとともに、エッチング耐性およびレジストパターン形状に優れ、解像性等のリソグラフィー特性にも優れ、さらに、基板に対する密着性に優れ、パターン倒れ等が生じにくい。 A preferred specific example of the polymer (A1) is a polymer (A11) represented by the following general formula (A1-11). This polymer (A11) can suppress elution of substances from the resist film during immersion exposure, is excellent in etching resistance and resist pattern shape, is excellent in lithographic properties such as resolution, and further adheres to the substrate. Excellent in pattern collapse.
重合体(A1)は、例えば各構成単位に係るモノマーを、例えばアゾビスイソブチロニトリル(AIBN)のようなラジカル重合開始剤を用いた公知のラジカル重合等によって重合させることによって得ることができる。 The polymer (A1) can be obtained, for example, by polymerizing a monomer related to each structural unit by a known radical polymerization using a radical polymerization initiator such as azobisisobutyronitrile (AIBN). .
重合体(A1)の質量平均分子量(Mw;ゲルパーミエーションクロマトグラフィーによるポリスチレン換算質量平均分子量、以下同様。)は、20000以下が好ましく、15000以下がより好ましい。質量平均分子量が20000以下であると、エッチング耐性に優れ、また、現像時にレジストパターンの膨潤が生じにくく、パターン倒れが生じにくい等の利点がある。
下限値は、特に限定するものではないが、解像性、有機溶剤への溶解性等を考慮すると、3000以上が好ましく、5000以上がより好ましい。
また、重合体(A1)の分散度(Mw/Mn)は1.0〜5.0が好ましく、1.0〜
3.0がより好ましく、1.0〜2.0が最も好ましい。なお、Mnは数平均分子量を示す。
The polymer (A1) has a mass average molecular weight (Mw; polystyrene-reduced mass average molecular weight by gel permeation chromatography, the same shall apply hereinafter) of preferably 20000 or less, and more preferably 15000 or less. When the mass average molecular weight is 20000 or less, there are advantages such as excellent etching resistance, resist pattern swelling during development, and pattern collapse.
The lower limit is not particularly limited, but is preferably 3000 or more and more preferably 5000 or more in consideration of resolution, solubility in an organic solvent, and the like.
Further, the dispersity (Mw / Mn) of the polymer (A1) is preferably 1.0 to 5.0, preferably 1.0 to
3.0 is more preferable, and 1.0 to 2.0 is most preferable. In addition, Mn shows a number average molecular weight.
(A)成分中、重合体(A1)は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
(A)成分中の重合体(A1)の含有量は1〜50質量%が好ましく、3〜40質量%がより好ましく、5〜20質量%がさらに好ましい。下限値以上であることにより、液浸露光時の溶出抑制効果が向上する。さらに、レジストとした際のエッチング耐性が向上する。上限値以下であることにより、他の重合体(非主鎖環状型重合体等)とのバランスをとることができる。
In the component (A), the polymer (A1) may be used alone or in combination of two or more.
(A) As for content of the polymer (A1) in a component, 1-50 mass% is preferable, 3-40 mass% is more preferable, 5-20 mass% is further more preferable. By being more than the lower limit, the elution suppression effect at the time of immersion exposure is improved. Furthermore, the etching resistance when used as a resist is improved. By being below the upper limit, a balance with other polymers (such as non-main chain cyclic polymers) can be achieved.
[非主鎖環状型重合体(A2)]
本発明において、非主鎖環状型重合体(A2)は、鎖状の第三級アルキル基からなる酸解離性溶解抑制基を含むアクリル酸エステルから誘導される構成単位(a1−10)を有する。
該重合体(A2)は、好ましくは、環式基を有する酸解離性溶解抑制基を含むアクリル酸エステルから誘導される構成単位(a1−10’)を有さないものである。
また、該重合体(A2)は、好ましくは、さらにラクトン含有環式基を含むアクリル酸エステルから誘導される構成単位(a2−10)を有する。
また、該重合体(A2)は、好ましくは、さらに極性基含有脂肪族炭化水素基を含むアクリル酸エステルから誘導される構成単位(a3−10)を有する。
[Non-main chain cyclic polymer (A2)]
In the present invention, the non-main chain cyclic polymer (A2) has a structural unit (a1-10) derived from an acrylate ester containing an acid dissociable, dissolution inhibiting group composed of a chain-like tertiary alkyl group. .
The polymer (A2) preferably has no structural unit (a1-10 ′) derived from an acrylate ester containing an acid dissociable, dissolution inhibiting group having a cyclic group.
The polymer (A2) preferably further has a structural unit (a2-10) derived from an acrylate ester containing a lactone-containing cyclic group.
The polymer (A2) preferably further has a structural unit (a3-10) derived from an acrylate ester containing a polar group-containing aliphatic hydrocarbon group.
ここで、本明細書および特許請求の範囲において「非主鎖環状型重合体」とは、該重合体が、上述した「主鎖環状型重合体」ではないことを意味する。すなわち、非主鎖環状型重合体の主鎖を構成する炭素原子として、環を構成する炭素原子が含まれないことを意味する。
本発明における非主鎖環状型重合体は、なかでも本発明の効果が向上することから、アクリル酸から誘導される構成単位(a)を主鎖に有するものが好ましい。
ここで「アクリル酸」とは、狭義のアクリル酸(CH2=CHCOOH)、及びその水素原子の一部または全部が他の基または原子で置換された誘導体を含む概念とする。
アクリル酸の誘導体としては、たとえば、狭義のアクリル酸におけるα位の炭素原子に置換基(水素原子以外の原子または基)が結合しているα置換アクリル酸、これらのアクリル酸のカルボキシ基の水素原子が有機基で置換されたアクリル酸エステル等が挙げられ、なかでもアクリル酸エステルが好ましい。
アクリル酸におけるα位(α位の炭素原子)とは、特に断りがない限り、カルボニル基が結合している炭素原子を示す。
α置換アクリル酸の置換基としては、ハロゲン原子、低級アルキル基、ハロゲン化低級アルキル基等が挙げられる。
α位の置換基としてのハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられ、特にフッ素原子が好ましい。
「アルキル基」は、特に断りがない限り、直鎖状、分岐鎖状および環状の1価の飽和炭化水素基を包含するものとする。
α位の置換基としての低級アルキル基として、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基などの低級の直鎖状または分岐鎖状のアルキル基が挙げられる。
また、アクリル酸エステルのα位に結合しているのは、水素原子、ハロゲン原子、低級アルキル基またはハロゲン化低級アルキル基であることが好ましく、水素原子、フッ素原子、低級アルキル基またはフッ素化低級アルキル基であることがより好ましく、工業上の入手の容易さから、水素原子またはメチル基であることが最も好ましい。
また、「アクリル酸から誘導される構成単位」とは、アクリル酸のエチレン性二重結合が開裂して構成される構成単位を意味する。
「アクリル酸エステルから誘導される構成単位」とは、アクリル酸エステルのエチレン性二重結合が開裂して構成される構成単位を意味する。
Here, in the present specification and claims, the “non-main chain cyclic polymer” means that the polymer is not the “main chain cyclic polymer” described above. That is, it means that the carbon atom constituting the main chain of the non-main chain cyclic polymer does not include the carbon atom constituting the ring.
Among the non-main chain cyclic polymers in the present invention, those having a structural unit (a) derived from acrylic acid in the main chain are preferred because the effects of the present invention are improved.
Here, “acrylic acid” has a concept including acrylic acid (CH 2 ═CHCOOH) in a narrow sense and derivatives in which part or all of the hydrogen atoms are substituted with other groups or atoms.
Derivatives of acrylic acid include, for example, α-substituted acrylic acid in which a substituent (atom or group other than a hydrogen atom) is bonded to the α-position carbon atom in narrowly defined acrylic acid, and hydrogen of the carboxy group of these acrylic acids Examples include acrylic acid esters in which atoms are substituted with organic groups, and acrylic acid esters are particularly preferable.
The α-position (carbon atom at the α-position) in acrylic acid indicates a carbon atom to which a carbonyl group is bonded unless otherwise specified.
Examples of the substituent of α-substituted acrylic acid include a halogen atom, a lower alkyl group, a halogenated lower alkyl group and the like.
Examples of the halogen atom as the substituent at the α-position include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom, and a fluorine atom is particularly preferable.
Unless otherwise specified, the “alkyl group” includes linear, branched and cyclic monovalent saturated hydrocarbon groups.
Specific examples of the lower alkyl group as a substituent at the α-position include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, a tert-butyl group, a pentyl group, an isopentyl group, and a neopentyl group. And a lower linear or branched alkyl group.
In addition, it is preferable that a hydrogen atom, a halogen atom, a lower alkyl group, or a halogenated lower alkyl group is bonded to the α-position of the acrylate ester, and a hydrogen atom, a fluorine atom, a lower alkyl group, or a fluorinated lower group. An alkyl group is more preferable, and a hydrogen atom or a methyl group is most preferable in terms of industrial availability.
The “structural unit derived from acrylic acid” means a structural unit that is formed by cleavage of an ethylenic double bond of acrylic acid.
“A structural unit derived from an acrylate ester” means a structural unit formed by cleavage of an ethylenic double bond of an acrylate ester.
係るアクリル酸から誘導される構成単位(a)の中で好適なものとしては、下記一般式(a)で表される構成単位が例示できる。 Preferred examples of the structural unit (a) derived from acrylic acid include structural units represented by the following general formula (a).
Rのハロゲン原子、低級アルキル基またはハロゲン化低級アルキル基は、上記α位の置換基としてのハロゲン原子、低級アルキル基またはハロゲン化低級アルキル基と同様のものが挙げられる。
Xの1価の有機基としては、特に限定されず、たとえば後述する重合体(A2)、(A3)を構成する構成単位において、アクリル酸エステルのエステル側鎖部に結合した基(酸解離性溶解抑制基、ラクトン環を有する基、極性基含有脂肪族炭化水素基、多環式の脂肪族炭化水素基等)が挙げられる。
Examples of the halogen atom, lower alkyl group or halogenated lower alkyl group for R include the same as the halogen atom, lower alkyl group or halogenated lower alkyl group as the substituent at the α-position.
The monovalent organic group of X is not particularly limited. For example, in the constituent units constituting the polymers (A2) and (A3) described later, a group (acid dissociation property) bonded to the ester side chain portion of the acrylate ester A dissolution inhibiting group, a group having a lactone ring, a polar group-containing aliphatic hydrocarbon group, a polycyclic aliphatic hydrocarbon group, and the like.
本発明において、重合体(A2)は、前記構成単位(a)を、それぞれの非主鎖環状型重合体を構成する全構成単位の合計に対し、50モル%以上の割合で含有することが好ましく、70モル%以上含有することがより好ましい。なかでも、本発明の効果に特に優れることから、該重合体(A2)は、アクリル酸から誘導される構成単位(a)のみからなるものであることが最も好ましい。
なお、「構成単位(a)のみからなる」とは、該重合体(A2)の主鎖が、構成単位(a)のみから構成されており、他の構成単位を含まないことを意味する。
In the present invention, the polymer (A2) may contain the structural unit (a) in a proportion of 50 mol% or more with respect to the total of all the structural units constituting each non-main chain cyclic polymer. Preferably, it contains 70 mol% or more. Especially, since it is especially excellent in the effect of this invention, it is most preferable that this polymer (A2) consists only of structural unit (a) induced | guided | derived from acrylic acid.
The phrase “consisting only of the structural unit (a)” means that the main chain of the polymer (A2) is composed of only the structural unit (a) and does not include other structural units.
・構成単位(a1−10)
重合体(A2)は、鎖状の第三級アルキル基からなる酸解離性溶解抑制基を含むアクリル酸エステルから誘導される構成単位(a1−10)を有する。構成単位(a1−10)を有することにより、レジストパターン形状等のリソグラフィー特性が向上する。
ここで、本明細書および特許請求の範囲において「第三級アルキル基」とは、第三級炭素原子を有する1価の飽和炭化水素基を示す。したがって、「鎖状の第三級アルキル基からなる酸解離性溶解抑制基」は、分岐鎖状のアルキル基からなり、環式基を有さない酸解離性溶解抑制基を意味する。
・ Structural unit (a1-10)
The polymer (A2) has a structural unit (a1-10) derived from an acrylate ester containing an acid dissociable, dissolution inhibiting group composed of a chain-like tertiary alkyl group. By having the structural unit (a1-10), lithography properties such as a resist pattern shape are improved.
Here, in the present specification and claims, the “tertiary alkyl group” refers to a monovalent saturated hydrocarbon group having a tertiary carbon atom. Therefore, the “acid dissociable, dissolution inhibiting group composed of a chain-like tertiary alkyl group” means an acid dissociable, dissolution inhibiting group composed of a branched alkyl group and having no cyclic group.
前記構成単位(a1−10)の中で好適なものとしては、リソグラフィー特性がより向上することから、特に下記一般式(a1−0−1)で表される構成単位(a1−11)が挙げられる。 Preferred examples of the structural unit (a1-10) include the structural unit (a1-11) represented by general formula (a1-0-1) shown below because lithography characteristics can be further improved. It is done.
前記一般式(a1−0−1)中、Rは水素原子、ハロゲン原子、低級アルキル基またはハロゲン化低級アルキル基である。Rのハロゲン原子、低級アルキル基またはハロゲン化低級アルキル基については、上記α位の置換基としてのハロゲン原子、低級アルキル基またはハロゲン化低級アルキル基と同様のものが挙げられる。Rは、中でもメチル基であることが最も好ましい。 In general formula (a1-0-1), R represents a hydrogen atom, a halogen atom, a lower alkyl group, or a halogenated lower alkyl group. Examples of the halogen atom, lower alkyl group, or halogenated lower alkyl group for R include the same as the halogen atom, lower alkyl group, or halogenated lower alkyl group as the substituent at the α-position. R is most preferably a methyl group.
前記一般式(a1−0−1)中、R11は、炭素数4以上の鎖状の第三級アルキル基からなる酸解離性溶解抑制基である。
R11の酸解離性溶解抑制基は、解離前は重合体(A2)全体をアルカリ不溶とするアルカリ溶解抑制性を有するとともに、解離後はこの重合体(A2)全体をアルカリ可溶性へ変化させるものである。
R11としては、炭素数4以上の鎖状の第三級アルキル基であれば特に限定されず、これまで、化学増幅型レジスト用のベース樹脂の酸解離性溶解抑制基として提案されているものを使用することができる。
ここで、本発明において「炭素数4以上の鎖状の第三級アルキル基からなる酸解離性溶解抑制基」は、合計の炭素数が4以上の分岐鎖状のアルキル基からなり、環式基を有さない酸解離性溶解抑制基を意味する。
R11の炭素数は4以上であり、好ましくは4〜10であり、より好ましくは4〜8であり、最も好ましくは5〜7である。
In the general formula (a1-0-1), R 11 is an acid dissociable, dissolution inhibiting group composed of a chain-like tertiary alkyl group having 4 or more carbon atoms.
The acid dissociable, dissolution inhibiting group of R 11 has an alkali dissolution inhibiting property that makes the whole polymer (A2) insoluble in alkali before dissociation, and changes the whole polymer (A2) to alkali soluble after dissociation. It is.
R 11 is not particularly limited as long as it is a chain-like tertiary alkyl group having 4 or more carbon atoms, and has been proposed as an acid dissociable, dissolution inhibiting group for base resins for chemically amplified resists. Can be used.
Here, in the present invention, “an acid dissociable, dissolution inhibiting group composed of a chain tertiary alkyl group having 4 or more carbon atoms” is composed of a branched alkyl group having a total carbon number of 4 or more, and is cyclic. It means an acid dissociable, dissolution inhibiting group having no group.
R 11 has 4 or more carbon atoms, preferably 4 to 10 carbon atoms, more preferably 4 to 8 carbon atoms, and most preferably 5 to 7 carbon atoms.
前記構成単位(a1−11)のなかで好適なものとしては、リソグラフィー特性がさらに向上することから、特に下記一般式(a1−0−2)で表される構成単位(a1−11−0)が挙げられる。 Among the structural units (a1-11), preferable are structural units (a1-11-0) represented by general formula (a1-0-2) shown below because lithography properties are further improved. Is mentioned.
式(a1−0−2)中、Rは、前記一般式(a1−0−1)のRと同様である。
Ra〜Rcは、それぞれ独立して炭素数1〜5の低級アルキル基である。
該低級アルキル基は、直鎖状であっても分岐鎖状であってもよい。具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基などが挙げられ、中でもメチル基、エチル基、プロピル基が好ましい。
Ra〜Rcの合計の炭素数は3以上であり、3〜9であることが好ましく、3〜7であることがより好ましく、4〜6であることが最も好ましい。
構成単位(a1−11−0)としては、本発明の効果に優れることから、Ra〜Rcがいずれも直鎖状のアルキル基であるもの、Ra〜Rcの炭素数が同じアルキル基であるものが好ましく、中でもRa〜Rcがいずれも直鎖状であって炭素数が同じアルキル基であるものがより好ましく、Ra〜Rcがいずれもエチル基(tert−ヘプチル基)であるものが最も好ましい。
In formula (a1-0-2), R is the same as R in formula (a1-0-1).
R a to R c are each independently a lower alkyl group having 1 to 5 carbon atoms.
The lower alkyl group may be linear or branched. Specific examples include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, and a tert-butyl group. Among them, a methyl group, an ethyl group, and a propyl group are preferable.
The total carbon number of R a to R c is 3 or more, preferably 3 to 9, more preferably 3 to 7, and most preferably 4 to 6.
As the structural unit (a1-11-0), since the effects of the present invention are excellent, R a to R c are all linear alkyl groups, and R a to R c have the same carbon number. In particular, R a to R c are all linear and more preferably alkyl groups having the same carbon number, and R a to R c are all ethyl groups (tert-heptyl group). ) Is most preferred.
以下に、構成単位(a1−11−0)として好ましい構成単位の具体例を示す。 Specific examples of preferable structural units as the structural unit (a1-1-11-0) are shown below.
上記の中でも、化学式(a1−11−5)、(a1−11−6)で示される構成単位がより好ましく、化学式(a1−11−5)で示される構成単位が最も好ましい。
重合体(A2)において、構成単位(a1−10)は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
重合体(A2)中の構成単位(a1−10)の割合は、重合体(A2)を構成する全構成単位の合計に対して、10〜80モル%が好ましく、20〜70モル%がより好ましく、25〜50モル%がさらに好ましく、30〜45モル%が最も好ましい。下限値以上とすることによって、レジスト組成物とした際に容易にパターンを得ることができ、上限値以下とすることにより他の構成単位とのバランスをとることができる。また、上記範囲内とすることにより、本発明の効果、特に良好なレジストパターン形状が得られやすくなってリソグラフィー特性が向上する。
Among these, the structural units represented by the chemical formulas (a1-11-5) and (a1-11-6) are more preferable, and the structural unit represented by the chemical formula (a1-11-5) is most preferable.
In the polymer (A2), as the structural unit (a1-10), one type of structural unit may be used alone, or two or more types may be used in combination.
10-80 mol% is preferable with respect to the sum total of all the structural units which comprise a polymer (A2), and, as for the ratio of the structural unit (a1-10) in a polymer (A2), 20-70 mol% is more. Preferably, 25 to 50 mol% is more preferable, and 30 to 45 mol% is most preferable. By setting it to the lower limit value or more, a pattern can be easily obtained when the resist composition is used, and by setting it to the upper limit value or less, it is possible to balance with other structural units. Moreover, by setting it as the said range, the effect of this invention, especially a favorable resist pattern shape will become easy to be obtained, and a lithography characteristic will improve.
・構成単位(a2−10)
本発明に係る重合体(A2)は、前記構成単位(a1−10)に加えて、ラクトン含有環式基を含むアクリル酸エステルから誘導される構成単位(a2−10)を有することが好ましい。
ここで、ラクトン含有環式基とは、−O−C(O)−構造を含むひとつの環(ラクトン環)を含有する環式基を示す。ラクトン環をひとつの目の環として数え、ラクトン環のみの場合は単環式基、さらに他の環構造を有する場合は、その構造に関わらず多環式基と称する。
構成単位(a2−10)のラクトン環式基は、重合体(A2)をレジスト膜の形成に用いた場合に、レジスト膜の基板への密着性を高めたり、水を含有する現像液との親和性を高めたりするうえで有効なものである。
・ Structural unit (a2-10)
The polymer (A2) according to the present invention preferably has a structural unit (a2-10) derived from an acrylate ester containing a lactone-containing cyclic group in addition to the structural unit (a1-10).
Here, the lactone-containing cyclic group refers to a cyclic group containing one ring (lactone ring) containing an —O—C (O) — structure. The lactone ring is counted as the first ring. When only the lactone ring is present, it is called a monocyclic group. When it has another ring structure, it is called a polycyclic group regardless of the structure.
When the polymer (A2) is used for forming a resist film, the lactone cyclic group of the structural unit (a2-10) can increase the adhesion of the resist film to the substrate or can be used with a developer containing water. It is effective in increasing affinity.
構成単位(a2−10)としては、特に限定されることなく任意のものが使用可能である。
具体的には、ラクトン含有単環式基としては、γ−ブチロラクトンから水素原子1つを除いた基が挙げられる。また、ラクトン含有多環式基としては、ラクトン環を有するビシクロアルカン、トリシクロアルカン、テトラシクロアルカンから水素原子一つを除いた基が挙げられる。
As the structural unit (a2-10), any unit can be used without any particular limitation.
Specifically, examples of the lactone-containing monocyclic group include groups in which one hydrogen atom has been removed from γ-butyrolactone. Examples of the lactone-containing polycyclic group include groups in which one hydrogen atom has been removed from a bicycloalkane, tricycloalkane, or tetracycloalkane having a lactone ring.
構成単位(a2−10)の例として、より具体的には、下記一般式(a2−1)〜(a2−5)で表される構成単位が挙げられる。 More specifically, examples of the structural unit (a2-10) include structural units represented by general formulas (a2-1) to (a2-5) shown below.
一般式(a2−1)〜(a2−5)におけるRは前記構成単位(a1−10)におけるRと同様である。
R’の低級アルキル基としては、前記構成単位(a1−10)におけるRの低級アルキル基と同じである。
一般式(a2−1)〜(a2−5)中、R’は、工業上入手が容易であること等を考慮すると、水素原子が好ましい。
以下に、前記一般式(a2−1)〜(a2−5)の具体的な構成単位を例示する。
R in the general formulas (a2-1) to (a2-5) is the same as R in the structural unit (a1-10).
The lower alkyl group for R ′ is the same as the lower alkyl group for R in the structural unit (a1-10).
In general formulas (a2-1) to (a2-5), R ′ is preferably a hydrogen atom in view of industrial availability.
Below, the specific structural unit of the said general formula (a2-1)-(a2-5) is illustrated.
これらの中でも、一般式(a2−1)〜(a2−5)から選択される少なくとも1種以上を用いることが好ましく、一般式(a2−1)〜(a2−3)から選択される少なくとも1種以上を用いることが好ましい。具体的には、化学式(a2−1−1)、(a2−1−2)、(a2−2−1)、(a2−2−2)、(a2−3−1)、(a2−3−2)、(a2−3−9)及び(a2−3−10)から選択される少なくとも1種以上を用いることが好ましい。 Among these, it is preferable to use at least one selected from general formulas (a2-1) to (a2-5), and at least one selected from general formulas (a2-1) to (a2-3). It is preferable to use more than one species. Specifically, chemical formulas (a2-1-1), (a2-1-2), (a2-2-1), (a2-2-2), (a2-3-1), (a2-3) -2), at least one selected from (a2-3-9) and (a2-3-10) is preferably used.
重合体(A2)において、構成単位(a2−10)は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
重合体(A2)中の構成単位(a2−10)の割合は、重合体(A2)を構成する全構成単位の合計に対して、5〜60モル%が好ましく、10〜50モル%がより好ましく、20〜50モル%がさらに好ましい。下限値以上とすることにより構成単位(a2−10)を含有させることによる効果が充分に得られ、上限値以下とすることにより他の構成単位とのバランスをとることができる。
In the polymer (A2), as the structural unit (a2-10), one type of structural unit may be used alone, or two or more types may be used in combination.
5-60 mol% is preferable with respect to the sum total of all the structural units which comprise a polymer (A2), and the ratio of the structural unit (a2-10) in a polymer (A2) is 10-50 mol% more. Preferably, 20-50 mol% is more preferable. The effect by containing a structural unit (a2-10) is fully acquired by setting it as more than a lower limit, and it can balance with another structural unit by setting it as an upper limit or less.
・構成単位(a3−10)
本発明に係る重合体(A2)は、前記構成単位(a1−10)に加えて、または前記構成単位(a1−10)および(a2−10)に加えて、極性基含有脂肪族炭化水素基を含むアクリル酸エステルから誘導される構成単位(a3−10)を有することが好ましい。構成単位(a3−10)を有することにより、重合体(A2)の親水性が高まり、現像液との親和性が高まって露光部でのアルカリ溶解性が向上し、解像性の向上に寄与する。
極性基としては、水酸基、シアノ基、カルボキシ基、アルキル基の水素原子の一部がフッ素原子で置換されたヒドロキシアルキル基等が挙げられ、特に水酸基が好ましい。
脂肪族炭化水素基としては、炭素数1〜10の直鎖状または分岐鎖状の炭化水素基(好ましくはアルキレン基)や、多環式の脂肪族炭化水素基(多環式基)が挙げられる。該多環式基としては、例えばArFエキシマレーザー用レジスト組成物用の樹脂において、多数提案されているものの中から適宜選択して用いることができる。
その中でも、水酸基、シアノ基、カルボキシ基、またはアルキル基の水素原子の一部がフッ素原子で置換されたヒドロキシアルキル基を含有する脂肪族多環式基を含むアクリル酸エステルから誘導される構成単位がより好ましい。該多環式基としては、ビシクロアルカン、トリシクロアルカン、テトラシクロアルカンなどから1個以上の水素原子を除いた基などを例示できる。具体的には、アダマンタン、ノルボルナン、イソボルナン、トリシクロデカン、テトラシクロドデカンなどのポリシクロアルカンから1個以上の水素原子を除いた基などが挙げられる。これらの多環式基の中でも、アダマンタンから2個以上の水素原子を除いた基、ノルボルナンから2個以上の水素原子を除いた基、テトラシクロドデカンから2個以上の水素原子を除いた基が工業上好ましい。
・ Structural unit (a3-10)
The polymer (A2) according to the present invention is a polar group-containing aliphatic hydrocarbon group in addition to the structural unit (a1-10) or in addition to the structural units (a1-10) and (a2-10). It is preferable to have a structural unit (a3-10) derived from an acrylate ester containing By having the structural unit (a3-10), the hydrophilicity of the polymer (A2) is increased, the affinity with the developer is increased, the alkali solubility in the exposed area is improved, and the resolution is improved. To do.
Examples of the polar group include a hydroxyl group, a cyano group, a carboxy group, and a hydroxyalkyl group in which part of the hydrogen atoms of the alkyl group is substituted with a fluorine atom, and a hydroxyl group is particularly preferable.
Examples of the aliphatic hydrocarbon group include a linear or branched hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms (preferably an alkylene group) and a polycyclic aliphatic hydrocarbon group (polycyclic group). It is done. As the polycyclic group, for example, a resin for a resist composition for ArF excimer laser can be appropriately selected from among many proposed ones.
Among them, a structural unit derived from an acrylate ester containing an aliphatic polycyclic group containing a hydroxyalkyl group in which a part of hydrogen atoms of a hydroxyl group, a cyano group, a carboxy group, or an alkyl group is substituted with a fluorine atom Is more preferable. Examples of the polycyclic group include groups in which one or more hydrogen atoms have been removed from bicycloalkane, tricycloalkane, tetracycloalkane, or the like. Specific examples include groups in which one or more hydrogen atoms have been removed from a polycycloalkane such as adamantane, norbornane, isobornane, tricyclodecane, or tetracyclododecane. Among these polycyclic groups, there are groups in which two or more hydrogen atoms have been removed from adamantane, groups in which two or more hydrogen atoms have been removed from norbornane, and groups in which two or more hydrogen atoms have been removed from tetracyclododecane. Industrially preferable.
構成単位(a3−10)としては、極性基含有脂肪族炭化水素基における炭化水素基が炭素数1〜10の直鎖状または分岐鎖状の炭化水素基のときは、アクリル酸のヒドロキシエチルエステルから誘導される構成単位が好ましく、該炭化水素基が多環式基のときは、下記式(a3−1)で表される構成単位、下記式(a3−2)で表される構成単位、下記式(a3−3)で表される構成単位が好ましいものとして挙げられる。 As the structural unit (a3-10), when the hydrocarbon group in the polar group-containing aliphatic hydrocarbon group is a linear or branched hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, hydroxyethyl ester of acrylic acid The structural unit derived from is preferable, and when the hydrocarbon group is a polycyclic group, the structural unit represented by the following formula (a3-1), the structural unit represented by the following formula (a3-2), A structural unit represented by the following formula (a3-3) is preferable.
式(a3−1)中、jは1又は2であることが好ましく、1であることがさらに好ましい。jが2の場合は、水酸基がアダマンチル基の3位と5位に結合しているものが好ましい。jが1の場合は、水酸基がアダマンチル基の3位に結合しているものが好ましい。
jは1であることが好ましく、特に水酸基がアダマンチル基の3位に結合しているものが好ましい。
In formula (a3-1), j is preferably 1 or 2, and more preferably 1. When j is 2, it is preferable that the hydroxyl group is bonded to the 3rd and 5th positions of the adamantyl group. When j is 1, it is preferable that the hydroxyl group is bonded to the 3-position of the adamantyl group.
j is preferably 1, and a hydroxyl group bonded to the 3rd position of the adamantyl group is particularly preferred.
式(a3−2)中、kは1であることが好ましい。シアノ基はノルボルニル基の5位または6位に結合していることが好ましい。 In formula (a3-2), k is preferably 1. The cyano group is preferably bonded to the 5th or 6th position of the norbornyl group.
式(a3−3)中、t’は1であることが好ましい。lは1であることが好ましい。sは1であることが好ましい。これらはアクリル酸のカルボキシ基の末端に2−ノルボルニル基または3−ノルボルニル基が結合していることが好ましい。フッ素化アルキルアルコールはノルボルニル基の5又は6位に結合していることが好ましい。 In formula (a3-3), t ′ is preferably 1. l is preferably 1. s is preferably 1. These preferably have a 2-norbornyl group or a 3-norbornyl group bonded to the terminal of the carboxy group of acrylic acid. The fluorinated alkyl alcohol is preferably bonded to the 5th or 6th position of the norbornyl group.
重合体(A2)において、構成単位(a3−10)は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
重合体(A2)中、構成単位(a3−10)の割合は、当該重合体(A2)を構成する全構成単位に対し、5〜50モル%であることが好ましく、5〜40モル%がより好ましく、5〜25モル%がさらに好ましい。下限値以上とすることにより構成単位(a3−10)を含有させることによる効果が充分に得られ、上限値以下とすることにより他の構成単位とのバランスをとることができる。
In the polymer (A2), as the structural unit (a3-10), one type of structural unit may be used alone, or two or more types may be used in combination.
In the polymer (A2), the proportion of the structural unit (a3-10) is preferably 5 to 50% by mole, and 5 to 40% by mole with respect to all the structural units constituting the polymer (A2). More preferably, 5-25 mol% is further more preferable. The effect by containing a structural unit (a3-10) is fully acquired by setting it as more than a lower limit, and it can balance with another structural unit by setting it as an upper limit or less.
・その他構成単位(a4−10)
重合体(A2)は、本発明の効果を損なわない範囲で、上記構成単位(a1−10)〜(a3−10)以外の他の構成単位(a4−10)を含んでいてもよい。
構成単位(a4−10)は、上述の構成単位(a1−10)〜(a3−10)に分類されない他の構成単位であれば特に限定するものではなく、ArFエキシマレーザー用、KrFエキシマレーザー用(好ましくはArFエキシマレーザー用)等のレジスト用樹脂に用いられるものとして従来から知られている多数のものが使用可能である。
構成単位(a4−10)としては、例えば酸非解離性の脂肪族多環式基を含むアクリル酸エステルから誘導される構成単位などが好ましい。該多環式基は、例えば、前記の構成単位(a3−10)の場合に例示したものと同様のものを例示することができ、ArFエキシマレーザー用、KrFエキシマレーザー用(好ましくはArFエキシマレーザー用)等のレジスト組成物の樹脂成分に用いられるものとして従来から知られている多数のものが使用可能である。
特にトリシクロデカニル基、アダマンチル基、テトラシクロドデカニル基、イソボルニル基、ノルボルニル基から選ばれる少なくとも1種以上であると、工業上入手し易いなどの点で好ましい。これらの多環式基は、炭素数1〜5の直鎖又は分岐鎖状のアルキル基を置換基として有していてもよい。
構成単位(a4−10)として、具体的には、下記一般式(a4−1)〜(a4−5)の構造のものを例示することができる。
・ Other structural units (a4-10)
The polymer (A2) may contain other structural units (a4-10) other than the structural units (a1-10) to (a3-10) as long as the effects of the present invention are not impaired.
The structural unit (a4-10) is not particularly limited as long as it is another structural unit not classified into the structural units (a1-10) to (a3-10) described above, and for ArF excimer laser and KrF excimer laser. A number of hitherto known materials can be used for resist resins such as (preferably for ArF excimer laser).
As the structural unit (a4-10), for example, a structural unit derived from an acrylate ester containing a non-acid-dissociable aliphatic polycyclic group is preferable. Examples of the polycyclic group include those similar to those exemplified in the case of the structural unit (a3-10). For ArF excimer laser, for KrF excimer laser (preferably ArF excimer laser) A large number of hitherto known materials can be used for the resin component of the resist composition.
In particular, at least one selected from a tricyclodecanyl group, an adamantyl group, a tetracyclododecanyl group, an isobornyl group, and a norbornyl group is preferable in terms of industrial availability. These polycyclic groups may have a linear or branched alkyl group having 1 to 5 carbon atoms as a substituent.
Specific examples of the structural unit (a4-10) include structures having the following general formulas (a4-1) to (a4-5).
かかる構成単位(a4−10)を重合体(A2)に含有させる際には、重合体(A2)を構成する全構成単位の合計に対して、構成単位(a4−10)を1〜30モル%含有させると好ましく、10〜20モル%含有させるとより好ましい。 When the structural unit (a4-10) is contained in the polymer (A2), the structural unit (a4-10) is added in an amount of 1 to 30 mol with respect to the total of all the structural units constituting the polymer (A2). % Is preferable, and 10 to 20 mol% is more preferable.
本発明に係る重合体(A2)は、少なくとも構成単位(a1−10)を有する重合体であり、好ましくは、さらに構成単位(a2−10)及び/または(a3−10)を有する共重合体である。
係る共重合体としては、例えば、構成単位(a1−10)及び(a2−10)からなる共重合体(ただし、構成単位(a4−10)を含んでもよい)、構成単位(a1−10)及び(a3−10)からなる共重合体(ただし、構成単位(a4−10)を含んでもよい)、構成単位(a1−10)、(a2−10)及び(a3−10)からなる共重合体(ただし、構成単位(a4−10)を含んでもよい)等が例示できる。
The polymer (A2) according to the present invention is a polymer having at least the structural unit (a1-10), and preferably a copolymer having the structural unit (a2-10) and / or (a3-10). It is.
Examples of such a copolymer include a copolymer composed of the structural units (a1-10) and (a2-10) (however, the structural unit (a4-10) may be included), and the structural unit (a1-10). And a copolymer consisting of (a3-10) (which may include the structural unit (a4-10)), a copolymer consisting of the structural units (a1-10), (a2-10) and (a3-10) A combination (however, the structural unit (a4-10) may be included) can be exemplified.
重合体(A2)として、好ましい具体例としては、下記一般式(A2−11)で表される重合体(A21)が挙げられる。この重合体(A21)は、レジストパターン形状等のリソグラフィー特性に優れたものである。 A preferred specific example of the polymer (A2) is a polymer (A21) represented by the following general formula (A2-11). This polymer (A21) is excellent in lithography properties such as a resist pattern shape.
式(A2−11)中、Rはメチル基であることが最も好ましい。
Ra〜Rcは、いずれもエチル基であることが最も好ましい。
In formula (A2-11), R is most preferably a methyl group.
Most preferably, R a to R c are all ethyl groups.
重合体(A2)は、各構成単位を誘導するモノマーを、例えばアゾビスイソブチロニトリル(AIBN)のようなラジカル重合開始剤を用いた公知のラジカル重合等によって重合させることによって得ることができる。
また、重合体(A2)には、上記重合の際に、たとえばHS−CH2−CH2−CH2−C(CF3)2−OHのような連鎖移動剤を併用して用いることにより、末端に−C(CF3)2−OH基を導入してもよい。このように、アルキル基の水素原子の一部がフッ素原子で置換されたヒドロキシアルキル基が導入された重合体は、現像欠陥の低減やLER(ラインエッジラフネス:ライン側壁の不均一な凹凸)の低減に有効である。
The polymer (A2) can be obtained by polymerizing a monomer for deriving each structural unit by a known radical polymerization using a radical polymerization initiator such as azobisisobutyronitrile (AIBN). .
Further, the polymer (A2) is used in combination with a chain transfer agent such as HS—CH 2 —CH 2 —CH 2 —C (CF 3 ) 2 —OH in the above polymerization, -C terminated (CF 3) may be introduced 2 -OH group. As described above, a polymer in which a hydroxyalkyl group in which a part of hydrogen atoms of an alkyl group is substituted with a fluorine atom is introduced has a reduction in development defects and LER (line edge roughness: uneven unevenness of line side walls). Effective for reduction.
重合体(A2)の質量平均分子量(Mw)(ゲルパーミエーションクロマトグラフィーによるポリスチレン換算基準)は、特に限定するものではないが、2000〜50000が好ましく、3000〜30000がより好ましく、5000〜20000が最も好ましい。この範囲の上限よりも小さいと、レジストとして用いるのに充分なレジスト溶剤への溶解性があり、この範囲の下限よりも大きいと、耐ドライエッチング性やレジストパターン断面形状が良好である。
また、重合体(A2)の分散度(Mw/Mn)は1.0〜5.0が好ましく、1.0〜3.0がより好ましく、1.2〜2.5が最も好ましい。
The mass average molecular weight (Mw) (polystyrene conversion standard by gel permeation chromatography) of the polymer (A2) is not particularly limited, but is preferably 2000 to 50000, more preferably 3000 to 30000, and 5000 to 20000. Most preferred. When it is smaller than the upper limit of this range, it has sufficient solubility in a resist solvent to be used as a resist. When it is larger than the lower limit of this range, dry etching resistance and resist pattern cross-sectional shape are good.
Further, the dispersity (Mw / Mn) of the polymer (A2) is preferably 1.0 to 5.0, more preferably 1.0 to 3.0, and most preferably 1.2 to 2.5.
(A)成分中、重合体(A2)は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
(A)成分中の重合体(A2)の含有量は5〜50質量%が好ましく、10〜40質量%がより好ましく、10〜30質量%がさらに好ましい。下限値以上であることにより、レジストパターン形状等のリソグラフィー特性が向上する。上限値以下であることにより、他の重合体とのバランスをとることができる。
In the component (A), the polymer (A2) may be used alone or in combination of two or more.
The content of the polymer (A2) in the component (A) is preferably 5 to 50% by mass, more preferably 10 to 40% by mass, and further preferably 10 to 30% by mass. When it is at least the lower limit value, the lithography characteristics such as the resist pattern shape are improved. By being below the upper limit value, it is possible to balance with other polymers.
・構成単位(a1−10’)
前記重合体(A2)は、環式基を有する酸解離性溶解抑制基を含むアクリル酸エステルから誘導される構成単位(a1−10’)を有さないことが好ましい。該構成単位(a1−10’)を有さないことにより、重合体(A2)において前記構成単位(a1−10)を有することによる効果がより向上する。
構成単位(a1−10’)の具体例としては、後述する重合体(A3)の構成単位(a1)の説明に記載のものと同様のものが挙げられる。
・ Structural unit (a1-10 ′)
The polymer (A2) preferably does not have a structural unit (a1-10 ′) derived from an acrylate ester containing an acid dissociable, dissolution inhibiting group having a cyclic group. By not having the structural unit (a1-10 ′), the effect of having the structural unit (a1-10) in the polymer (A2) is further improved.
Specific examples of the structural unit (a1-10 ′) include the same units as those described in the description of the structural unit (a1) of the polymer (A3) described later.
[非主鎖環状型重合体(A3)]
本発明において、非主鎖環状型重合体(A3)は、環式基を有する酸解離性溶解抑制基を含むアクリル酸エステルから誘導される構成単位(a1)を有する。
該重合体(A3)は、好ましくは、さらにラクトン含有環式基を含むアクリル酸エステルから誘導される構成単位(a2)を有する。
また、該重合体(A3)は、好ましくは、さらに極性基含有脂肪族炭化水素基を含むアクリル酸エステルから誘導される構成単位(a3)を有する。
[Non-main chain cyclic polymer (A3)]
In the present invention, the non-main chain cyclic polymer (A3) has a structural unit (a1) derived from an acrylate ester containing an acid dissociable, dissolution inhibiting group having a cyclic group.
The polymer (A3) preferably further has a structural unit (a2) derived from an acrylate ester containing a lactone-containing cyclic group.
The polymer (A3) preferably further has a structural unit (a3) derived from an acrylate ester containing a polar group-containing aliphatic hydrocarbon group.
本発明において、重合体(A3)は、前記構成単位(a)を、それぞれの非主鎖環状型重合体を構成する全構成単位の合計に対し、50モル%以上の割合で含有することが好ましく、70モル%以上含有することがより好ましい。なかでも、本発明の効果に特に優れることから、該重合体(A3)は、アクリル酸から誘導される構成単位(a)のみからなるものであることが最も好ましい。 In the present invention, the polymer (A3) may contain the structural unit (a) in a proportion of 50 mol% or more with respect to the total of all the structural units constituting each non-main chain cyclic polymer. Preferably, it contains 70 mol% or more. Especially, since it is especially excellent in the effect of this invention, it is most preferable that this polymer (A3) consists only of the structural unit (a) induced | guided | derived from acrylic acid.
・構成単位(a1)
本発明において、構成単位(a1)は、環式基を有する酸解離性溶解抑制基を含むアクリル酸エステルから誘導される構成単位である。
構成単位(a1)における環式基を有する酸解離性溶解抑制基は、解離前は重合体(A3)全体をアルカリ不溶とするアルカリ溶解抑制性を有するとともに、解離後はこの重合体(A3)全体をアルカリ可溶性へ変化させるものであれば、これまで、化学増幅型レジスト用のベース樹脂において、環式基を有する酸解離性溶解抑制基として提案されているものを使用することができる。一般的には、(メタ)アクリル酸等におけるカルボキシ基と環状の第3級アルキルエステルを形成する基;環式基を有するアルコキシアルキル基等のアセタール型酸解離性溶解抑制基などが広く知られている。なお、「(メタ)アクリル酸エステル」とは、α位に水素原子が結合したアクリル酸エステルと、α位にメチル基が結合したメタクリル酸エステルの一方あるいは両方を意味する。
・ Structural unit (a1)
In the present invention, the structural unit (a1) is a structural unit derived from an acrylate ester containing an acid dissociable, dissolution inhibiting group having a cyclic group.
The acid dissociable, dissolution inhibiting group having a cyclic group in the structural unit (a1) has an alkali dissolution inhibiting property that makes the entire polymer (A3) insoluble to alkali before dissociation, and this polymer (A3) after dissociation. As long as it changes the whole to alkali-soluble, the base resins for chemically amplified resists that have been proposed as acid dissociable, dissolution inhibiting groups having a cyclic group can be used. In general, a group that forms a cyclic tertiary alkyl ester with a carboxy group in (meth) acrylic acid, etc .; an acetal type acid dissociable, dissolution inhibiting group such as an alkoxyalkyl group having a cyclic group is widely known. ing. The “(meth) acrylic acid ester” means one or both of an acrylic acid ester having a hydrogen atom bonded to the α-position and a methacrylic acid ester having a methyl group bonded to the α-position.
ここで、「第3級アルキルエステル」とは、カルボキシ基の水素原子が、環状のアルキル基で置換されることによりエステルを形成しており、そのカルボニルオキシ基(−C(O)−O−)の末端の酸素原子に、前記環状のアルキル基の第3級炭素原子が結合している構造を示す。この第3級アルキルエステルにおいては、酸が作用すると、酸素原子と第3級炭素原子との間で結合が切断される。
なお、前記環状のアルキル基は置換基を有していてもよい。
以下、カルボキシ基と第3級アルキルエステルを構成することにより、酸解離性となっている基を、便宜上、「第3級アルキルエステル型酸解離性溶解抑制基」という。
第3級アルキルエステル型酸解離性溶解抑制基としては、脂肪族環式基を含有する酸解離性溶解抑制基が挙げられる。
Here, the “tertiary alkyl ester” is an ester formed by replacing a hydrogen atom of a carboxy group with a cyclic alkyl group, and the carbonyloxy group (—C (O) —O—) is formed. ), The tertiary carbon atom of the cyclic alkyl group is bonded to the terminal oxygen atom. In this tertiary alkyl ester, when an acid acts, a bond is cut between an oxygen atom and a tertiary carbon atom.
The cyclic alkyl group may have a substituent.
Hereinafter, a group that is acid dissociable by constituting a carboxy group and a tertiary alkyl ester is referred to as a “tertiary alkyl ester type acid dissociable, dissolution inhibiting group” for convenience.
Examples of the tertiary alkyl ester type acid dissociable, dissolution inhibiting group include acid dissociable, dissolution inhibiting groups containing an aliphatic cyclic group.
ここで、本特許請求の範囲及び明細書における「脂肪族」とは、芳香族に対する相対的な概念であって、芳香族性を持たない基、化合物等を意味するものと定義する。
「脂肪族環式基」とは、芳香族性を持たない単環式基又は多環式基であることを示す。
構成単位(a1)における「脂肪族環式基」は、置換基を有していてもよいし、有していなくてもよい。置換基としては、炭素数1〜5の低級アルキル基、フッ素原子、フッ素原子で置換された炭素数1〜5のフッ素化低級アルキル基、酸素原子(=O)等が挙げられる。
「脂肪族環式基」の置換基を除いた基本の環の構造は、炭素および水素からなる基(炭化水素基)であることに限定はされないが、炭化水素基であることが好ましい。
また、「炭化水素基」は飽和または不飽和のいずれでもよいが、通常は飽和であることが好ましい。「脂肪族環式基」は、多環式基であることが好ましい。
脂肪族環式基の具体例としては、例えば、低級アルキル基、フッ素原子またはフッ素化アルキル基で置換されていてもよいし、されていなくてもよいモノシクロアルカン、ビシクロアルカン、トリシクロアルカン、テトラシクロアルカンなどのポリシクロアルカンから1個以上の水素原子を除いた基などを例示できる。具体的には、シクロペンタン、シクロヘキサン等のモノシクロアルカンや、アダマンタン、ノルボルナン、イソボルナン、トリシクロデカン、テトラシクロドデカンなどのポリシクロアルカンから1個以上の水素原子を除いた基などが挙げられる。
脂肪族環式基を含有する酸解離性溶解抑制基としては、例えば環状のアルキル基の環骨格上に第3級炭素原子を有する基を挙げることができ、具体的には2−メチル−2−アダマンチル基や、2−エチル−2−アダマンチル基等が挙げられる。あるいは、下記一般式で示す構成単位において、カルボニルオキシ基(−C(O)−O−)の酸素原子に結合した基の様に、アダマンチル基等の脂肪族環式基と、これに結合する、第3級炭素原子を有する分岐鎖状アルキレン基とを有する基が挙げられる。
Here, “aliphatic” in the claims and the specification is a relative concept with respect to aromatics, and is defined to mean a group, a compound, or the like that does not have aromaticity.
The “aliphatic cyclic group” means a monocyclic group or a polycyclic group having no aromaticity.
The “aliphatic cyclic group” in the structural unit (a1) may or may not have a substituent. Examples of the substituent include a lower alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, a fluorine atom, a fluorinated lower alkyl group having 1 to 5 carbon atoms substituted with a fluorine atom, and an oxygen atom (= O).
The basic ring structure excluding the substituent of the “aliphatic cyclic group” is not limited to a group consisting of carbon and hydrogen (hydrocarbon group), but is preferably a hydrocarbon group.
The “hydrocarbon group” may be either saturated or unsaturated, but is usually preferably saturated. The “aliphatic cyclic group” is preferably a polycyclic group.
Specific examples of the aliphatic cyclic group include, for example, a monocycloalkane, bicycloalkane, tricycloalkane, which may or may not be substituted with a lower alkyl group, a fluorine atom or a fluorinated alkyl group, Examples include groups in which one or more hydrogen atoms have been removed from a polycycloalkane such as tetracycloalkane. Specific examples include monocycloalkanes such as cyclopentane and cyclohexane, and groups obtained by removing one or more hydrogen atoms from polycycloalkanes such as adamantane, norbornane, isobornane, tricyclodecane, and tetracyclododecane.
Examples of the acid dissociable, dissolution inhibiting group containing an aliphatic cyclic group include a group having a tertiary carbon atom on the ring skeleton of a cyclic alkyl group. Specifically, 2-methyl-2 -Adamantyl group, 2-ethyl-2-adamantyl group, etc. are mentioned. Alternatively, in a structural unit represented by the following general formula, it binds to an aliphatic cyclic group such as an adamantyl group, like a group bonded to an oxygen atom of a carbonyloxy group (—C (O) —O—). And a group having a branched alkylene group having a tertiary carbon atom.
「アセタール型酸解離性溶解抑制基」は、一般的に、カルボキシ基、水酸基等のアルカリ可溶性基末端の水素原子と置換して酸素原子と結合している。そして、露光により酸が発生すると、この酸が作用して、アセタール型酸解離性溶解抑制基と、当該アセタール型酸解離性溶解抑制基が結合した酸素原子との間で結合が切断される。
環式基を有するアセタール型酸解離性溶解抑制基としては、たとえば、下記一般式(p1)で表される基が挙げられる。
The “acetal-type acid dissociable, dissolution inhibiting group” is generally bonded to an oxygen atom by substituting a hydrogen atom at the terminal of an alkali-soluble group such as a carboxy group or a hydroxyl group. When an acid is generated by exposure, the acid acts to break the bond between the acetal acid dissociable, dissolution inhibiting group and the oxygen atom to which the acetal acid dissociable, dissolution inhibiting group is bonded.
Examples of the acetal type acid dissociable, dissolution inhibiting group having a cyclic group include a group represented by the following general formula (p1).
上記式中、nは、0〜2の整数であることが好ましく、0または1がより好ましく、0が最も好ましい。
R1’,R2’の低級アルキル基としては、上記Rの低級アルキル基と同様のものが挙げられ、メチル基またはエチル基が好ましく、メチル基が最も好ましい。
本発明においては、R1’,R2’のうち少なくとも1つが水素原子であることが好ましい。すなわち、酸解離性溶解抑制基(p1)が、下記一般式(p1−1)で表される基であることが好ましい。
In the above formula, n is preferably an integer of 0 to 2, more preferably 0 or 1, and most preferably 0.
Examples of the lower alkyl group for R 1 ′ and R 2 ′ include the same lower alkyl groups as those described above for R. A methyl group or an ethyl group is preferable, and a methyl group is most preferable.
In the present invention, at least one of R 1 ′ and R 2 ′ is preferably a hydrogen atom. That is, the acid dissociable, dissolution inhibiting group (p1) is preferably a group represented by the following general formula (p1-1).
Yの脂肪族環式基としては、従来ArFレジスト等において多数提案されている単環又は多環式の脂肪族環式基の中から適宜選択して用いることができ、たとえば上記「脂肪族環式基」と同様のものが例示できる。 The aliphatic cyclic group for Y can be appropriately selected from monocyclic or polycyclic aliphatic cyclic groups that have been proposed in a number of conventional ArF resists. For example, the above “aliphatic ring” Examples thereof are the same as those in the formula group.
また、アセタール型酸解離性溶解抑制基としては、下記一般式(p2)で示される基も挙げられる。 Examples of the acetal type acid dissociable, dissolution inhibiting group also include a group represented by the following general formula (p2).
R17、R18において、アルキル基の炭素数は好ましくは1〜15であり、直鎖状、分岐鎖状のいずれでもよく、エチル基、メチル基が好ましく、メチル基が最も好ましい。特にR17、R18の一方が水素原子で、他方がメチル基であることが好ましい。
R19は環状のアルキル基であり、炭素数は1〜15であることが好ましく、炭素数4〜15であることがより好ましく、炭素数4〜12であることがさらに好ましく、炭素数5〜10であることが最も好ましい。具体的にはフッ素原子またはフッ素化アルキル基で置換されていてもよいし、されていなくてもよいモノシクロアルカン、ビシクロアルカン、トリシクロアルカン、テトラシクロアルカンなどのポリシクロアルカンから1個以上の水素原子を除いた基などを例示できる。具体的には、シクロペンタン、シクロヘキサン等のモノシクロアルカンや、アダマンタン、ノルボルナン、イソボルナン、トリシクロデカン、テトラシクロドデカンなどのポリシクロアルカンから1個以上の水素原子を除いた基などが挙げられる。中でもアダマンタンから1個以上の水素原子を除いた基が好ましい。
In R 17 and R 18 , the alkyl group preferably has 1 to 15 carbon atoms, may be linear or branched, and is preferably an ethyl group or a methyl group, and most preferably a methyl group. In particular, it is preferable that one of R 17 and R 18 is a hydrogen atom and the other is a methyl group.
R 19 is a cyclic alkyl group, preferably having 1 to 15 carbon atoms, more preferably 4 to 15 carbon atoms, still more preferably 4 to 12 carbon atoms, and 5 to 5 carbon atoms. 10 is most preferred. Specifically, one or more polycycloalkanes such as monocycloalkane, bicycloalkane, tricycloalkane, and tetracycloalkane, which may or may not be substituted with a fluorine atom or a fluorinated alkyl group, are included. Examples include a group excluding a hydrogen atom. Specific examples include monocycloalkanes such as cyclopentane and cyclohexane, and groups obtained by removing one or more hydrogen atoms from polycycloalkanes such as adamantane, norbornane, isobornane, tricyclodecane, and tetracyclododecane. Among them, a group obtained by removing one or more hydrogen atoms from adamantane is preferable.
構成単位(a1)としては、下記一般式(a1−101)で表される構成単位および下記一般式(a1−102)で表される構成単位からなる群から選ばれる1種以上を用いることが好ましい。 As the structural unit (a1), one or more selected from the group consisting of structural units represented by the following general formula (a1-101) and structural units represented by the following general formula (a1-102) may be used. preferable.
一般式(a1−101)において、Rのハロゲン原子、低級アルキル基またはハロゲン化低級アルキル基は、上記アクリル酸エステルのα位に結合していてよいハロゲン原子、低級アルキル基またはハロゲン化低級アルキル基と同様である。
X1は、環式基を有する酸解離性溶解抑制基であれば特に限定することはなく、例えば上述した環状の第3級アルキルエステル型酸解離性溶解抑制基、環式基を有するアセタール型酸解離性溶解抑制基などを挙げることができ、環状の第3級アルキルエステル型酸解離性溶解抑制基が好ましい。
In the general formula (a1-101), the halogen atom, lower alkyl group or halogenated lower alkyl group of R is a halogen atom, lower alkyl group or halogenated lower alkyl group which may be bonded to the α-position of the acrylate ester. It is the same.
X 1 is not particularly limited as long as it is an acid dissociable, dissolution inhibiting group having a cyclic group. For example, the above-described cyclic tertiary alkyl ester type acid dissociable, dissolution inhibiting group, acetal type having a cyclic group are used. Examples include acid dissociable, dissolution inhibiting groups, and cyclic tertiary alkyl ester type acid dissociable, dissolution inhibiting groups are preferred.
一般式(a1−102)において、Rは上記と同様である。
X2は、式(a1−101)中のX1と同様である。
Y2は好ましくは炭素数1〜4のアルキレン基又は2価の脂肪族環式基であり、該脂肪族環式基としては、水素原子が2個以上除かれた基が用いられる以外は前記「脂肪族環式基」の説明と同様のものを用いることができる。
In general formula (a1-102), R is the same as defined above.
X 2 is the same as X 1 in formula (a1-101).
Y 2 is preferably an alkylene group having 1 to 4 carbon atoms or a divalent aliphatic cyclic group, and the aliphatic cyclic group is the above except that a group in which two or more hydrogen atoms are removed is used. The thing similar to description of an "aliphatic cyclic group" can be used.
構成単位(a1)として、より具体的には、下記一般式(a1−1)〜(a1−4)で表される構成単位が挙げられる。 More specifically, examples of the structural unit (a1) include structural units represented by the following general formulas (a1-1) to (a1-4).
前記R1’、R2’は好ましくは少なくとも1つが水素原子であり、より好ましくは共に水素原子である。nは好ましくは0または1である。 In the R 1 ′ and R 2 ′, at least one is preferably a hydrogen atom, and more preferably both are hydrogen atoms. n is preferably 0 or 1.
X’は前記X1において例示した環状の第3級アルキルエステル型酸解離性溶解抑制基と同様のものである。
Yの脂肪族環式基については、上述の「脂肪族環式基」の説明において例示したものと同様のものが挙げられる。
X ′ is the same as the cyclic tertiary alkyl ester type acid dissociable, dissolution inhibiting group exemplified in X 1 above.
Examples of the aliphatic cyclic group for Y include the same groups as those exemplified above in the description of “aliphatic cyclic group”.
以下に、上記一般式(a1−1)〜(a1−4)で表される構成単位の具体例を示す。 Specific examples of the structural units represented by the general formulas (a1-1) to (a1-4) are shown below.
上記の中でも、一般式(a1−1)で表される構成単位が好ましく、具体的には(a1−1−1)〜(a1−1−6)または(a1−1−35)〜(a1−1−41)で表される構成単位から選ばれる少なくとも1種を用いることがより好ましい。
さらに、構成単位(a1)としては、特に式(a1−1−1)〜式(a1−1−4)の構成単位を包括する下記一般式(a1−1−01)で表されるものや、式(a1−1−35)〜(a1−1−41)の構成単位を包括する下記一般式(a1−1−02)も好ましい。
Among the above, the structural unit represented by the general formula (a1-1) is preferable, and specifically, (a1-1-1) to (a1-1-6) or (a1-1-35) to (a1). It is more preferable to use at least one selected from structural units represented by -1-41).
Furthermore, as the structural unit (a1), in particular, those represented by the following general formula (a1-1-01) including the structural units of the formulas (a1-1-1) to (a1-1-4) The following general formula (a1-1-02) including the structural units of formulas (a1-1-35) to (a1-1-41) is also preferable.
一般式(a1−1−01)において、Rについては上記と同様である。R13の低級アルキル基はRにおける低級アルキル基と同様であり、メチル基又はエチル基が好ましく、メチル基が最も好ましい。 In general formula (a1-1-01), R is the same as defined above. The lower alkyl group for R 13 is the same as the lower alkyl group for R, preferably a methyl group or an ethyl group, and most preferably a methyl group.
一般式(a1−1−02)において、Rについては上記と同様である。R12の低級アルキル基はRにおける低級アルキル基と同様であり、メチル基又はエチル基が好ましく、エチル基が最も好ましい。hは1又は2が好ましく、2が最も好ましい。 In general formula (a1-1-02), R is the same as defined above. The lower alkyl group for R 12 is the same as the lower alkyl group for R, preferably a methyl group or an ethyl group, and most preferably an ethyl group. h is preferably 1 or 2, and most preferably 2.
重合体(A3)において、構成単位(a1)は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
重合体(A3)中の構成単位(a1)の割合は、重合体(A3)を構成する全構成単位の合計に対して、10〜80モル%が好ましく、20〜70モル%がより好ましく、25〜50モル%がさらに好ましい。下限値以上とすることによって、レジスト組成物とした際に容易にパターンを得ることができ、上限値以下とすることにより他の構成単位とのバランスをとることができる。
In the polymer (A3), as the structural unit (a1), one type of structural unit may be used, or two or more types may be used in combination.
The proportion of the structural unit (a1) in the polymer (A3) is preferably 10 to 80 mol%, more preferably 20 to 70 mol%, based on the total of all structural units constituting the polymer (A3). 25-50 mol% is more preferable. By setting it to the lower limit value or more, a pattern can be easily obtained when the resist composition is used, and by setting it to the upper limit value or less, it is possible to balance with other structural units.
・構成単位(a2)
本発明に係る重合体(A3)は、前記構成単位(a1)に加えて、ラクトン含有環式基を含むアクリル酸エステルから誘導される構成単位(a2)を有することが好ましい。構成単位(a2)を有することにより、重合体(A3)をレジスト膜の形成に用いた場合に、レジスト膜の基板への密着性や、水を含有する現像液との親和性が向上する。
構成単位(a2)の具体例としては、前記重合体(A2)の構成単位(a2−10)の説明に記載のものと同様であり、説明を省略する。
重合体(A3)において、構成単位(a2)は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
重合体(A3)中の構成単位(a2)の割合は、重合体(A3)を構成する全構成単位の合計に対して、5〜60モル%が好ましく、10〜50モル%がより好ましく、20〜50モル%がさらに好ましい。下限値以上とすることにより構成単位(a2)を含有させることによる効果が充分に得られ、上限値以下とすることにより他の構成単位とのバランスをとることができる。
・ Structural unit (a2)
The polymer (A3) according to the present invention preferably has a structural unit (a2) derived from an acrylate ester containing a lactone-containing cyclic group, in addition to the structural unit (a1). By having the structural unit (a2), when the polymer (A3) is used for forming a resist film, the adhesion of the resist film to the substrate and the affinity with a developer containing water are improved.
Specific examples of the structural unit (a2) are the same as those described in the description of the structural unit (a2-10) of the polymer (A2), and a description thereof will be omitted.
In the polymer (A3), as the structural unit (a2), one type of structural unit may be used alone, or two or more types may be used in combination.
The proportion of the structural unit (a2) in the polymer (A3) is preferably from 5 to 60 mol%, more preferably from 10 to 50 mol%, based on the total of all the structural units constituting the polymer (A3). 20-50 mol% is more preferable. By making it the lower limit value or more, the effect of containing the structural unit (a2) can be sufficiently obtained, and by making it the upper limit value or less, it is possible to balance with other structural units.
・構成単位(a3)
本発明に係る重合体(A3)は、前記構成単位(a1)に加えて、または前記構成単位(a1)および(a2)に加えて、極性基含有脂肪族炭化水素基を含むアクリル酸エステルから誘導される構成単位(a3)を有することが好ましい。構成単位(a3)を有することにより、重合体(A3)の親水性が高まり、現像液との親和性が高まって、露光部でのアルカリ溶解性が向上し、解像性の向上に寄与する。
構成単位(a3)の具体例としては、前記重合体(A2)の構成単位(a3−10)の説明に記載のものと同様であり、説明を省略する。
重合体(A3)において、構成単位(a3)は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
重合体(A3)中の構成単位(a3)の割合は、重合体(A3)を構成する全構成単位の合計に対して、5〜50モル%であることが好ましく、5〜40モル%であることがより好ましく、5〜25モル%であることがさらに好ましい。下限値以上とすることにより構成単位(a3)を含有させることによる効果が充分に得られ、上限値以下とすることにより他の構成単位とのバランスをとることができる。
・ Structural unit (a3)
The polymer (A3) according to the present invention is an acrylic ester containing a polar group-containing aliphatic hydrocarbon group in addition to the structural unit (a1) or in addition to the structural units (a1) and (a2). It is preferable to have a derived structural unit (a3). By having the structural unit (a3), the hydrophilicity of the polymer (A3) is increased, the affinity with the developer is increased, the alkali solubility in the exposed area is improved, and the resolution is improved. .
Specific examples of the structural unit (a3) are the same as those described in the description of the structural unit (a3-10) of the polymer (A2), and thus the description thereof is omitted.
In the polymer (A3), as the structural unit (a3), one type of structural unit may be used alone, or two or more types may be used in combination.
The proportion of the structural unit (a3) in the polymer (A3) is preferably 5 to 50 mol%, preferably 5 to 40 mol%, based on the total of all the structural units constituting the polymer (A3). More preferably, it is more preferably 5 to 25 mol%. By setting it to the lower limit value or more, the effect of containing the structural unit (a3) can be sufficiently obtained, and by setting it to the upper limit value or less, it is possible to balance with other structural units.
・その他構成単位(a4)
本発明に係る重合体(A3)は、本発明の効果を損なわない範囲で、前記構成単位(a1)〜(a3)以外の他の構成単位(a4)を含んでいてもよい。
構成単位(a4)の具体例としては、前記重合体(A2)の構成単位(a4−10)の説明に記載のものと同様であり、説明を省略する。
かかる構成単位(a4)を重合体(A3)に含有させる際には、重合体(A3)を構成する全構成単位の合計に対して、構成単位(a4)を1〜30モル%、好ましくは10〜20モル%含有させると好ましい。
・ Other structural units (a4)
The polymer (A3) according to the present invention may contain other structural units (a4) other than the structural units (a1) to (a3) as long as the effects of the present invention are not impaired.
Specific examples of the structural unit (a4) are the same as those described in the description of the structural unit (a4-10) of the polymer (A2), and a description thereof will be omitted.
When the structural unit (a4) is contained in the polymer (A3), the structural unit (a4) is contained in an amount of 1 to 30 mol%, preferably 1% to the total of all the structural units constituting the polymer (A3). It is preferable to contain 10 to 20 mol%.
本発明に係る重合体(A3)は、少なくとも構成単位(a1)を有する重合体であり、好ましくは、さらに構成単位(a2)及び/または(a3)を有する共重合体である。
係る共重合体としては、例えば、構成単位(a1)及び(a2)からなる共重合体(ただし、構成単位(a4)を含んでもよい)、構成単位(a1)及び(a3)からなる共重合体(ただし、構成単位(a4)を含んでもよい)、構成単位(a1)、(a2)及び(a3)からなる共重合体(ただし、構成単位(a4)を含んでもよい)等が例示できる。
The polymer (A3) according to the present invention is a polymer having at least the structural unit (a1), and is preferably a copolymer further having the structural unit (a2) and / or (a3).
As such a copolymer, for example, a copolymer composed of the structural units (a1) and (a2) (however, the structural unit (a4) may be included), a copolymer composed of the structural units (a1) and (a3) Examples thereof include a combination (provided that the structural unit (a4) may be included), a copolymer composed of the structural units (a1), (a2), and (a3) (however, the structural unit (a4) may be included). .
重合体(A3)として、好ましい具体例としては、下記一般式(A3−11)で表される重合体(A31)が挙げられる。この重合体(A31)は、解像性に優れたものである。 A preferred specific example of the polymer (A3) is a polymer (A31) represented by the following general formula (A3-11). This polymer (A31) is excellent in resolution.
式(A3−11)中、R10の低級アルキル基は、Rの低級アルキル基と同様であり、メチル基またはエチル基が好ましく、メチル基が最も好ましい。 In formula (A3-11), the lower alkyl group for R 10 is the same as the lower alkyl group for R, preferably a methyl group or an ethyl group, and most preferably a methyl group.
重合体(A3)の製造方法は、各構成単位を誘導するモノマーを用いて、前記重合体(A2)と同様の製造方法により重合させることによって得ることができる。 The manufacturing method of a polymer (A3) can be obtained by making it superpose | polymerize by the manufacturing method similar to the said polymer (A2) using the monomer which derives each structural unit.
重合体(A3)の質量平均分子量(Mw)(ゲルパーミエーションクロマトグラフィーによるポリスチレン換算基準)は、特に限定するものではないが、2000〜50000が好ましく、3000〜30000がより好ましく、5000〜20000が最も好ましい。この範囲の上限よりも小さいと、レジストとして用いるのに充分なレジスト溶剤への溶解性があり、この範囲の下限よりも大きいと、耐ドライエッチング性やレジストパターン断面形状が良好である。
また、重合体(A3)の分散度(Mw/Mn)は1.0〜5.0が好ましく、1.0〜3.0がより好ましく、1.2〜2.5が最も好ましい。
The mass average molecular weight (Mw) (polystyrene conversion standard by gel permeation chromatography) of the polymer (A3) is not particularly limited, but is preferably 2000 to 50000, more preferably 3000 to 30000, and 5000 to 20000. Most preferred. When it is smaller than the upper limit of this range, it has sufficient solubility in a resist solvent to be used as a resist. When it is larger than the lower limit of this range, dry etching resistance and resist pattern cross-sectional shape are good.
Further, the dispersity (Mw / Mn) of the polymer (A3) is preferably 1.0 to 5.0, more preferably 1.0 to 3.0, and most preferably 1.2 to 2.5.
(A)成分中、重合体(A3)は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
(A)成分中の重合体(A3)の含有量は40〜90質量%が好ましく、50〜85質量%がより好ましく、55〜80質量%がさらに好ましい。下限値以上であることにより、レジストパターン形状等のリソグラフィー特性が向上する。上限値以下であることにより、他の重合体とのバランスをとることができる。
In the component (A), the polymer (A3) may be used alone or in combination of two or more.
40-90 mass% is preferable, as for content of the polymer (A3) in (A) component, 50-85 mass% is more preferable, and 55-80 mass% is further more preferable. When it is at least the lower limit value, the lithography characteristics such as the resist pattern shape are improved. By being below the upper limit value, it is possible to balance with other polymers.
(A)成分中、主鎖環状型重合体(重合体(A1))と、非主鎖環状型重合体(重合体(A2)と重合体(A3))との混合割合は、本発明の効果に優れることから、質量比で主鎖環状型重合体:非主鎖環状型重合体=1:99〜99:1であることが好ましく、5
:95〜75:25であることがより好ましく、10:90〜75:25であることが特に好ましく、10:90〜50:50であることが最も好ましい。
また、非主鎖環状型重合体において、重合体(A2)と重合体(A3)との混合割合は、リソグラフィー特性が向上することから、質量比で重合体(A2):重合体(A3)=5:95〜50:50であることが好ましく、10:90〜40:60であることがより好ましく、10:90〜30:70であることが最も好ましい。
本発明の液浸露光用ポジ型レジスト組成物において、(A)成分全体の含有量は、形成しようとするレジスト膜厚に応じて調整すればよい。
In the component (A), the mixing ratio of the main chain cyclic polymer (polymer (A1)) and the non-main chain cyclic polymer (polymer (A2) and polymer (A3)) is the ratio of the present invention. Since the effect is excellent, it is preferable that the main chain cyclic polymer: non-main chain cyclic polymer = 1: 99 to 99: 1 by mass ratio.
: 95 to 75:25 is more preferable, 10:90 to 75:25 is particularly preferable, and 10:90 to 50:50 is most preferable.
Further, in the non-main chain cyclic polymer, the mixing ratio of the polymer (A2) and the polymer (A3) improves the lithography characteristics, so that the polymer (A2): polymer (A3) is in mass ratio. = 5: 95-50: 50 is preferable, 10: 90-40: 60 is more preferable, and 10: 90-30: 70 is most preferable.
In the positive resist composition for immersion exposure according to the present invention, the total content of the component (A) may be adjusted according to the resist film thickness to be formed.
<(B)成分>
(B)成分としては、特に限定されず、これまで化学増幅型レジスト用の酸発生剤として提案されているものを使用することができる。このような酸発生剤としては、これまで、ヨードニウム塩やスルホニウム塩などのオニウム塩系酸発生剤、オキシムスルホネート系酸発生剤、ビスアルキルまたはビスアリールスルホニルジアゾメタン類、ポリ(ビススルホニル)ジアゾメタン類などのジアゾメタン系酸発生剤、ニトロベンジルスルホネート系酸発生剤、イミノスルホネート系酸発生剤、ジスルホン系酸発生剤など多種のものが知られている。
<(B) component>
The component (B) is not particularly limited, and those that have been proposed as acid generators for chemically amplified resists can be used. Examples of such acid generators include onium salt acid generators such as iodonium salts and sulfonium salts, oxime sulfonate acid generators, bisalkyl or bisarylsulfonyldiazomethanes, poly (bissulfonyl) diazomethanes, and the like. There are various known diazomethane acid generators, nitrobenzyl sulfonate acid generators, imino sulfonate acid generators, disulfone acid generators, and the like.
オニウム塩系酸発生剤として、例えば下記一般式(b−0)で表される酸発生剤を好適に用いることができる。 As the onium salt acid generator, for example, an acid generator represented by the following general formula (b-0) can be preferably used.
[式中、R51は、直鎖、分岐鎖若しくは環状のアルキル基、または直鎖、分岐鎖若しくは環状のフッ素化アルキル基を表し;R52は、水素原子、水酸基、ハロゲン原子、直鎖若しくは分岐鎖状のアルキル基、直鎖若しくは分岐鎖状のハロゲン化アルキル基、または直鎖若しくは分岐鎖状のアルコキシ基であり;R53は置換基を有していてもよいアリール基であり;u’’は1〜3の整数である。] [Wherein, R 51 represents a linear, branched or cyclic alkyl group, or a linear, branched or cyclic fluorinated alkyl group; R 52 represents a hydrogen atom, a hydroxyl group, a halogen atom, linear or A branched alkyl group, a linear or branched halogenated alkyl group, or a linear or branched alkoxy group; R 53 is an aryl group which may have a substituent; u '' Is an integer of 1 to 3. ]
一般式(b−0)において、R51は、直鎖、分岐鎖若しくは環状のアルキル基、または直鎖、分岐鎖若しくは環状のフッ素化アルキル基を表す。
前記直鎖若しくは分岐鎖状のアルキル基としては、炭素数1〜10であることが好ましく、炭素数1〜8であることがさらに好ましく、炭素数1〜4であることが最も好ましい。
前記環状のアルキル基としては、炭素数4〜12であることが好ましく、炭素数5〜10であることがさらに好ましく、炭素数6〜10であることが最も好ましい。
前記フッ素化アルキル基としては、炭素数1〜10であることが好ましく、炭素数1〜8であることがさらに好ましく、炭素数1〜4であることが最も好ましい。また、該フッ化アルキル基のフッ素化率(アルキル基中全水素原子の個数に対する置換したフッ素原子の個数の割合)は、好ましくは10〜100%、さらに好ましくは50〜100%であり、特に水素原子をすべてフッ素原子で置換したものが、酸の強度が強くなるので好ましい。
R51としては、直鎖状のアルキル基またはフッ素化アルキル基であることが最も好ましい。
In the general formula (b-0), R 51 represents a linear, branched or cyclic alkyl group, or a linear, branched or cyclic fluorinated alkyl group.
The linear or branched alkyl group preferably has 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 8 carbon atoms, and most preferably 1 to 4 carbon atoms.
The cyclic alkyl group preferably has 4 to 12 carbon atoms, more preferably 5 to 10 carbon atoms, and most preferably 6 to 10 carbon atoms.
The fluorinated alkyl group preferably has 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 8 carbon atoms, and most preferably 1 to 4 carbon atoms. Further, the fluorination rate of the fluorinated alkyl group (ratio of the number of substituted fluorine atoms to the total number of hydrogen atoms in the alkyl group) is preferably 10 to 100%, more preferably 50 to 100%. Those in which all hydrogen atoms are substituted with fluorine atoms are preferred because the strength of the acid is increased.
R 51 is most preferably a linear alkyl group or a fluorinated alkyl group.
R52は、水素原子、水酸基、ハロゲン原子、直鎖若しくは分岐鎖状のアルキル基、直鎖若しくは分岐鎖状のハロゲン化アルキル基、または直鎖若しくは分岐鎖状のアルコキシ基である。
R52において、ハロゲン原子としては、フッ素原子、臭素原子、塩素原子、ヨウ素原子などが挙げられ、フッ素原子が好ましい。
R52において、アルキル基は、直鎖または分岐鎖状であり、その炭素数は好ましくは1〜5、特に1〜4、さらには1〜3であることが望ましい。
R52において、ハロゲン化アルキル基は、アルキル基中の水素原子の一部または全部がハロゲン原子で置換された基である。ここでのアルキル基は、前記R52における「アルキル基」と同様のものが挙げられる。置換するハロゲン原子としては上記「ハロゲン原子」について説明したものと同様のものが挙げられる。ハロゲン化アルキル基において、水素原子の全個数の50〜100%がハロゲン原子で置換されていることが望ましく、全て置換されていることがより好ましい。
R52において、アルコキシ基としては、直鎖状または分岐鎖状であり、その炭素数は好ましくは1〜5、特に1〜4、さらには1〜3であることが望ましい。
R52としては、これらの中でも水素原子が好ましい。
R 52 is a hydrogen atom, a hydroxyl group, a halogen atom, a linear or branched alkyl group, a linear or branched alkyl halide group, or a linear or branched alkoxy group.
In R 52 , examples of the halogen atom include a fluorine atom, a bromine atom, a chlorine atom, and an iodine atom, and a fluorine atom is preferable.
In R 52 , the alkyl group is linear or branched, and the carbon number thereof is preferably 1 to 5, particularly 1 to 4, and more preferably 1 to 3.
In R 52 , the halogenated alkyl group is a group in which part or all of the hydrogen atoms in the alkyl group are substituted with halogen atoms. Examples of the alkyl group herein are the same as the “alkyl group” in R 52 . Examples of the halogen atom to be substituted include the same as those described above for the “halogen atom”. In the halogenated alkyl group, it is desirable that 50 to 100% of the total number of hydrogen atoms are substituted with halogen atoms, and it is more preferable that all are substituted.
In R 52 , the alkoxy group is linear or branched, and the carbon number thereof is preferably 1 to 5, particularly 1 to 4, and more preferably 1 to 3.
Among these, R 52 is preferably a hydrogen atom.
R53は置換基を有していてもよいアリール基であり、置換基を除いた基本環(母体環)の構造としては、ナフチル基、フェニル基、アントラセニル基などが挙げられ、本発明の効果やArFエキシマレーザーなどの露光光の吸収の観点から、フェニル基が望ましい。
置換基としては、水酸基、低級アルキル基(直鎖または分岐鎖状であり、その好ましい炭素数は5以下であり、特にメチル基が好ましい)などを挙げることができる。
R53のアリール基としては、置換基を有しないものがより好ましい。
u’’は1〜3の整数であり、2または3であることが好ましく、特に3であることが望ましい。
R 53 is an aryl group which may have a substituent, and examples of the structure of the basic ring (matrix ring) excluding the substituent include a naphthyl group, a phenyl group, an anthracenyl group, and the like. From the viewpoint of absorption of exposure light such as ArF excimer laser, a phenyl group is desirable.
Examples of the substituent include a hydroxyl group and a lower alkyl group (straight or branched chain, preferably having 5 or less carbon atoms, particularly preferably a methyl group).
As the aryl group for R 53, an aryl group having no substituent is more preferable.
u ″ is an integer of 1 to 3, preferably 2 or 3, and particularly preferably 3.
一般式(b−0)で表される酸発生剤の好ましいものは以下の様なものを挙げることができる。 Preferable examples of the acid generator represented by the general formula (b-0) include the following.
一般式(b−0)で表される酸発生剤は1種または2種以上混合して用いることができる。 The acid generator represented by general formula (b-0) can be used alone or in combination of two or more.
また一般式(b−0)で表される酸発生剤の他のオニウム塩系酸発生剤として、例えば下記一般式(b−1)または(b−2)で表される化合物も好適に用いられる。 As other onium salt-based acid generators represented by the general formula (b-0), for example, compounds represented by the following general formula (b-1) or (b-2) are also preferably used. It is done.
式(b−1)中、R1”〜R3”はそれぞれ独立にアリール基またはアルキル基を表す。R1”〜R3”のうち、少なくとも1つはアリール基を表す。R1”〜R3”のうち、2以上がアリール基であることが好ましく、R1”〜R3”のすべてがアリール基であることが最も好ましい。
R1”〜R3”のアリール基としては、特に制限はなく、例えば、炭素数6〜20のアリール基であって、該アリール基は、その水素原子の一部または全部がアルキル基、アルコキシ基、ハロゲン原子等で置換されていてもよく、されていなくてもよい。アリール基としては、安価に合成可能なことから、炭素数6〜10のアリール基が好ましい。具体的には、たとえばフェニル基、ナフチル基が挙げられる。
前記アリール基の水素原子が置換されていても良いアルキル基としては、炭素数1〜5のアルキル基が好ましく、メチル基、エチル基、プロピル基、n−ブチル基、tert−ブチル基であることが最も好ましい。
前記アリール基の水素原子が置換されていても良いアルコキシ基としては、炭素数1〜5のアルコキシ基が好ましく、メトキシ基、エトキシ基が最も好ましい。
前記アリール基の水素原子が置換されていても良いハロゲン原子としては、フッ素原子であることが好ましい。
R1”〜R3”のアルキル基としては、特に制限はなく、例えば炭素数1〜10の直鎖状、分岐状または環状のアルキル基等が挙げられる。解像性に優れる点から、炭素数1〜5であることが好ましい。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、イソブチル基、n−ペンチル基、シクロペンチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、ノニル基、デカニル基等が挙げられ、解像性に優れ、また安価に合成可能なことから好ましいものとして、メチル基を挙げることができる。
これらの中で、R1”〜R3”は、それぞれ、フェニル基またはナフチル基であることが最も好ましい。
In formula (b-1), R 1 ″ to R 3 ″ each independently represents an aryl group or an alkyl group. At least one of R 1 ″ to R 3 ″ represents an aryl group. Of R 1 ″ to R 3 ″, two or more are preferably aryl groups, and most preferably all R 1 ″ to R 3 ″ are aryl groups.
The aryl group for R 1 ″ to R 3 ″ is not particularly limited, and is, for example, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, in which part or all of the hydrogen atoms are alkyl groups, alkoxy groups It may or may not be substituted with a group, a halogen atom or the like. The aryl group is preferably an aryl group having 6 to 10 carbon atoms because it can be synthesized at a low cost. Specific examples include a phenyl group and a naphthyl group.
The alkyl group that may be substituted for the hydrogen atom of the aryl group is preferably an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and is a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an n-butyl group, or a tert-butyl group. Is most preferred.
The alkoxy group that may be substituted for the hydrogen atom of the aryl group is preferably an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms, and most preferably a methoxy group or an ethoxy group.
The halogen atom that may be substituted for the hydrogen atom of the aryl group is preferably a fluorine atom.
The alkyl group for
Among these, R 1 ″ to R 3 ″ are most preferably a phenyl group or a naphthyl group, respectively.
R4”は、直鎖、分岐または環状のアルキル基またはフッ素化アルキル基を表す。
前記直鎖または分岐のアルキル基としては、炭素数1〜10であることが好ましく、炭素数1〜8であることがさらに好ましく、炭素数1〜4であることが最も好ましい。
前記環状のアルキル基としては、前記R1”で示したような環式基であって、炭素数4〜15であることが好ましく、炭素数4〜10であることがさらに好ましく、炭素数6〜10であることが最も好ましい。
前記フッ素化アルキル基としては、炭素数1〜10であることが好ましく、炭素数1〜8であることがさらに好ましく、炭素数1〜4であることが最も好ましい。また、該フッ化アルキル基のフッ素化率(アルキル基中のフッ素原子の割合)は、好ましくは10〜100%、さらに好ましくは50〜100%であり、特に水素原子をすべてフッ素原子で置換したものが、酸の強度が強くなるので好ましい。
R4”としては、直鎖または環状のアルキル基、またはフッ素化アルキル基であることが最も好ましい。
R 4 ″ represents a linear, branched or cyclic alkyl group or a fluorinated alkyl group.
The linear or branched alkyl group preferably has 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 8 carbon atoms, and most preferably 1 to 4 carbon atoms.
The cyclic alkyl group is a cyclic group as indicated by R 1 ″ and preferably has 4 to 15 carbon atoms, more preferably 4 to 10 carbon atoms, and more preferably 6 carbon atoms. Most preferably, it is -10.
The fluorinated alkyl group preferably has 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 8 carbon atoms, and most preferably 1 to 4 carbon atoms. The fluorination rate of the fluorinated alkyl group (ratio of fluorine atoms in the alkyl group) is preferably 10 to 100%, more preferably 50 to 100%. Particularly, all the hydrogen atoms are substituted with fluorine atoms. It is preferable because the strength of the acid is increased.
R 4 ″ is most preferably a linear or cyclic alkyl group or a fluorinated alkyl group.
式(b−2)中、R5”〜R6”はそれぞれ独立にアリール基またはアルキル基を表す。R5”〜R6”のうち、少なくとも1つはアリール基を表す。R5”〜R6”のすべてがアリール基であることが好ましい。
R5”〜R6”のアリール基としては、R1”〜R3”のアリール基と同様のものが挙げられる。
R5”〜R6”のアルキル基としては、R1”〜R3”のアルキル基と同様のものが挙げられる。
これらの中で、R5”〜R6”はすべてフェニル基であることが最も好ましい。
式(b−2)中のR4”としては上記式(b−1)のR4”と同様のものが挙げられる。
In formula (b-2), R 5 ″ to R 6 ″ each independently represents an aryl group or an alkyl group. At least one of R 5 ″ to R 6 ″ represents an aryl group. It is preferable that all of R 5 ″ to R 6 ″ are aryl groups.
As the aryl group for R 5 ″ to R 6 ″, the same as the aryl groups for R 1 ″ to R 3 ″ can be used.
Examples of the alkyl group for R 5 ″ to R 6 ″ include the same as the alkyl group for R 1 ″ to R 3 ″.
Among these, it is most preferable that all of R 5 ″ to R 6 ″ are phenyl groups.
"As R 4 in the formula (b-1)" R 4 in the In the formula (b-2) include the same as.
式(b−1)、(b−2)で表されるオニウム塩系酸発生剤の具体例としては、ジフェニルヨードニウムのトリフルオロメタンスルホネートまたはノナフルオロブタンスルホネート、ビス(4−tert−ブチルフェニル)ヨードニウムのトリフルオロメタンスルホネートまたはノナフルオロブタンスルホネート、トリフェニルスルホニウムのトリフルオロメタンスルホネート、そのヘプタフルオロプロパンスルホネートまたはそのノナフルオロブタンスルホネート、トリ(4−メチルフェニル)スルホニウムのトリフルオロメタンスルホネート、そのヘプタフルオロプロパンスルホネートまたはそのノナフルオロブタンスルホネート、ジメチル(4−ヒドロキシナフチル)スルホニウムのトリフルオロメタンスルホネート、そのヘプタフルオロプロパンスルホネートまたはそのノナフルオロブタンスルホネート、モノフェニルジメチルスルホニウムのトリフルオロメタンスルホネート、そのヘプタフルオロプロパンスルホネートまたはそのノナフルオロブタンスルホネート、ジフェニルモノメチルスルホニウムのトリフルオロメタンスルホネート、そのヘプタフルオロプロパンスルホネートまたはそのノナフルオロブタンスルホネート、(4−メチルフェニル)ジフェニルスルホニウムのトリフルオロメタンスルホネート、そのヘプタフルオロプロパンスルホネートまたはそのノナフルオロブタンスルホネート、(4−メトキシフェニル)ジフェニルスルホニウムのトリフルオロメタンスルホネート、そのヘプタフルオロプロパンスルホネートまたはそのノナフルオロブタンスルホネート、トリ(4−tert−ブチル)フェニルスルホニウムのトリフルオロメタンスルホネート、そのヘプタフルオロプロパンスルホネートまたはそのノナフルオロブタンスルホネート、ジフェニル(1−(4−メトキシ)ナフチル)スルホニウムのトリフルオロメタンスルホネート、そのヘプタフルオロプロパンスルホネートまたはそのノナフルオロブタンスルホネート、ジ(1−ナフチル)フェニルスルホニウムのトリフルオロメタンスルホネート、そのヘプタフルオロプロパンスルホネートまたはそのノナフルオロブタンスルホネートなどが挙げられる。また、これらのオニウム塩のアニオン部がメタンスルホネート、n−プロパンスルホネート、n−ブタンスルホネート、n−オクタンスルホネートに置き換えたオニウム塩も用いることができる。 Specific examples of the onium salt acid generators represented by formulas (b-1) and (b-2) include diphenyliodonium trifluoromethanesulfonate or nonafluorobutanesulfonate, bis (4-tert-butylphenyl) iodonium. Trifluoromethanesulfonate or nonafluorobutanesulfonate, triphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate, heptafluoropropanesulfonate or nonafluorobutanesulfonate, tri (4-methylphenyl) sulfonium trifluoromethanesulfonate, heptafluoropropanesulfonate or the same Nonafluorobutanesulfonate, dimethyl (4-hydroxynaphthyl) sulfonium trifluoromethanesulfonate, its heptaful Lopropanesulfonate or its nonafluorobutanesulfonate, trifluoromethanesulfonate of monophenyldimethylsulfonium, its heptafluoropropanesulfonate or its nonafluorobutanesulfonate, trifluoromethanesulfonate of diphenylmonomethylsulfonium, its heptafluoropropanesulfonate or its nonafluorobutanesulfonate (4-methylphenyl) diphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate, its heptafluoropropane sulfonate or its nonafluorobutane sulfonate, (4-methoxyphenyl) diphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate, its heptafluoropropane sulfonate or its nonafluorobutane sulfonate , Trifluoromethanesulfonate of tri (4-tert-butyl) phenylsulfonium, its heptafluoropropanesulfonate or its nonafluorobutanesulfonate, trifluoromethanesulfonate of diphenyl (1- (4-methoxy) naphthyl) sulfonium, its heptafluoropropane Sulfonate or its nonafluorobutane sulfonate, di (1-naphthyl) phenylsulfonium trifluoromethane sulfonate, its heptafluoropropane sulfonate or its nonafluorobutane sulfonate. In addition, onium salts in which the anion portion of these onium salts is replaced with methanesulfonate, n-propanesulfonate, n-butanesulfonate, or n-octanesulfonate can also be used.
また、前記一般式(b−1)又は(b−2)において、アニオン部を下記一般式(b−3)又は(b−4)で表されるアニオン部に置き換えたオニウム塩系酸発生剤も用いることができる(カチオン部は(b−1)又は(b−2)と同様)。 In addition, in the general formula (b-1) or (b-2), an onium salt-based acid generator in which the anion moiety is replaced with an anion moiety represented by the following general formula (b-3) or (b-4). Can also be used (the cation moiety is the same as (b-1) or (b-2)).
X”は、少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換された直鎖状または分岐状のアルキレン基であり、該アルキレン基の炭素数は2〜6であり、好ましくは炭素数3〜5、最も好ましくは炭素数3である。
Y”、Z”は、それぞれ独立に、少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換された直鎖状または分岐状のアルキル基であり、該アルキル基の炭素数は1〜10であり、好ましくは炭素数1〜7、より好ましくは炭素数1〜3である。
X”のアルキレン基の炭素数またはY”、Z”のアルキル基の炭素数は、上記炭素数の範囲内において、レジスト溶媒への溶解性も良好である等の理由により、小さいほど好ましい。
また、X”のアルキレン基またはY”、Z”のアルキル基において、フッ素原子で置換されている水素原子の数が多いほど、酸の強度が強くなり、また200nm以下の高エネルギー光や電子線に対する透明性が向上するので好ましい。該アルキレン基またはアルキル基中のフッ素原子の割合、すなわちフッ素化率は、好ましくは70〜100%、さらに好ましくは90〜100%であり、最も好ましくは、全ての水素原子がフッ素原子で置換されたパーフルオロアルキレン基またはパーフルオロアルキル基である。
X ″ is a linear or branched alkylene group in which at least one hydrogen atom is substituted with a fluorine atom, and the alkylene group has 2 to 6 carbon atoms, preferably 3 to 5 carbon atoms, Preferably it is C3.
Y ″ and Z ″ are each independently a linear or branched alkyl group in which at least one hydrogen atom is substituted with a fluorine atom, and the alkyl group has 1 to 10 carbon atoms, preferably It is C1-C7, More preferably, it is C1-C3.
The carbon number of the alkylene group of X ″ or the carbon number of the alkyl group of Y ″ and Z ″ is preferably as small as possible because the solubility in the resist solvent is good within the above carbon number range.
In addition, in the alkylene group of X ″ or the alkyl group of Y ″ and Z ″, as the number of hydrogen atoms substituted with fluorine atoms increases, the strength of the acid increases, and high-energy light or electron beam of 200 nm or less The ratio of fluorine atoms in the alkylene group or alkyl group, that is, the fluorination rate is preferably 70 to 100%, more preferably 90 to 100%, and most preferably all. Are a perfluoroalkylene group or a perfluoroalkyl group in which a hydrogen atom is substituted with a fluorine atom.
本明細書において、オキシムスルホネート系酸発生剤とは、下記一般式(B−1)で表される基を少なくとも1つ有する化合物であって、放射線の照射によって酸を発生する特性を有するものである。この様なオキシムスルホネート系酸発生剤は、化学増幅型レジスト組成物用として多用されているので、任意に選択して用いることができる。 In this specification, the oxime sulfonate acid generator is a compound having at least one group represented by the following general formula (B-1), and has a property of generating an acid upon irradiation with radiation. is there. Such oxime sulfonate-based acid generators are frequently used for chemically amplified resist compositions, and can be arbitrarily selected and used.
R31、R32の有機基は、炭素原子を含む基であり、炭素原子以外の原子(たとえば水素原子、酸素原子、窒素原子、硫黄原子、ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子等)等)を有していてもよい。
R31の有機基としては、直鎖、分岐または環状のアルキル基またはアリール基が好ましい。これらのアルキル基、アリール基は置換基を有していても良い。該置換基としては、特に制限はなく、たとえばフッ素原子、炭素数1〜6の直鎖、分岐または環状のアルキル基等が挙げられる。ここで、「置換基を有する」とは、アルキル基またはアリール基の水素原子の一部または全部が置換基で置換されていることを意味する。
アルキル基としては、炭素数1〜20が好ましく、炭素数1〜10がより好ましく、炭素数1〜8がさらに好ましく、炭素数1〜6が特に好ましく、炭素数1〜4が最も好ましい。アルキル基としては、特に、部分的または完全にハロゲン化されたアルキル基(以下、ハロゲン化アルキル基ということがある)が好ましい。なお、部分的にハロゲン化されたアルキル基とは、水素原子の一部がハロゲン原子で置換されたアルキル基を意味し、完全にハロゲン化されたアルキル基とは、水素原子の全部がハロゲン原子で置換されたアルキル基を意味する。ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられ、特にフッ素原子が好ましい。すなわち、ハロゲン化アルキル基は、フッ素化アルキル基であることが好ましい。
アリール基は、炭素数4〜20が好ましく、炭素数4〜10がより好ましく、炭素数6〜10が最も好ましい。アリール基としては、特に、部分的または完全にハロゲン化されたアリール基が好ましい。なお、部分的にハロゲン化されたアリール基とは、水素原子の一部がハロゲン原子で置換されたアリール基を意味し、完全にハロゲン化されたアリール基とは、水素原子の全部がハロゲン原子で置換されたアリール基を意味する。
R31としては、特に、置換基を有さない炭素数1〜4のアルキル基、または炭素数1〜4のフッ素化アルキル基が好ましい。
The organic groups of R 31 and R 32 are groups containing carbon atoms, and atoms other than carbon atoms (for example, hydrogen atoms, oxygen atoms, nitrogen atoms, sulfur atoms, halogen atoms (fluorine atoms, chlorine atoms, etc.), etc.) You may have.
As the organic group for R 31 , a linear, branched, or cyclic alkyl group or aryl group is preferable. These alkyl groups and aryl groups may have a substituent. There is no restriction | limiting in particular as this substituent, For example, a fluorine atom, a C1-C6 linear, branched or cyclic alkyl group etc. are mentioned. Here, “having a substituent” means that part or all of the hydrogen atoms of the alkyl group or aryl group are substituted with a substituent.
As an alkyl group, C1-C20 is preferable, C1-C10 is more preferable, C1-C8 is more preferable, C1-C6 is especially preferable, and C1-C4 is the most preferable. As the alkyl group, a partially or completely halogenated alkyl group (hereinafter sometimes referred to as a halogenated alkyl group) is particularly preferable. The partially halogenated alkyl group means an alkyl group in which a part of hydrogen atoms is substituted with a halogen atom, and the fully halogenated alkyl group means that all of the hydrogen atoms are halogen atoms. Means an alkyl group substituted with Examples of the halogen atom include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom, and a fluorine atom is particularly preferable. That is, the halogenated alkyl group is preferably a fluorinated alkyl group.
The aryl group preferably has 4 to 20 carbon atoms, more preferably 4 to 10 carbon atoms, and most preferably 6 to 10 carbon atoms. As the aryl group, a partially or completely halogenated aryl group is particularly preferable. The partially halogenated aryl group means an aryl group in which a part of hydrogen atoms is substituted with a halogen atom, and the fully halogenated aryl group means that all of the hydrogen atoms are halogen atoms. Means an aryl group substituted with.
R 31 is particularly preferably an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms having no substituent or a fluorinated alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.
R32の有機基としては、直鎖、分岐または環状のアルキル基、アリール基またはシアノ基が好ましい。R32のアルキル基、アリール基としては、前記R31で挙げたアルキル基、アリール基と同様のものが挙げられる。
R32としては、特に、シアノ基、置換基を有さない炭素数1〜8のアルキル基、または炭素数1〜8のフッ素化アルキル基が好ましい。
As the organic group for R 32 , a linear, branched, or cyclic alkyl group, aryl group, or cyano group is preferable. As the alkyl group and aryl group for R 32, the same alkyl groups and aryl groups as those described above for R 31 can be used.
R 32 is particularly preferably a cyano group, an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms having no substituent, or a fluorinated alkyl group having 1 to 8 carbon atoms.
オキシムスルホネート系酸発生剤として、さらに好ましいものとしては、下記一般式(B−2)または(B−3)で表される化合物が挙げられる。 More preferable examples of the oxime sulfonate-based acid generator include compounds represented by the following general formula (B-2) or (B-3).
前記一般式(B−2)において、R33の置換基を有さないアルキル基またはハロゲン化アルキル基は、炭素数が1〜10であることが好ましく、炭素数1〜8がより好ましく、炭素数1〜6が最も好ましい。
R33としては、ハロゲン化アルキル基が好ましく、フッ素化アルキル基がより好ましい。
R33におけるフッ素化アルキル基は、アルキル基の水素原子が50%以上フッ素化されていることが好ましく、より好ましくは70%以上、さらに好ましくは90%以上フッ素化されていることが好ましい。
In the general formula (B-2), the alkyl group or halogenated alkyl group having no substituent of R 33 preferably has 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 8 carbon atoms, and carbon atoms.
R 33 is preferably a halogenated alkyl group, more preferably a fluorinated alkyl group.
The fluorinated alkyl group for R 33 is preferably such that the hydrogen atom of the alkyl group is 50% or more fluorinated, more preferably 70% or more, and still more preferably 90% or more.
R34のアリール基としては、フェニル基、ビフェニル(biphenyl)基、フルオレニル(fluorenyl)基、ナフチル基、アントラセル(anthracyl)基、フェナントリル基等の、芳香族炭化水素の環から水素原子を1つ除いた基、およびこれらの基の環を構成する炭素原子の一部が酸素原子、硫黄原子、窒素原子等のヘテロ原子で置換されたヘテロアリール基等が挙げられる。これらのなかでも、フルオレニル基が好ましい。
R34のアリール基は、炭素数1〜10のアルキル基、ハロゲン化アルキル基、アルコキシ基等の置換基を有していても良い。該置換基におけるアルキル基またはハロゲン化アルキル基は、炭素数が1〜8であることが好ましく、炭素数1〜4がさらに好ましい。また、該ハロゲン化アルキル基は、フッ素化アルキル基であることが好ましい。
As the aryl group of R 34 , one hydrogen atom is removed from an aromatic hydrocarbon ring such as a phenyl group, a biphenyl group, a fluorenyl group, a naphthyl group, an anthracyl group, or a phenanthryl group. And a heteroaryl group in which a part of carbon atoms constituting the ring of these groups is substituted with a heteroatom such as an oxygen atom, a sulfur atom, or a nitrogen atom. Among these, a fluorenyl group is preferable.
The aryl group of R 34 may have a substituent such as an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a halogenated alkyl group, or an alkoxy group. The alkyl group or halogenated alkyl group in the substituent preferably has 1 to 8 carbon atoms, and more preferably 1 to 4 carbon atoms. The halogenated alkyl group is preferably a fluorinated alkyl group.
R35の置換基を有さないアルキル基またはハロゲン化アルキル基は、炭素数が1〜10であることが好ましく、炭素数1〜8がより好ましく、炭素数1〜6が最も好ましい。
R35としては、ハロゲン化アルキル基が好ましく、フッ素化アルキル基がより好ましく、部分的にフッ素化されたアルキル基が最も好ましい。
R35におけるフッ素化アルキル基は、アルキル基の水素原子が50%以上フッ素化されていることが好ましく、より好ましくは70%以上、さらに好ましくは90%以上フッ素化されていることが、発生する酸の強度が高まるため好ましい。最も好ましくは、水素原子が100%フッ素置換された完全フッ素化アルキル基である。
The alkyl group or halogenated alkyl group having no substituent of R 35 preferably has 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 8 carbon atoms, and most preferably 1 to 6 carbon atoms.
R 35 is preferably a halogenated alkyl group, more preferably a fluorinated alkyl group, and most preferably a partially fluorinated alkyl group.
The fluorinated alkyl group in R 35 preferably has 50% or more of the hydrogen atom of the alkyl group fluorinated, more preferably 70% or more, and even more preferably 90% or more. This is preferable because the strength of the acid increases. Most preferably, it is a fully fluorinated alkyl group in which a hydrogen atom is 100% fluorine-substituted.
前記一般式(B−3)において、R36の置換基を有さないアルキル基またはハロゲン化アルキル基としては、上記R33の置換基を有さないアルキル基またはハロゲン化アルキル基と同様のものが挙げられる。
R37の2または3価の芳香族炭化水素基としては、上記R34のアリール基からさらに1または2個の水素原子を除いた基が挙げられる。
R38の置換基を有さないアルキル基またはハロゲン化アルキル基としては、上記R35の置換基を有さないアルキル基またはハロゲン化アルキル基と同様のものが挙げられる。
p’’は好ましくは2である。
In the general formula (B-3), the alkyl group or halogenated alkyl group having no substituent for R 36 is the same as the alkyl group or halogenated alkyl group having no substituent for R 33. Is mentioned.
Examples of the divalent or trivalent aromatic hydrocarbon group for R 37 include groups obtained by further removing one or two hydrogen atoms from the aryl group for R 34 .
Examples of the alkyl group or halogenated alkyl group having no substituent of R 38 include the same alkyl groups or halogenated alkyl groups as those having no substituent of R 35 .
p ″ is preferably 2.
オキシムスルホネート系酸発生剤の具体例としては、α−(p−トルエンスルホニルオキシイミノ)−ベンジルシアニド、α−(p−クロロベンゼンスルホニルオキシイミノ)−ベンジルシアニド、α−(4−ニトロベンゼンスルホニルオキシイミノ)−ベンジルシアニド、α−(4−ニトロ−2−トリフルオロメチルベンゼンスルホニルオキシイミノ)−ベンジルシアニド、α−(ベンゼンスルホニルオキシイミノ)−4−クロロベンジルシアニド、α−(ベンゼンスルホニルオキシイミノ)−2,4−ジクロロベンジルシアニド、α−(ベンゼンスルホニルオキシイミノ)−2,6−ジクロロベンジルシアニド、α−(ベンゼンスルホニルオキシイミノ)−4−メトキシベンジルシアニド、α−(2−クロロベンゼンスルホニルオキシイミノ)−4−メトキシベンジルシアニド、α−(ベンゼンスルホニルオキシイミノ)−チエン−2−イルアセトニトリル、α−(4−ドデシルベンゼンスルホニルオキシイミノ)−ベンジルシアニド、α−[(p−トルエンスルホニルオキシイミノ)−4−メトキシフェニル]アセトニトリル、α−[(ドデシルベンゼンスルホニルオキシイミノ)−4−メトキシフェニル]アセトニトリル、α−(トシルオキシイミノ)−4−チエニルシアニド、α−(メチルスルホニルオキシイミノ)−1−シクロペンテニルアセトニトリル、α−(メチルスルホニルオキシイミノ)−1−シクロヘキセニルアセトニトリル、α−(メチルスルホニルオキシイミノ)−1−シクロヘプテニルアセトニトリル、α−(メチルスルホニルオキシイミノ)−1−シクロオクテニルアセトニトリル、α−(トリフルオロメチルスルホニルオキシイミノ)−1−シクロペンテニルアセトニトリル、α−(トリフルオロメチルスルホニルオキシイミノ)−シクロヘキシルアセトニトリル、α−(エチルスルホニルオキシイミノ)−エチルアセトニトリル、α−(プロピルスルホニルオキシイミノ)−プロピルアセトニトリル、α−(シクロヘキシルスルホニルオキシイミノ)−シクロペンチルアセトニトリル、α−(シクロヘキシルスルホニルオキシイミノ)−シクロヘキシルアセトニトリル、α−(シクロヘキシルスルホニルオキシイミノ)−1−シクロペンテニルアセトニトリル、α−(エチルスルホニルオキシイミノ)−1−シクロペンテニルアセトニトリル、α−(イソプロピルスルホニルオキシイミノ)−1−シクロペンテニルアセトニトリル、α−(n−ブチルスルホニルオキシイミノ)−1−シクロペンテニルアセトニトリル、α−(エチルスルホニルオキシイミノ)−1−シクロヘキセニルアセトニトリル、α−(イソプロピルスルホニルオキシイミノ)−1−シクロヘキセニルアセトニトリル、α−(n−ブチルスルホニルオキシイミノ)−1−シクロヘキセニルアセトニトリル、α−(メチルスルホニルオキシイミノ)−フェニルアセトニトリル、α−(メチルスルホニルオキシイミノ)−p−メトキシフェニルアセトニトリル、α−(トリフルオロメチルスルホニルオキシイミノ)−フェニルアセトニトリル、α−(トリフルオロメチルスルホニルオキシイミノ)−p−メトキシフェニルアセトニトリル、α−(エチルスルホニルオキシイミノ)−p−メトキシフェニルアセトニトリル、α−(プロピルスルホニルオキシイミノ)−p−メチルフェニルアセトニトリル、α−(メチルスルホニルオキシイミノ)−p−ブロモフェニルアセトニトリルなどが挙げられる。
また、特開平9−208554号公報(段落[0012]〜[0014]の[化18]〜[化19])に開示されているオキシムスルホネート系酸発生剤、WO2004/074242A2(65〜85頁目のExample1〜40)に開示されているオキシムスルホネート系酸発生剤も好適に用いることができる。
また、好適なものとして以下のものを例示することができる。
Specific examples of the oxime sulfonate acid generator include α- (p-toluenesulfonyloxyimino) -benzyl cyanide, α- (p-chlorobenzenesulfonyloxyimino) -benzyl cyanide, α- (4-nitrobenzenesulfonyloxy). Imino) -benzylcyanide, α- (4-nitro-2-trifluoromethylbenzenesulfonyloxyimino) -benzylcyanide, α- (benzenesulfonyloxyimino) -4-chlorobenzylcyanide, α- (benzenesulfonyl) Oxyimino) -2,4-dichlorobenzyl cyanide, α- (benzenesulfonyloxyimino) -2,6-dichlorobenzyl cyanide, α- (benzenesulfonyloxyimino) -4-methoxybenzyl cyanide, α- ( 2-Chlorobenzenesulfonyloxyimino) 4-methoxybenzylcyanide, α- (benzenesulfonyloxyimino) -thien-2-ylacetonitrile, α- (4-dodecylbenzenesulfonyloxyimino) -benzylcyanide, α-[(p-toluenesulfonyloxyimino) -4-methoxyphenyl] acetonitrile, α-[(dodecylbenzenesulfonyloxyimino) -4-methoxyphenyl] acetonitrile, α- (tosyloxyimino) -4-thienyl cyanide, α- (methylsulfonyloxyimino) -1-cyclo Pentenyl acetonitrile, α- (methylsulfonyloxyimino) -1-cyclohexenylacetonitrile, α- (methylsulfonyloxyimino) -1-cycloheptenylacetonitrile, α- (methylsulfonyloxyimino) -1-cyclooctene Acetonitrile, α- (trifluoromethylsulfonyloxyimino) -1-cyclopentenylacetonitrile, α- (trifluoromethylsulfonyloxyimino) -cyclohexylacetonitrile, α- (ethylsulfonyloxyimino) -ethylacetonitrile, α- (propyl Sulfonyloxyimino) -propylacetonitrile, α- (cyclohexylsulfonyloxyimino) -cyclopentylacetonitrile, α- (cyclohexylsulfonyloxyimino) -cyclohexylacetonitrile, α- (cyclohexylsulfonyloxyimino) -1-cyclopentenylacetonitrile, α- ( Ethylsulfonyloxyimino) -1-cyclopentenylacetonitrile, α- (isopropylsulfonyloxyimino) -1-cyclope N-tenyl acetonitrile, α- (n-butylsulfonyloxyimino) -1-cyclopentenylacetonitrile, α- (ethylsulfonyloxyimino) -1-cyclohexenylacetonitrile, α- (isopropylsulfonyloxyimino) -1-cyclohexenylacetonitrile , Α- (n-butylsulfonyloxyimino) -1-cyclohexenylacetonitrile, α- (methylsulfonyloxyimino) -phenylacetonitrile, α- (methylsulfonyloxyimino) -p-methoxyphenylacetonitrile, α- (trifluoro Methylsulfonyloxyimino) -phenylacetonitrile, α- (trifluoromethylsulfonyloxyimino) -p-methoxyphenylacetonitrile, α- (ethylsulfonyloxyimino) -p- Butoxy phenylacetonitrile, alpha-(propylsulfonyl oxyimino)-p-methylphenyl acetonitrile, alpha-like (methylsulfonyloxyimino)-p-bromophenyl acetonitrile.
Further, an oxime sulfonate-based acid generator disclosed in JP-A-9-208554 (paragraphs [0012] to [0014] [chemical formula 18] to [chemical formula 19]), WO2004 / 074242A2 (pages 65 to 85). The oxime sulfonate acid generators disclosed in Examples 1 to 40) of No. 1 can also be suitably used.
Moreover, the following can be illustrated as a suitable thing.
上記例示化合物の中でも、下記の4つの化合物が好ましい。 Of the above exemplified compounds, the following four compounds are preferred.
ジアゾメタン系酸発生剤のうち、ビスアルキルまたはビスアリールスルホニルジアゾメタン類の具体例としては、ビス(イソプロピルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(p−トルエンスルホニル)ジアゾメタン、ビス(1,1−ジメチルエチルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(シクロヘキシルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(2,4−ジメチルフェニルスルホニル)ジアゾメタン等が挙げられる。
また、特開平11−035551号公報、特開平11−035552号公報、特開平11−035573号公報に開示されているジアゾメタン系酸発生剤も好適に用いることができる。
また、ポリ(ビススルホニル)ジアゾメタン類としては、例えば、特開平11−322707号公報に開示されている、1,3−ビス(フェニルスルホニルジアゾメチルスルホニル)プロパン、1,4−ビス(フェニルスルホニルジアゾメチルスルホニル)ブタン、1,6−ビス(フェニルスルホニルジアゾメチルスルホニル)ヘキサン、1,10−ビス(フェニルスルホニルジアゾメチルスルホニル)デカン、1,2−ビス(シクロヘキシルスルホニルジアゾメチルスルホニル)エタン、1,3−ビス(シクロヘキシルスルホニルジアゾメチルスルホニル)プロパン、1,6−ビス(シクロヘキシルスルホニルジアゾメチルスルホニル)ヘキサン、1,10−ビス(シクロヘキシルスルホニルジアゾメチルスルホニル)デカンなどを挙げることができる。
Among diazomethane acid generators, specific examples of bisalkyl or bisarylsulfonyldiazomethanes include bis (isopropylsulfonyl) diazomethane, bis (p-toluenesulfonyl) diazomethane, bis (1,1-dimethylethylsulfonyl) diazomethane, Examples include bis (cyclohexylsulfonyl) diazomethane, bis (2,4-dimethylphenylsulfonyl) diazomethane, and the like.
Further, diazomethane acid generators disclosed in JP-A-11-035551, JP-A-11-035552, and JP-A-11-035573 can also be suitably used.
Examples of poly (bissulfonyl) diazomethanes include 1,3-bis (phenylsulfonyldiazomethylsulfonyl) propane and 1,4-bis (phenylsulfonyldiazo) disclosed in JP-A-11-322707. Methylsulfonyl) butane, 1,6-bis (phenylsulfonyldiazomethylsulfonyl) hexane, 1,10-bis (phenylsulfonyldiazomethylsulfonyl) decane, 1,2-bis (cyclohexylsulfonyldiazomethylsulfonyl) ethane, 1,3 -Bis (cyclohexylsulfonyldiazomethylsulfonyl) propane, 1,6-bis (cyclohexylsulfonyldiazomethylsulfonyl) hexane, 1,10-bis (cyclohexylsulfonyldiazomethylsulfonyl) decane, etc. Door can be.
(B)成分としては、これらの酸発生剤を1種単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
本発明においては、中でも(B)成分としてフッ素化アルキルスルホン酸イオンをアニオンとするオニウム塩を用いることが好ましい。
本発明の液浸露光用ポジ型レジスト組成物における(B)成分の含有量は、(A)成分100質量部に対し、0.5〜30質量部、好ましくは1〜10質量部とされる。上記範囲とすることでパターン形成が充分に行われる。また、均一な溶液が得られ、保存安定性が良好となるため好ましい。
(B) As a component, these acid generators may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type.
In the present invention, it is particularly preferable to use an onium salt having a fluorinated alkyl sulfonate ion as an anion as the component (B).
The content of the component (B) in the positive resist composition for immersion exposure according to the present invention is 0.5 to 30 parts by mass, preferably 1 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the component (A). . By setting it within the above range, pattern formation is sufficiently performed. Moreover, since a uniform solution is obtained and storage stability becomes favorable, it is preferable.
<(D)成分>
本発明の液浸露光用ポジ型レジスト組成物には、レジストパターン形状、引き置き経時安定性などを向上させるために、さらに任意の成分として、含窒素有機化合物(D)(以下、(D)成分という)を含有することが好ましい。
この(D)成分は、既に多種多様なものが提案されているので、公知のものから任意に用いれば良いが、環式アミン、脂肪族アミン、特に第2級脂肪族アミンや第3級脂肪族アミンが好ましい。ここで、脂肪族アミンとは、1つ以上の脂肪族基を有するアミンであり、該脂肪族基は炭素数が1〜12であることが好ましい。
脂肪族アミンとしては、アンモニアNH3の水素原子の少なくとも1つを、炭素数12以下のアルキル基またはヒドロキシアルキル基で置換したアミン(アルキルアミンまたはアルキルアルコールアミン)が挙げられる。その具体例としては、n−ヘキシルアミン、n−ヘプチルアミン、n−オクチルアミン、n−ノニルアミン、n−デシルアミン等のモノアルキルアミン;ジエチルアミン、ジ−n−プロピルアミン、ジ−n−ヘプチルアミン、ジ−n−オクチルアミン、ジシクロヘキシルアミン等のジアルキルアミン;トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリ−n−プロピルアミン、トリ−n−ブチルアミン、トリ−n−ヘキシルアミン、トリ−n−ペンチルアミン、トリ−n−ヘプチルアミン、トリ−n−オクチルアミン、トリ−n−ノニルアミン、トリ−n−デカニルアミン、トリ−n−ドデシルアミン等のトリアルキルアミン;ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、ジイソプロパノールアミン、トリイソプロパノールアミン、ジ−n−オクタノールアミン、トリ−n−オクタノールアミン等のアルキルアルコールアミン等が挙げられる。
これらの中でも、アルキルアルコールアミン及びトリアルキルアミンが好ましく、アルキルアルコールアミンが最も好ましい。アルキルアルコールアミンの中でもトリエタノールアミンやトリイソプロパノールアミンが最も好ましい。
環式アミンとしては、たとえば、ヘテロ原子として窒素原子を含む複素環化合物が挙げられる。該複素環化合物としては、単環式のもの(脂肪族単環式アミン)であっても多環式のもの(脂肪族多環式アミン)であってもよい。
脂肪族単環式アミンとして、具体的には、ピペリジン、ピペラジン等が挙げられる。
脂肪族多環式アミンとしては、炭素数が6〜10のものが好ましく、具体的には、1,5−ジアザビシクロ[4.3.0]−5−ノネン、1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]−7−ウンデセン、ヘキサメチレンテトラミン、1,4−ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン等が挙げられる。
これらは単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
(D)成分は、(A)成分100質量部に対して、通常0.01〜5.0質量部の範囲で用いられる。
<(D) component>
In the positive resist composition for immersion exposure according to the present invention, a nitrogen-containing organic compound (D) (hereinafter referred to as (D)) is further added as an optional component in order to improve the resist pattern shape, stability over time and the like. Component)).
Since a wide variety of components (D) have already been proposed, any known one may be used. Cyclic amines, aliphatic amines, particularly secondary aliphatic amines and tertiary fats may be used. Group amines are preferred. Here, the aliphatic amine is an amine having one or more aliphatic groups, and the aliphatic groups preferably have 1 to 12 carbon atoms.
Examples of the aliphatic amine include amines (alkyl amines or alkyl alcohol amines) in which at least one hydrogen atom of ammonia NH 3 is substituted with an alkyl group or hydroxyalkyl group having 12 or less carbon atoms. Specific examples thereof include monoalkylamines such as n-hexylamine, n-heptylamine, n-octylamine, n-nonylamine, n-decylamine; diethylamine, di-n-propylamine, di-n-heptylamine, Dialkylamines such as di-n-octylamine and dicyclohexylamine; trimethylamine, triethylamine, tri-n-propylamine, tri-n-butylamine, tri-n-hexylamine, tri-n-pentylamine, tri-n-heptyl Trialkylamines such as amine, tri-n-octylamine, tri-n-nonylamine, tri-n-decanylamine, tri-n-dodecylamine; diethanolamine, triethanolamine, diisopropanolamine, triisopropanolamine, di-n -Ok Noruamin, alkyl alcohol amines such as tri -n- octanol amine.
Among these, alkyl alcohol amines and trialkyl amines are preferable, and alkyl alcohol amines are most preferable. Of the alkyl alcohol amines, triethanolamine and triisopropanolamine are most preferred.
Examples of the cyclic amine include heterocyclic compounds containing a nitrogen atom as a hetero atom. The heterocyclic compound may be monocyclic (aliphatic monocyclic amine) or polycyclic (aliphatic polycyclic amine).
Specific examples of the aliphatic monocyclic amine include piperidine and piperazine.
As the aliphatic polycyclic amine, those having 6 to 10 carbon atoms are preferable. Specifically, 1,5-diazabicyclo [4.3.0] -5-nonene, 1,8-diazabicyclo [5. 4.0] -7-undecene, hexamethylenetetramine, 1,4-diazabicyclo [2.2.2] octane, and the like.
These may be used alone or in combination of two or more.
(D) component is normally used in 0.01-5.0 mass parts with respect to 100 mass parts of (A) component.
<任意成分>
本発明の液浸露光用ポジ型レジスト組成物には、感度劣化の防止や、レジストパターン形状、引き置き経時安定性等の向上の目的で、任意の成分として、有機カルボン酸、ならびにリンのオキソ酸およびその誘導体からなる群から選択される少なくとも1種の化合物(E)(以下、(E)成分という)を含有させることができる。
有機カルボン酸としては、例えば、酢酸、マロン酸、クエン酸、リンゴ酸、コハク酸、安息香酸、サリチル酸などが好適である。
リンのオキソ酸およびその誘導体としては、リン酸、ホスホン酸、ホスフィン酸等が挙げられ、これらの中でも特にホスホン酸が好ましい。
リンのオキソ酸の誘導体としては、たとえば、上記オキソ酸の水素原子を炭化水素基で置換したエステル等が挙げられ、前記炭化水素基としては、炭素数1〜5のアルキル基、炭素数6〜15のアリール基等が挙げられる。
リン酸の誘導体としては、リン酸ジ−n−ブチルエステル、リン酸ジフェニルエステル等のリン酸エステルなどが挙げられる。
ホスホン酸の誘導体としては、ホスホン酸ジメチルエステル、ホスホン酸−ジ−n−ブチルエステル、フェニルホスホン酸、ホスホン酸ジフェニルエステル、ホスホン酸ジベンジルエステル等のホスホン酸エステルなどが挙げられる。
ホスフィン酸の誘導体としては、フェニルホスフィン酸等のホスフィン酸エステルなどが挙げられる。
(E)成分としては、中でも有機カルボン酸が好ましく、特にサリチル酸が好ましい。
(E)成分は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
かかる(E)成分を液浸露光用ポジ型レジスト組成物に含有させる際には、(A)成分100質量部当り、通常0.01〜5.0質量部の割合で用いられる。
<Optional component>
The positive resist composition for immersion exposure of the present invention includes an organic carboxylic acid and a phosphorus oxo as an optional component for the purpose of preventing sensitivity deterioration and improving the resist pattern shape and stability with time. At least one compound (E) selected from the group consisting of acids and derivatives thereof (hereinafter referred to as component (E)) can be contained.
As the organic carboxylic acid, for example, acetic acid, malonic acid, citric acid, malic acid, succinic acid, benzoic acid, salicylic acid and the like are suitable.
Examples of phosphorus oxo acids and derivatives thereof include phosphoric acid, phosphonic acid, phosphinic acid and the like, and among these, phosphonic acid is particularly preferable.
Examples of the oxo acid derivative of phosphorus include esters in which the hydrogen atom of the oxo acid is substituted with a hydrocarbon group, and the hydrocarbon group includes an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms and 6 to 6 carbon atoms. 15 aryl groups and the like.
Examples of phosphoric acid derivatives include phosphoric acid esters such as di-n-butyl phosphate and diphenyl phosphate.
Examples of phosphonic acid derivatives include phosphonic acid esters such as phosphonic acid dimethyl ester, phosphonic acid-di-n-butyl ester, phenylphosphonic acid, phosphonic acid diphenyl ester, and phosphonic acid dibenzyl ester.
Examples of the phosphinic acid derivatives include phosphinic acid esters such as phenylphosphinic acid.
As the component (E), an organic carboxylic acid is preferable, and salicylic acid is particularly preferable.
(E) A component may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together.
When the component (E) is contained in the positive resist composition for immersion exposure, it is usually used at a ratio of 0.01 to 5.0 parts by mass per 100 parts by mass of the component (A).
本発明の液浸露光用ポジ型レジスト組成物には、さらに所望により混和性のある添加剤、例えばレジスト膜の性能を改良するための付加的樹脂、塗布性を向上させるための界面活性剤、溶解抑制剤、可塑剤、安定剤、着色剤、ハレーション防止剤、染料などを適宜、添加含有させることができる。 The positive resist composition for immersion exposure according to the present invention may further contain a miscible additive as desired, for example, an additional resin for improving the performance of the resist film, a surfactant for improving the coating property, A dissolution inhibitor, a plasticizer, a stabilizer, a colorant, an antihalation agent, a dye, and the like can be appropriately added and contained.
本発明の液浸露光用ポジ型レジスト組成物は、材料を有機溶剤(以下、(S)成分ということがある。)に溶解させて製造することができる。
(S)成分としては、使用する各成分を溶解し、均一な溶液とすることができるものであればよく、従来、化学増幅型レジストの溶剤として公知のものの中から任意のものを1種または2種以上適宜選択して用いることができる。
例えば、γ−ブチロラクトン等のラクトン類;アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、メチル−n−アミルケトン、メチルイソアミルケトン、2−ヘプタノンなどのケトン類;エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコールなどの多価アルコール類;エチレングリコールモノアセテート、ジエチレングリコールモノアセテート、プロピレングリコールモノアセテート、またはジプロピレングリコールモノアセテート等のエステル結合を有する化合物、前記多価アルコール類または前記エステル結合を有する化合物のモノメチルエーテル、モノエチルエーテル、モノプロピルエーテル、モノブチルエーテル等のモノアルキルエーテルまたはモノフェニルエーテル等のエーテル結合を有する化合物等の多価アルコール類の誘導体[これらの中では、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)、プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)が好ましい];ジオキサンのような環式エーテル類や、乳酸メチル、乳酸エチル(EL)、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、メトキシプロピオン酸メチル、エトキシプロピオン酸エチルなどのエステル類;アニソール、エチルベンジルエーテル、クレジルメチルエーテル、ジフェニルエーテル、ジベンジルエーテル、フェネトール、ブチルフェニルエーテル、エチルベンゼン、ジエチルベンゼン、アミルベンゼン、イソプロピルベンゼン、トルエン、キシレン、シメン、メシチレン等の芳香族系有機溶剤などを挙げることができる。
これらの有機溶剤は単独で用いてもよく、2種以上の混合溶剤として用いてもよい。
中でも、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)、プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)、ELが好ましい。
また、PGMEAと極性溶剤とを混合した混合溶媒は好ましい。その配合比(質量比)は、PGMEAと極性溶剤との相溶性等を考慮して適宜決定すればよいが、好ましくは1:9〜9:1、より好ましくは2:8〜8:2の範囲内とすることが好ましい。
より具体的には、極性溶剤としてELを配合する場合は、PGMEA:ELの質量比は、好ましくは1:9〜9:1、より好ましくは2:8〜8:2である。また、極性溶剤としてPGMEを配合する場合は、PGMEA:PGMEの質量比は、好ましくは1:9〜9:1、より好ましくは2:8〜8:2、さらに好ましくは3:7〜7:3である。
また、(S)成分として、その他には、PGMEA及びELの中から選ばれる少なくとも1種とγ−ブチロラクトンとの混合溶剤も好ましい。この場合、混合割合としては、前者と後者の質量比が好ましくは70:30〜95:5とされる。
(S)成分の使用量は特に限定しないが、基板等に塗布可能な濃度で、塗布膜厚に応じて適宜設定されるものであるが、一般的にはレジスト組成物の固形分濃度が2〜20質量%、好ましくは5〜15質量%の範囲内となる様に用いられる。
The positive resist composition for immersion exposure of the present invention can be produced by dissolving the material in an organic solvent (hereinafter sometimes referred to as (S) component).
As the component (S), any component can be used as long as it can dissolve each component to be used to form a uniform solution. Conventionally, any one of known solvents for chemically amplified resists can be used. Two or more types can be appropriately selected and used.
For example, lactones such as γ-butyrolactone; ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, methyl-n-amyl ketone, methyl isoamyl ketone, 2-heptanone; polyhydric alcohols such as ethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol, and dipropylene glycol A compound having an ester bond such as ethylene glycol monoacetate, diethylene glycol monoacetate, or propylene glycol monoacetate, monomethyl ether, monoethyl ether of the polyhydric alcohol or the compound having an ester bond, A monoalkyl ether such as monopropyl ether or monobutyl ether or an ether bond such as monophenyl ether Derivatives of polyhydric alcohols such as propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) and propylene glycol monomethyl ether (PGME) are preferred among them; cyclic ethers such as dioxane, methyl lactate, lactic acid Esters such as ethyl (EL), methyl acetate, ethyl acetate, butyl acetate, methyl pyruvate, ethyl pyruvate, methyl methoxypropionate, ethyl ethoxypropionate; anisole, ethyl benzyl ether, cresyl methyl ether, diphenyl ether, di Aromatic organic solvents such as benzyl ether, phenetol, butyl phenyl ether, ethylbenzene, diethylbenzene, amylbenzene, isopropylbenzene, toluene, xylene, cymene, mesitylene, etc. Can be mentioned.
These organic solvents may be used independently and may be used as 2 or more types of mixed solvents.
Among these, propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA), propylene glycol monomethyl ether (PGME), and EL are preferable.
Moreover, the mixed solvent which mixed PGMEA and the polar solvent is preferable. The blending ratio (mass ratio) may be appropriately determined in consideration of the compatibility between PGMEA and the polar solvent, preferably 1: 9 to 9: 1, more preferably 2: 8 to 8: 2. It is preferable to be within the range.
More specifically, when EL is blended as a polar solvent, the mass ratio of PGMEA: EL is preferably 1: 9 to 9: 1, more preferably 2: 8 to 8: 2. Moreover, when mix | blending PGME as a polar solvent, the mass ratio of PGMEA: PGME becomes like this. Preferably it is 1: 9-9: 1, More preferably, it is 2: 8-8: 2, More preferably, it is 3: 7-7: 3.
In addition, as the component (S), a mixed solvent of at least one selected from PGMEA and EL and γ-butyrolactone is also preferable. In this case, the mixing ratio of the former and the latter is preferably 70:30 to 95: 5.
The amount of the component (S) used is not particularly limited, but is a concentration that can be applied to a substrate or the like, and is appropriately set according to the coating film thickness. In general, the solid content concentration of the resist composition is 2 -20% by mass, preferably 5-15% by mass.
本発明の液浸露光用ポジ型レジスト組成物によれば、浸漬露光時の物質溶出を抑制でき、リソグラフィー特性も良好である。
浸漬露光時の物質溶出を抑制できる理由は、明らかではないが、(A)成分として、重合体(A1)、(A2)及び(A3)を含有することにより、たとえば重合体(A1)を用いず、重合体(A2)と(A3)だけの組合せの場合に比べ、得られるレジスト膜の後退角が増大すること、および転落角が減少することが主な要因の1つと考えられる。
すなわち、本発明の液浸露光用ポジ型レジスト組成物を用いて形成されるレジスト膜は、(A)成分として、たとえば重合体(A2)と(A3)だけの組合せを用いた場合に比べて、水に対する動的接触角(レジスト膜を傾斜させていった際に水滴が転落しはじめたときの接触角。水滴の転落方向前方の端点における接触角(前進角)と、転落方向後方の端点における接触角(後退角)とがある。)と、転落角(レジスト膜を傾斜させていった際に水滴が転落しはじめたときのレジスト膜の傾斜角度)が変化する。たとえば後退角は大きくなり、一方、転落角は小さくなる。
液浸露光においては、上述のように、浸漬露光時にレジスト膜が水等の液浸溶媒に接触することになる。したがって、物質溶出は、レジスト膜表面の特性(たとえば親水性・疎水性等)により影響を受けると推測される。本発明においては、特定の3種類の重合体を含有する(A)成分を用いることにより、これらの特性が変化し、それによって物質溶出が生じにくく、しかも良好なリソグラフィー特性が得られるレジスト膜が形成されていると推測される。
According to the positive resist composition for immersion exposure of the present invention, substance elution during immersion exposure can be suppressed, and the lithography characteristics are also good.
Although the reason which can suppress the substance elution at the time of immersion exposure is not clear, by using the polymer (A1), (A2) and (A3) as the component (A), for example, the polymer (A1) is used. First, it is considered that one of the main factors is that the receding angle of the resulting resist film is increased and the falling angle is decreased as compared with the combination of the polymers (A2) and (A3) alone.
That is, the resist film formed using the positive resist composition for immersion exposure according to the present invention has a component (A) as compared with a case where, for example, a combination of polymers (A2) and (A3) alone is used. , Dynamic contact angle to water (Contact angle when water droplets start to fall when the resist film is tilted. Contact angle (advance angle) at the front end point of the water drop direction and end point behind the drop direction) And a fall angle (the tilt angle of the resist film when a water droplet starts to fall when the resist film is tilted). For example, the receding angle increases, while the falling angle decreases.
In immersion exposure, as described above, the resist film comes into contact with an immersion solvent such as water during immersion exposure. Therefore, it is presumed that substance elution is influenced by the characteristics (for example, hydrophilicity / hydrophobicity) of the resist film surface. In the present invention, by using the component (A) containing three specific types of polymers, these characteristics are changed, and thereby a resist film that hardly causes substance elution and that has good lithography characteristics can be obtained. Presumed to be formed.
ここで、後退角は、図1に示すように、その上に液滴1が置かれた平面2を次第に傾けていった際に、当該液滴1が平面2上を移動(落下)し始めるときの当該液滴1上端1aが平面2に対してなす角度θ1である。転落角は、当該液滴1が平面2上を移動(落下)し始めるときの平面2の傾斜角度θ2である。
Here, as shown in FIG. 1, the receding angle is such that when the
本明細書において、後退角および転落角は、以下の様にして測定するものである。
まず、直径6インチのシリコン基板の上に、本発明の液浸露光用ポジ型レジスト組成物溶液をスピンコートした後、90℃の温度条件で、90秒間加熱してレジスト膜を形成する。
次に、上記レジスト膜に対して、AUTO SLIDING ANGLE:SA−30DM(協和界面科学社製)、AUTO DISPENSER:AD−31(協和界面科学社製)等の市販の測定装置を用いて測定することができる。
In this specification, the receding angle and the falling angle are measured as follows.
First, a positive resist composition solution for immersion exposure of the present invention is spin-coated on a 6-inch diameter silicon substrate, and then heated at 90 ° C. for 90 seconds to form a resist film.
Next, the resist film is measured using a commercially available measuring apparatus such as AUTO SLIDING ANGLE: SA-30DM (manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd.), AUTO DISPENSER: AD-31 (manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd.). Can do.
本発明の液浸露光用ポジ型レジスト組成物は、当該レジスト組成物を用いて得られるレジスト膜における後退角の測定値が45度以上であることが好ましく、50〜150度であることがより好ましく、55〜130度であることが特に好ましく、60〜100度であることが最も好ましい。後退角が45度以上であると、浸漬露光時の物質溶出抑制効果が向上する。その理由は、明らかではないが、主な要因の1つとして、レジスト膜の疎水性との関連が考えられる。つまり、液浸媒体は水等の水性のものが用いられているため、疎水性が高いことにより、浸漬露光を行った後、液浸媒体を除去した際に速やかにレジスト膜表面から液浸媒体を除去できることが影響していると推測される。また、後退角が150度以下であると、リソグラフィー特性等が良好である。
また、本発明の液浸露光用ポジ型レジスト組成物は、当該レジスト組成物を用いて得られるレジスト膜における転落角の測定値が36度以下であることが好ましく、10〜36度であることがより好ましく、12〜30度であることが特に好ましく、15〜25度であることが最も好ましい。転落角が36度以下であると、浸漬露光時の物質溶出抑制効果が向上する。また、転落角が10度以上であると、リソグラフィー特性等が良好である。
In the positive resist composition for immersion exposure according to the present invention, the measured value of the receding angle in a resist film obtained using the resist composition is preferably 45 degrees or more, more preferably 50 to 150 degrees. It is preferably 55 to 130 degrees, and most preferably 60 to 100 degrees. When the receding angle is 45 degrees or more, the substance elution suppression effect during immersion exposure is improved. The reason for this is not clear, but one of the main factors may be related to the hydrophobicity of the resist film. That is, since the immersion medium is water-based, such as water, it has high hydrophobicity. Therefore, after immersion exposure is performed, the immersion medium is quickly removed from the resist film surface after the immersion medium is removed. It is presumed that the fact that it can be removed has an effect. Further, when the receding angle is 150 degrees or less, the lithography characteristics and the like are good.
In the positive resist composition for immersion exposure according to the present invention, the measured value of the falling angle in a resist film obtained using the resist composition is preferably 36 ° or less, and preferably 10 to 36 °. Is more preferable, 12 to 30 degrees is particularly preferable, and 15 to 25 degrees is most preferable. When the sliding angle is 36 ° or less, the substance elution suppression effect during immersion exposure is improved. In addition, when the falling angle is 10 degrees or more, the lithography characteristics and the like are good.
後退角および転落角の大きさは、液浸露光用ポジ型レジスト組成物の組成、たとえば(A)成分中の重合体(A1)、(A2)及び(A3)の混合比や、前記構成単位(a3−10)、(a3)の割合等を調整することにより制御できる。たとえば、(A)成分中の重合体(A1)の割合を多くすることにより、重合体(A2)と(A3)だけの組合せで用いる場合よりも大幅に後退角が大きくなり、転落角が小さくなる。 The size of the receding angle and the falling angle depends on the composition of the positive resist composition for immersion exposure, for example, the mixing ratio of the polymers (A1), (A2) and (A3) in the component (A), and the structural unit. It can be controlled by adjusting the ratio of (a3-10) and (a3). For example, by increasing the proportion of the polymer (A1) in the component (A), the receding angle becomes significantly larger and the falling angle is smaller than when the polymer (A2) and (A3) are used alone. Become.
上述のように、本発明においては、液浸溶媒中への物質溶出が抑制される。そのため、レジスト膜の変質や、液浸溶媒の屈折率の変化も抑制されると考えられる。これにより、パターンのうねりやLER(ラインエッジラフネス:ライン側壁の不均一な凹凸)が低減され、レジストパターン形状等のリソグラフィー特性が向上することが考えられる。また、本発明により、露光装置のレンズの汚染も低減されると考えられる。これにより、これらに対する保護対策を行わなくてもよく、プロセスや露光装置の簡便化に貢献できると考えられる。 As described above, in the present invention, substance elution into the immersion solvent is suppressed. For this reason, it is considered that alteration of the resist film and change in the refractive index of the immersion solvent are also suppressed. As a result, it is conceivable that pattern waviness and LER (line edge roughness: uneven unevenness of the line side wall) are reduced, and lithography characteristics such as a resist pattern shape are improved. Further, it is considered that the contamination of the lens of the exposure apparatus is reduced by the present invention. Thus, it is considered that it is not necessary to take protective measures against these, and it can contribute to simplification of the process and the exposure apparatus.
また、本発明の液浸露光用ポジ型レジスト組成物は、リソグラフィー特性も良好である。その理由は明らかではないが、以下のように推測される。
本発明においては、微細なレジストパターンを形成するのに有効な重合体(A3)が用いられ、さらに、鎖状の第三級アルキル基からなる酸解離性溶解抑制基を含む構成単位(a1−10)を有する重合体(A2)が用いられる。特に、重合体(A2)における酸解離性溶解抑制基は、鎖状であることにより、環式基に比べて嵩高くなく、酸解離エネルギーが小さいと考えられる。そのため、露光により該酸解離性溶解抑制基が解離しやすくなり、レジスト膜の露光部は現像液に速やかに溶解できると推測される。
以上のように、本発明においては、重合体(A3)と共に重合体(A2)を併用することによって、矩形性が高く、側壁等のラフネスが低減されたレジストパターンが得られ、形状等のリソグラフィー特性も良好であると考えられる。
Moreover, the positive resist composition for immersion exposure according to the present invention has good lithography properties. The reason is not clear, but is presumed as follows.
In the present invention, a polymer (A3) effective for forming a fine resist pattern is used, and further a structural unit (a1−) containing an acid dissociable, dissolution inhibiting group composed of a chain-like tertiary alkyl group. A polymer (A2) having 10) is used. In particular, it is considered that the acid dissociable, dissolution inhibiting group in the polymer (A2) is chain-like, so that it is not bulky compared to a cyclic group and has a low acid dissociation energy. Therefore, it is presumed that the acid dissociable, dissolution inhibiting group is easily dissociated by exposure, and the exposed portion of the resist film can be rapidly dissolved in the developer.
As described above, in the present invention, by using the polymer (A2) together with the polymer (A3), a resist pattern having high rectangularity and reduced roughness such as side walls can be obtained, and lithography such as shape can be performed. The characteristics are also considered to be good.
≪レジストパターン形成方法≫
次に、本発明の第二の態様のレジストパターン形成方法について説明する。
本発明のレジストパターン形成方法は、上記本発明の第一の態様の液浸露光用ポジ型レジスト組成物を用いて基板上にレジスト膜を形成する工程、前記レジスト膜を浸漬露光する工程、前記レジスト膜を現像しレジストパターンを形成する工程を含む方法である。
≪Resist pattern formation method≫
Next, the resist pattern forming method of the second aspect of the present invention will be described.
The resist pattern forming method of the present invention includes a step of forming a resist film on a substrate using the positive resist composition for immersion exposure according to the first aspect of the present invention, a step of immersing the resist film, The method includes a step of developing a resist film to form a resist pattern.
本発明のレジストパターンの形成方法の好ましい一例を下記に示す。
まず、シリコンウェーハ等の基板上に、本発明の液浸露光用ポジ型レジスト組成物をスピンナーなどで塗布した後、プレベーク(ポストアプライベーク(PAB)処理)を行うことにより、レジスト膜を形成する。
このとき、基板と該レジスト組成物の塗布層との間に、有機系または無機系の反射防止膜を設けて2層積層体とすることもできる。
また、レジスト膜上に、さらに有機系の反射防止膜を設けて2層積層体とすることもでき、さらに、これに下層の反射防止膜を設けた3層積層体とすることもできる。
レジスト膜上に設ける反射防止膜は、アルカリ現像液に可溶であるものが好ましい。
ここまでの工程は、周知の手法を用いて行うことができる。操作条件等は、使用する液浸露光用ポジ型レジスト組成物の組成や特性に応じて適宜設定することが好ましい。
A preferred example of the method for forming a resist pattern of the present invention is shown below.
First, a positive resist composition for immersion exposure according to the present invention is applied onto a substrate such as a silicon wafer using a spinner and the like, and then pre-baked (post-apply bake (PAB) treatment) to form a resist film. .
At this time, an organic or inorganic antireflection film may be provided between the substrate and the coating layer of the resist composition to form a two-layer laminate.
Further, an organic antireflection film can be further provided on the resist film to form a two-layer laminate, and further, a three-layer laminate in which a lower antireflection film is provided thereon can also be provided.
The antireflection film provided on the resist film is preferably soluble in an alkali developer.
The steps so far can be performed using a known method. The operating conditions and the like are preferably set as appropriate according to the composition and characteristics of the positive resist composition for immersion exposure to be used.
次いで、上記で得られたレジスト膜に対して、所望のマスクパターンを介して選択的に液浸露光(Liquid Immersion Lithography)を行う。このとき、予めレジスト膜と露光装置の最下位置のレンズ間を、空気の屈折率よりも大きい屈折率を有する溶媒(液浸媒体)で満たし、その状態で露光(浸漬露光)を行う。
露光に用いる波長は、特に限定されず、ArFエキシマレーザー、KrFエキシマレーザー、F2レーザーなどの放射線を用いて行うことができる。本発明にかかる液浸露光用ポジ型レジスト組成物は、KrFエキシマレーザーまたはArFエキシマレーザー、特にArFエキシマレーザーに対して有効である。
Next, liquid immersion lithography is selectively performed on the resist film obtained above through a desired mask pattern. At this time, the space between the resist film and the lens at the lowest position of the exposure apparatus is previously filled with a solvent (immersion medium) having a refractive index larger than that of air, and exposure (immersion exposure) is performed in this state.
The wavelength used for the exposure is not particularly limited, and can be performed using radiation such as an ArF excimer laser, a KrF excimer laser, or an F 2 laser. The positive resist composition for immersion exposure according to the present invention is effective for a KrF excimer laser or an ArF excimer laser, particularly an ArF excimer laser.
上記のように、本発明のレジストパターン形成方法においては、露光時に、レジスト膜と露光装置の最下位置のレンズ間を液浸媒体で満たし、その状態で露光(浸漬露光)を行う。
このとき、液浸媒体としては、空気の屈折率よりも大きく、かつ液浸露光用ポジ型レジスト組成物を用いて形成されるレジスト膜の有する屈折率を有する溶媒が好ましい。かかる溶媒の屈折率としては、前記範囲内であれば特に制限されない。
空気の屈折率よりも大きく、かつレジスト膜の屈折率よりも小さい屈折率を有する溶媒としては、例えば、水、フッ素系不活性液体、シリコン系溶剤等が挙げられる。
As described above, in the resist pattern forming method of the present invention, the space between the resist film and the lowermost lens of the exposure apparatus is filled with the immersion medium during exposure, and exposure (immersion exposure) is performed in that state.
At this time, the immersion medium is preferably a solvent having a refractive index greater than that of air and having a refractive index of a resist film formed using a positive resist composition for immersion exposure. The refractive index of such a solvent is not particularly limited as long as it is within the above range.
Examples of the solvent having a refractive index larger than the refractive index of air and smaller than the refractive index of the resist film include water, a fluorine-based inert liquid, and a silicon-based solvent.
フッ素系不活性液体の具体例としては、C3HCl2F5、C4F9OCH3、C4F9OC2H5、C5H3F7等のフッ素系化合物を主成分とする液体等が挙げられ、沸点が70〜180℃のものが好ましく、80〜160℃のものがより好ましい。フッ素系不活性液体が上記範囲の沸点を有するものであると、露光終了後に、液浸に用いた媒体の除去を、簡便な方法で行えることから好ましい。
フッ素系不活性液体としては、特に、アルキル基の水素原子が全てフッ素原子で置換されたパーフロオロアルキル化合物が好ましい。パーフロオロアルキル化合物としては、具体的には、パーフルオロアルキルエーテル化合物やパーフルオロアルキルアミン化合物を挙げることができる。
さらに、具体的には、前記パーフルオロアルキルエーテル化合物としては、パーフルオロ(2−ブチル−テトラヒドロフラン)(沸点102℃)を挙げることができ、前記パーフルオロアルキルアミン化合物としては、パーフルオロトリブチルアミン(沸点174℃)を挙げることができる。
Specific examples of the fluorine-based inert liquid, mainly composed of C 3 HC l2 F 5, C 4 F 9 OCH 3, C 4 F 9 OC 2 H 5, C 5 H 3 F 7 , etc. A fluorine- Examples thereof include liquids, and those having a boiling point of 70 to 180 ° C are preferable, and those having a boiling point of 80 to 160 ° C are more preferable. It is preferable that the fluorine-based inert liquid has a boiling point in the above range since the medium used for immersion can be removed by a simple method after the exposure is completed.
As the fluorine-based inert liquid, a perfluoroalkyl compound in which all hydrogen atoms of the alkyl group are substituted with fluorine atoms is particularly preferable. Specific examples of the perfluoroalkyl compound include a perfluoroalkyl ether compound and a perfluoroalkylamine compound.
More specifically, examples of the perfluoroalkyl ether compound include perfluoro (2-butyl-tetrahydrofuran) (boiling point: 102 ° C.). Examples of the perfluoroalkylamine compound include perfluorotributylamine ( Boiling point of 174 ° C.).
本発明の液浸露光用ポジ型レジスト組成物は、特に水による悪影響を受けにくく、感度、レジストパターンプロファイル形状に優れることから、空気の屈折率よりも大きい屈折率を有する溶媒として、水が好ましく用いられる。また、水はコスト、安全性、環境問題および汎用性の観点からも好ましい。 The positive resist composition for immersion exposure according to the present invention is not particularly adversely affected by water, and is excellent in sensitivity and resist pattern profile shape. Therefore, water is preferable as a solvent having a refractive index larger than that of air. Used. Water is also preferable from the viewpoints of cost, safety, environmental problems, and versatility.
次いで、浸漬露光工程を終えた後、露光後加熱(ポストエクスポージャーベーク(PEB)処理)を行い、続いて、アルカリ性水溶液からなるアルカリ現像液を用いて現像処理する。そして、好ましくは純水を用いて水リンスを行う。水リンスは、例えば、基板を回転させながら基板表面に水を滴下または噴霧して、基板上の現像液および該現像液によって溶解した液浸露光用ポジ型レジスト組成物を洗い流す。そして、乾燥を行うことにより、レジスト膜(液浸露光用ポジ型レジスト組成物の塗膜)がマスクパターンに応じた形状にパターニングされたレジストパターンが得られる。 Next, after the immersion exposure step, post-exposure heating (post-exposure bake (PEB) treatment) is performed, followed by development using an alkaline developer composed of an alkaline aqueous solution. And preferably, water rinsing is performed using pure water. In the water rinse, for example, water is dropped or sprayed on the surface of the substrate while rotating the substrate to wash away the developer on the substrate and the positive resist composition for immersion exposure dissolved by the developer. Then, drying is performed to obtain a resist pattern in which a resist film (a coating film of a positive resist composition for immersion exposure) is patterned into a shape corresponding to the mask pattern.
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらの例に限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.
<樹脂成分(A)>
実施例および比較例に用いた(A)成分の重合体(A1)〜(A3)をそれぞれ下記に示す。
なお、各重合体の質量平均分子量(Mw)、分散度(Mw/Mn)を併記した。
質量平均分子量(Mw)、分散度(Mw/Mn)は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によるポリスチレン換算基準で求めた。
また、組成比はカーボンNMRにより算出した。化学式中、構成単位の右下に付した数字は、重合体中の各構成単位の割合(モル%)を示す。
<Resin component (A)>
The polymers (A1) to (A3) of the component (A) used in Examples and Comparative Examples are shown below.
In addition, the mass mean molecular weight (Mw) and dispersity (Mw / Mn) of each polymer were written together.
The mass average molecular weight (Mw) and dispersity (Mw / Mn) were determined on a polystyrene conversion basis by gel permeation chromatography (GPC).
The composition ratio was calculated by carbon NMR. In the chemical formula, the number attached to the lower right of the structural unit indicates the ratio (mol%) of each structural unit in the polymer.
<液浸露光用ポジ型レジスト組成物溶液の調製>
(実施例1〜2、比較例1)
表1に示す各成分を混合し、溶解して液浸露光用ポジ型レジスト組成物溶液を調製した。
<Preparation of positive resist composition solution for immersion exposure>
(Examples 1-2, Comparative Example 1)
The components shown in Table 1 were mixed and dissolved to prepare a positive resist composition solution for immersion exposure.
表1中の各略号は以下の意味を有する。また、[ ]内の数値は配合量(質量部)である。
(B)−1:トリフェニルスルホニウムノナフルオロブタンスルホネート。
(B)−2:(4−メチルフェニル)ジフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート。
(D)−1:トリエタノールアミン。
(S)−1:PGMEA/PGME=6/4(質量比)の混合溶剤。
Each abbreviation in Table 1 has the following meaning. Moreover, the numerical value in [] is a compounding quantity (mass part).
(B) -1: Triphenylsulfonium nonafluorobutanesulfonate.
(B) -2: (4-methylphenyl) diphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate.
(D) -1: Triethanolamine.
(S) -1: PGMEA / PGME = 6/4 (mass ratio) mixed solvent.
<物質溶出の抑制効果の評価>
得られた液浸露光用ポジ型レジスト組成物溶液を用いて以下の評価を行った。
<Evaluation of inhibitory effect on substance elution>
The following evaluation was performed using the obtained positive resist composition solution for immersion exposure.
[後退角および転落角の測定]
得られた液浸露光用ポジ型レジスト組成物溶液を、スピンナーを用いて直径8インチのシリコンウェーハ上に塗布し、ホットプレート上で115℃、60秒間プレベークして、乾燥させることにより、膜厚150nmのレジスト膜を形成した。該レジスト膜上に純水を1滴(50μl)滴下させた後、以下に示す装置及び条件で後退角および転落角をそれぞれ測定した(露光前の後退角および転落角)。
(装置名)
AUTO SLIDING ANGLE:SA−30DM(協和界面科学社製)。
AUTO DISPENSER:AD−31(協和界面科学社製)。
(解析ソフト(装置に付属のもの))
FAMAS。
[Measurement of receding angle and falling angle]
The obtained positive resist composition solution for immersion exposure is applied onto a silicon wafer having a diameter of 8 inches using a spinner, pre-baked on a hot plate at 115 ° C. for 60 seconds, and dried. A 150 nm resist film was formed. One drop (50 μl) of pure water was dropped on the resist film, and then the receding angle and the falling angle were measured with the following apparatus and conditions (the receding angle and the falling angle before exposure), respectively.
(equipment name)
AUTO SLIDING ANGLE: SA-30DM (manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd.).
AUTO DISPENSER: AD-31 (manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd.).
(Analysis software (included with the device))
FAMAS.
また、上記と同様にしてレジスト膜を形成し、簡易型露光装置VUVES4500(商品名、リソテックジャパン株式会社製)を用いて、ArFエキシマレーザー(193nm)でオープンフレーム露光(マスクを介さないで露光)を行ったこと以外は、上記と同様にして後退角および転落角を測定した(露光後の後退角および転落角)。
露光前および露光後のレジスト膜の後退角および転落角の測定結果を表2に示した。
In addition, a resist film is formed in the same manner as described above, and an open frame exposure (exposure without a mask) is performed with an ArF excimer laser (193 nm) using a simple exposure apparatus VUVES4500 (trade name, manufactured by RISOTEC Japan Co., Ltd.). ), The receding angle and the falling angle were measured in the same manner as described above (the receding angle and the falling angle after exposure).
Table 2 shows the measurement results of the receding angle and the falling angle of the resist film before and after the exposure.
表2の結果から、本発明に係る重合体(A1)、(A2)及び(A3)を含有する実施例1〜2は、重合体(A1)を含有しない比較例1に比べて、露光前・露光後ともに転落角が小さくなり、後退角が大きくなっていることが確認された。 From the results of Table 2, Examples 1 and 2 containing the polymers (A1), (A2) and (A3) according to the present invention are before exposure compared to Comparative Example 1 containing no polymer (A1).・ It was confirmed that the falling angle decreased and the receding angle increased after exposure.
[溶出物の測定]
実施例1〜2および比較例1の液浸露光用ポジ型レジスト組成物溶液を用いて、上記と同様にしてレジスト膜を形成した。
次に、VRC310S(商品名、エス・イー・エス株式会社製)を用いて、純水1滴(50μl)を室温下で、ウェーハの中心から円を描くように等線速で液滴を移動させた(液滴が接触したレジスト膜の総接触面積221.56cm2)。
その後、その液滴を採取して、分析装置Agilent−HP1100 LC−MSD(商品名、Agilent Technologies社製)により分析して、露光前の(B)成分のカチオン部(PAG+)とアニオン部(PAG−)および(D)成分の合計の溶出量(mol/cm2)を求めた。これらの結果を表3に示した。
[Measurement of eluate]
Using the positive resist composition solutions for immersion exposure of Examples 1-2 and Comparative Example 1, resist films were formed in the same manner as described above.
Next, using VRC310S (trade name, manufactured by SS Co., Ltd.), 1 drop (50 μl) of pure water is moved at room temperature at a constant linear velocity so as to draw a circle from the center of the wafer at room temperature. (The total contact area of the resist film in contact with the droplet was 221.56 cm 2 ).
Thereafter, the droplets are collected and analyzed by an analyzer Agilent-HP1100 LC-MSD (trade name, manufactured by Agilent Technologies), and the cation part (PAG +) and anion part (PAG) of the component (B) before exposure. The total elution amount (mol / cm 2 ) of the components (−) and (D) was determined. These results are shown in Table 3.
また、上記と同様にしてレジスト膜を形成し、簡易型露光装置VUVES4500(リソテックジャパン株式会社製)を用いて、ArFエキシマレーザー(193nm)で、オープンフレーム露光(マスクを介さないで露光)を行った。
次に、露光されたレジスト膜を上記と同様に分析して、露光後の(B)成分のカチオン部(PAG+)とアニオン部(PAG−)および(D)成分の合計の溶出量(mol/cm2)を求めた。これらの結果を表3に示した。
なお、表3中、溶出量が検出限界未満であったものについては「−」と記載した。
In addition, a resist film is formed in the same manner as described above, and open frame exposure (exposure without a mask) is performed with an ArF excimer laser (193 nm) using a simple exposure apparatus VUVES4500 (manufactured by RISOTEC Japan Co., Ltd.). went.
Next, the exposed resist film was analyzed in the same manner as described above, and the total elution amount (mol / mol) of the cation part (PAG +), the anion part (PAG−), and the component (D) of the (B) component after exposure was analyzed. cm 2 ). These results are shown in Table 3.
In Table 3, “−” was described for those whose elution amount was less than the detection limit.
表3の結果から、本発明に係る実施例1〜2は、比較例1に比べて、露光処理前後の液浸媒体(水)中への(B)成分と(D)成分との合計の溶出量が少なくなっており、液浸露光時の物質溶出抑制効果が高いことが確認できた。
特に、実施例1〜2の露光前・後のPAG−の溶出量は、比較例1と比べて少なく、なかでも露光後のPAG−の溶出量は特に少なかった。
From the result of Table 3, Examples 1-2 which concern on this invention are the sum total of (B) component and (D) component in the immersion medium (water) before and behind exposure processing compared with the comparative example 1. The amount of elution was reduced, and it was confirmed that the substance elution suppression effect during immersion exposure was high.
In particular, the elution amount of PAG- before and after exposure in Examples 1 and 2 was smaller than that in Comparative Example 1, and in particular, the elution amount of PAG- after exposure was particularly small.
また、後退角および転落角の測定結果(表2)および溶出物の測定結果(表3)から、後退角が増大し、転落角が減少することと、物質溶出抑制効果との間に相関関係があることが分かる。 In addition, from the measurement results of the receding angle and the falling angle (Table 2) and the measurement result of the eluted substance (Table 3), there is a correlation between the receding angle increasing and the falling angle decreasing, and the substance elution suppression effect I understand that there is.
<リソグラフィー特性の評価>
実施例1〜2及び比較例1で得られた液浸露光用ポジ型レジスト組成物溶液を用いて、リソグラフィー特性を評価した。
8インチシリコンウェーハ上に、有機系反射防止膜組成物「ARC29」(商品名、ブリュワーサイエンス社製)を、スピンナーを用いて塗布し、ホットプレート上で205℃、60秒間焼成して乾燥させることにより、膜厚77nmの有機系反射防止膜を形成した。そして、上記で得られた液浸露光用ポジ型レジスト組成物溶液を、スピンナーを用いて反射防止膜上に塗布し、ホットプレート上で、115℃にて、60秒間の条件でプレベーク(PAB)処理を行い、乾燥することにより、膜厚150nmのレジスト膜を形成した。
次いで、ArF露光装置NSR−S302(ニコン社製;NA(開口数)=0.60,2/3輪帯照明)により、ArFエキシマレーザー(193nm)を、マスクパターンを介して選択的に照射した。そして、115℃にて、60秒間の条件で露光後加熱(PEB)処理を行い、さらに23℃にて2.38質量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)水溶液で30秒間の条件で現像し、その後30秒間、純水を用いて水リンスし、振り切り乾燥を行うことによりラインアンドスペース(1:1)のレジストパターン(以下、L/Sパターンという。)を形成した。
<Evaluation of lithography properties>
Lithographic properties were evaluated using the positive resist composition solutions for immersion exposure obtained in Examples 1 and 2 and Comparative Example 1.
An organic antireflection film composition “ARC29” (trade name, manufactured by Brewer Science Co., Ltd.) is applied onto an 8-inch silicon wafer using a spinner, and is baked and dried on a hot plate at 205 ° C. for 60 seconds. Thus, an organic antireflection film having a thickness of 77 nm was formed. Then, the positive resist composition solution for immersion exposure obtained above is applied onto an antireflection film using a spinner, and prebaked (PAB) on a hot plate at 115 ° C. for 60 seconds. By performing the treatment and drying, a resist film having a thickness of 150 nm was formed.
Next, an ArF excimer laser (193 nm) was selectively irradiated through the mask pattern by an ArF exposure apparatus NSR-S302 (manufactured by Nikon; NA (numerical aperture) = 0.60, 2/3 annular illumination). . Then, a post-exposure heating (PEB) treatment was performed at 115 ° C. for 60 seconds, and further developed at 23 ° C. with a 2.38 mass% tetramethylammonium hydroxide (TMAH) aqueous solution for 30 seconds. Thereafter, the substrate was rinsed with pure water for 30 seconds and then shaken and dried to form a line-and-space (1: 1) resist pattern (hereinafter referred to as L / S pattern).
[レジストパターン形状の評価]
ライン幅120nm、ピッチ240nmのL/Sパターンについての形状を走査型電子顕微鏡(SEM)により観察した。
[Evaluation of resist pattern shape]
The shape of the L / S pattern having a line width of 120 nm and a pitch of 240 nm was observed with a scanning electron microscope (SEM).
レジストパターン形状の評価の結果、本発明に係る実施例1〜2のレジストパターン形状は、矩形性が高いことが確認された。
一方、比較例1のレジストパターン形状は、パターンのTOPが若干丸みを帯びていた。
As a result of the evaluation of the resist pattern shape, it was confirmed that the resist pattern shapes of Examples 1 and 2 according to the present invention have high rectangularity.
On the other hand, in the resist pattern shape of Comparative Example 1, the TOP of the pattern was slightly rounded.
以上の結果から、本発明にかかる実施例1〜2は、液浸露光時の物質溶出を抑制でき、リソグラフィー特性にも優れていることが確認できた。 From the above results, it was confirmed that Examples 1 and 2 according to the present invention can suppress substance elution during immersion exposure and have excellent lithography characteristics.
Claims (15)
前記樹脂成分(A)は、主鎖環状型重合体(A1)と、鎖状の第三級アルキル基からなる酸解離性溶解抑制基を含むアクリル酸エステルから誘導される構成単位(a1−10)を有する非主鎖環状型重合体(A2)と、環式基を有する酸解離性溶解抑制基を含むアクリル酸エステルから誘導される構成単位(a1)を有する非主鎖環状型重合体(A3)とを含有することを特徴とする液浸露光用ポジ型レジスト組成物。 A positive resist for immersion exposure comprising a resin component (A) having an acid dissociable, dissolution inhibiting group and increasing alkali solubility by the action of an acid, and an acid generator component (B) that generates an acid upon exposure. A composition comprising:
The resin component (A) is a structural unit (a1-10) derived from an acrylic ester containing a main chain cyclic polymer (A1) and an acid dissociable, dissolution inhibiting group composed of a chain-like tertiary alkyl group. And a non-main chain cyclic polymer (A2) having a structural unit (a1) derived from an acrylate ester containing an acid dissociable, dissolution inhibiting group having a cyclic group ( A positive resist composition for immersion exposure, comprising A3).
で表される構成単位(a1−11)を含む請求項1記載の液浸露光用ポジ型レジスト組成物。 The structural unit (a1-10) has the following general formula (a1-0-1)
The positive resist composition for immersion exposure according to claim 1, comprising a structural unit (a1-11) represented by:
で表される構成単位(a1−11−0)を含む請求項2記載の液浸露光用ポジ型レジスト組成物。 The structural unit (a1-11) has the following general formula (a1-0-2)
The positive resist composition for immersion exposure according to claim 2, comprising a structural unit represented by formula (a1-1-11).
で表される構成単位(a’1)を有する請求項7記載の液浸露光用ポジ型レジスト組成物。 The main chain cyclic polymer (A1) has the following general formula (a′1):
The positive resist composition for immersion exposure according to claim 7, comprising a structural unit (a′1) represented by:
で表される構成単位(a’2)を有する請求項8記載の液浸露光用ポジ型レジスト組成物。 The main chain cyclic polymer (A1) is further represented by the following general formula (a′2):
The positive resist composition for immersion exposure according to claim 8, having a structural unit (a′2) represented by:
で表される構成単位(a’3)を有する請求項8または9に記載の液浸露光用ポジ型レジスト組成物。 The main chain cyclic polymer (A1) is further represented by the following general formula (a′3):
The positive resist composition for immersion exposure according to claim 8 or 9, which has a structural unit (a'3) represented by:
で表される基である請求項10記載の液浸露光用ポジ型レジスト組成物。 R 64 in the general formula (a′3) represents the following general formula (a′31)
The positive resist composition for immersion exposure according to claim 10, which is a group represented by the formula:
A step of forming a resist film on a substrate using the positive resist composition for immersion exposure according to any one of claims 1 to 14, a step of immersion exposure of the resist film, and developing the resist film A resist pattern forming method including a step of forming a resist pattern.
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Families Citing this family (5)
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JP5572643B2 (en) * | 2012-01-23 | 2014-08-13 | 富士フイルム株式会社 | Resist composition and pattern forming method using the resist composition |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004361577A (en) * | 2003-06-03 | 2004-12-24 | Fuji Photo Film Co Ltd | Photosensitive composition |
JP2005055890A (en) * | 2003-07-24 | 2005-03-03 | Fuji Photo Film Co Ltd | Positive photosensitive composition and method of forming pattern using the same |
JP2005320516A (en) * | 2004-04-09 | 2005-11-17 | Shin Etsu Chem Co Ltd | Positive resist material and pattern forming method |
-
2006
- 2006-02-16 JP JP2006039493A patent/JP4633648B2/en active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004361577A (en) * | 2003-06-03 | 2004-12-24 | Fuji Photo Film Co Ltd | Photosensitive composition |
JP2005055890A (en) * | 2003-07-24 | 2005-03-03 | Fuji Photo Film Co Ltd | Positive photosensitive composition and method of forming pattern using the same |
JP2005320516A (en) * | 2004-04-09 | 2005-11-17 | Shin Etsu Chem Co Ltd | Positive resist material and pattern forming method |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
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