JP4871718B2 - Positive resist composition and pattern forming method using the same - Google Patents
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Description
本発明は、IC等の半導体製造工程、液晶、サーマルヘッド等の回路基板の製造、さらにはその他のフォトアプリケーションのリソグラフィー工程に使用されるポジ型レジスト組成物及びそれを用いたパターン形成方法に関するものである。特に波長が300nm以下の遠紫外線光を光源とする液浸式投影露光装置で露光するために好適なポジ型レジスト組成物及びそれを用いたパターン形成方法に関するものである。 The present invention relates to a positive resist composition used in a semiconductor manufacturing process such as an IC, a circuit board such as a liquid crystal or a thermal head, and also in a lithography process for other photo applications, and a pattern forming method using the same. It is. In particular, the present invention relates to a positive resist composition suitable for exposure with an immersion projection exposure apparatus using far ultraviolet light having a wavelength of 300 nm or less as a light source, and a pattern forming method using the same.
半導体素子の微細化に伴い露光光源の短波長化と投影レンズの高開口数(高NA)化が進み、現在では193nm波長を有するArFエキシマレーザーを光源とするNA0.84の露光機が開発されている。これらは一般によく知れている様に次式で表すことができる。
(解像力)=k1・(λ/NA)
(焦点深度)=±k2・λ/NA2
ここでλは露光光源の波長、NAは投影レンズの開口数、k1及びk2はプロセスに関係する係数である。
With the miniaturization of semiconductor elements, the exposure light source has become shorter in wavelength and the projection lens has a higher numerical aperture (high NA). Currently, an exposure machine with NA 0.84 using an ArF excimer laser having a 193 nm wavelength as a light source has been developed. ing. These can be expressed by the following equations as is generally well known.
(Resolving power) = k 1 · (λ / NA)
(Depth of focus) = ± k 2 · λ / NA 2
Where λ is the wavelength of the exposure light source, NA is the numerical aperture of the projection lens, and k 1 and k 2 are coefficients related to the process.
更なる波長の短波化による高解像力化のために157nmの波長を有するF2エキシマレーザーを光源とする露光機が検討されているが、短波長化のために露光装置に使用するレンズ素材とレジストに使用する素材が非常に限定されるため、装置や素材の製造コストや品質安定化が非常に困難であり、要求される期間内に十分な性能と安定性を有する露光装置及びレジストが間に合わない可能性が出てきている。 An exposure machine using a F 2 excimer laser having a wavelength of 157 nm as a light source has been studied for higher resolution by further shortening the wavelength. Lens materials and resists used in the exposure apparatus for shorter wavelength have been studied. Because the materials used in the process are very limited, it is very difficult to stabilize the manufacturing cost and quality of the apparatus and materials, and the exposure apparatus and resist that have sufficient performance and stability within the required period are not in time. The possibility is coming out.
光学顕微鏡において解像力を高める技術として、従来から投影レンズと試料の間に高屈折率の液体(以下、「液浸液」ともいう)で満たす、所謂、液浸法が知られている。
この「液浸の効果」はλ0を露光光の空気中での波長とし、nを空気に対する液浸液の屈折率、θを光線の収束半角としNA0=sinθとすると、液浸した場合、前述の解像力及び焦点深度は次式で表すことができる。
(解像力)=k1・(λ0/n)/NA0
(焦点深度)=±k2・(λ0/n)/NA0 2
すなわち、液浸の効果は波長が1/nの露光波長を使用するのと等価である。言い換えれば、同じNAの投影光学系の場合、液浸により、焦点深度をn倍にすることができる。これは、あらゆるパターン形状に対して有効であり、更に、現在検討されている位相シフト法、変形照明法などの超解像技術と組み合わせることが可能である。
As a technique for increasing the resolving power in an optical microscope, a so-called immersion method in which a high refractive index liquid (hereinafter also referred to as “immersion liquid”) is filled between a projection lens and a sample is known.
This “immersion effect” means that when λ 0 is the wavelength of the exposure light in the air, n is the refractive index of the immersion liquid with respect to air, θ is the convergence angle of the light beam, and NA 0 = sin θ. The above-described resolving power and depth of focus can be expressed by the following equations.
(Resolving power) = k 1 · (λ 0 / n) / NA 0
(Depth of focus) = ± k 2 · (λ 0 / n) / NA 0 2
That is, the immersion effect is equivalent to using an exposure wavelength having a wavelength of 1 / n. In other words, in the case of a projection optical system with the same NA, the depth of focus can be increased n times by immersion. This is effective for all pattern shapes, and can be combined with a super-resolution technique such as a phase shift method and a modified illumination method which are currently being studied.
この効果を半導体素子の微細画像パターンの転写に応用した装置例が、特許文献1(特開昭57−153433号公報)、特許文献2(特開平7−220990号公報)等にて紹介されている。
最近の液浸露光技術進捗が非特許文献1(SPIE Proc 4688,11(2002))、非特許文献2(J.Vac.Sci.Tecnol.B 17(1999))、非特許文献3(SPIE Proc 3999,2(2000))、特許文献3(国際公開WO2004−077158号パンフレット)等で報告されている。ArFエキシマレーザーを光源とする場合は、取り扱い安全性と193nmにおける透過率と屈折率の観点で純水(193nmにおける屈折率1.44)が液浸液として最も有望であると考えられている。F2エキシマレーザーを光源とする場合は、157nmにおける透過率と屈折率のバランスからフッ素を含有する溶液が検討されているが、環境安全性の観点や屈折率の点で十分な物は未だ見出されていない。液浸の効果の度合いとレジストの完成度から液浸露光技術はArF露光機に最も早く搭載されると考えられている。
Examples of apparatuses in which this effect is applied to the transfer of a fine image pattern of a semiconductor element are introduced in Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 57-153433), Patent Document 2 (Japanese Patent Laid-Open No. 7-220990), and the like. Yes.
Recent progress in immersion exposure technology is described in Non-Patent Document 1 (SPIE Proc 4688, 11 (2002)), Non-Patent Document 2 (J. Vac. Sci. Tecnol. B 17 (1999)), Non-Patent Document 3 (SPIE Proc 3999,2 (2000)), Patent Document 3 (International Publication WO 2004-077158 Pamphlet) and the like. In the case of using an ArF excimer laser as a light source, pure water (refractive index of 1.44 at 193 nm) is considered to be most promising as an immersion liquid in terms of handling safety, transmittance at 193 nm, and refractive index. When an F 2 excimer laser is used as a light source, a solution containing fluorine has been studied from the balance between transmittance and refractive index at 157 nm. However, a sufficient product has not yet been seen in terms of environmental safety and refractive index. It has not been issued. From the degree of immersion effect and the degree of completeness of the resist, the immersion exposure technique is considered to be installed in the ArF exposure machine earliest.
KrFエキシマレーザー(248nm)用レジスト以降、光吸収による感度低下を補うためにレジストの画像形成方法として化学増幅という画像形成方法が用いられている。ポジ型の化学増幅の画像形成方法を例に挙げ説明すると、露光で露光部の酸発生剤が分解し酸を生成させ、露光後のベーク(PEB:Post Exposure Bake)でその発生酸を反応触媒として利用してアルカリ不溶の基をアルカリ可溶基に変化させ、アルカリ現像により露光部を除去する画像形成方法である。
この化学増幅機構を用いたArFエキシマレーザー(波長193nm)用レジストは,現状主流になりつつあるが、プロファイル、パターン倒れについて、更なる改良が求められている。
Since the resist for KrF excimer laser (248 nm), an image forming method called chemical amplification has been used as an image forming method for a resist in order to compensate for sensitivity reduction due to light absorption. Explaining by taking a positive chemical amplification image forming method as an example, the acid generator in the exposed area is decomposed by exposure to generate an acid upon exposure, and the generated acid is reacted as a reaction catalyst by post exposure baking (PEB). Is used to change an alkali-insoluble group to an alkali-soluble group, and an exposed portion is removed by alkali development.
Although the resist for ArF excimer laser (wavelength 193 nm) using this chemical amplification mechanism is becoming mainstream at present, further improvement is required for profile and pattern collapse.
また、化学増幅レジストを液浸露光に適用すると、露光時にレジスト層が浸漬液と接触することになるため、レジスト層が変質することや、レジスト層から浸漬液に悪影響を及ぼす成分が滲出することが指摘されている。特許文献4(国際公開WO2004−068242号パンフレット)では、ArF露光用のレジストを露光前後に水に浸すことによりレジスト性能が変化する例が記載されており、液浸露光における問題と指摘している。
また、液浸露光プロセスにおいて、スキャン式の液浸露光機を用いて露光する場合には、レンズの移動に追随して液浸液も移動しないと露光スピードが低下するため、生産性に影響を与えることが懸念される。液浸液が水である場合においては、レジスト膜は、疎水的で、水追随性が良好であることが望まれる。
In addition, when a chemically amplified resist is applied to immersion exposure, the resist layer comes into contact with the immersion liquid at the time of exposure, so that the resist layer is altered and components that adversely affect the immersion liquid are leached from the resist layer. Has been pointed out. Patent Document 4 (International Publication WO 2004-068242 Pamphlet) describes an example in which resist performance changes by immersing a resist for ArF exposure in water before and after exposure, and points to a problem in immersion exposure. .
In the immersion exposure process, when exposure is performed using a scanning immersion exposure machine, the exposure speed decreases unless the immersion liquid moves following the movement of the lens. Concerned about giving. In the case where the immersion liquid is water, it is desirable that the resist film is hydrophobic and has good water followability.
本発明の目的は、プロファイル、パターン倒れが改良されたポジ型レジスト組成物及びそれを用いたパターン形成方法を提供することである。また、液浸露光に於いて、プロファイル、パターン倒れが変化せず、水に対する追随性が良好である、液浸露光に好適なポジ型レジスト組成物及びそれを用いたパターン形成方法を提供することである。 An object of the present invention is to provide a positive resist composition with improved profile and pattern collapse and a pattern forming method using the same. Also provided are a positive resist composition suitable for immersion exposure and a pattern formation method using the same, in which the profile and pattern collapse do not change in immersion exposure and the followability to water is good. It is.
本発明は、下記構成のポジ型レジスト組成物及びそれを用いたパターン形成方法であり
、これにより本発明の上記目的が達成される。
<1>(A)単環又は多環の脂環炭化水素構造を有する、酸の作用によりアルカリ現像液に対する溶解度が増大する樹脂、
(B)活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物、
(C)下記一般式(C)で表される繰り返し単位を有する樹脂(但し、ケトン基を有する脂環式炭化水素基が側鎖に置換した樹脂及び下記樹脂Aを除く)及び
(D)溶剤
を含有し、且つ、(C)成分の樹脂の含有量が、ポジ型レジスト組成物の固形分を基準にして0.1〜5質量%であることを特徴とするポジ型レジスト組成物。
一般式(C)に於いて、
X 1 、X 2 及びX 3 は、各々独立に、水素原子、アルキル基又はハロゲン原子を表す。
Lは、単結合又は2価の連結基を表す。
Rp 1 は、酸分解性基を表す。
樹脂Aは、下記に示すモノマーの重合により得られる樹脂である。
一般式(C1)に於いて、
X 1 、X 2 及びX 3 は、各々独立に、水素原子、アルキル基又はハロゲン原子を表す。
R 12 、R 13 及びR 14 は、各々独立に、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基若しくはアリール基又はこれらの基が結合した1価の基を表す。但し、R 12 、R 13 及びR 14 の内の少なくとも1つは、アルキル基を表す。R 12 、R 13 及びR 14 の内の2つが、結合して環を形成してもよい。
<3> 一般式(C1)に於いて、R 12 、R 13 及びR 14 が、各々独立に、アルキル基又はアルケニル基を表し、且つ、R 12 、R 13 及びR 14 の内の少なくとも1つが、アルキル基を表すことを特徴とする上記<2>に記載のポジ型レジスト組成物。
<4> (C)成分の樹脂が、全繰り返し単位中に、下記一般式(C1)で表される繰り返し単位及び下記一般式(C2)で表される繰り返し単位を80〜100モル%有することを特徴とする上記<1>〜<3>のいずれか一項に記載のポジ型レジスト組成物。
一般式(C1)及び(C2)に於いて、
X 1 、X 2 、X 3 、X 4 、X 5 及びX 6 は、各々独立に、水素原子、アルキル基又はハロゲン
原子を表す。
R 12 、R 13 及びR 14 は、各々独立に、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基若
しくはアリール基又はこれらの基が結合した1価の基を表す。但し、R 12 、R 13 及びR 14
の内の少なくとも1つは、アルキル基を表す。R 12 、R 13 及びR 14 の内の2つが、結合し
て環を形成してもよい。
L 1 は、単結合又は2価の連結基を表す。
Rp 2 は、非酸分解性基を表す。
m及びnは、夫々、繰り返し単位のモル比を表し、m=10〜100、n=0〜90、
m+n=100である。
<5> Rp 2 は、直鎖又は分岐状のアルキル基、シクロアルキル基、アリール基及びアルケニル基から選ばれる非酸分解性基を表すことを特徴とする上記<4>に記載のポジ型レジスト組成物。
<6> (C)成分の樹脂が、珪素原子及びフッ素原子を有さないことを特徴とする上記<1>〜<5>のいずれか一項に記載のポジ型レジスト組成物。
<7> (A)成分の樹脂が、少なくとも、ラクトン構造を有する(メタ)アクリレート系繰り返し単位及び酸分解性基を有する(メタ)アクリレート系繰り返し単位の2種類の繰り返し単位を有することを特徴とする上記<1>〜<6>のいずれか一項に記載のポジ型レジスト組成物。
<8> (A)成分の樹脂が、下記一般式(A1)で表される繰り返し単位、下記一般式(A2)で表される繰り返し単位及び下記一般式(A3)で表される繰り返し単位を有することを特徴とする上記<1>〜<7>のいずれか一項に記載のポジ型レジスト組成物。
Xa、Xb及びXcは、各々独立に、水素原子又はメチル基を表す。
R 1 は、ラクトン構造を有する1価の有機基を表す。
R 2 は、水酸基又はシアノ基を有する1価の有機基を表す。
R 3 は、酸の作用により脱離する基を表す。
<9> 上記<1>〜<8>のいずれか一項に記載のポジ型レジスト組成物により形成したレジスト膜。
<10> 上記<9>に記載のレジスト膜を、露光、現像する工程を含むことを特徴とするパターン形成方法。
<11> 液浸液を介して露光することを特徴とする上記<10>に記載のパターン形成方法。
<12> (A)単環又は多環の脂環炭化水素構造を有する、酸の作用によりアルカリ現像液に対する溶解度が増大する樹脂、
(B)活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物、
(C)下記一般式(C)で表される繰り返し単位を有する樹脂(但し、下記樹脂Aを除く)及び
(D)溶剤
を含有し、且つ、(C)成分の樹脂の含有量が、ポジ型レジスト組成物の固形分を基準にして0.1〜5質量%であるポジ型レジスト組成物によりレジスト膜を形成し、液浸液を介して露光、現像する工程を含むことを特徴とするパターン形成方法。
X 1 、X 2 及びX 3 は、各々独立に、水素原子、アルキル基又はハロゲン原子を表す。
Lは、単結合又は2価の連結基を表す。
Rp 1 は、酸分解性基を表す。
樹脂Aは、下記に示すモノマーの重合により得られる樹脂である。
<1> (A) a resin having a monocyclic or polycyclic alicyclic hydrocarbon structure and having increased solubility in an alkali developer by the action of an acid;
(B) a compound that generates an acid upon irradiation with actinic rays or radiation,
(C) A resin having a repeating unit represented by the following general formula (C) (excluding a resin in which an alicyclic hydrocarbon group having a ketone group is substituted on a side chain and the following resin A) and
(D) Solvent
And a content of the resin as the component (C) is 0.1 to 5% by mass based on the solid content of the positive resist composition.
In general formula (C),
X 1 , X 2 and X 3 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group or a halogen atom.
L represents a single bond or a divalent linking group.
Rp 1 represents an acid-decomposable group.
Resin A is a resin obtained by polymerization of monomers shown below.
In general formula (C1),
X 1 , X 2 and X 3 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group or a halogen atom.
R 12 , R 13 and R 14 each independently represents an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkenyl group, an aryl group or a monovalent group to which these groups are bonded. However, at least one of R 12 , R 13 and R 14 represents an alkyl group. Two of R 12 , R 13 and R 14 may combine to form a ring.
<3> In the general formula (C1), R 12 , R 13 and R 14 each independently represents an alkyl group or an alkenyl group, and at least one of R 12 , R 13 and R 14 is The positive resist composition as described in <2> above, wherein the positive resist composition represents an alkyl group.
<4> The resin of component (C) has 80 to 100 mol% of the repeating unit represented by the following general formula (C1) and the repeating unit represented by the following general formula (C2) in all repeating units. The positive resist composition as described in any one of <1> to <3> above.
In the general formulas (C1) and (C2),
X 1 , X 2 , X 3 , X 4 , X 5 and X 6 are each independently a hydrogen atom, alkyl group or halogen
Represents an atom.
R 12 , R 13 and R 14 are each independently an alkyl group, cycloalkyl group, alkenyl group or
Alternatively, it represents an aryl group or a monovalent group to which these groups are bonded. However, R 12 , R 13 and R 14
At least one of represents an alkyl group. Two of R 12 , R 13 and R 14 are bonded
To form a ring.
L 1 represents a single bond or a divalent linking group.
Rp 2 represents a non-acid-decomposable group.
m and n each represent a molar ratio of repeating units, m = 10 to 100, n = 0 to 90,
m + n = 100.
<5> Rp 2 represents a non-acid-decomposable group selected from linear or branched alkyl groups, cycloalkyl groups, aryl groups, and alkenyl groups, The positive resist according to the above <4>, Composition.
<6> The positive resist composition according to any one of <1> to <5>, wherein the resin as the component (C) does not have a silicon atom or a fluorine atom.
<7> The resin of the component (A) has at least two types of repeating units of a (meth) acrylate-based repeating unit having a lactone structure and a (meth) acrylate-based repeating unit having an acid-decomposable group. The positive resist composition according to any one of <1> to <6> above.
<8> The resin of component (A) is a repeating unit represented by the following general formula (A1), a repeating unit represented by the following general formula (A2), and a repeating unit represented by the following general formula (A3). The positive resist composition according to any one of <1> to <7>, wherein the positive resist composition is characterized by comprising:
Xa, Xb and Xc each independently represent a hydrogen atom or a methyl group.
R 1 represents a monovalent organic group having a lactone structure.
R 2 represents a monovalent organic group having a hydroxyl group or a cyano group.
R 3 represents a group capable of leaving by the action of an acid.
<9> A resist film formed from the positive resist composition according to any one of <1> to <8>.
<10> A pattern forming method comprising a step of exposing and developing the resist film according to <9>.
<11> The pattern forming method according to <10>, wherein the exposure is performed through an immersion liquid.
<12> (A) A resin having a monocyclic or polycyclic alicyclic hydrocarbon structure, the solubility of which is increased in an alkali developer by the action of an acid,
(B) a compound that generates an acid upon irradiation with actinic rays or radiation,
(C) a resin having a repeating unit represented by the following general formula (C) (excluding the following resin A) and
(D) Solvent
And a resist film is formed with a positive resist composition in which the content of the resin of component (C) is 0.1 to 5% by mass based on the solid content of the positive resist composition, A pattern forming method comprising a step of exposing and developing through an immersion liquid.
X 1 , X 2 and X 3 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group or a halogen atom.
L represents a single bond or a divalent linking group.
Rp 1 represents an acid-decomposable group.
Resin A is a resin obtained by polymerization of monomers shown below.
(1) (A)単環又は多環の脂環炭化水素構造を有する、酸の作用によりアルカリ現像液に対する溶解度が増大する樹脂、
(B)活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物、
(C)下記一般式(C)で表される繰り返し単位を有する樹脂及び
(D)溶剤
を含有し、且つ、(C)成分の樹脂の含有量が、ポジ型レジスト組成物の固形分を基準にして0.1〜20質量%であることを特徴とするポジ型レジスト組成物。
(1) (A) a resin having a monocyclic or polycyclic alicyclic hydrocarbon structure and having increased solubility in an alkali developer by the action of an acid;
(B) a compound that generates an acid upon irradiation with actinic rays or radiation,
(C) a resin having a repeating unit represented by the following general formula (C) and (D) a solvent, and the content of the resin as the component (C) is based on the solid content of the positive resist composition A positive resist composition characterized by being 0.1 to 20% by mass.
一般式(C)に於いて、
X1、X2及びX3は、各々独立に、水素原子、アルキル基又はハロゲン原子を表す。
Lは、単結合又は2価の連結基を表す。
Rp1は、酸分解性基を表す。
In general formula (C),
X 1 , X 2 and X 3 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group or a halogen atom.
L represents a single bond or a divalent linking group.
Rp 1 represents an acid-decomposable group.
(2) (A)単環又は多環の脂環炭化水素構造を有する、酸の作用によりアルカリ現像液に対する溶解度が増大する樹脂、
(B)活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物、
(C)下記一般式(C)で表される繰り返し単位を有する樹脂及び
(D)溶剤
を含有し、且つ、(C)成分の樹脂の含有量が、ポジ型レジスト組成物の固形分を基準にして0.1〜5質量%であることを特徴とするポジ型レジスト組成物。
(2) (A) a resin having a monocyclic or polycyclic alicyclic hydrocarbon structure and having increased solubility in an alkali developer by the action of an acid;
(B) a compound that generates an acid upon irradiation with actinic rays or radiation,
(C) a resin having a repeating unit represented by the following general formula (C) and (D) a solvent, and the content of the resin as the component (C) is based on the solid content of the positive resist composition A positive resist composition characterized by being 0.1 to 5% by mass.
一般式(C)に於いて、
X1、X2及びX3は、各々独立に、水素原子、アルキル基又はハロゲン原子を表す。
Lは、単結合又は2価の連結基を表す。
Rp1は、酸分解性基を表す。
In general formula (C),
X 1 , X 2 and X 3 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group or a halogen atom.
L represents a single bond or a divalent linking group.
Rp 1 represents an acid-decomposable group.
(3) 一般式(C)が、下記一般式(C1)であることを特徴とする(1)又は(2)に記載のポジ型レジスト組成物。 (3) The positive resist composition as described in (1) or (2), wherein the general formula (C) is the following general formula (C1).
一般式(C1)に於いて、
X1、X2及びX3は、各々独立に、水素原子、アルキル基又はハロゲン原子を表す。
R12、R13及びR14は、各々独立に、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基若しくはアリール基又はこれらの基が結合した1価の基を表す。但し、R12、R13及びR14の内の少なくとも1つは、アルキル基を表す。R12、R13及びR14の内の2つが、結合して環を形成してもよい。
In general formula (C1),
X 1 , X 2 and X 3 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group or a halogen atom.
R 12 , R 13 and R 14 each independently represents an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkenyl group, an aryl group or a monovalent group to which these groups are bonded. However, at least one of R 12 , R 13 and R 14 represents an alkyl group. Two of R 12 , R 13 and R 14 may combine to form a ring.
(4) 一般式(C1)に於いて、R12、R13及びR14が、各々独立に、アルキル基又はアルケニル基を表し、且つ、R12、R13及びR14の内の少なくとも1つが、アルキル基を表すことを特徴とする(3)に記載のポジ型レジスト組成物。 (4) In the general formula (C1), R 12 , R 13 and R 14 each independently represents an alkyl group or an alkenyl group, and at least one of R 12 , R 13 and R 14 is The positive resist composition as described in (3), wherein the positive resist composition represents an alkyl group.
(5) (C)成分の樹脂が、全繰り返し単位中に、下記一般式(C1)で表される繰り返し単位及び下記一般式(C2)で表される繰り返し単位を80〜100モル%有することを特徴とする(1)〜(4)のいずれかに記載のポジ型レジスト組成物。 (5) The resin of component (C) has 80 to 100 mol% of the repeating unit represented by the following general formula (C1) and the repeating unit represented by the following general formula (C2) in all repeating units. The positive resist composition as described in any one of (1) to (4) above.
一般式(C1)及び(C2)に於いて、
X1、X2、X3、X4、X5及びX6は、各々独立に、水素原子、アルキル基又はハロゲン
原子を表す。
R12、R13及びR14は、各々独立に、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基若しくはアリール基又はこれらの基が結合した1価の基を表す。但し、R12、R13及びR14の内の少なくとも1つは、アルキル基を表す。R12、R13及びR14の内の2つが、結合して環を形成してもよい。
L1は、単結合又は2価の連結基を表す。
Rp2は、非酸分解性基を表す。
m及びnは、夫々、繰り返し単位のモル比を表し、m=10〜100、n=0〜90、m+n=100である。
In the general formulas (C1) and (C2),
X 1 , X 2 , X 3 , X 4 , X 5 and X 6 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group or a halogen atom.
R 12 , R 13 and R 14 each independently represents an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkenyl group, an aryl group or a monovalent group to which these groups are bonded. However, at least one of R 12 , R 13 and R 14 represents an alkyl group. Two of R 12 , R 13 and R 14 may combine to form a ring.
L 1 represents a single bond or a divalent linking group.
Rp 2 represents a non-acid-decomposable group.
m and n respectively represent the molar ratio of the repeating units, and m = 10 to 100, n = 0 to 90, and m + n = 100.
(6) (C)成分の樹脂が、全繰り返し単位中に、下記一般式(C−I)〜(C-IV)から選ばれる繰り返し単位(但し、一般式(C−I)で表される繰り返し単位と、一般式(C−II)で表される繰り返し単位は、組み合わせて用いるものとする)を80モル%〜100モル%有することを特徴とする(1)〜(4)のいずれかに記載のポジ型レジスト組成物。 (6) The resin of the component (C) is a repeating unit selected from the following general formulas (CI) to (C-IV) in all repeating units (however, represented by the general formula (CI)) Any one of (1) to (4), wherein the repeating unit and the repeating unit represented by the general formula (C-II) are used in a combination of 80 mol% to 100 mol%. The positive resist composition as described in 1. above.
一般式式(C−I)〜(C−IV)に於いて、
R1は、水素原子又はメチル基を表す。
R2は、複数個ある場合には各々独立に、−CH3の部分構造を少なくとも2つ有する炭化水素基を表す。
P1は、単結合、アルキレン基若しくはエーテル基又はそれらの2つ以上が結合した連結基を表す。
P2は、−O−、−NR−(Rは水素原子又はアルキル基を表す)及び−NHSO2−から選ばれる連結基を表す。
x1、x2、y及びzは、全繰り返し単位中のモル%を表し、x1は0〜50、x2は0〜50、yは0〜100、zは0〜100を表す。但し、80≦x1+x2+y+z≦100を満たす。
nは1〜4の整数を表す。
In the general formulas (C-I) to (C-IV),
R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group.
When there are a plurality of R 2 s , each R 2 independently represents a hydrocarbon group having at least two partial structures of —CH 3 .
P 1 represents a single bond, an alkylene group or an ether group, or a linking group in which two or more of them are bonded.
P 2 represents a linking group selected from —O—, —NR— (R represents a hydrogen atom or an alkyl group) and —NHSO 2 —.
x1, x2, y, and z represent mol% in all repeating units, x1 represents 0 to 50, x2 represents 0 to 50, y represents 0 to 100, and z represents 0 to 100. However, 80 ≦ x1 + x2 + y + z ≦ 100 is satisfied.
n represents an integer of 1 to 4.
(7) (A)成分の樹脂が、少なくとも、ラクトン構造を有する(メタ)アクリレート系繰り返し単位及び酸分解性基を有する(メタ)アクリレート系繰り返し単位の2種類の繰り返し単位を有することを特徴とする(1)〜(6)のいずれかに記載のポジ型レジスト組成物。 (7) The resin of component (A) has at least two types of repeating units: a (meth) acrylate repeating unit having a lactone structure and a (meth) acrylate repeating unit having an acid-decomposable group. The positive resist composition according to any one of (1) to (6).
(8) (A)成分の樹脂が、下記一般式(A1)で表される繰り返し単位、下記一般式(A2)で表される繰り返し単位及び下記一般式(A3)で表される繰り返し単位を有することを特徴とする(1)〜(7)のいずれかに記載のポジ型レジスト組成物。 (8) The resin of component (A) is a repeating unit represented by the following general formula (A1), a repeating unit represented by the following general formula (A2), and a repeating unit represented by the following general formula (A3). The positive resist composition as described in any one of (1) to (7), wherein
一般式(A1)〜(A3)に於いて、
Xa、Xb及びXcは、各々独立に、水素原子又はメチル基を表す。
R1は、ラクトン構造を有する1価の有機基を表す。
R2は、水酸基又はシアノ基を有する1価の有機基を表す。
R3は、酸の作用により脱離する基を表す。
In the general formulas (A1) to (A3),
Xa, Xb and Xc each independently represent a hydrogen atom or a methyl group.
R 1 represents a monovalent organic group having a lactone structure.
R 2 represents a monovalent organic group having a hydroxyl group or a cyano group.
R 3 represents a group capable of leaving by the action of an acid.
(9) (1)〜(8)のいずれかに記載のポジ型レジスト組成物によりレジスト膜を形成し、露光、現像する工程を含むことを特徴とするパターン形成方法。 (9) A pattern forming method comprising a step of forming a resist film with the positive resist composition according to any one of (1) to (8), exposing and developing.
(10) 液浸液を介して露光することを特徴とする(9)に記載のパターン形成方法。 (10) The pattern forming method according to (9), wherein exposure is performed through an immersion liquid.
以下、更に、本発明の好ましい実施の態様を挙げる。 The preferred embodiments of the present invention will be further described below.
(11) (B)成分の化合物が、トリフェニルスルホニウムカチオン構造を有することを特徴とする上記(1)〜(8)のいずれかに記載のポジ型レジスト組成物。 (11) The positive resist composition as described in any one of (1) to (8) above, wherein the compound of component (B) has a triphenylsulfonium cation structure.
(12) 更に、界面活性剤を含有することを特徴とする上記(1)〜(8)及び(11)のいずれかに記載のポジ型レジスト組成物。 (12) The positive resist composition as described in any one of (1) to (8) and (11) above, which further contains a surfactant.
(13) 更に、塩基性化合物を含有することを特徴とする上記(1)〜(8)、(11)及び(12)のいずれかに記載のポジ型レジスト組成物。 (13) The positive resist composition as described in any of (1) to (8), (11) and (12) above, which further contains a basic compound.
(14) (C)成分の樹脂の重量平均分子量が、3,000〜15,000で、且つ(C)成分の樹脂の分散度が、1.2〜3.0であることを特徴とする(1)〜(8)及び(11)〜(13)のいずれかに記載のポジ型レジスト組成物。 (14) The (C) component resin has a weight average molecular weight of 3,000 to 15,000, and the (C) component resin has a dispersity of 1.2 to 3.0. The positive resist composition according to any one of (1) to (8) and (11) to (13).
(15) (C)成分の樹脂が、フッ素原子及び珪素原子を有さないことを特徴とする(1)〜(8)及び(11)〜(14)のいずれかに記載のポジ型レジスト組成物。 (15) The positive resist composition as described in any one of (1) to (8) and (11) to (14), wherein the resin as the component (C) does not have a fluorine atom or a silicon atom. object.
(16) 一般式(C1)に於ける、R12、R13及びR14が、アルキル基、シクロアルキル基若しくはアルケニル基又はこれらの基が結合した1価の基であって、R12〜R14に含まれる炭素原子数が6〜20であることを特徴とする(3)〜(8)及び(11)〜(15)のいずれかに記載のポジ型レジスト組成物。 (16) In the general formula (C1), R 12 , R 13 and R 14 are an alkyl group, a cycloalkyl group or an alkenyl group or a monovalent group to which these groups are bonded, and R 12 to R The positive resist composition as described in any one of (3) to (8) and (11) to (15), wherein the number of carbon atoms contained in 14 is 6 to 20.
(17) (B)成分の化合物が、活性光線又は放射線の照射によりフッ素原子を有す
る脂肪族スルホン酸又はフッ素原子を有するベンゼンスルホン酸を発生する化合物であることを特徴とする(1)〜(8)及び(11)〜(16)のいずれかに記載のポジ型レジスト組成物。
(17) The compound (B) is a compound that generates an aliphatic sulfonic acid having a fluorine atom or a benzenesulfonic acid having a fluorine atom upon irradiation with actinic rays or radiation. 8) and the positive resist composition according to any one of (11) to (16).
(18) ポジ型レジスト組成物中の全固形分濃度が、1.0〜6.0質量%であること特徴とする(1)〜(8)及び(11)〜(17)のいずれかに記載のポジ型レジスト組成物。 (18) In any one of (1) to (8) and (11) to (17), the total solid concentration in the positive resist composition is 1.0 to 6.0% by mass. The positive resist composition as described.
(19) 露光が、1nm〜200nmの波長の活性光線又は放射線にて露光されることを特徴とする(9)又は(10)に記載のパターン形成方法。 (19) The pattern forming method as described in (9) or (10), wherein the exposure is performed with an actinic ray or radiation having a wavelength of 1 nm to 200 nm.
本発明により、プロファイル、パターン倒れが改良されたポジ型レジスト組成物及びそれを用いたパターン形成方法を提供することができる。また、液浸露光に於いて、プロファイル、パターン倒れが変化せず、水に対する追随性が良好である、液浸露光に好適なポジ型レジスト組成物及びそれを用いたパターン形成方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a positive resist composition with improved profile and pattern collapse and a pattern forming method using the same. Also provided are a positive resist composition suitable for immersion exposure and a pattern formation method using the same, in which the profile and pattern collapse do not change in immersion exposure and the followability to water is good. Can do.
以下、本発明について詳細に説明する。
尚、本明細書に於ける基(原子団)の表記に於いて、置換及び無置換を記していない表記は、置換基を有さないものと共に置換基を有するものをも包含するものである。例えば、「アルキル基」とは、置換基を有さないアルキル基(無置換アルキル基)のみならず、置換基を有するアルキル基(置換アルキル基)をも包含するものである。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
In addition, in the description of the group (atomic group) in this specification, the description which does not describe substitution and non-substitution includes what does not have a substituent and what has a substituent. . For example, the “alkyl group” includes not only an alkyl group having no substituent (unsubstituted alkyl group) but also an alkyl group having a substituent (substituted alkyl group).
〔1〕(A)単環又は多環の脂環炭化水素構造を有する、酸の作用によりアルカリ現像液に対する溶解度が増大する樹脂
本発明のポジ型レジスト組成物に用いられる樹脂は、単環又は多環の脂環炭化水素構造を有する、酸の作用によりアルカリ現像液に対する溶解度が増大する樹脂(酸分解性樹脂)であり、樹脂の主鎖又は側鎖、あるいは、主鎖及び側鎖の両方に、酸の作用により分解し、アルカリ可溶性基を生じる基(以下、「酸分解性基」ともいう)を有する樹脂である(以下、「脂環炭化水素系酸分解性樹脂」又は「樹脂(A)」とも呼ぶ)。
アルカリ可溶性基としては、フェノール性水酸基、カルボン酸基、フッ素化アルコール基、スルホン酸基、スルホンアミド基、スルホニルイミド基、(アルキルスルホニル)(アルキルカルボニル)メチレン基、(アルキルスルホニル)(アルキルカルボニル)イミド基、ビス(アルキルカルボニル)メチレン基、ビス(アルキルカルボニル)イミド基、ビス(アルキルスルホニル)メチレン基、ビス(アルキルスルホニル)イミド基、トリス(アルキルカルボニル)メチレン基、トリス(アルキルスルホニル)メチレン基を有する基等が挙げられる。
好ましいアルカリ可溶性基としては、カルボン酸基、フッ素化アルコール基(好ましくはヘキサフルオロイソプロパノール)、スルホン酸基が挙げられる。
酸分解性基として好ましい基は、これらのアルカリ可溶性基の水素原子を酸の作用により脱離する基で置換した基である。
酸の作用により脱離する基(以下、「酸脱離性基」ともいう)としては、例えば、−C(R36)(R37)(R38)、−C(R36)(R37)(OR39)、−C(R01)(R02)(OR39)等を挙げることができる。式中、R36〜R39は、各々独立に、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基又はアルケニル基表す。R36とR37とは、互いに結合して環を形成してもよい。R01〜R02は、各々独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基又はアルケニル基を表す。
酸分解性基としては好ましくは、クミルエステル基、エノールエステル基、アセタールエステル基、第3級のアルキルエステル基等である。更に好ましくは、第3級アルキルエ
ステル基である。
[1] (A) A resin having a monocyclic or polycyclic alicyclic hydrocarbon structure and having increased solubility in an alkaline developer by the action of an acid. The resin used in the positive resist composition of the present invention may be monocyclic or A resin (acid-decomposable resin) having a polycyclic alicyclic hydrocarbon structure and increasing the solubility in an alkali developer by the action of an acid, and the main chain or side chain of the resin, or both the main chain and side chain And a resin having a group capable of decomposing under the action of an acid to generate an alkali-soluble group (hereinafter also referred to as “acid-decomposable group”) (hereinafter referred to as “alicyclic hydrocarbon-based acid-decomposable resin” or “resin ( A) ").
Alkali-soluble groups include phenolic hydroxyl groups, carboxylic acid groups, fluorinated alcohol groups, sulfonic acid groups, sulfonamido groups, sulfonylimide groups, (alkylsulfonyl) (alkylcarbonyl) methylene groups, (alkylsulfonyl) (alkylcarbonyl) Imido group, bis (alkylcarbonyl) methylene group, bis (alkylcarbonyl) imide group, bis (alkylsulfonyl) methylene group, bis (alkylsulfonyl) imide group, tris (alkylcarbonyl) methylene group, tris (alkylsulfonyl) methylene group A group having
Preferred alkali-soluble groups include carboxylic acid groups, fluorinated alcohol groups (preferably hexafluoroisopropanol), and sulfonic acid groups.
A preferable group as the acid-decomposable group is a group in which the hydrogen atom of these alkali-soluble groups is substituted with a group capable of leaving by the action of an acid.
Group capable of leaving by the action of an acid The (hereinafter, also referred to as "acid-eliminable group"), for example, -C (R 36) (R 37) (R 38), - C (R 36) (R 37 ) (OR 39 ), —C (R 01 ) (R 02 ) (OR 39 ), and the like. In the formula, R 36 to R 39 each independently represents an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an aralkyl group, or an alkenyl group. R 36 and R 37 may be bonded to each other to form a ring. R 01 and R 02 each independently represents a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an aralkyl group or an alkenyl group.
The acid-decomposable group is preferably a cumyl ester group, an enol ester group, an acetal ester group, a tertiary alkyl ester group or the like. More preferably, it is a tertiary alkyl ester group.
樹脂(A)としては、下記一般式(pI)〜一般式(pV)で表される脂環式炭化水素を含む部分構造を有する繰り返し単位及び下記一般式(II−AB)で表される繰り返し単位の群から選択される少なくとも1種類の繰り返し単位を有する樹脂であることが好ましい。 As resin (A), the repeating unit which has a partial structure containing the alicyclic hydrocarbon represented by the following general formula (pI)-general formula (pV), and the following general formula (II-AB) A resin having at least one repeating unit selected from the group of units is preferred.
一般式(pI)〜(pV)中、
R11は、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基又はsec−ブチル基を表し、Zは、炭素原子とともにシクロアルキル基を形成するのに必要な原子団を表す。
R12〜R16は、各々独立に、アルキル基又はシクロアルキル基を表す。但し、R12〜R14のうち少なくとも1つ、もしくはR15、R16のいずれかはシクロアルキル基を表す。
R17〜R21は、各々独立に、水素原子、アルキル基又はシクロアルキル基を表す。但し、R17〜R21のうち少なくとも1つはシクロアルキル基を表す。また、R19、R21のいずれかはアルキル基又はシクロアルキル基を表す。
R22〜R25は、各々独立に、水素原子、アルキル基又はシクロアルキル基を表す。但し、R22〜R25のうち少なくとも1つはシクロアルキル基を表す。また、R23とR24は、互いに結合して環を形成していてもよい。
In general formulas (pI) to (pV),
R 11 represents a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group or a sec-butyl group, and Z is an atom necessary for forming a cycloalkyl group together with a carbon atom. Represents a group.
R 12 to R 16 each independently represents an alkyl group or a cycloalkyl group. However, at least one of R 12 to R 14 , or any of R 15 and R 16 represents a cycloalkyl group.
R 17 to R 21 each independently represents a hydrogen atom, an alkyl group or a cycloalkyl group. However, at least one of R 17 to R 21 represents a cycloalkyl group. Further, either R 19 or R 21 represents an alkyl group or a cycloalkyl group.
R 22 to R 25 each independently represents a hydrogen atom, an alkyl group or a cycloalkyl group. However, at least one of R 22 to R 25 represents a cycloalkyl group. R 23 and R 24 may be bonded to each other to form a ring.
一般式(II−AB)中、
R11'及びR12'は、各々独立に、水素原子、シアノ基、ハロゲン原子又はアルキル基を表す。
Z'は、結合した2つの炭素原子(C−C)を含み、脂環式構造を形成するための原子団を表す。
In general formula (II-AB),
R 11 ′ and R 12 ′ each independently represents a hydrogen atom, a cyano group, a halogen atom or an alkyl group.
Z ′ represents an atomic group for forming an alicyclic structure containing two bonded carbon atoms (C—C).
一般式(II−AB)は、下記一般式(II−AB1)又は一般式(II−AB2)であることが更に好ましい。 The general formula (II-AB) is more preferably the following general formula (II-AB1) or general formula (II-AB2).
一般式(II−AB1)及び(II−AB2)中、
R13'〜R16'は、各々独立に、水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、−COOH、−COOR5、酸の作用により分解する基、−C(=O)−X−A'−R17'、アルキル基又はシクロアルキル基を表す。Rl3'〜R16'の内の少なくとも2つが結合して環を形成してもよい。
R5は、アルキル基、シクロアルキル基又はラクトン構造を有する基を表す。
Xは、酸素原子、硫黄原子、−NH−、−NHSO2−又は−NHSO2NH−を表す。
A'は、単結合又は2価の連結基を表す。
R17'は、−COOH、−COOR5、−CN、水酸基、アルコキシ基、−CO−NH−R6、−CO−NH−SO2−R6又はラクトン構造を有する基を表す。
R6は、アルキル基又はシクロアルキル基を表す。
nは、0又は1を表す。
In general formulas (II-AB1) and (II-AB2),
R 13 ′ to R 16 ′ each independently represents a hydrogen atom, a halogen atom, a cyano group, —COOH, —COOR 5 , a group that decomposes by the action of an acid, —C (═O) —XA′—R. 17 ′ represents an alkyl group or a cycloalkyl group. At least two members out of R 13 ′ to R 16 ′ may combine to form a ring.
R 5 represents an alkyl group, a cycloalkyl group, or a group having a lactone structure.
X represents an oxygen atom, a sulfur atom, -NH -, - NHSO 2 - or an -NHSO 2 NH-.
A ′ represents a single bond or a divalent linking group.
R 17 ′ represents —COOH, —COOR 5 , —CN, a hydroxyl group, an alkoxy group, —CO—NH—R 6 , —CO—NH—SO 2 —R 6 or a group having a lactone structure.
R 6 represents an alkyl group or a cycloalkyl group.
n represents 0 or 1.
一般式(pI)〜(pV)に於ける、R12〜R25のアルキル基は、炭素数1〜4の直鎖もしくは分岐状アルキル基が好ましく、例えば、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、sec−ブチル基等を挙げることができる。 In general formulas (pI) to (pV), the alkyl group represented by R 12 to R 25 is preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, such as a methyl group, an ethyl group, or n-propyl. Group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, sec-butyl group and the like.
R12〜R25に於ける、シクロアルキル基或いはZと炭素原子が形成するシクロアルキル基は、単環式でも、多環式でもよい。具体的には、炭素数5以上のモノシクロ、ビシクロ、トリシクロ、テトラシクロ構造等を有する基を挙げることができる。その炭素数は6〜30個が好ましく、特に炭素数7〜25個が好ましい。これらのシクロアルキル基は置換基を有していてもよい。 The cycloalkyl group or the cycloalkyl group formed by Z and the carbon atom in R 12 to R 25 may be monocyclic or polycyclic. Specific examples include groups having a monocyclo, bicyclo, tricyclo, tetracyclo structure or the like having 5 or more carbon atoms. The carbon number is preferably 6-30, and particularly preferably 7-25. These cycloalkyl groups may have a substituent.
好ましいシクロアルキル基としては、アダマンチル基、ノルアダマンチル基、デカリン残基、トリシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、ノルボルニル基、セドロール基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、シクロデカニル基、シクロドデカニル基を挙げることができる。より好ましくは、アダマンチル基、ノルボルニル基、シクロヘキシル基、シクロペンチル基、テトラシクロドデカニル基、トリシクロデカニル基を挙げることができる。 Preferred cycloalkyl groups include adamantyl group, noradamantyl group, decalin residue, tricyclodecanyl group, tetracyclododecanyl group, norbornyl group, cedrol group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, cycloheptyl group, cyclooctyl group, A cyclodecanyl group and a cyclododecanyl group can be mentioned. More preferable examples include an adamantyl group, norbornyl group, cyclohexyl group, cyclopentyl group, tetracyclododecanyl group, and tricyclodecanyl group.
これらのアルキル基、シクロアルキル基は更に置換基を有していてもよく、更なる置換基としては、アルキル基(炭素数1〜4)、ハロゲン原子、水酸基、アルコキシ基(炭素数1〜4)、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基(炭素数2〜6)が挙げられる。上記のアルキル基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基等が、更に有していてもよい置換基としては、水酸基、ハロゲン原子、アルコキシ基を挙げることができる。 These alkyl groups and cycloalkyl groups may further have a substituent. Examples of further substituents include an alkyl group (1 to 4 carbon atoms), a halogen atom, a hydroxyl group, and an alkoxy group (1 to 4 carbon atoms). ), A carboxyl group, and an alkoxycarbonyl group (having 2 to 6 carbon atoms). Examples of the substituent that the alkyl group, alkoxy group, alkoxycarbonyl group and the like may further have include a hydroxyl group, a halogen atom, and an alkoxy group.
上記樹脂における一般式(pI)〜(pV)で表される構造は、アルカリ可溶性基の保護に使用することができる。 The structures represented by the general formulas (pI) to (pV) in the resin can be used for protecting alkali-soluble groups.
一般式(pI)〜(pV)で表される構造で保護されたアルカリ可溶性基を有する繰り返し単位としては、下記一般式(pA)で表される繰り返し単位が好ましい。 As the repeating unit having an alkali-soluble group protected by a structure represented by the general formulas (pI) to (pV), a repeating unit represented by the following general formula (pA) is preferable.
一般式(pA)中、
Rは、水素原子、ハロゲン原子又は1〜4個の炭素原子を有する直鎖もしくは分岐のアルキル基を表す。複数のRは、各々同じでも異なっていてもよい。
Aは、単結合、アルキレン基、エーテル基、チオエーテル基、カルボニル基、エステル基、アミド基、スルホンアミド基、ウレタン基、又はウレア基よりなる群から選択される単独あるいは2つ以上の基の組み合わせを表す。好ましくは単結合である。
Rpaは、上記一般式(pI)〜(pV)のいずれかの基を表す。
In general formula (pA),
R represents a hydrogen atom, a halogen atom or a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. A plurality of R may be the same or different.
A represents a single bond, an alkylene group, an ether group, a thioether group, a carbonyl group, an ester group, an amide group, a sulfonamide group, a urethane group, or a urea group, or a combination of two or more groups. Represents. A single bond is preferable.
Rpa represents any group of the general formulas (pI) to (pV).
一般式(pA)で表される繰り返し単位は、最も好ましくは、2−アルキル−2−アダマンチル(メタ)アクリレート、ジアルキル(1−アダマンチル)メチル(メタ)アクリレートによる繰り返し単位である。 The repeating unit represented by the general formula (pA) is most preferably a repeating unit of 2-alkyl-2-adamantyl (meth) acrylate and dialkyl (1-adamantyl) methyl (meth) acrylate.
以下、一般式(pA)で表される繰り返し単位の具体例を示す。 Specific examples of the repeating unit represented by the general formula (pA) are shown below.
前記一般式(II−AB)に於ける、R11'、R12'のハロゲン原子としては、塩素原子、臭素原子、フッ素原子、沃素原子等を挙げることができる。
R11'、R12'に於けるアルキル基としては、炭素数1〜10個の直鎖状あるいは分岐状アルキル基が挙げられる。
In the general formula (II-AB), examples of the halogen atom represented by R 11 ′ and R 12 ′ include a chlorine atom, a bromine atom, a fluorine atom, and an iodine atom.
Examples of the alkyl group in R 11 ′ and R 12 ′ include a linear or branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms.
Z'の脂環式構造を形成するための原子団は、置換基を有していてもよい脂環式炭化水素の繰り返し単位を樹脂に形成する原子団であり、中でも有橋式の脂環式炭化水素の繰り返し単位を形成する有橋式脂環式構造を形成するための原子団が好ましい。
形成される脂環式炭化水素の骨格としては、一般式(pI)〜(pV)に於けるR12〜R25のシクロアルキル基と同様のものが挙げられる。
脂環式炭化水素の骨格には置換基を有していてもよい。そのような置換基としては、前
記一般式(II−AB1)又は(II−AB2)中のR13'〜R16'を挙げることができる。
The atomic group for forming the alicyclic structure of Z ′ is an atomic group that forms a repeating unit of an alicyclic hydrocarbon which may have a substituent in the resin, and in particular, a bridged alicyclic ring An atomic group for forming a bridged alicyclic structure forming a repeating unit of the formula hydrocarbon is preferred.
Examples of the skeleton of the alicyclic hydrocarbon formed include those similar to the cycloalkyl groups of R 12 to R 25 in the general formulas (pI) to (pV).
The alicyclic hydrocarbon skeleton may have a substituent. Examples of such a substituent include R 13 ′ to R 16 ′ in the general formula (II-AB1) or (II-AB2).
本発明に係る脂環炭化水素系酸分解性樹脂においては、酸の作用により分解する基は、前記一般式(pI)〜一般式(pV)で示される脂環式炭化水素を含む部分構造を有する繰り返し単位、一般式(II−AB)で表される繰り返し単位、及び後記共重合成分の繰り返し単位のうち少なくとも1種の繰り返し単位に有することができる。 In the alicyclic hydrocarbon-based acid-decomposable resin according to the present invention, the group decomposed by the action of an acid has a partial structure containing the alicyclic hydrocarbon represented by the general formula (pI) to the general formula (pV). It can be contained in at least one kind of repeating unit among the repeating unit having, the repeating unit represented by formula (II-AB), and the repeating unit of the copolymerization component described later.
一般式(II−AB1)又は一般式(II−AB2)に於ける、R13'〜R16'の各種置換基は、一般式(II−AB)に於ける脂環式構造を形成するための原子団ないし有橋式脂環式構造を形成するための原子団Z’の置換基ともなり得る。 Various substituents of R 13 ′ to R 16 ′ in the general formula (II-AB1) or the general formula (II-AB2) form an alicyclic structure in the general formula (II-AB). Or a substituent of the atomic group Z ′ for forming a bridged alicyclic structure.
一般式(II−AB1)又は一般式(II−AB2)で表される繰り返し単位として、下記具体例が挙げられるが、本発明はこれらの具体例に限定されない。 Specific examples of the repeating unit represented by the general formula (II-AB1) or (II-AB2) include the following specific examples, but the present invention is not limited to these specific examples.
本発明の脂環炭化水素系酸分解性樹脂は、ラクトン環を有する基を有することが好ましい。ラクトン環を有する基としては、ラクトン環を有していればいずれの基でも用いることができるが、好ましくは5〜7員環ラクトン構造を有する基であり、5〜7員環ラクトン構造にビシクロ構造、スピロ構造を形成する形で他の環構造が縮環しているものが好ましい。下記一般式(LC1−1)〜(LC1−16)のいずれかで表されるラクトン構造を有する基がより好ましい。また、ラクトン構造を有する基が主鎖に直接結合していてもよい。好ましいラクトン構造としては(LC1−1)、(LC1−4)、(LC1−5)、(LC1−6)、(LC1−13)、(LC1−14)であり、ラクトン構造を用いることでラインエッジラフネス、現像欠陥が良好になる。 The alicyclic hydrocarbon-based acid-decomposable resin of the present invention preferably has a group having a lactone ring. As the group having a lactone ring, any group having a lactone ring can be used, but a group having a 5- to 7-membered ring lactone structure is preferred. A structure in which another ring structure is condensed to form a structure or a spiro structure is preferable. A group having a lactone structure represented by any of the following general formulas (LC1-1) to (LC1-16) is more preferable. Further, a group having a lactone structure may be directly bonded to the main chain. Preferred lactone structures are (LC1-1), (LC1-4), (LC1-5), (LC1-6), (LC1-13), and (LC1-14). Edge roughness and development defects are improved.
ラクトン構造部分は、置換基(Rb2)を有していても有していなくてもよい。好ましい置換基(Rb2)としては、炭素数1〜8のアルキル基、炭素数4〜7のシクロアルキル基、炭素数1〜8のアルコキシ基、炭素数1〜8のアルコキシカルボニル基、カルボキシル基、ハロゲン原子、水酸基、シアノ基、酸分解性基などが挙げられる。n2は、0〜4の整数を表す。n2が2以上の時、複数存在する置換基(Rb2)は同一でも異なっていてもよく、また、複数存在する置換基(Rb2)同士が結合して環を形成してもよい。 The lactone structure moiety may or may not have a substituent (Rb 2 ). Preferred substituents (Rb 2 ) include an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, a cycloalkyl group having 4 to 7 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 8 carbon atoms, an alkoxycarbonyl group having 1 to 8 carbon atoms, and a carboxyl group. , Halogen atom, hydroxyl group, cyano group, acid-decomposable group and the like. n2 represents an integer of 0 to 4. When n2 is 2 or more, a plurality of substituents (Rb 2 ) may be the same or different, and a plurality of substituents (Rb 2 ) may be bonded to form a ring.
一般式(LC1−1)〜(LC1−13)のいずれかで表されるラクトン構造を有する基を有する繰り返し単位としては、上記一般式(II−AB1)又は(II−AB2)中のR13'〜R16'の内の少なくとも1つが一般式(LC1−1)〜(LC1−16)で表される基を有するもの(例えば−COOR5のR5が一般式(LC1−1)〜(LC1−16)で表される基を表す)、又は下記一般式(AI)で表される繰り返し単位等を挙げることができる。 As the repeating unit having a group having a lactone structure represented by any of the general formulas (LC1-1) to (LC1-13), R 13 in the above general formula (II-AB1) or (II-AB2) may be used. A group having a group represented by general formula (LC1-1) to (LC1-16) at least one of 'to R 16 ' (for example, R 5 of -COOR 5 is represented by formula (LC1-1) to ( And a repeating unit represented by the following general formula (AI).
一般式(AI)中、
Rb0は、水素原子、ハロゲン原子、又は炭素数1〜4のアルキル基を表す。
Rb0のアルキル基が有していてもよい好ましい置換基としては、水酸基、ハロゲン原子が挙げられる。
Rb0のハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、沃素原子を挙げることができる。
Rb0は、水素原子又はメチル基が好ましい。
Abは、アルキレン基、単環又は多環の脂環炭化水素構造を有する2価の連結基、単結合、エーテル基、エステル基、カルボニル基、カルボキシル基、又はこれらを組み合わせた2価の基を表す。好ましくは、単結合、−Ab1−CO2−で表される連結基である。Ab1は、直鎖、分岐アルキレン基、単環又は多環のシクロアルキレン基であり、好ましくはメチレン基、エチレン基、シクロヘキシル基、アダマンチル基、ノルボルニル基である。
Vは、一般式(LC1−1)〜(LC1−16)の内のいずれかで表されるラクトン構造を有する基を表す。
In general formula (AI),
Rb 0 represents a hydrogen atom, a halogen atom, or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.
Preferred substituents that the alkyl group represented by Rb 0 may have include a hydroxyl group and a halogen atom.
Examples of the halogen atom for Rb 0 include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom.
Rb 0 is preferably a hydrogen atom or a methyl group.
Ab is an alkylene group, a divalent linking group having a monocyclic or polycyclic alicyclic hydrocarbon structure, a single bond, an ether group, an ester group, a carbonyl group, a carboxyl group, or a divalent group obtained by combining these. To express. A linking group represented by a single bond or —Ab 1 —CO 2 — is preferable. Ab 1 is a linear, branched alkylene group, monocyclic or polycyclic cycloalkylene group, preferably a methylene group, an ethylene group, a cyclohexyl group, an adamantyl group, or a norbornyl group.
V represents a group having a lactone structure represented by any one of the general formulas (LC1-1) to (LC1-16).
ラクトン構造を有する繰り返し単位は通常光学異性体が存在するが、いずれの光学異性体を用いてもよい。また、1種の光学異性体を単独で用いても、複数の光学異性体混合して用いてもよい。1種の光学異性体を主に用いる場合、その光学純度(ee)が90以上のものが好ましく、より好ましくは95以上である。
ラクトン構造を有する基を有する繰り返し単位の具体例を以下に挙げるが、本発明はこれらに限定されない。
The repeating unit having a lactone structure usually has an optical isomer, but any optical isomer may be used. One optical isomer may be used alone, or a plurality of optical isomers may be mixed and used. When one kind of optical isomer is mainly used, the optical purity (ee) thereof is preferably 90 or more, more preferably 95 or more.
Specific examples of the repeating unit having a group having a lactone structure are given below, but the present invention is not limited thereto.
本発明の脂環炭化水素系酸分解性樹脂は、極性基で置換された脂環炭化水素構造を有する繰り返し単位を有していることが好ましい。これにより基板密着性、現像液親和性が向上する。極性基で置換された脂環炭化水素構造の脂環炭化水素構造としては、アダマンチル基、ジアマンチル基、ノルボルナン基が好ましい。極性基としては、水酸基、シアノ基が好ましい。好ましい極性基で置換された脂環炭化水素構造としては、下記一般式(VIIa)〜(VIId)で表される部分構造が好ましい。 The alicyclic hydrocarbon-based acid-decomposable resin of the present invention preferably has a repeating unit having an alicyclic hydrocarbon structure substituted with a polar group. This improves the substrate adhesion and developer compatibility. The alicyclic hydrocarbon structure of the alicyclic hydrocarbon structure substituted with a polar group is preferably an adamantyl group, a diamantyl group, or a norbornane group. As the polar group, a hydroxyl group and a cyano group are preferable. As the alicyclic hydrocarbon structure substituted with a preferable polar group, partial structures represented by the following general formulas (VIIa) to (VIId) are preferable.
一般式(VIIa)〜(VIIc)中、
R2c〜R4cは、各々独立に、水素原子、水酸基又はシアノ基を表す。ただし、R2c〜R4cの内の少なくとも1つは、水酸基又はシアノ基を表す。好ましくは、R2c〜R4cの内の
1つ又は2つが水酸基で、残りが水素原子である。一般式(VIIa)に於いて、更に好ましくは、R2c〜R4cの内の2つが、水酸基で、残りが水素原子である。
In general formulas (VIIa) to (VIIc),
R 2 c to R 4 c each independently represents a hydrogen atom, a hydroxyl group or a cyano group. However, at least one of R 2 c to R 4 c represents a hydroxyl group or a cyano group. Preferably, one or two members out of R 2 c to R 4 c are a hydroxyl group and the remaining is a hydrogen atom. In general formula (VIIa), more preferably, two of R 2 c to R 4 c are hydroxyl groups and the remaining are hydrogen atoms.
一般式(VIIa)〜(VIId)で表される部分構造を有する繰り返し単位としては、前記一般式(II−AB1)又は(II−AB2)中のR13'〜R16'の内の少なくとも1つが、一般式(VIIa)〜(VIId)で表される部分構造であるもの(例えば、−COOR5のR5が、一般式(VIIa)〜(VIId)で表される部分構造を表す)、又は下記一般式(AIIa)〜(AIId)で表される繰り返し単位を挙げることができる。 The repeating unit having a partial structure represented by general formulas (VIIa) to (VIId) is at least one of R 13 ′ to R 16 ′ in general formula (II-AB1) or (II-AB2). Is a partial structure represented by the general formulas (VIIa) to (VIId) (for example, R 5 of —COOR 5 represents a partial structure represented by the general formulas (VIIa) to (VIId)), Or the repeating unit represented by the following general formula (AIIa)-(AIId) can be mentioned.
一般式(AIIa)〜(AIId)中、
R1cは、水素原子、メチル基、トリフロロメチル基又はヒドロキメチル基を表す。
In general formulas (AIIa) to (AIId),
R 1 c represents a hydrogen atom, a methyl group, a trifluoromethyl group or a hydroxymethyl group.
一般式(VIIa)〜(VIId)で表される部分構造を有する繰り返し単位の具体例を以下に挙げるが、本発明は、これらに限定されない。 Specific examples of the repeating unit having a partial structure represented by the general formulas (VIIa) to (VIId) are given below, but the present invention is not limited thereto.
本発明の脂環炭化水素系酸分解性樹脂は、下記一般式(VIII)で表される繰り返し単位を有してもよい。 The alicyclic hydrocarbon-based acid-decomposable resin of the present invention may have a repeating unit represented by the following general formula (VIII).
上記一般式(VIII)に於いて、
Z2は、−O−又は−N(R41)−を表す。R41は、水素原子、水酸基、アルキル基又は−OSO2−R42を表す。R42は、アルキル基、シクロアルキル基又は樟脳残基を表す。R41及びR42のアルキル基は、ハロゲン原子(好ましくはフッ素原子)等で置換されていてもよい。
In the above general formula (VIII),
Z 2 represents —O— or —N (R 41 ) —. R 41 represents a hydrogen atom, a hydroxyl group, an alkyl group, or —OSO 2 —R 42 . R 42 represents an alkyl group, a cycloalkyl group or a camphor residue. The alkyl group of R 41 and R 42 may be substituted with a halogen atom (preferably a fluorine atom) or the like.
一般式(VIII)で表される繰り返し単位として、以下の具体例が挙げられるが、本発明はこれらに限定されない。 Examples of the repeating unit represented by the general formula (VIII) include the following specific examples, but the present invention is not limited thereto.
本発明の脂環炭化水素系酸分解性樹脂は、アルカリ可溶性基を有する繰り返し単位を有することが好ましく、カルボキシル基を有する繰り返し単位を有することがより好ましい。これを含有することによりコンタクトホール用途での解像性が増す。カルボキシル基を有する繰り返し単位としては、アクリル酸、メタクリル酸による繰り返し単位のような樹脂の主鎖に直接カルボキシル基が結合している繰り返し単位、あるいは連結基を介して樹脂の主鎖にカルボキシル基が結合している繰り返し単位のいずれも好ましく、連結基は単環または多環の環状炭化水素構造を有していてもよい。最も好ましくはアクリル酸、メタクリル酸である。 The alicyclic hydrocarbon-based acid-decomposable resin of the present invention preferably has a repeating unit having an alkali-soluble group, and more preferably has a repeating unit having a carboxyl group. By containing this, the resolution in contact hole applications increases. The repeating unit having a carboxyl group includes a repeating unit in which a carboxyl group is directly bonded to the main chain of the resin, such as a repeating unit of acrylic acid or methacrylic acid, or a carboxyl group in the main chain of the resin through a linking group. Any of the bonded repeating units is preferable, and the linking group may have a monocyclic or polycyclic hydrocarbon structure. Most preferred are acrylic acid and methacrylic acid.
本発明の脂環炭化水素系酸分解性樹脂は、更に一般式(F1)で表される基を1〜3個有する繰り返し単位を有していてもよい。これによりラインエッジラフネス性能が向上する。 The alicyclic hydrocarbon-based acid-decomposable resin of the present invention may further have a repeating unit having 1 to 3 groups represented by the general formula (F1). This improves line edge roughness performance.
一般式(F1)中、
R50〜R55は、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子又はアルキル基を表す。但し、R50〜R55の内、少なくとも1つは、フッ素原子又は少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換されたアルキル基を表す。
Rxaは、水素原子又は有機基(好ましくは酸脱離性基、アルキル基、シクロアルキル基、アシル基、アルコキシカルボニル基)を表す。
In general formula (F1),
R 50 to R 55 each independently represents a hydrogen atom, a fluorine atom or an alkyl group. However, at least one of R 50 to R 55 represents a fluorine atom or an alkyl group in which at least one hydrogen atom is substituted with a fluorine atom.
Rxa represents a hydrogen atom or an organic group (preferably an acid-eliminable group, an alkyl group, a cycloalkyl group, an acyl group, or an alkoxycarbonyl group).
R50〜R55のアルキル基は、フッ素原子等のハロゲン原子、シアノ基等で置換されていてもよく、好ましくは炭素数1〜3のアルキル基、例えば、メチル基、トリフルオロメチル基を挙げることができる。R50〜R55は、すべてフッ素原子であることが好ましい。 The alkyl group of R 50 to R 55 may be substituted with a halogen atom such as a fluorine atom, a cyano group, etc., preferably an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, such as a methyl group or a trifluoromethyl group. be able to. R 50 to R 55 are preferably all fluorine atoms.
Rxaが表わす有機基としては、酸脱離性基、置換基を有していてもよい、アルキル基、シクロアルキル基、アシル基、アルキルカルボニル基、アルコキシカルボニル基、アルコキシカルボニルメチル基、アルコキシメチル基、1−アルコキシエチル基が好ましい。 Examples of the organic group represented by Rxa include an acid leaving group and an optionally substituted alkyl group, cycloalkyl group, acyl group, alkylcarbonyl group, alkoxycarbonyl group, alkoxycarbonylmethyl group, alkoxymethyl group. , 1-alkoxyethyl group is preferable.
一般式(F1)で表される基を有する繰り返し単位として、好ましくは、下記一般式(F2)で表される繰り返し単位である。 The repeating unit having a group represented by the general formula (F1) is preferably a repeating unit represented by the following general formula (F2).
一般式(F2)中、
Rxは、水素原子、ハロゲン原子、又は炭素数1〜4のアルキル基を表す。Rxのアルキル基が有していてもよい好ましい置換基としては、水酸基、ハロゲン原子が挙げられる。
Faは、単結合、直鎖又は分岐のアルキレン基を表し、好ましくは単結合を表す。
Fbは、単環又は多環の環状炭化水素基を表す。
Fcは、単結合、直鎖又は分岐のアルキレン基(好ましくは単結合、メチレン基)を表す。
F1は、一般式(F1)で表される基を表す。
p1は、1〜3を表す。
Fbに於ける環状炭化水素基としては、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、ノルボルニル基が好ましい。
In general formula (F2),
Rx represents a hydrogen atom, a halogen atom, or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. Preferable substituents that the alkyl group of Rx may have include a hydroxyl group and a halogen atom.
Fa represents a single bond or a linear or branched alkylene group, preferably a single bond.
Fb represents a monocyclic or polycyclic hydrocarbon group.
Fc represents a single bond or a linear or branched alkylene group (preferably a single bond or a methylene group).
F 1 represents a group represented by the general formula (F1).
p 1 is an integer of 1 to 3.
The cyclic hydrocarbon group in Fb is preferably a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, or a norbornyl group.
一般式(F1)の構造を有する繰り返し単位の具体例を示す。 Specific examples of the repeating unit having the structure of the general formula (F1) are shown.
本発明の脂環炭化水素系酸分解性樹脂は、上記の繰り返し構造単位以外に、ドライエッチング耐性や標準現像液適性、基板密着性、レジストプロファイル、さらにレジストの一般的な必要な特性である解像力、耐熱性、感度等を調節する目的で様々な繰り返し構造単位を有することができる。 In addition to the above repeating structural units, the alicyclic hydrocarbon-based acid-decomposable resin of the present invention has a dry etching resistance, standard developer suitability, substrate adhesion, resist profile, and resolving power that is a general necessary characteristic of a resist. It can have various repeating structural units for the purpose of adjusting heat resistance, sensitivity and the like.
このような繰り返し構造単位としては、下記の単量体に相当する繰り返し構造単位を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。 Examples of such repeating structural units include, but are not limited to, repeating structural units corresponding to the following monomers.
これにより、脂環炭化水素系酸分解性樹脂に要求される性能、特に、(1)塗布溶剤に対する溶解性、(2)製膜性(ガラス転移点)、(3)アルカリ現像性、(4)膜べり(親疎水性、アルカリ可溶性基選択)、(5)未露光部の基板への密着性、(6)ドライエッチング耐性、等の微調整が可能となる。 As a result, performance required for the alicyclic hydrocarbon-based acid-decomposable resin, in particular, (1) solubility in coating solvent, (2) film-forming property (glass transition point), (3) alkali developability, (4 Fine adjustments such as () film slippage (selection of hydrophilicity / hydrophobicity, alkali-soluble group), (5) adhesion of unexposed part to substrate, (6) dry etching resistance, etc. are possible.
このような単量体として、例えばアクリル酸エステル類、メタクリル酸エステル類、アクリルアミド類、メタクリルアミド類、アリル化合物、ビニルエーテル類、ビニルエステル類等から選ばれる付加重合性不飽和結合を1個有する化合物等を挙げることができる。 As such a monomer, for example, a compound having one addition polymerizable unsaturated bond selected from acrylic acid esters, methacrylic acid esters, acrylamides, methacrylamides, allyl compounds, vinyl ethers, vinyl esters, etc. Etc.
その他にも、上記種々の繰り返し構造単位に相当する単量体と共重合可能である付加重合性の不飽和化合物であれば、共重合されていてもよい。 In addition, any addition-polymerizable unsaturated compound that can be copolymerized with monomers corresponding to the above various repeating structural units may be copolymerized.
脂環炭化水素系酸分解性樹脂において、各繰り返し構造単位の含有モル比はレジストのドライエッチング耐性や標準現像液適性、基板密着性、レジストプロファイル、さらにはレジストの一般的な必要性能である解像力、耐熱性、感度等を調節するために適宜設定される。 In alicyclic hydrocarbon-based acid-decomposable resins, the molar ratio of each repeating structural unit is the resist's dry etching resistance, standard developer suitability, substrate adhesion, resist profile, and resolution that is a general required performance of resists. In order to adjust heat resistance, sensitivity, etc., it is set appropriately.
本発明の脂環炭化水素系酸分解性樹脂の好ましい態様としては、以下のものが挙げられる。
(1) 上記一般式(pI)〜(pV)で表される脂環式炭化水素を含む部分構造を有する繰り返し単位を有するもの(側鎖型)。好ましくは(pI)〜(pV)の構造を有する(メタ)アクリレート繰り返し単位を有するもの。
(2) 一般式(II−AB)で表される繰り返し単位を有するもの(主鎖型)。但し、(2)においては例えば、更に以下のものが挙げられる。
(3) 一般式(II−AB)で表される繰り返し単位、無水マレイン酸誘導体及び(メタ)アクリレート構造を有するもの(ハイブリッド型)。
Preferred embodiments of the alicyclic hydrocarbon-based acid-decomposable resin of the present invention include the following.
(1) What has a repeating unit which has a partial structure containing the alicyclic hydrocarbon represented by the said general formula (pI)-(pV) (side chain type). Those having a (meth) acrylate repeating unit preferably having a structure of (pI) to (pV).
(2) One having a repeating unit represented by the general formula (II-AB) (main chain type). However, in (2), for example, the following can be further mentioned.
(3) Those having a repeating unit represented by formula (II-AB), a maleic anhydride derivative and a (meth) acrylate structure (hybrid type).
脂環炭化水素系酸分解性樹脂中、酸分解性基を有する繰り返し単位の含有量は、全繰り返し構造単位中10〜60モル%が好ましく、より好ましくは20〜50モル%、更に好
ましくは25〜40モル%である。
In the alicyclic hydrocarbon-based acid-decomposable resin, the content of the repeating unit having an acid-decomposable group is preferably 10 to 60 mol%, more preferably 20 to 50 mol%, still more preferably 25 in all repeating structural units. -40 mol%.
脂環炭化水素系酸分解性樹脂中、一般式(pI)〜(pV)で表される脂環式炭化水素を含む部分構造を有する繰り返し単位の含有量は、全繰り返し構造単位中20〜70モル%が好ましく、より好ましくは20〜50モル%、更に好ましくは25〜40モル%である。 In the alicyclic hydrocarbon-based acid-decomposable resin, the content of the repeating unit having a partial structure containing the alicyclic hydrocarbon represented by the general formulas (pI) to (pV) is 20 to 70 in all the repeating structural units. The mol% is preferable, more preferably 20 to 50 mol%, still more preferably 25 to 40 mol%.
脂環炭化水素系酸分解性樹脂中、一般式(II−AB)で表される繰り返し単位の含有量は、全繰り返し構造単位中10〜60モル%が好ましく、より好ましくは15〜55モル%、更に好ましくは20〜50モル%である。 In the alicyclic hydrocarbon-based acid-decomposable resin, the content of the repeating unit represented by the general formula (II-AB) is preferably 10 to 60 mol%, more preferably 15 to 55 mol% in all repeating structural units. More preferably, it is 20-50 mol%.
また、上記更なる共重合成分の単量体に基づく繰り返し構造単位の樹脂中の含有量も、所望のレジストの性能に応じて適宜設定することができるが、一般的に、上記一般式(pI)〜(pV)で表される脂環式炭化水素を含む部分構造を有する繰り返し構造単位と上記一般式(II−AB)で表される繰り返し単位の合計した総モル数に対して99モル%以下が好ましく、より好ましくは90モル%以下、さらに好ましくは80モル%以下である。 In addition, the content of the repeating structural unit based on the monomer of the further copolymer component in the resin can also be appropriately set according to the performance of the desired resist. ) To 99 p% with respect to the total number of moles of the repeating structural unit having a partial structure containing an alicyclic hydrocarbon represented by (pV) and the repeating unit represented by the general formula (II-AB). The following is preferable, More preferably, it is 90 mol% or less, More preferably, it is 80 mol% or less.
本発明の組成物がArF露光用であるとき、ArF光への透明性の点から樹脂は芳香族基を有さないことが好ましい。 When the composition of the present invention is for ArF exposure, the resin preferably has no aromatic group from the viewpoint of transparency to ArF light.
脂環炭化水素系酸分解性樹脂は、下記一般式(A1)で表される繰り返し単位、下記一般式(A2)で表される繰り返し単位及び下記一般式(A3)で表される繰り返し単位を有することが好ましい。 The alicyclic hydrocarbon-based acid-decomposable resin includes a repeating unit represented by the following general formula (A1), a repeating unit represented by the following general formula (A2), and a repeating unit represented by the following general formula (A3). It is preferable to have.
一般式(A1)〜(A3)に於いて、
Xa、Xb及びXcは、各々独立に、水素原子又はメチル基を表す。
R1は、ラクトン構造を有する1価の有機基を表す。
R2は、水酸基又はシアノ基を有する1価の有機基を表す。
R3は、酸の作用により脱離する基を表す。
In the general formulas (A1) to (A3),
Xa, Xb and Xc each independently represent a hydrogen atom or a methyl group.
R 1 represents a monovalent organic group having a lactone structure.
R 2 represents a monovalent organic group having a hydroxyl group or a cyano group.
R 3 represents a group capable of leaving by the action of an acid.
一般式(A1)で表される繰り返し単位は、前記一般式(AI)で表される繰り返し単位であることが好ましい。
一般式(A1)で表される繰り返し単位の割合は、脂環炭化水素系酸分解性樹脂の全繰り返し単位に対して25〜50モル%であることが好ましい。
一般式(A2)で表される繰り返し単位は、前記一般式(AIIa)又は(AIIb)
で表される繰り返し単位であることが好ましい。
一般式(A2)で表される繰り返し単位の割合は、脂環炭化水素系酸分解性樹脂の全繰り返し単位に対して5〜30モル%であることが好ましい。
一般式(A3)で表される繰り返し単位は、前記一般式(pA)で表される繰り返し単位であることが好ましい。
一般式(A3)で表される繰り返し単位の割合は、脂環炭化水素系酸分解性樹脂の全繰り返し単位に対して25〜50モル%であることが好ましい。
The repeating unit represented by the general formula (A1) is preferably a repeating unit represented by the general formula (AI).
The ratio of the repeating unit represented by the general formula (A1) is preferably 25 to 50 mol% with respect to all the repeating units of the alicyclic hydrocarbon-based acid-decomposable resin.
The repeating unit represented by the general formula (A2) is represented by the general formula (AIIa) or (AIIb).
It is preferable that it is a repeating unit represented by these.
The ratio of the repeating unit represented by the general formula (A2) is preferably 5 to 30 mol% with respect to all the repeating units of the alicyclic hydrocarbon-based acid-decomposable resin.
The repeating unit represented by the general formula (A3) is preferably a repeating unit represented by the general formula (pA).
The ratio of the repeating unit represented by the general formula (A3) is preferably 25 to 50 mol% with respect to all the repeating units of the alicyclic hydrocarbon-based acid-decomposable resin.
本発明に用いる脂環炭化水素系酸分解性樹脂として好ましくは、繰り返し単位のすべてが、(メタ)アクリレートによる繰り返し単位で構成されたものである。この場合、繰り返し単位のすべてがメタクリレートによる繰り返し単位である樹脂、繰り返し単位のすべてがアクリレートによる繰り返し単位である樹脂、繰り返し単位がメタクリレート/アクリレート混合による繰り返し単位である樹脂のいずれの樹脂でも用いることができるが、アクリレートによる繰り返し単位が全繰り返し単位の50mol%以下であることが好ましい。より好ましくは、一般式(pI)〜(pV)で表される脂環式炭化水素を含む部分構造を有する繰り返し単位20〜50モル%、上記ラクトン構造を有する繰り返し単位20〜50モル%、上記極性基で置換された脂環炭化水素構造を有する繰り返し単位5〜30モル%含有する3元共重合ポリマー、または更にその他の繰り返し単位を0〜20モル%含む4元共重合ポリマーである。
特に好ましい脂環炭化水素系酸分解性樹脂としては、下記一般式(ARA−1)〜(ARA−5)で表される酸分解性基を有する繰り返し単位20〜50モル%、下記一般式(ARL−1)〜(ARL−6)で表されるラクトン構造を有する繰り返し単位20〜50モル%、下記一般式(ARH−1)〜(ARH−3)で表される極性基で置換された脂環炭化水素構造を有する繰り返し単位5〜30モル%含有する3元共重合ポリマー、または更にカルボキシル基、あるいは一般式(F1)で表される構造を有する繰り返し単位、脂環炭化水素構造を有し、酸分解性を示さない繰り返し単位を5〜20モル%含む4元共重合ポリマーである。
(式中、Rxy1は、水素原子又はメチル基を表し、Rxa1及びRxb1は、各々独立に、メチル基又はエチル基を表す。)
As the alicyclic hydrocarbon-based acid-decomposable resin for use in the present invention, all of the repeating units are preferably composed of repeating units of (meth) acrylate. In this case, any of a resin in which all of the repeating units are repeating units of methacrylate, a resin in which all of the repeating units are repeating units of acrylate, and a resin in which the repeating units are repeating units of a methacrylate / acrylate mixture may be used. However, it is preferable that the repeating unit by acrylate is 50 mol% or less of all repeating units. More preferably, the repeating unit having a partial structure containing an alicyclic hydrocarbon represented by the general formulas (pI) to (pV) is 20 to 50 mol%, the repeating unit having the lactone structure is 20 to 50 mol%, the above It is a ternary copolymer containing 5 to 30 mol% of repeating units having an alicyclic hydrocarbon structure substituted with a polar group, or a quaternary copolymer containing 0 to 20 mol% of other repeating units.
Particularly preferable alicyclic hydrocarbon-based acid-decomposable resins include 20 to 50 mol% of repeating units having an acid-decomposable group represented by the following general formulas (ARA-1) to (ARA-5), and the following general formula ( 20 to 50 mol% of repeating units having a lactone structure represented by ARL-1) to (ARL-6), substituted with polar groups represented by the following general formulas (ARH-1) to (ARH-3) A terpolymer having 5 to 30 mol% of repeating units having an alicyclic hydrocarbon structure, or a repeating unit having a structure represented by a carboxyl group or general formula (F1) or an alicyclic hydrocarbon structure. And a quaternary copolymer containing 5 to 20 mol% of repeating units not exhibiting acid decomposability.
(In the formula, Rxy 1 represents a hydrogen atom or a methyl group, and Rxa 1 and Rxb 1 each independently represents a methyl group or an ethyl group.)
本発明に用いる脂環炭化水素系酸分解性樹脂は、重量平均分子量1500〜100000の範囲にあることが好ましく、さらに好ましくは2000〜70000の範囲、特に好ましくは3000〜50000の範囲である。本発明に用いる脂環炭化水素系酸分解性樹脂は、分散度(Mw/Mn)が、1.0〜3.0であることが好ましく、より好ましくは1.2〜2.5、更により好ましくは1.2〜1.6である。 The alicyclic hydrocarbon-based acid-decomposable resin used in the present invention preferably has a weight average molecular weight in the range of 1500 to 100,000, more preferably in the range of 2000 to 70000, and particularly preferably in the range of 3000 to 50000. The alicyclic hydrocarbon-based acid-decomposable resin used in the present invention preferably has a dispersity (Mw / Mn) of 1.0 to 3.0, more preferably 1.2 to 2.5, and even more. Preferably it is 1.2-1.6.
本発明の脂環炭化水素系酸分解性樹脂は、(C)成分の樹脂との相溶性の観点から、フッ素原子及び珪素原子を有さないことが好ましい。 The alicyclic hydrocarbon-based acid-decomposable resin of the present invention preferably has no fluorine atom or silicon atom from the viewpoint of compatibility with the resin of component (C).
本発明に用いる脂環炭化水素系酸分解性樹脂は、常法に従って(例えばラジカル重合)合成することができる。例えば、一般的合成方法としては、モノマー種および開始剤を溶剤に溶解させ、加熱することにより重合を行う一括重合法、加熱溶剤にモノマー種と開始剤の溶液を1〜10時間かけて滴下して加える滴下重合法などが挙げられ、滴下重合法が好ましい。反応溶媒としては、例えばテトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン、ジイソプロピルエーテルなどのエーテル類やメチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンのようなケトン類、酢酸エチルのようなエステル溶媒、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミドなどのアミド溶剤、さらには後述のプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテル、シクロヘキサノンのような本発明の組成物を溶解する溶媒が挙げられる。より好ましくは本発明のレジスト組成物に用いられる溶剤と同一の溶剤を用いて重合することが好ましい。これにより保存時のパーティクルの発生が抑制できる。
重合反応は窒素やアルゴンなど不活性ガス雰囲気下で行われることが好ましい。重合開始剤としては市販のラジカル開始剤(アゾ系開始剤、パーオキサイドなど)を用いて重合を開始させる。ラジカル開始剤としてはアゾ系開始剤が好ましく、エステル基、シアノ基、カルボキシル基を有するアゾ系開始剤が好ましい。好ましい開始剤としては、アゾビス
イソブチロニトリル、アゾビスジメチルバレロニトリル、ジメチル2,2'−アゾビス(2−メチルプロピオネート)などが挙げられる。所望により開始剤を追加、あるいは分割で添加し、反応終了後、溶剤に投入して粉体あるいは固形回収等の方法で所望のポリマーを回収する。反応の濃度は5〜50質量%であり、好ましくは10〜30質量%である。反応温度は、通常10℃〜150℃であり、好ましくは30℃〜120℃、さらに好ましくは50〜100℃である。
The alicyclic hydrocarbon-based acid-decomposable resin used in the present invention can be synthesized according to a conventional method (for example, radical polymerization). For example, as a general synthesis method, a monomer polymerization method in which a monomer species and an initiator are dissolved in a solvent and the polymerization is performed by heating, and a solution of the monomer species and the initiator is dropped into the heating solvent over 1 to 10 hours. The dropping polymerization method is added, and the dropping polymerization method is preferable. Examples of the reaction solvent include ethers such as tetrahydrofuran, 1,4-dioxane, diisopropyl ether, ketones such as methyl ethyl ketone and methyl isobutyl ketone, ester solvents such as ethyl acetate, amide solvents such as dimethylformamide and dimethylacetamide, Furthermore, the solvent which melt | dissolves the composition of this invention like the below-mentioned propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether, and cyclohexanone is mentioned. More preferably, the polymerization is performed using the same solvent as that used in the resist composition of the present invention. Thereby, generation | occurrence | production of the particle at the time of a preservation | save can be suppressed.
The polymerization reaction is preferably performed in an inert gas atmosphere such as nitrogen or argon. As a polymerization initiator, a commercially available radical initiator (azo initiator, peroxide, etc.) is used to initiate the polymerization. As the radical initiator, an azo initiator is preferable, and an azo initiator having an ester group, a cyano group, or a carboxyl group is preferable. Preferred examples of the initiator include azobisisobutyronitrile, azobisdimethylvaleronitrile,
本発明において、樹脂(A)のポジ型レジスト組成物中の添加量としては、全固形分に対し50〜99.7質量%、好ましくは70〜99.5質量%である。また、上記本発明における樹脂以外に、必要により他の樹脂を使用することもできる。本発明の組成物において、他の樹脂の好ましい使用範囲は、本発明における樹脂(A)100質量部あたり、70質量部以下、特に好ましくは50質量部以下の割合で混合できる。 In the present invention, the addition amount of the resin (A) in the positive resist composition is 50 to 99.7% by mass, preferably 70 to 99.5% by mass, based on the total solid content. In addition to the resin in the present invention, other resins can be used as necessary. In the composition of the present invention, the preferred range of use of other resins can be mixed at a ratio of 70 parts by mass or less, particularly preferably 50 parts by mass or less, per 100 parts by mass of the resin (A) in the present invention.
〔2〕(B)活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物
本発明のポジ型レジスト組成物は、活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物(以下、「酸発生剤」ともいう)を含有する。
酸発生剤としては、光カチオン重合の光開始剤、光ラジカル重合の光開始剤、色素類の光消色剤、光変色剤、あるいはマイクロレジスト等に使用されている活性光線又は放射線の照射により酸を発生する公知の化合物及びそれらの混合物を適宜に選択して使用することができる。
[2] (B) Compound that generates acid upon irradiation with actinic ray or radiation The positive resist composition of the present invention is a compound that generates acid upon irradiation with actinic ray or radiation (hereinafter also referred to as “acid generator”). ).
As an acid generator, photo-initiator of photocation polymerization, photo-initiator of photo-radical polymerization, photo-decoloring agent of dyes, photo-discoloring agent, or irradiation with actinic ray or radiation used for micro-resist etc. Known compounds that generate acids and mixtures thereof can be appropriately selected and used.
たとえば、ジアゾニウム塩、ホスホニウム塩、スルホニウム塩、ヨードニウム塩、イミドスルホネート、オキシムスルホネート、ジアゾジスルホン、ジスルホン、o−ニトロベンジルスルホネートを挙げることができる。 Examples thereof include diazonium salts, phosphonium salts, sulfonium salts, iodonium salts, imide sulfonates, oxime sulfonates, diazodisulfones, disulfones, and o-nitrobenzyl sulfonates.
また、これらの活性光線又は放射線の照射により酸を発生する基、あるいは化合物をポリマーの主鎖又は側鎖に導入した化合物、たとえば、米国特許第3,849,137号、独国特許第3914407号、特開昭63−26653号、特開昭55−164824号、特開昭62−69263号、特開昭63−146038号、特開昭63−163452号、特開昭62−153853号、特開昭63−146029号等に記載の化合物を用いることができる。 Further, a group that generates an acid upon irradiation with these actinic rays or radiation, or a compound in which a compound is introduced into the main chain or side chain of the polymer, for example, US Pat. No. 3,849,137, German Patent No. 3914407. JP, 63-26653, JP, 55-164824, JP, 62-69263, JP, 63-146038, JP, 63-163452, JP, 62-153853, The compounds described in JP-A 63-146029 can be used.
さらに米国特許第3,779,778号、欧州特許第126,712号等に記載の光により酸を発生する化合物も使用することができる。 Furthermore, compounds capable of generating an acid by light described in US Pat. No. 3,779,778, European Patent 126,712 and the like can also be used.
活性光線又は放射線の照射により分解して酸を発生する化合物の内で好ましい化合物として、下記一般式(ZI)、(ZII)、(ZIII)で表される化合物を挙げることができる。 Among the compounds that decompose upon irradiation with actinic rays or radiation to generate an acid, compounds represented by the following general formulas (ZI), (ZII), and (ZIII) can be exemplified.
一般式(ZI)に於いて、
R201、R202及びR203は、各々独立に有機基を表す。
X-は、非求核性アニオンを表し、好ましくはスルホン酸アニオン、カルボン酸アニオン、ビス(アルキルスルホニル)アミドアニオン、トリス(アルキルスルホニル)メチドアニオン、BF4 -、PF6 -、SbF6 -などが挙げられ、好ましくは炭素原子を含有する有機アニオンである。
In general formula (ZI),
R 201 , R 202 and R 203 each independently represents an organic group.
X − represents a non-nucleophilic anion, preferably sulfonate anion, carboxylate anion, bis (alkylsulfonyl) amide anion, tris (alkylsulfonyl) methide anion, BF 4 − , PF 6 − , SbF 6 − and the like. Preferably, it is an organic anion containing a carbon atom.
好ましい有機アニオンとしては下記一般式に示す有機アニオンが挙げられる。 Preferable organic anions include organic anions represented by the following general formula.
一般式中、
Rc1は、有機基を表す。
Rc1に於ける、有機基として炭素数1〜30のものが挙げられ、好ましくは、アルキル基、アリール基、又はこれらの複数が、単結合、−O−、−CO2−、−S−、−SO3−、−SO2N(Rd1)−などの連結基で連結された基を挙げることができる。Rd1は水素原子又はアルキル基を表す。
Rc3、Rc4、Rc5は、各々独立に、有機基を表す。Rc3、Rc4、Rc5の有機基として、好ましくは、Rb1に於ける好ましい有機基と同じものを挙げることができ、特に好ましくは、炭素数1〜4のパーフロロアルキル基である。
Rc3とRc4が結合して環を形成していてもよい。Rc3とRc4が結合して形成される基としては、アルキレン基、アリーレン基が挙げられる。好ましくは、炭素数2〜4のパーフロロアルキレン基である。
Rc1、Rc3〜Rc5の有機基として、特に好ましくは、1位がフッ素原子又はフロロアルキル基で置換されたアルキル基、フッ素原子又はフロロアルキル基で置換されたフェニル基である。フッ素原子又はフロロアルキル基を有することにより、光照射によって発生した酸の酸性度が上がり、感度が向上する。また、Rc3とRc4が結合して環を形成することにより光照射によって発生した酸の酸性度が上がり、感度が向上する。
In general formula,
Rc 1 represents an organic group.
Examples of the organic group in Rc 1 include those having 1 to 30 carbon atoms, and preferably an alkyl group, an aryl group, or a plurality of these are a single bond, —O—, —CO 2 —, —S—. , —SO 3 —, —SO 2 N (Rd 1 ) — and the like. Rd 1 represents a hydrogen atom or an alkyl group.
Rc 3 , Rc 4 and Rc 5 each independently represents an organic group. Preferred examples of the organic group for Rc 3 , Rc 4 , and Rc 5 include the same organic groups as those for Rb 1 , and particularly preferred is a perfluoroalkyl group having 1 to 4 carbon atoms.
Rc 3 and Rc 4 may combine to form a ring. Examples of the group formed by combining Rc 3 and Rc 4 include an alkylene group and an arylene group. Preferably, it is a C2-C4 perfluoroalkylene group.
The organic group represented by Rc 1 or Rc 3 to Rc 5 is particularly preferably an alkyl group substituted at the 1-position with a fluorine atom or a fluoroalkyl group, or a phenyl group substituted with a fluorine atom or a fluoroalkyl group. By having a fluorine atom or a fluoroalkyl group, the acidity of the acid generated by light irradiation is increased and the sensitivity is improved. Further, when Rc 3 and Rc 4 are combined to form a ring, the acidity of the acid generated by light irradiation is increased, and the sensitivity is improved.
一般式(ZI)に於ける、R201、R202及びR203としての有機基の炭素数は、一般的に1〜30、好ましくは1〜20である。
また、R201〜R203の内の2つが結合して環構造を形成してもよく、環内に酸素原子、硫黄原子、エステル結合、アミド結合、カルボニル基を含んでいてもよい。R201〜R203の内の2つが結合して形成する基としては、アルキレン基(例えば、ブチレン基、ペンチレン基)を挙げることができる。
R201、R202及びR203としての有機基の具体例としては、後述する化合物(ZI−1)、(ZI−2)、(ZI−3)に於ける対応する基を挙げることができる。
In formula (ZI), the carbon number of the organic group as R 201, R 202 and R 203 is generally from 1 to 30, preferably 1 to 20.
It is also possible to form the two members ring structure of the R 201 to R 203, an oxygen atom, a sulfur atom, an ester bond, an amide bond, or a carbonyl group. The two of the group formed by bonding of the R 201 to R 203, there can be mentioned an alkylene group (e.g., butylene, pentylene).
Specific examples of the organic group as R 201 , R 202 and R 203 include corresponding groups in the compounds (ZI-1), (ZI-2) and (ZI-3) described later.
尚、一般式(ZI)で表される構造を複数有する化合物であってもよい。例えば、一般式(ZI)で表される化合物のR201〜R203の少なくともひとつが、一般式(ZI)で表されるもうひとつの化合物のR201〜R203の少なくともひとつと結合した構造を有する化合物であってもよい。 In addition, the compound which has two or more structures represented by general formula (ZI) may be sufficient. For example, the general formula at least one of R 201 to R 203 of a compound represented by (ZI) is, at least one bond with structure of R 201 to R 203 of another compound represented by formula (ZI) It may be a compound.
更に好ましい(ZI)成分として、以下に説明する化合物(ZI−1)、(ZI−2)、及び(ZI−3)を挙げることができる。 More preferable (ZI) components include compounds (ZI-1), (ZI-2), and (ZI-3) described below.
化合物(ZI−1)は、上記一般式(ZI)のR201〜R203の少なくとも1つがアリール基である、アリールスルホニム化合物、即ち、アリールスルホニウムをカチオンとする化合物である。
アリールスルホニウム化合物は、R201〜R203の全てがアリール基でもよいし、R201〜R203の一部がアリール基で、残りがアルキル基、シクロアルキル基でもよい。
アリールスルホニウム化合物としては、例えば、トリアリールスルホニウム化合物、ジアリールアルキルスルホニウム化合物、アリールジアルキルスルホニウム化合物、ジアリールシクロアルキルスルホニウム化合物、アリールジシクロアルキルスルホニウム化合物を挙げることができる。
アリールスルホニウム化合物のアリール基としてはフェニル基、ナフチル基などのアリール基、インドール残基、ピロール残基、などのヘテロアリール基が好ましく、更に好ましくはフェニル基、インドール残基である。アリールスルホニム化合物が2つ以上のアリール基を有する場合に、2つ以上あるアリール基は同一であっても異なっていてもよい。
アリールスルホニウム化合物が必要に応じて有しているアルキル基は、炭素数1〜15の直鎖、分岐状アルキル基が好ましく、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、t−ブチル基等を挙げることができる。
アリールスルホニウム化合物が必要に応じて有しているシクロアルキル基は、炭素数3〜15のシクロアルキル基が好ましく、例えば、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロヘキシル基等を挙げることができる。
R201〜R203のアリール基、アルキル基、シクロアルキル基は、アルキル基(例えば炭素数1〜15)、シクロアルキル基(例えば炭素数3〜15)、アリール基(例えば炭素数6〜14)、アルコキシ基(例えば炭素数1〜15)、ハロゲン原子、水酸基、フェニルチオ基を置換基として有してもよい。好ましい置換基としては、炭素数1〜12の直鎖、分岐状アルキル基、炭素数3〜12のシクロアルキル基、炭素数1〜12の直鎖、分岐又は環状のアルコキシ基であり、特に好ましくは炭素数1〜4のアルキル基、炭素数1〜4のアルコキシ基である。置換基は、3つのR201〜R203のうちのいずれか1つに置換していてもよいし、3つ全てに置換していてもよい。また、R201〜R203がアリール基の場合に、置換基はアリール基のp−位に置換していることが好ましい。
The compound (ZI-1) is at least one of the aryl groups R 201 to R 203 in formula (ZI), arylsulfonium compound, i.e., a compound having arylsulfonium as a cation.
In the arylsulfonium compound, all of R 201 to R 203 may be an aryl group, or a part of R 201 to R 203 may be an aryl group, and the rest may be an alkyl group or a cycloalkyl group.
Examples of the arylsulfonium compound include triarylsulfonium compounds, diarylalkylsulfonium compounds, aryldialkylsulfonium compounds, diarylcycloalkylsulfonium compounds, and aryldicycloalkylsulfonium compounds.
The aryl group of the arylsulfonium compound is preferably an aryl group such as a phenyl group or a naphthyl group, or a heteroaryl group such as an indole residue or a pyrrole residue, more preferably a phenyl group or an indole residue. When the arylsulfonium compound has two or more aryl groups, the two or more aryl groups may be the same or different.
The alkyl group that the arylsulfonium compound has as necessary is preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 15 carbon atoms, such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an n-butyl group, sec- Examples thereof include a butyl group and a t-butyl group.
The cycloalkyl group that the arylsulfonium compound has as necessary is preferably a cycloalkyl group having 3 to 15 carbon atoms, and examples thereof include a cyclopropyl group, a cyclobutyl group, and a cyclohexyl group.
Aryl group, alkyl group of R 201 to R 203, cycloalkyl group, an alkyl group (for example, 1 to 15 carbon atoms), a cycloalkyl group (for example, 3 to 15 carbon atoms), an aryl group (for example, 6 to 14 carbon atoms) , An alkoxy group (for example, having 1 to 15 carbon atoms), a halogen atom, a hydroxyl group, or a phenylthio group may be substituted. Preferred substituents are straight chain, branched alkyl groups having 1 to 12 carbon atoms, cycloalkyl groups having 3 to 12 carbon atoms, and straight chain, branched or cyclic alkoxy groups having 1 to 12 carbon atoms, and particularly preferred. Is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms and an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms. The substituent may be substituted with any one of the three R 201 to R 203 , or may be substituted with all three. When R 201 to R 203 are an aryl group, the substituent is preferably substituted at the p-position of the aryl group.
次に、化合物(ZI−2)について説明する。
化合物(ZI−2)は、一般式(ZI)に於ける、R201〜R203が、各々独立に、芳香環を含有しない有機基を表す場合の化合物である。ここで芳香環とは、ヘテロ原子を含有する芳香族環も包含するものである。
R201〜R203としての芳香環を含有しない有機基は、一般的に炭素数1〜30、好ましくは炭素数1〜20である。
R201〜R203は、各々独立に、好ましくは、アルキル基、シクロアルキル基、アリル基、ビニル基であり、更に好ましくは、直鎖、分岐、環状2−オキソアルキル基、アルコキシカルボニルメチル基、特に好ましくは、直鎖、分岐状2−オキソアルキル基である。
Next, the compound (ZI-2) will be described.
Compound (ZI-2) is in the general formula (ZI), R 201 ~R 203 are each independently a compound when it represents an organic group having no aromatic ring. Here, the aromatic ring includes an aromatic ring containing a hetero atom.
The organic group having no aromatic ring as R 201 to R 203 generally has 1 to 30 carbon atoms, preferably 1 to 20 carbon atoms.
R 201 to R 203 are each independently preferably an alkyl group, a cycloalkyl group, an allyl group, or a vinyl group, more preferably a linear, branched, cyclic 2-oxoalkyl group, an alkoxycarbonylmethyl group, Particularly preferred is a linear or branched 2-oxoalkyl group.
R201〜R203としてのアルキル基は、直鎖、分岐状のいずれであってもよく、好ましくは、炭素数1〜10の直鎖又は分岐状アルキル基、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基等を挙げることができる。R201〜R203としてのアルキル基は、直鎖、分岐状2−オキソアルキル基、アルコキシカルボニルメチル基であることがより好ましい。
R201〜R203としてのシクロアルキル基は、好ましくは、炭素数3〜10のシクロアルキル基、例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、ノルボニル基等を挙げることができる。R201〜R203としてのシクロアルキル基は、環状2−オキソアルキル基であることがより好ましい。
R201〜R203としての直鎖、分岐、環状2−オキソアルキル基は、好ましくは、上記のアルキル基、シクロアルキル基の2位に>C=Oを有する基を挙げることができる。
R201〜R203としてのアルコキシカルボニルメチル基におけるアルコキシ基としては、好ましくは、炭素数1〜5のアルコキシ基、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基、ペントキシ基等を挙げることができる。
R201〜R203は、ハロゲン原子、アルコキシ基(例えば炭素数1〜5)、水酸基、シアノ基、ニトロ基によって更に置換されていてもよい。
The alkyl group as R 201 to R 203 may be linear, it may be either branched, preferably a straight-chain or branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, e.g., methyl group, ethyl group, propyl Group, butyl group, pentyl group and the like. The alkyl group as R 201 to R 203 may be linear, branched 2-oxoalkyl group, more preferably an alkoxycarbonylmethyl group.
The cycloalkyl group as R 201 to R 203 is preferably a cycloalkyl group having 3 to 10 carbon atoms, e.g., cyclopentyl, cyclohexyl group and a norbornyl group. The cycloalkyl group as R 201 to R 203 is more preferably a cyclic 2-oxoalkyl group.
Linear as R 201 to R 203, branched or cyclic 2-oxoalkyl group may preferably be a group having> C = O at the 2-position of the above-described alkyl or cycloalkyl group.
The alkoxy group in the alkoxycarbonylmethyl group as R 201 to R 203 is preferably an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms such as a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, a butoxy group, and a pentoxy group. it can.
R 201 to R 203 may be further substituted with a halogen atom, an alkoxy group (for example, having 1 to 5 carbon atoms), a hydroxyl group, a cyano group, or a nitro group.
化合物(ZI−3)とは、以下の一般式(ZI−3)で表される化合物であり、フェナシルスルフォニウム塩構造を有する化合物である。 The compound (ZI-3) is a compound represented by the following general formula (ZI-3), and is a compound having a phenacylsulfonium salt structure.
一般式(ZI−3)に於いて、
R1c〜R5cは、各々独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、又はハロゲン原子を表す。
R6c及びR7cは、各々独立に、水素原子、アルキル基又はシクロアルキル基を表す。
Rx及びRyは、各々独立に、アルキル基、シクロアルキル基、アリル基、又はビニル基を表す。
R1c〜R7c中のいずれか2つ以上、及びRxとRyは、それぞれ結合して環構造を形成しても良く、この環構造は、酸素原子、硫黄原子、エステル結合、アミド結合を含んでいてもよい。R1c〜R7c中のいずれか2つ以上、及びRxとRyが結合して形成する基としては、ブチレン基、ペンチレン基等を挙げることができる。
X-は、非求核性アニオンを表し、一般式(I)に於けるX-の非求核性アニオンと同様のものである。
In general formula (ZI-3),
R 1c to R 5c each independently represents a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkoxy group, or a halogen atom.
R 6c and R 7c each independently represents a hydrogen atom, an alkyl group or a cycloalkyl group.
Rx and Ry each independently represents an alkyl group, a cycloalkyl group, an allyl group, or a vinyl group.
Any two or more of R 1c to R 7c, and R x and R y may be bonded to each other to form a ring structure, the ring structure may contain an oxygen atom, a sulfur atom, an ester bond, an amide bond May be included. Examples of the group formed by combining any two or more of R 1c to R 7c and R x and R y include a butylene group and a pentylene group.
X − represents a non-nucleophilic anion and is the same as the non-nucleophilic anion of X − in formula (I).
R1c〜R7cとしてのアルキル基は、直鎖、分岐状のいずれであってもよく、好ましくは炭素数1〜20個の直鎖、分岐状アルキル基、より好ましくは炭素数1〜12個の直鎖、分岐状アルキル基、例えば、メチル基、エチル基、直鎖又は分岐プロピル基、直鎖又は分岐ブチル基、直鎖又は分岐ペンチル基等を挙げることができる。
R1c〜R7cとしてのシクロアルキル基は、好ましくは炭素数3〜20個のシクロアルキル基、より好ましくは炭素数3〜8個のシクロアルキル基、例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等を挙げることができる。
R1c〜R5cとしてのアルコキシ基は、直鎖、分岐、環状のいずれであってもよく、例えば炭素数1〜10のアルコキシ基、好ましくは、炭素数1〜5の直鎖及び分岐アルコキシ基(例えば、メトキシ基、エトキシ基、直鎖又は分岐プロポキシ基、直鎖又は分岐ブトキシ基、直鎖又は分岐ペントキシ基)、炭素数3〜8の環状アルコキシ基(例えば、シクロペンチルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基)を挙げることができる。
好ましくはR1c〜R5cの内のいずれかが、直鎖、分岐状アルキル基、シクロアルキル基又は直鎖、分岐、環状アルコキシ基であり、更に好ましくはR1c〜R5cの炭素数の和が2〜15である。これにより、より溶剤溶解性が向上し、保存時にパーティクルの発生が抑制される。
The alkyl group as R 1c to R 7c may be either linear or branched, preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, more preferably 1 to 12 carbon atoms. And a straight chain or branched alkyl group, such as a methyl group, an ethyl group, a straight chain or a branched propyl group, a straight chain or a branched butyl group, a straight chain or a branched pentyl group.
The cycloalkyl group as R 1c to R 7c is preferably a cycloalkyl group having 3 to 20 carbon atoms, more preferably a cycloalkyl group having 3 to 8 carbon atoms, such as a cyclopentyl group or a cyclohexyl group. Can do.
The alkoxy group as R 1c to R 5c may be linear, branched or cyclic, for example, an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, preferably a linear or branched alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms. (For example, methoxy group, ethoxy group, linear or branched propoxy group, linear or branched butoxy group, linear or branched pentoxy group), C3-C8 cyclic alkoxy group (for example, cyclopentyloxy group, cyclohexyloxy group) ).
Preferably, any one of R 1c to R 5c is a straight chain, branched alkyl group, cycloalkyl group, or a straight chain, branched or cyclic alkoxy group, and more preferably the sum of the carbon number of R 1c to R 5c. Is 2-15. Thereby, solvent solubility improves more and generation | occurrence | production of a particle is suppressed at the time of a preservation | save.
Rx及びRyとしてのアルキル基は、R1c〜R7cとしてのアルキル基と同様のものを挙げることができる。Rx及びRyとしてのアルキル基は、直鎖、分岐状2−オキソアルキル基、アルコキシカルボニルメチル基であることがより好ましい。
Rx及びRyとしてのシクロアルキル基は、R1c〜R7cとしてのシクロアルキル基と同様のものを挙げることができる。Rx及びRyとしてのシクロアルキル基は、環状2−オキソアルキル基であることがより好ましい。
直鎖、分岐、環状2−オキソアルキル基は、R1c〜R7cとしてのアルキル基、シクロアルキル基の2位に>C=Oを有する基を挙げることができる。
アルコキシカルボニルメチル基におけるアルコキシ基については、R1c〜R5cとしてのアルコキシ基と同様のものを挙げることができる。
Rx、Ryは、好ましくは炭素数4個以上のアルキル基であり、より好ましくは6個以上、更に好ましくは8個以上のアルキル基である。
Examples of the alkyl group as R x and R y include the same alkyl groups as R 1c to R 7c . The alkyl group as R x and R y is more preferably a linear, branched 2-oxoalkyl group or an alkoxycarbonylmethyl group.
The cycloalkyl group as R x and R y may be the same as the cycloalkyl group as R 1c to R 7c. The cycloalkyl group as R x and R y is more preferably a cyclic 2-oxoalkyl group.
Examples of the linear, branched, or cyclic 2-oxoalkyl group include a group having> C═O at the 2-position of the alkyl group or cycloalkyl group as R 1c to R 7c .
Examples of the alkoxy group in the alkoxycarbonylmethyl group include the same alkoxy groups as R 1c to R 5c .
R x and R y are preferably an alkyl group having 4 or more carbon atoms, more preferably 6 or more, and still more preferably 8 or more.
一般式(ZII)、(ZIII)中、
R204〜R207は、各々独立に、アリール基、アルキル基又はシクロアルキル基を表す。
R204〜R207のアリール基としてはフェニル基、ナフチル基が好ましく、更に好ましくはフェニル基である。
R204〜R207としてのアルキル基は、直鎖、分岐状のいずれであってもよく、好ましくは、炭素数1〜10の直鎖又は分岐アルキル基、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基等を挙げることができる。
R204〜R207としてのシクロアルキル基は、好ましくは、炭素数3〜10のシクロアルキル基、例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、ノルボニル基等を挙げることができる。
R204〜R207は、置換基を有していてもよい。R204〜R207が有していてもよい置換基としては、例えば、アルキル基(例えば炭素数1〜15)、アリール基(例えば炭素数6〜15)、アルコキシ基(例えば炭素数1〜15)、ハロゲン原子、水酸基、フェニルチオ基等を挙げることができる。
X-は、非求核性アニオンを表し、一般式(I)に於けるX-の非求核性アニオンと同様のものを挙げることができる。
In general formulas (ZII) and (ZIII),
R 204 to R 207 each independently represents an aryl group, an alkyl group or a cycloalkyl group.
Phenyl group and a naphthyl group are preferred as the aryl group of R 204 to R 207, more preferably a phenyl group.
The alkyl group as R 204 to R 207 may be linear, it may be either branched, preferably a straight-chain or branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, e.g., methyl group, ethyl group, propyl group Butyl group, pentyl group and the like.
The cycloalkyl group as R 204 to R 207 is preferably a cycloalkyl group having 3 to 10 carbon atoms, e.g., cyclopentyl, cyclohexyl group and a norbornyl group.
R 204 to R 207 may have a substituent. The R 204 to R 207 are substituents which may have, for example, an alkyl group (for example, 1 to 15 carbon atoms), an aryl group (e.g. having 6 to 15 carbon atoms), an alkoxy group (for example, 1 to 15 carbon atoms ), Halogen atoms, hydroxyl groups, phenylthio groups, and the like.
X − represents a non-nucleophilic anion, and examples thereof include the same as the non-nucleophilic anion of X − in formula (I).
活性光線又は放射線の照射により分解して酸を発生する化合物の内で好ましい化合物として、更に、下記一般式(ZIV)、(ZV)又は(ZVI)で表される化合物を挙げることができる。 Among the compounds that decompose upon irradiation with actinic rays or radiation to generate an acid, preferred compounds are those represented by the following general formula (ZIV), (ZV), or (ZVI).
一般式(ZIV)〜(ZVI)中、
Ar3及びAr4は、各々独立に、アリール基を表す。
R206は、アルキル基、シクロアルキル基又はアリール基を表す。
R207及びR208は、各々独立に、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基又は電子吸引性基を表す。R207として好ましくは、アリール基である。R208として好ましくは、電子吸引性基であり、より好ましくはシアノ基、フロロアルキル基である。
Aは、アルキレン基、アルケニレン基又はアリーレン基を表す。
In general formulas (ZIV) to (ZVI),
Ar 3 and Ar 4 each independently represents an aryl group.
R 206 represents an alkyl group, a cycloalkyl group or an aryl group.
R 207 and R 208 each independently represents an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, or an electron-withdrawing group. R 207 is preferably an aryl group. R 208 is preferably an electron-withdrawing group, more preferably a cyano group or a fluoroalkyl group.
A represents an alkylene group, an alkenylene group or an arylene group.
活性光線又は放射線の照射により分解して酸を発生する化合物の内でより好ましくは、一般式(ZI)〜(ZIII)で表される化合物である。 Of the compounds that decompose upon irradiation with actinic rays or radiation to generate an acid, compounds represented by general formulas (ZI) to (ZIII) are more preferable.
活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物は、トリフェニルスルホニウムカチオン構造を有する化合物であることがより好ましい。 The compound that generates an acid upon irradiation with actinic rays or radiation is more preferably a compound having a triphenylsulfonium cation structure.
活性光線又は放射線の照射により分解して酸を発生する化合物の中で、特に好ましいものの例を以下に挙げる。 Among the compounds that decompose upon irradiation with actinic rays or radiation to generate an acid, examples of particularly preferable compounds are listed below.
酸発生剤は、1種単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。2種以上を組み合わせて使用する際には、水素原子を除く全原子数が2以上異なる2種の有機酸を発生する化合物を組み合わせることが好ましい。
酸発生剤の組成物中の含量は、レジスト組成物の全固形分を基準として、0.1〜20
質量%が好ましく、より好ましくは0.5〜10質量%、更に好ましくは1〜7質量%である。
An acid generator can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types. When two or more types are used in combination, it is preferable to combine two types of compounds that generate two types of organic acids that differ in the total number of atoms excluding hydrogen atoms by two or more.
The content of the acid generator in the composition is 0.1 to 20 based on the total solid content of the resist composition.
% By mass is preferable, more preferably 0.5 to 10% by mass, and still more preferably 1 to 7% by mass.
〔3〕(C)一般式(C)で表される繰り返し単位を有する樹脂
本発明のポジ型レジスト組成物は、下記一般式(C)で表される繰り返し単位を有する樹脂を含有する。
[3] (C) Resin Having Repeating Unit Represented by General Formula (C) The positive resist composition of the present invention contains a resin having a repeating unit represented by the following general formula (C).
一般式(C)に於いて、
X1、X2及びX3は、各々独立に、水素原子、アルキル基又はハロゲン原子を表す。
Lは、単結合又は2価の連結基を表す。
Rp1は、酸分解性基を表す。
In general formula (C),
X 1 , X 2 and X 3 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group or a halogen atom.
L represents a single bond or a divalent linking group.
Rp 1 represents an acid-decomposable group.
一般式(C)に於ける、X1、X2及びX3のアルキル基は、炭素数1〜5の直鎖状又は分岐状アルキル基が好ましく、例えば、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、sec−ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、t−ペンチル基等を挙げることができる。 In the general formula (C), the alkyl group of X 1 , X 2 and X 3 is preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, such as a methyl group, an ethyl group, or n-propyl. Group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, sec-butyl group, pentyl group, isopentyl group, neopentyl group, t-pentyl group and the like.
Lの2価の連結基は、例えば、アルキレン基、シクロアルキレン基、エーテル基、チオエーテル基、カルボニル基、エステル基、アミド基、スルホンアミド基、ウレタン基及びウレア基よりなる群から選択される単独の2価の連結基、或いはこれらの2つ以上を組み合わせた2価の連結基が好ましい。 The divalent linking group of L is, for example, a single group selected from the group consisting of an alkylene group, a cycloalkylene group, an ether group, a thioether group, a carbonyl group, an ester group, an amide group, a sulfonamide group, a urethane group, and a urea group. Are preferred, or a divalent linking group in which two or more of these are combined.
Rp1の酸分解性基としては、例えば、カルボキシル基、フェノール性水酸基等のアルカリ可溶性基、好ましくは、カルボキシル基の水素原子が、酸の作用により脱離する基で保護された基を挙げることができる。
酸の作用により脱離する基としては、例えば、−C(R36)(R37)(R38)、−C(R36)(R37)(OR39)、−C(R01)(R02)(OR39)等を挙げることができる。
式中、R36〜R39は、各々独立に、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基又はアルケニル基表す。R36とR37とは、互いに結合して環を形成してもよい。
R01〜R02は、各々独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基又はアルケニル基を表す。
R36〜R39、R01及びR02のアルキル基は、炭素数1〜8のアルキル基が好ましく、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、へキシル基、オクチル基等を挙げることができる。
R36〜R39、R01及びR02のシクロアルキル基は、単環型でも、多環型でもよい。単環型としては、炭素数3〜8のシクロアルキル基が好ましく、例えば、シクロプロピル基、
シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロへキシル基、シクロオクチル基等を挙げることができる。多環型としては、炭素数6〜20のシクロアルキル基が好ましく、例えば、アダマンチル基、ノルボルニル基、イソボロニル基、カンファニル基、ジシクロペンチル基、α−ピネル基、トリシクロデカニル基、テトラシクロドデシル基、アンドロスタニル基等を挙げることができる。尚、シクロアルキル基中の炭素原子の一部が酸素原子等のヘテロ原子によって置換されていてもよい。
R36〜R39、R01及びR02のアリール基は、炭素数6〜10のアリール基が好ましく、例えば、フェニル基、ナフチル基、アントリル基等を挙げることができる。
R36〜R39、R01及びR02のアラルキル基は、炭素数7〜12のアラルキル基が好ましく、例えば、ベンジル基、フェネチル基、ナフチルメチル基等を挙げることができる。
R36〜R39、R01及びR02のアルケニル基は、炭素数2〜8のアルケニル基が好ましく、例えば、ビニル基、アリル基、ブテニル基、シクロへキセニル基等を挙げることができる。
R36〜R39、R01及びR02は、置換基を有していてもよい。R36〜R39、R01及びR02が有していてもよい置換基としては、例えば、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アミノ基、アミド基、ウレイド基、ウレタン基、ヒドロキシル基、カルボキシル基、ハロゲン原子、アルコキシ基、チオエーテル基、アシル基、アシロキシ基、アルコキシカルボニル基、シアノ基、ニトロ基等を挙げることができる。
Examples of the acid-decomposable group for Rp 1 include groups in which an alkali-soluble group such as a carboxyl group and a phenolic hydroxyl group, preferably a hydrogen atom of the carboxyl group is protected with a group capable of leaving by the action of an acid. Can do.
Examples of the group capable of leaving by the action of an acid include —C (R 36 ) (R 37 ) (R 38 ), —C (R 36 ) (R 37 ) (OR 39 ), —C (R 01 ) ( R 02 ) (OR 39 ) and the like.
In the formula, R 36 to R 39 each independently represents an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an aralkyl group, or an alkenyl group. R 36 and R 37 may be bonded to each other to form a ring.
R 01 and R 02 each independently represents a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an aralkyl group or an alkenyl group.
The alkyl group of R 36 to R 39 , R 01 and R 02 is preferably an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, such as methyl group, ethyl group, propyl group, n-butyl group, sec-butyl group, hexyl. Group, octyl group and the like.
The cycloalkyl group of R 36 to R 39 , R 01 and R 02 may be monocyclic or polycyclic. As the monocyclic type, a cycloalkyl group having 3 to 8 carbon atoms is preferable, for example, a cyclopropyl group,
A cyclobutyl group, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, a cyclooctyl group, etc. can be mentioned. As the polycyclic type, a cycloalkyl group having 6 to 20 carbon atoms is preferable. For example, an adamantyl group, norbornyl group, isobornyl group, camphanyl group, dicyclopentyl group, α-pinel group, tricyclodecanyl group, tetracyclododecyl group. Group, androstanyl group and the like. A part of carbon atoms in the cycloalkyl group may be substituted with a hetero atom such as an oxygen atom.
The aryl group of R 36 to R 39 , R 01 and R 02 is preferably an aryl group having 6 to 10 carbon atoms, and examples thereof include a phenyl group, a naphthyl group, and an anthryl group.
The aralkyl group of R 36 to R 39 , R 01 and R 02 is preferably an aralkyl group having 7 to 12 carbon atoms, and examples thereof include a benzyl group, a phenethyl group, and a naphthylmethyl group.
The alkenyl group of R 36 to R 39 , R 01 and R 02 is preferably an alkenyl group having 2 to 8 carbon atoms, and examples thereof include a vinyl group, an allyl group, a butenyl group, and a cyclohexenyl group.
R 36 to R 39 , R 01 and R 02 may have a substituent. Examples of the substituent that R 36 to R 39 , R 01 and R 02 may have include, for example, an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an amino group, an amide group, a ureido group, a urethane group, a hydroxyl group, Examples thereof include a carboxyl group, a halogen atom, an alkoxy group, a thioether group, an acyl group, an acyloxy group, an alkoxycarbonyl group, a cyano group, and a nitro group.
一般式(C)は、下記一般式(C1)で表されることが好ましい。 The general formula (C) is preferably represented by the following general formula (C1).
一般式(C1)に於いて、
X1、X2及びX3は、各々独立に、水素原子、アルキル基又はハロゲン原子を表す。
R12、R13及びR14は、各々独立に、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基若しくはアリール基又はこれらの基が結合した1価の基を表す。但し、R12、R13及びR14の内の少なくとも1つは、アルキル基を表す。R12、R13及びR14の内の2つが、結合して環を形成してもよい。
In general formula (C1),
X 1 , X 2 and X 3 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group or a halogen atom.
R 12 , R 13 and R 14 each independently represents an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkenyl group, an aryl group or a monovalent group to which these groups are bonded. However, at least one of R 12 , R 13 and R 14 represents an alkyl group. Two of R 12 , R 13 and R 14 may combine to form a ring.
一般式(C1)に於ける、X1、X2及びX3は、一般式(C)に於ける、X1、X2及びX3と同義である。
R12、R13及びR14のアルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アリール基としては、前記酸の作用により脱離する基に於ける、R36〜R38のアルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アリール基と同様のものを挙げることができる。
In formula (C1), X 1, X 2 and X 3 are in the the general formula (C), and the X 1, X 2 and X 3 synonymous.
Examples of the alkyl group, cycloalkyl group, alkenyl group, and aryl group of R 12 , R 13, and R 14 include an alkyl group of R 36 to R 38 , a cycloalkyl group in the group leaving by the action of the acid, The same thing as an alkenyl group and an aryl group can be mentioned.
一般式(C1)で表される繰り返し単位は、R12、R13及びR14が、各々独立に、アルキル基又はアルケニル基であり、且つ、R12、R13及びR14の内の少なくとも1つが、ア
ルキル基であることがより好ましい。
一般式(C1)で表される繰り返し単位は、R12、R13及びR14が、アルキル基、シクロアルキル基若しくはアルケニル基又はこれらの基が結合した1価の基であって、R12〜R14に含まれる炭素原子数が6〜20であることが好ましい。
In the repeating unit represented by the general formula (C1), R 12 , R 13, and R 14 are each independently an alkyl group or an alkenyl group, and at least one of R 12 , R 13, and R 14 Is more preferably an alkyl group.
Repeating unit represented by formula (C1), R 12, R 13 and R 14 is an alkyl group, a monovalent group a cycloalkyl group or alkenyl group, or these groups are bonded, R 12 ~ The number of carbon atoms contained in R 14 is preferably 6-20.
以下、一般式(C)で表される繰り返し単位の具体例を挙げるが、本発明は、これに限定されるものではない。 Hereinafter, although the specific example of the repeating unit represented by general formula (C) is given, this invention is not limited to this.
上記具体例中、
Rxは、水素原子又はメチル基を表す。
Rxa、Rxb及びRxcは、各々独立に、炭素数1〜4のアルキル基を表す。
Rxxは、水素原子又は炭素数1〜4のアルキル基を表す。
In the above example,
Rx represents a hydrogen atom or a methyl group.
Rxa, Rxb and Rxc each independently represents an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.
Rxx represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.
(C)成分の樹脂は、一般式(C)で表される繰り返し単位の外に、他の繰り返し単位を有していてもよい。 The resin of component (C) may have other repeating units in addition to the repeating unit represented by the general formula (C).
(C)成分の樹脂が有していてもよい他の繰り返し単位としては、例えば、下記一般式(C2)で表される繰り返し単位を挙げることができる。 Examples of the other repeating unit that the resin of component (C) may have include a repeating unit represented by the following general formula (C2).
一般式(C2)に於いて、
X4、X5及びX6は、各々独立に、水素原子、アルキル基又はハロゲン原子を表す。
L1は、単結合又は2価の連結基を表す。
Rp2は、非酸分解性基を表す。
In general formula (C2),
X 4 , X 5 and X 6 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group or a halogen atom.
L 1 represents a single bond or a divalent linking group.
Rp 2 represents a non-acid-decomposable group.
一般式(C2)に於ける、X4、X5及びX6は、一般式(C)に於ける、X1、X2及びX3と同様のものである。
L2の2価の連結基は、一般式(C)に於ける、Lの2価の連結基と同様のものを挙げることができる。L2の2価の連結基は、アルキレン基、エステル基、エーテル基が好ましい。
Rp2の非酸分解性基としては、例えば、酸の作用により分解してアルカリ可溶性基を生じない、直鎖又は分岐状のアルキル基(好ましくは炭素数2〜20)、シクロアルキル基(好ましくは炭素数3〜20)、アリール基(好ましくは炭素数6〜15)、アルケニル基(好ましくは炭素数2〜10)等を挙げることができる。好ましくは、分岐状のアルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基である。
X 4 , X 5 and X 6 in the general formula (C2) are the same as X 1 , X 2 and X 3 in the general formula (C).
Examples of the divalent linking group of L 2 include the same divalent linking groups as those of L in the general formula (C). The divalent linking group of L 2 is preferably an alkylene group, an ester group or an ether group.
Examples of the non-acid-decomposable group for Rp 2 include a linear or branched alkyl group (preferably having 2 to 20 carbon atoms), a cycloalkyl group (preferably having an alkali-soluble group that is not decomposed by the action of an acid). May include an aryl group (preferably 6 to 15 carbon atoms), an alkenyl group (preferably 2 to 10 carbon atoms), and the like. A branched alkyl group, a cycloalkyl group, and an alkenyl group are preferable.
(C)成分の樹脂が有していてもよい他の繰り返し単位として、更に、(A)成分の樹脂に於ける、前記一般式(VIII)で表される繰り返し単位を挙げることができる。 As another repeating unit that the resin of component (C) may have, the repeating unit represented by the general formula (VIII) in the resin of component (A) can be further exemplified.
(C)成分の樹脂は、全繰り返し単位中に、一般式(C1)で表される繰り返し単位及び一般式(C2)で表される繰り返し単位を80〜100モル%有することが好ましく、90〜100モル%有することがより好ましい。 The resin of component (C) preferably has 80 to 100 mol% of the repeating unit represented by the general formula (C1) and the repeating unit represented by the general formula (C2) in all repeating units, It is more preferable to have 100 mol%.
一般式(C1)及び(C2)に於いて、
X1、X2、X3、X4、X5及びX6は、各々独立に、水素原子、アルキル基又はハロゲン原子を表す。
R12、R13及びR14は、各々独立に、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基若しくはアリール基又はこれらの基が結合した1価の基を表す。但し、R12、R13及びR14の内の少なくとも1つは、アルキル基を表す。R12、R13及びR14の内の2つが、結合して環を形成してもよい。
L1は、単結合又は2価の連結基を表す。
Rp2は、非酸分解性基を表す。
m及びnは、夫々、繰り返し単位のモル比を表し、m=10〜100、n=0〜90、m+n=100である。
In the general formulas (C1) and (C2),
X 1 , X 2 , X 3 , X 4 , X 5 and X 6 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group or a halogen atom.
R 12 , R 13 and R 14 each independently represents an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkenyl group, an aryl group or a monovalent group to which these groups are bonded. However, at least one of R 12 , R 13 and R 14 represents an alkyl group. Two of R 12 , R 13 and R 14 may combine to form a ring.
L 1 represents a single bond or a divalent linking group.
Rp 2 represents a non-acid-decomposable group.
m and n respectively represent the molar ratio of the repeating units, and m = 10 to 100, n = 0 to 90, and m + n = 100.
(C)成分の樹脂は、全繰り返し単位中に、下記一般式(C−I)〜(C-IV)から選ばれる繰り返し単位(但し、一般式(C−I)で表される繰り返し単位と、一般式(C−II)で表される繰り返し単位は、組み合わせて用いるものとする)を80モル%〜100モル%有することが好ましい。 The resin of the component (C) is a repeating unit selected from the following general formulas (CI) to (C-IV) in all the repeating units (provided that the repeating unit represented by the general formula (CI)) The repeating units represented by formula (C-II) are preferably used in combination) in an amount of 80 mol% to 100 mol%.
一般式式(C−I)〜(C−IV)に於いて、
R1は、水素原子又はメチル基を表す。
R2は、複数個ある場合には各々独立に、−CH3の部分構造を少なくとも2つ有する炭化水素基を表す。
P1は、単結合、アルキレン基若しくはエーテル基又はそれらの2つ以上が結合した連結基を表す。
P2は、−O−、−NR−(Rは水素原子又はアルキル基を表す)及び−NHSO2−から選ばれる連結基を表す。
x1、x2、y及びzは、全繰り返し単位中のモル%を表し、x1は0〜50、x2は0〜50、yは0〜100、zは0〜100を表す。但し、80≦x1+x2+y+z≦100を満たす。
nは1〜4の整数を表す。
In the general formulas (C-I) to (C-IV),
R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group.
When there are a plurality of R 2 s , each R 2 independently represents a hydrocarbon group having at least two partial structures of —CH 3 .
P 1 represents a single bond, an alkylene group or an ether group, or a linking group in which two or more of them are bonded.
P 2 represents a linking group selected from —O—, —NR— (R represents a hydrogen atom or an alkyl group) and —NHSO 2 —.
x1, x2, y, and z represent mol% in all repeating units, x1 represents 0 to 50, x2 represents 0 to 50, y represents 0 to 100, and z represents 0 to 100. However, 80 ≦ x1 + x2 + y + z ≦ 100 is satisfied.
n represents an integer of 1 to 4.
一般式(C−I)〜(C−IV)に於ける、R2の−CH3の部分構造を少なくとも2つ有する炭化水素基としては、例えば、−CH3の部分構造を少なくとも2つ有する、アルキル基、アルキルオキシ基、アルキル置換シクロアルキル基、アルキル置換アルケニル基、アルキル置換アリール基、アルキル置換アラルキル基等が挙げられ、−CH3の部分構造を少なくとも2つ有する、アルキル基、アルキル置換シクロアルキル基が好ましい。 In the general formulas (CI) to (C-IV), the hydrocarbon group having at least two —CH 3 partial structures of R 2 has, for example, at least two —CH 3 partial structures. An alkyl group, an alkyloxy group, an alkyl-substituted cycloalkyl group, an alkyl-substituted alkenyl group, an alkyl-substituted aryl group, an alkyl-substituted aralkyl group, etc., and an alkyl group and an alkyl-substituted group having at least two —CH 3 partial structures A cycloalkyl group is preferred.
一般式(C−I)〜(C−IV)に於ける、R2の−CH3の部分構造を少なくとも2つ有する炭化水素基としては、例えば、−CH3の部分構造を少なくとも2つ有するアルキル基、−CH3の部分構造を少なくとも2つ有するアルキルオキシ基、−CH3の部分構造を1つ有する少なくとも2つのアルキル基若しくは−CH3の部分構造を少なくとも2つ有する少なくとも1つのアルキル基で置換されたシクロアルキル基、−CH3の部分構造を1つ有する少なくとも2つのアルキル基若しくは−CH3の部分構造を少なくとも2つ有する少なくとも1つのアルキル基で置換されたアルケニル基、−CH3の部分構造を1つ有する少なくとも2つのアルキル基若しくは−CH3の部分構造を少なくとも2つ有する少なくとも1つのアルキル基で置換されたアリール基、−CH3の部分構造を1つ有する少なくとも2つのアルキル基若しくは−CH3の部分構造を少なくとも2つ有する少なくとも1つのアルキル基で置換されたアラルキル基が挙げられ、−CH3の部分構造を少なくとも2つ有するアルキル基、−CH3の部分構造を少なくとも2つ有するアルキルオキシ基、−CH3の部分構造を1つ有する少なくとも2つのアルキル基若しくは−CH3の部分構造を少なくとも2つ有する少なくとも1つのアルキル基で置換されたシクロアルキル基が好ましい。−CH3の部分構造を少なくとも2つ有するアルキル基は、シクロアルキル基で置換されていてもよい。 In the general formulas (CI) to (C-IV), the hydrocarbon group having at least two —CH 3 partial structures of R 2 has, for example, at least two —CH 3 partial structures. alkyl group, at least two having alkyl group partial structures of -CH 3, at least one alkyl group having at least two at least two alkyl or partial structure -CH 3 having one partial structure -CH 3 in substituted cycloalkyl group, at least two alkyl groups or at least one alkenyl group substituted with an alkyl group having at least two partial structures of -CH 3 having one partial structure -CH 3, -CH 3 at least two alkyl groups or at least one alkyl group having at least two partial structures of -CH 3 having one of the partial structure Conversion aryl groups include at least two alkyl groups or at least one aralkyl group substituted with an alkyl group having at least two partial structures of -CH 3 having one partial structure -CH 3, -CH 3 At least two alkyl groups with a moiety of at least two having alkyl group partial structures of -CH 3, at least two alkyl or partial structure -CH 3 having one partial structure -CH 3 Preferred are cycloalkyl groups substituted with at least one alkyl group having at least two. The alkyl group having at least two partial structures of —CH 3 may be substituted with a cycloalkyl group.
R2に於ける、−CH3の部分構造を少なくとも2つ有するアルキル基としては、炭素数3〜20の分岐のアルキル基が好ましい。好ましいアルキル基としては、具体的には、イソプロピル基、イソブチル基、t−ブチル基、3−ペンチル基、2−メチル−3−ブチル基、3−ヘキシル基、2−メチル−3−ペンチル基、3−メチル−4−ヘキシル基、3,5−ジメチル−4−ペンチル基、イソオクチル基、2,4,4−トリメチルペンチル基、2−エチルヘキシル基、2,6−ジメチルヘプチル基、1,5−ジメチル−3−ヘプチル基、2,3,5,7−テトラメチル−4−ヘプチル基等が挙げられる。より好ましくは、イソブチル基、t−ブチル基、2−メチル−3−ブチル基、2−メチル−3−ペンチル基、3−メチル−4−ヘキシル基、3,5−ジメチル−4−ペンチル基、2,4,4−トリメチルペンチル基、2−エチルヘキシル基、2,6−ジメチルヘプチル基、1,5−ジメチル−3−ヘプチル基、2,3,5,7−テトラメチル−4−ヘプチル基である。
R2に於ける、−CH3の部分構造を1つ有するアルキル基としては、炭素数1〜20の直鎖のアルキル基が好ましい。好ましいアルキル基としては、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基等が挙げられる。
The alkyl group having at least two —CH 3 partial structures in R 2 is preferably a branched alkyl group having 3 to 20 carbon atoms. Specific examples of preferable alkyl groups include isopropyl group, isobutyl group, t-butyl group, 3-pentyl group, 2-methyl-3-butyl group, 3-hexyl group, 2-methyl-3-pentyl group, 3-methyl-4-hexyl group, 3,5-dimethyl-4-pentyl group, isooctyl group, 2,4,4-trimethylpentyl group, 2-ethylhexyl group, 2,6-dimethylheptyl group, 1,5- Examples thereof include a dimethyl-3-heptyl group and 2,3,5,7-tetramethyl-4-heptyl group. More preferably, an isobutyl group, a t-butyl group, a 2-methyl-3-butyl group, a 2-methyl-3-pentyl group, a 3-methyl-4-hexyl group, a 3,5-dimethyl-4-pentyl group, 2,4,4-trimethylpentyl group, 2-ethylhexyl group, 2,6-dimethylheptyl group, 1,5-dimethyl-3-heptyl group, 2,3,5,7-tetramethyl-4-heptyl group is there.
The alkyl group having one —CH 3 partial structure in R 2 is preferably a linear alkyl group having 1 to 20 carbon atoms. Specific examples of preferred alkyl groups include methyl, ethyl, propyl, butyl, pentyl, hexyl, heptyl, octyl, and nonyl groups.
R2に於ける、−CH3の部分構造を少なくとも2つ有するアルキルオキシ基としては、−CH3の部分構造を少なくとも2つ有するアルキル基にエーテル基が結合した基を挙げ
ることができる。
Examples of the alkyloxy group having at least two —CH 3 partial structures in R 2 include groups in which an ether group is bonded to an alkyl group having at least two —CH 3 partial structures.
R2に於ける、シクロアルキル基は、単環式でも、多環式でもよい。具体的には、炭素数5以上のモノシクロ、ビシクロ、トリシクロ、テトラシクロ構造等を有する基を挙げることができる。その炭素数は6〜30個が好ましく、特に炭素数7〜25個が好ましい。好ましいシクロアルキル基としては、アダマンチル基、ノルアダマンチル基、デカリン残基、トリシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、ノルボルニル基、セドロール基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、シクロデカニル基、シクロドデカニル基を挙げることができる。より好ましくは、アダマンチル基、ノルボルニル基、シクロヘキシル基、シクロペンチル基、テトラシクロドデカニル基、トリシクロデカニル基を挙げることができる。より好ましくは、ノルボルニル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基である。
R2に於ける、アルケニル基としては、炭素数1〜20の直鎖または分岐のアルケニル基が好ましく、分岐のアルケニル基がより好ましい。
R2に於ける、アリール基は、炭素数6〜20のアリール基が好ましく、例えば、フェニル基、ナフチル基を挙げることができ、好ましくはフェニル基である。
R2に於ける、アラルキル基は、炭素数7〜12のアラルキル基が好ましく、例えば、ベンジル基、フェネチル基、ナフチルメチル基等を挙げることができる。
The cycloalkyl group in R 2 may be monocyclic or polycyclic. Specific examples include groups having a monocyclo, bicyclo, tricyclo, tetracyclo structure or the like having 5 or more carbon atoms. The carbon number is preferably 6-30, and particularly preferably 7-25. Preferred cycloalkyl groups include adamantyl group, noradamantyl group, decalin residue, tricyclodecanyl group, tetracyclododecanyl group, norbornyl group, cedrol group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, cycloheptyl group, cyclooctyl group, A cyclodecanyl group and a cyclododecanyl group can be mentioned. More preferable examples include an adamantyl group, norbornyl group, cyclohexyl group, cyclopentyl group, tetracyclododecanyl group, and tricyclodecanyl group. More preferably, they are a norbornyl group, a cyclopentyl group, and a cyclohexyl group.
The alkenyl group in R 2 is preferably a linear or branched alkenyl group having 1 to 20 carbon atoms, and more preferably a branched alkenyl group.
The aryl group in R 2 is preferably an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, and examples thereof include a phenyl group and a naphthyl group, and a phenyl group is preferable.
The aralkyl group in R 2 is preferably an aralkyl group having 7 to 12 carbon atoms, and examples thereof include a benzyl group, a phenethyl group, and a naphthylmethyl group.
一般式(C−I)〜(C−III)、R2に於ける、−CH3の部分構造を少なくとも2つ有する炭化水素基としては、具体的には、イソプロピル基、イソブチル基、t−ブチル基、3−ペンチル基、2−メチル−3−ブチル基、3−ヘキシル基、2,3−ジメチル−2−ブチル基、2−メチル−3−ペンチル基、3−メチル−4−ヘキシル基、3,5−ジメチル−4−ペンチル基、イソオクチル基、2,4,4−トリメチルペンチル基、2−エチルヘキシル基、2,6−ジメチルヘプチル基、1,5−ジメチル−3−ヘプチル基、2,3,5,7−テトラメチル−4−ヘプチル基、3,5−ジメチルシクロヘキシル基、4−イソプロピルシクロヘキシル基、4−tブチルシクロヘキシル基、イソボルニル基などが挙げられる。より好ましくは、イソブチル基、t−ブチル基、2−メチル−3−ブチル基、2,3−ジメチル−2−ブチル基、2−メチル−3−ペンチル基、3−メチル−4−ヘキシル基、3,5−ジメチル−4−ペンチル基、2,4,4−トリメチルペンチル基、2−エチルヘキシル基、2,6−ジメチルヘプチル基、1,5−ジメチル−3−ヘプチル基、2,3,5,7−テトラメチル−4−ヘプチル基、3,5−ジメチルシクロヘキシル基、4−イソプロピルシクロヘキシル基、4−tブチルシクロヘキシル基、イソボルニル基である。
一般式(C−IV)、R2に於ける、−CH3の部分構造を少なくとも2つ有する炭化水素基としては、具体的には、イソブチル基、t-ブチル基、3−ペンチル基、2,3−ジメチルブチル基、2−メチル−3−ブチル基、3−ヘキシル基、2−メチル−3−ペンチル基、3−メチル−4−ヘキシル基、3,5−ジメチル−4−ペンチル基、イソオクチル基、2,4,4−トリメチルペンチル基、2−エチルヘキシル基、2,6−ジメチルヘプチル基、1,5−ジメチル−3−ヘプチル基、2,3,5,7−テトラメチル−4−ヘプチル基、3,5−ジメチルシクロヘキシル基、4−イソプロピルシクロヘキシル基、4−tブチルシクロヘキシル基などが挙げられる。より好ましくは、イソブチル基、t-ブチル基、2−メチル−3−ブチル基、2−メチル−3−ペンチル基、3−メチル−4−ヘキシル基、3,5−ジメチル−4−ペンチル基、2,4,4−トリメチルペンチル基、2−エチルヘキシル基、2,6−ジメチルヘプチル基、1,5−ジメチル−3−ヘプチル基、2,3,5,7−テトラメチル−4−ヘプチル基、2,6−ジメチルヘプチル基、3,5−ジメチルシクロヘキシル基、4−イソプロピルシクロヘキシル基、4−tブチルシクロヘキシル基である。
Specific examples of the hydrocarbon group having at least two —CH 3 partial structures in the general formulas (CI) to (C-III) and R 2 include isopropyl group, isobutyl group, t- Butyl group, 3-pentyl group, 2-methyl-3-butyl group, 3-hexyl group, 2,3-dimethyl-2-butyl group, 2-methyl-3-pentyl group, 3-methyl-4-
Specific examples of the hydrocarbon group having at least two —CH 3 partial structures in the general formula (C-IV) and R 2 include an isobutyl group, a t-butyl group, a 3-pentyl group, 2 , 3-dimethylbutyl group, 2-methyl-3-butyl group, 3-hexyl group, 2-methyl-3-pentyl group, 3-methyl-4-hexyl group, 3,5-dimethyl-4-pentyl group, Isooctyl group, 2,4,4-trimethylpentyl group, 2-ethylhexyl group, 2,6-dimethylheptyl group, 1,5-dimethyl-3-heptyl group, 2,3,5,7-tetramethyl-4- Examples include heptyl group, 3,5-dimethylcyclohexyl group, 4-isopropylcyclohexyl group, 4-tbutylcyclohexyl group and the like. More preferably, an isobutyl group, a t-butyl group, a 2-methyl-3-butyl group, a 2-methyl-3-pentyl group, a 3-methyl-4-hexyl group, a 3,5-dimethyl-4-pentyl group, 2,4,4-trimethylpentyl group, 2-ethylhexyl group, 2,6-dimethylheptyl group, 1,5-dimethyl-3-heptyl group, 2,3,5,7-tetramethyl-4-heptyl group, A 2,6-dimethylheptyl group, a 3,5-dimethylcyclohexyl group, a 4-isopropylcyclohexyl group, and a 4-tbutylcyclohexyl group.
一般式(C−I)〜(C-IV)から選ばれる繰り返し単位を有する樹脂に於いて、8
0≦x1+x2+y+z≦100であり、好ましくは85≦x1+x2+y+z≦100、より好ましくは90≦x1+x2+y+z≦100である。
In a resin having a repeating unit selected from the general formulas (CI) to (C-IV): 8
0 ≦ x1 + x2 + y + z ≦ 100, preferably 85 ≦ x1 + x2 + y + z ≦ 100, more preferably 90 ≦ x1 + x2 + y + z ≦ 100.
一般式(C−I)〜(C-IV)から選ばれる繰り返し単位を有する樹脂は、一般式(C−I)〜(C-IV)から選ばれる繰り返し単位の少なくとも1種類が、酸分解性基を有することが好ましい。
一般式(C−I)〜(C−IV)に於ける、酸分解性基としては、一般式(C)に於ける、Rp1の酸分解性基と同様のものを挙げることができる。
In the resin having a repeating unit selected from the general formulas (CI) to (C-IV), at least one of the repeating units selected from the general formulas (CI) to (C-IV) is acid-decomposable. It preferably has a group.
Examples of the acid-decomposable group in the general formulas (CI) to (C-IV) include the same groups as the acid-decomposable group for Rp 1 in the general formula (C).
一般式(C−I)〜(C−II)で表される繰り返し単位の好ましい具体例を以下に挙げる。尚、本発明はこれに限定されるものではない。 Preferred specific examples of the repeating units represented by the general formulas (CI) to (C-II) are shown below. Note that the present invention is not limited to this.
一般式(C−III)で表される繰り返し単位の好ましい具体例を以下に挙げる。尚、本発明はこれに限定されるものではない。 Specific preferred examples of the repeating unit represented by formula (C-III) are shown below. Note that the present invention is not limited to this.
一般式(C−IV)に於いて、P2が酸素原子の場合に、酸素原子に直結する炭素原子は2級又は3級であることが好ましく、3級である場合には前記一般式(C1)で表される繰り返し単位と同じ構造になる。 In the general formula (C-IV), when P 2 is an oxygen atom, the carbon atom directly connected to the oxygen atom is preferably secondary or tertiary, and when it is tertiary, the general formula ( It has the same structure as the repeating unit represented by C1).
一般式(C1)で表される繰り返し単位以外の、一般式(C−IV)で表される繰り返し単位の好ましい具体例を以下に挙げる。尚、本発明はこれに限定されるものではない。具体例中、Rxyは、水素原子またはメチル基を表す。 Preferred specific examples of the repeating unit represented by the general formula (C-IV) other than the repeating unit represented by the general formula (C1) are given below. Note that the present invention is not limited to this. In specific examples, Rxy represents a hydrogen atom or a methyl group.
(C)成分の樹脂は、珪素原子及びフッ素原子を有さないことが好ましい。
(C)成分の樹脂は、炭素原子と水素原子と酸素原子と窒素原子と硫黄原子以外の元素を有さないことが好ましい。
The resin of component (C) preferably has no silicon atom or fluorine atom.
The resin of component (C) preferably has no elements other than carbon atoms, hydrogen atoms, oxygen atoms, nitrogen atoms and sulfur atoms.
(C)成分の樹脂は、酸分解性基を有する繰り返し単位を、5〜100モル%有することが好ましく、10〜100モル%有することが更に好ましい。 The resin of component (C) preferably has 5 to 100 mol%, more preferably 10 to 100 mol% of repeating units having an acid-decomposable group.
(C)成分の樹脂は、重量平均分子量1500〜100000の範囲にあることが好ましく、さらに好ましくは2000〜70000の範囲、更により好ましくは3000〜50000の範囲、特に好ましくは3000〜15000の範囲である。(C)成分の樹脂は、分散度(Mw/Mn)が、1.0〜3.0であることが好ましく、より好ましくは1.2〜2.5、更により好ましくは1.2〜2.0である。 The resin of component (C) is preferably in the range of weight average molecular weight 1500-100000, more preferably 2000-70000, even more preferably 3000-50000, particularly preferably 3000-15000. is there. The resin of component (C) preferably has a dispersity (Mw / Mn) of 1.0 to 3.0, more preferably 1.2 to 2.5, and even more preferably 1.2 to 2. .0.
(C)成分の樹脂は、(A)成分の樹脂と同様にして合成することができる。必要に応じて連鎖移動剤を使用することもできる。 The resin of component (C) can be synthesized in the same manner as the resin of component (A). A chain transfer agent can also be used as needed.
(C)成分の樹脂の含有量は、ポジ型レジスト組成物の固形分(レジスト膜を構成する全固形分)を基準にして0.1〜20質量%であり、0.1〜10質量%であることが好ましい。さらには、0.1〜5質量%であることが好ましく、0.1〜3質量%であることがより好ましく、0.5〜2質量%であることが特に好ましい。 The content of the resin of component (C) is 0.1 to 20% by mass based on the solid content of the positive resist composition (total solid content constituting the resist film), and 0.1 to 10% by mass. It is preferable that Furthermore, it is preferably 0.1 to 5% by mass, more preferably 0.1 to 3% by mass, and particularly preferably 0.5 to 2% by mass.
〔4〕(D)有機溶剤
前記各成分を溶解させてポジ型レジスト組成物を調製する際に使用することができる溶剤としては、例えば、アルキレングリコールモノアルキルエーテルカルボキシレート、アルキレングリコールモノアルキルエーテル、乳酸アルキルエステル、アルコキシプロピオン酸アルキル、炭素数4〜10の環状ラクトン、炭素数4〜10の、環を含有しても良いモノケトン化合物、アルキレンカーボネート、アルコキシ酢酸アルキル、ピルビン酸アルキル等を挙げることができる。
[4] (D) Organic solvent Examples of the solvent that can be used in preparing the positive resist composition by dissolving the above components include alkylene glycol monoalkyl ether carboxylate, alkylene glycol monoalkyl ether, Examples include alkyl lactate, alkyl alkoxypropionate, cyclic lactones having 4 to 10 carbon atoms, monoketone compounds having 4 to 10 carbon atoms which may contain a ring, alkylene carbonate, alkyl alkoxyacetate, alkyl pyruvate and the like. it can.
アルキレングリコールモノアルキルエーテルカルボキシレートとしては、例えば、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノプロピルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノブチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルプロピオネート、プロピレングリコールモノエチルエーテルプロピオネート、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテートが好ましく挙げられる。
アルキレングリコールモノアルキルエーテルとしては、例えば、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテルを好ましく挙げられる。
Examples of the alkylene glycol monoalkyl ether carboxylate include propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monoethyl ether acetate, propylene glycol monopropyl ether acetate, propylene glycol monobutyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether propionate, propylene glycol monoethyl Preferred examples include ether propionate, ethylene glycol monomethyl ether acetate, and ethylene glycol monoethyl ether acetate.
Preferred examples of the alkylene glycol monoalkyl ether include propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monopropyl ether, propylene glycol monobutyl ether, ethylene glycol monomethyl ether, and ethylene glycol monoethyl ether.
乳酸アルキルエステルとしては、例えば、乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸プロピル、乳酸ブチルを好ましく挙げられる。
アルコキシプロピオン酸アルキルとしては、例えば、3−エトキシプロピオン酸エチル、3−メトキシプロピオン酸メチル、3−エトキシプロピオン酸メチル、3−メトキシプロピオン酸エチルを好ましく挙げられる。
Preferred examples of the alkyl lactate include methyl lactate, ethyl lactate, propyl lactate and butyl lactate.
Preferable examples of the alkyl alkoxypropionate include ethyl 3-ethoxypropionate, methyl 3-methoxypropionate, methyl 3-ethoxypropionate, and ethyl 3-methoxypropionate.
炭素数4〜10の環状ラクトンとしては、例えば、β−プロピオラクトン、β−ブチロラクトン、γ−ブチロラクトン、α−メチル−γ−ブチロラクトン、β−メチル−γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、γ−カプロラクトン、γ−オクタノイックラクトン、α−ヒドロキシ−γ−ブチロラクトンが好ましく挙げられる。 Examples of the cyclic lactone having 4 to 10 carbon atoms include β-propiolactone, β-butyrolactone, γ-butyrolactone, α-methyl-γ-butyrolactone, β-methyl-γ-butyrolactone, γ-valerolactone, γ- Caprolactone, γ-octanoic lactone, and α-hydroxy-γ-butyrolactone are preferred.
炭素数4〜10の、環を含有しても良いモノケトン化合物としては、例えば、2−ブタノン、3−メチルブタノン、ピナコロン、2−ペンタノン、3−ペンタノン、3−メチル−2−ペンタノン、4−メチル−2−ペンタノン、2−メチル−3−ペンタノン、4,4−ジメチル−2−ペンタノン、2,4−ジメチル−3−ペンタノン、2,2,4,4−テトラメチル−3−ペンタノン、2−ヘキサノン、3−ヘキサノン、5−メチル−3−ヘキサノン、2−ヘプタノン、3−ヘプタノン、4−ヘプタノン、2−メチル−3−ヘプタノン、5−メチル−3−ヘプタノン、2,6−ジメチル−4−ヘプタノン、2−オクタノン、3−オクタノン、2−ノナノン、3−ノナノン、5−ノナノン、2−デカノン、3−デカノン、、4−デカノン、5−ヘキセン−2−オン、3−ペンテン−2−オン、シクロペンタノン、2−メチルシクロペンタノン、3−メチルシクロペンタノン、2,2−ジメチ
ルシクロペンタノン、2,4,4−トリメチルシクロペンタノン、シクロヘキサノン、3−メチルシクロヘキサノン、4−メチルシクロヘキサノン、4−エチルシクロヘキサノン、2,2−ジメチルシクロヘキサノン、2,6−ジメチルシクロヘキサノン、2,2,6−トリメチルシクロヘキサノン、シクロヘプタノン、2−メチルシクロヘプタノン、3−メチルシクロヘプタノンが好ましく挙げられる。
Examples of the monoketone compound having 4 to 10 carbon atoms which may contain a ring include 2-butanone, 3-methylbutanone, pinacolone, 2-pentanone, 3-pentanone, 3-methyl-2-pentanone, 4- Methyl-2-pentanone, 2-methyl-3-pentanone, 4,4-dimethyl-2-pentanone, 2,4-dimethyl-3-pentanone, 2,2,4,4-tetramethyl-3-pentanone, 2 -Hexanone, 3-hexanone, 5-methyl-3-hexanone, 2-heptanone, 3-heptanone, 4-heptanone, 2-methyl-3-heptanone, 5-methyl-3-heptanone, 2,6-dimethyl-4 -Heptanone, 2-octanone, 3-octanone, 2-nonanone, 3-nonanone, 5-nonanone, 2-decanone, 3-decanone, 4-decanone, 5- Xen-2-one, 3-penten-2-one, cyclopentanone, 2-methylcyclopentanone, 3-methylcyclopentanone, 2,2-dimethylcyclopentanone, 2,4,4-trimethylcyclopenta Non, cyclohexanone, 3-methylcyclohexanone, 4-methylcyclohexanone, 4-ethylcyclohexanone, 2,2-dimethylcyclohexanone, 2,6-dimethylcyclohexanone, 2,2,6-trimethylcyclohexanone, cycloheptanone, 2-methylcyclo Preferred are heptanone and 3-methylcycloheptanone.
アルキレンカーボネートとしては、例えば、プロピレンカーボネート、ビニレンカーボネート、エチレンカーボネート、ブチレンカーボネートが好ましく挙げられる。
アルコキシ酢酸アルキルとしては、例えば、酢酸−2−メトキシエチル、酢酸−2−エトキシエチル、酢酸−2−(2−エトキシエトキシ)エチル、酢酸−3−メトキシ−3−メチルブチル、酢酸−1−メトキシ−2−プロピルが好ましく挙げられる。
ピルビン酸アルキルとしては、例えば、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、ピルビン酸プロピルが好ましく挙げられる。
Preferred examples of the alkylene carbonate include propylene carbonate, vinylene carbonate, ethylene carbonate, and butylene carbonate.
Examples of the alkyl alkoxyacetate include 2-methoxyethyl acetate, 2-ethoxyethyl acetate, 2- (2-ethoxyethoxy) ethyl acetate, 3-methoxy-3-methylbutyl acetate, and 1-methoxy-acetate. 2-propyl is preferred.
Preferred examples of the alkyl pyruvate include methyl pyruvate, ethyl pyruvate, and propyl pyruvate.
好ましく使用できる溶剤としては、常温常圧下で、沸点130℃以上の溶剤が挙げられる。具体的には、シクロペンタノン、γ−ブチロラクトン、シクロヘキサノン、乳酸エチル、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、3−エトキシプロピオン酸エチル、ピルビン酸エチル、酢酸−2−エトキシエチル、酢酸−2−(2−エトキシエトキシ)エチル、プロピレンカーボネートが挙げられる。
本発明に於いては、上記溶剤を単独で使用してもよいし、2種類以上を併用してもよい。
As a solvent which can be preferably used, a solvent having a boiling point of 130 ° C. or higher under normal temperature and normal pressure can be mentioned. Specifically, cyclopentanone, γ-butyrolactone, cyclohexanone, ethyl lactate, ethylene glycol monoethyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, ethyl 3-ethoxypropionate, ethyl pyruvate, 2-ethoxyethyl acetate, acetic acid -2- (2-ethoxyethoxy) ethyl and propylene carbonate are mentioned.
In the present invention, the above solvents may be used alone or in combination of two or more.
本発明においては、有機溶剤として構造中に水酸基を含有する溶剤と、水酸基を含有しない溶剤とを混合した混合溶剤を使用してもよい。
水酸基を含有する溶剤としては、例えば、エチレングリコール、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、乳酸エチル等を挙げることができ、これらの内でプロピレングリコールモノメチルエーテル、乳酸エチルが特に好ましい。
水酸基を含有しない溶剤としては、例えば、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチルエトキシプロピオネート、2−ヘプタノン、γ−ブチロラクトン、シクロヘキサノン、酢酸ブチル、N−メチルピロリドン、N,N−ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド等を挙げることができ、これらの内で、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチルエトキシプロピオネート、2−ヘプタノン、γ−ブチロラクトン、シクロヘキサノン、酢酸ブチルが特に好ましく、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチルエトキシプロピオネート、2−ヘプタノンが最も好ましい。
水酸基を含有する溶剤と水酸基を含有しない溶剤との混合比(質量)は、1/99〜99/1、好ましくは10/90〜90/10、更に好ましくは20/80〜60/40である。水酸基を含有しない溶剤を50質量%以上含有する混合溶剤が塗布均一性の点で特に好ましい。
In this invention, you may use the mixed solvent which mixed the solvent which contains a hydroxyl group in a structure, and the solvent which does not contain a hydroxyl group as an organic solvent.
Examples of the solvent containing a hydroxyl group include ethylene glycol, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, propylene glycol, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, ethyl lactate, and the like. Particularly preferred are propylene glycol monomethyl ether and ethyl lactate.
Examples of the solvent not containing a hydroxyl group include propylene glycol monomethyl ether acetate, ethyl ethoxypropionate, 2-heptanone, γ-butyrolactone, cyclohexanone, butyl acetate, N-methylpyrrolidone, N, N-dimethylacetamide, dimethyl sulfoxide and the like. Among these, propylene glycol monomethyl ether acetate, ethyl ethoxypropionate, 2-heptanone, γ-butyrolactone, cyclohexanone, and butyl acetate are particularly preferred, and propylene glycol monomethyl ether acetate, ethyl ethoxypropionate. 2-heptanone is most preferred.
The mixing ratio (mass) of the solvent containing a hydroxyl group and the solvent not containing a hydroxyl group is 1/99 to 99/1, preferably 10/90 to 90/10, more preferably 20/80 to 60/40. . A mixed solvent containing 50% by mass or more of a solvent not containing a hydroxyl group is particularly preferred from the viewpoint of coating uniformity.
本発明に於いて、ポジ型レジスト組成物中の全固形分濃度は、1.0〜6.0質量%であることが好ましい。 In the present invention, the total solid concentration in the positive resist composition is preferably 1.0 to 6.0% by mass.
〔5〕(E)塩基性化合物
本発明のポジ型レジスト組成物は、露光から加熱までの経時による性能変化を低減するために、(E)塩基性化合物を含有することが好ましい。
塩基性化合物としては、好ましくは、下記式(A)〜(E)で示される構造を有する化
合物を挙げることができる。
[5] (E) Basic compound The positive resist composition of the present invention preferably contains (E) a basic compound in order to reduce a change in performance over time from exposure to heating.
Preferred examples of the basic compound include compounds having structures represented by the following formulas (A) to (E).
一般式(A)〜(E)中、
R200 、R201及びR202 は、同一でも異なってもよく、水素原子、炭素数1〜20個のアルキル基、炭素数3〜20個のシクロアルキル基又は炭素数6〜20個のアリール基を表し、ここで、R201とR202は、互いに結合して環を形成してもよい。
上記アルキル基は無置換であっても置換基を有するものであってもよく、置換基を有するアルキル基としては、炭素数1〜20のアミノアルキル基、炭素数1〜20のヒドロキシアルキル基、または炭素数1〜20のシアノアルキル基が好ましい。
R203 、R204、R205及びR206 は、同一でも異なってもよく、炭素数1〜20個のアルキル基を表す。
これら一般式(A)〜(E)中のアルキル基は、無置換であることがより好ましい。
In general formulas (A) to (E),
R 200 , R 201 and R 202 may be the same or different and are a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, a cycloalkyl group having 3 to 20 carbon atoms or an aryl group having 6 to 20 carbon atoms. Here, R 201 and R 202 may combine with each other to form a ring.
The alkyl group may be unsubstituted or may have a substituent. Examples of the alkyl group having a substituent include an aminoalkyl group having 1 to 20 carbon atoms, a hydroxyalkyl group having 1 to 20 carbon atoms, Or a C1-C20 cyanoalkyl group is preferable.
R 203 , R 204 , R 205 and R 206 may be the same or different and each represents an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms.
The alkyl groups in these general formulas (A) to (E) are more preferably unsubstituted.
塩基性化合物としては、例えば、置換または無置換の第一級、第二級、第三級の脂肪族アミン類、芳香族アミン類、複素環アミン類、アミド誘導体、イミド誘導体、シアノ基を有する含窒素化合物等が挙げられる。これらのなかで、脂肪族アミン類、芳香族アミン類、複素環アミン類が好ましい。有していてもよい好ましい置換基は、アミノ基、アルキル基、アルコキシ基、アシル基、アシロキシ基、アリール基、アリールオキシ基、ニトロ基、シアノ基、エステル基、ラクトン基である。 Examples of basic compounds include substituted or unsubstituted primary, secondary, and tertiary aliphatic amines, aromatic amines, heterocyclic amines, amide derivatives, imide derivatives, and cyano groups. Examples thereof include nitrogen-containing compounds. Of these, aliphatic amines, aromatic amines, and heterocyclic amines are preferable. Preferred substituents that may be present are an amino group, an alkyl group, an alkoxy group, an acyl group, an acyloxy group, an aryl group, an aryloxy group, a nitro group, a cyano group, an ester group, and a lactone group.
好ましい化合物として、グアニジン、アミノピロリジン、ピラゾール、ピラゾリン、ピペラジン、アミノモルホリン、アミノアルキルモルフォリン、ピペリジンを挙げることができ、置換基を有していてもよい。更に好ましい化合物として、イミダゾール構造、ジアザビシクロ構造、オニウムヒドロキシド構造、オニウムカルボキシレート構造、トリアルキルアミン構造、アニリン構造又はピリジン構造を有する化合物、水酸基及び/又はエーテル結合を有するアルキルアミン誘導体、水酸基及び/又はエーテル結合を有するアニリン誘導体等を挙げることができる。 Preferable compounds include guanidine, aminopyrrolidine, pyrazole, pyrazoline, piperazine, aminomorpholine, aminoalkylmorpholine, and piperidine, and may have a substituent. More preferable compounds include compounds having an imidazole structure, a diazabicyclo structure, an onium hydroxide structure, an onium carboxylate structure, a trialkylamine structure, an aniline structure or a pyridine structure, an alkylamine derivative having a hydroxyl group and / or an ether bond, a hydroxyl group and / or Or the aniline derivative which has an ether bond etc. can be mentioned.
イミダゾール構造を有する化合物としてはイミダゾール、2、4、5−トリフェニルイミダゾール、ベンズイミダゾール等があげられる。ジアザビシクロ構造を有する化合物としては1、4−ジアザビシクロ[2,2,2]オクタン、1、5−ジアザビシクロ[4,3,0]ノナ−5−エン、1、8−ジアザビシクロ[5,4,0]ウンデカ−7−エンなどがあげられる。オニウムヒドロキシド構造を有する化合物としてはトリアリールスルホニウムヒドロキシド、フェナシルスルホニウムヒドロキシド、2−オキソアルキル基を有するスルホニウムヒドロキシド、具体的にはトリフェニルスルホニウムヒドロキシド、トリス(t−ブチルフェニル)スルホニウムヒドロキシド、ビス(t−ブチルフェニル)ヨードニウムヒドロキシド、フェナシルチオフェニウムヒドロキシド、2−オキソプロピルチオフェニウムヒドロキシドなどがあげられる。オニウムカルボキシレート構造を有する化合物としてはオニウムヒドロキシド構造を有する化合物のアニオン部がカルボキシレートになったものであり、例えばアセテート、アダマンタン−1−カルボキシレート、パーフロロアルキルカルボキシレート等があげられる。トリアルキルアミン構造を有する化合物としては、トリ(n−ブチル)アミン、トリ(n−オクチル)アミン等を挙げることが
できる。アニリン化合物としては、2,6−ジイソプロピルアニリン、N,N−ジメチルアニリン等を挙げることができる。水酸基及び/又はエーテル結合を有するアルキルアミン誘導体としては、エタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、トリス(メトキシエトキシエチル)アミン等を挙げることができる。水酸基及び/又はエーテル結合を有するアニリン誘導体としては、N,N−ビス(ヒドロキシエチル)アニリン等を挙げることができる。
Examples of the compound having an imidazole structure include imidazole, 2,4,5-triphenylimidazole, benzimidazole, and the like. Examples of the compound having a diazabicyclo structure include 1,4-diazabicyclo [2,2,2] octane, 1,5-diazabicyclo [4,3,0] non-5-ene, and 1,8-diazabicyclo [5,4,0. ] Undec-7-ene. Examples of the compound having an onium hydroxide structure include triarylsulfonium hydroxide, phenacylsulfonium hydroxide, sulfonium hydroxide having a 2-oxoalkyl group, specifically triphenylsulfonium hydroxide, tris (t-butylphenyl) sulfonium. Examples thereof include hydroxide, bis (t-butylphenyl) iodonium hydroxide, phenacylthiophenium hydroxide, and 2-oxopropylthiophenium hydroxide. The compound having an onium carboxylate structure is a compound having an onium hydroxide structure in which the anion moiety is converted to a carboxylate, and examples thereof include acetate, adamantane-1-carboxylate, and perfluoroalkylcarboxylate. Examples of the compound having a trialkylamine structure include tri (n-butyl) amine and tri (n-octyl) amine. Examples of aniline compounds include 2,6-diisopropylaniline and N, N-dimethylaniline. Examples of the alkylamine derivative having a hydroxyl group and / or an ether bond include ethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, and tris (methoxyethoxyethyl) amine. Examples of aniline derivatives having a hydroxyl group and / or an ether bond include N, N-bis (hydroxyethyl) aniline.
これらの塩基性化合物は、単独であるいは2種以上一緒に用いられる。 These basic compounds are used alone or in combination of two or more.
塩基性化合物の使用量は、ポジ型レジスト組成物の固形分を基準として、通常、0.001〜10質量%、好ましくは0.01〜5質量%である。 The usage-amount of a basic compound is 0.001-10 mass% normally on the basis of solid content of a positive resist composition, Preferably it is 0.01-5 mass%.
酸発生剤と塩基性化合物の組成物中の使用割合は、酸発生剤/塩基性化合物(モル比)=2.5〜300であることが好ましい。即ち、感度、解像度の点からモル比が2.5以上が好ましく、露光後加熱処理までの経時でのレジストパターンの太りによる解像度の低下抑制の点から300以下が好ましい。酸発生剤/塩基性化合物(モル比)は、より好ましくは5.0〜200、更に好ましくは7.0〜150である。 The use ratio of the acid generator and the basic compound in the composition is preferably acid generator / basic compound (molar ratio) = 2.5 to 300. In other words, the molar ratio is preferably 2.5 or more from the viewpoint of sensitivity and resolution, and is preferably 300 or less from the viewpoint of suppressing the reduction in resolution due to the thickening of the resist pattern over time until post-exposure heat treatment. The acid generator / basic compound (molar ratio) is more preferably 5.0 to 200, still more preferably 7.0 to 150.
〔6〕(F)界面活性剤
本発明のポジ型レジスト組成物は、更に(F)界面活性剤を含有することが好ましく、フッ素系及び/又はシリコン系界面活性剤(フッ素系界面活性剤、シリコン系界面活性剤、フッ素原子と珪素原子の両方を有する界面活性剤)のいずれか、あるいは2種以上を含有することがより好ましい。
[6] (F) Surfactant The positive resist composition of the present invention preferably further contains (F) a surfactant, and is a fluorine-based and / or silicon-based surfactant (fluorine-based surfactant, It is more preferable to contain any one of a silicon-based surfactant, a surfactant having both a fluorine atom and a silicon atom, or two or more thereof.
本発明のポジ型レジスト組成物が上記(F)界面活性剤を含有することにより、250nm以下、特に220nm以下の露光光源の使用時に、良好な感度及び解像度で、密着性及び現像欠陥の少ないレジストパターンを与えることが可能となる。
フッ素系及び/又はシリコン系界面活性剤としては、例えば特開昭62−36663号公報、特開昭61−226746号公報、特開昭61−226745号公報、特開昭62−170950号公報、特開昭63−34540号公報、特開平7−230165号公報、特開平8−62834号公報、特開平9−54432号公報、特開平9−5988号公報、特開2002−277862号公報、米国特許第5405720号明細書、同5360692号明細書、同5529881号明細書、同5296330号明細書、同5436098号明細書、同5576143号明細書、同5294511号明細書、同5824451号明細書記載の界面活性剤を挙げることができ、下記市販の界面活性剤をそのまま用いることもできる。
使用できる市販の界面活性剤として、例えばエフトップEF301、EF303、(新秋田化成(株)製)、フロラードFC430、431、4430(住友スリーエム(株)製)、メガファックF171、F173、F176、F189、F113、F110、F177、F120、R08(大日本インキ化学工業(株)製)、サーフロンS−382、SC101、102、103、104、105、106(旭硝子(株)製)、トロイゾルS−366(トロイケミカル(株)製)、GF−300、GF−150(東亜合成化学(株)製)、サーフロンS−393(セイミケミカル(株)製)、エフトップEF121、EF122A、EF122B、RF122C、EF125M、EF135M、EF351、352、EF801、EF802、EF601((株)ジェムコ製)、PF636、PF656、PF6320、PF6520(OMNOVA社製)、FTX−204D、208G、218G、230G、204D、208D、212D、218、222D((株)ネオス製)等のフッ素系界面活性剤又はシリコン系界面活性剤を挙げることができる。またポリシロキサンポリマーKP−341(信越化学工業(株)製)もシリコン系界面活性剤として用いることができる。
When the positive resist composition of the present invention contains the surfactant (F), a resist having good sensitivity and resolution and less adhesion and development defects when using an exposure light source of 250 nm or less, particularly 220 nm or less. A pattern can be given.
Examples of the fluorine-based and / or silicon-based surfactant include, for example, JP-A No. 62-36663, JP-A No. 61-226746, JP-A No. 61-226745, JP-A No. 62-170950, JP 63-34540 A, JP 7-230165 A, JP 8-62834 A, JP 9-54432 A, JP 9-5988 A, JP 2002-277862 A, US Patent Nos. 5,405,720, 5,360,692, 5,529,881, 5,296,330, 5,436,098, 5,576,143, 5,294,511, 5,824,451 Surfactant can be mentioned, The following commercially available surfactant can also be used as it is.
Examples of commercially available surfactants that can be used include F-top EF301, EF303 (manufactured by Shin-Akita Kasei Co., Ltd.), Florard FC430, 431, 4430 (manufactured by Sumitomo 3M Co., Ltd.), MegaFuck F171, F173, F176, F189 , F113, F110, F177, F120, R08 (manufactured by Dainippon Ink & Chemicals, Inc.), Surflon S-382, SC101, 102, 103, 104, 105, 106 (manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.), Troisol S-366 (Manufactured by Troy Chemical Co., Ltd.), GF-300, GF-150 (manufactured by Toa Gosei Chemical Co., Ltd.), Surflon S-393 (manufactured by Seimi Chemical Co., Ltd.), F-top EF121, EF122A, EF122B, RF122C, EF125M , EF135M, EF351, 352, EF801, EF802, EF 01 (manufactured by Gemco), PF636, PF656, PF6320, PF6520 (manufactured by OMNOVA), FTX-204D, 208G, 218G, 230G, 204D, 208D, 212D, 218, 222D (manufactured by Neos) Fluorine type surfactant or silicon type surfactant can be mentioned. Polysiloxane polymer KP-341 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) can also be used as a silicon-based surfactant.
また、界面活性剤としては、上記に示すような公知のものの他に、テロメリゼーション法(テロマー法ともいわれる)もしくはオリゴメリゼーション法(オリゴマー法ともいわれる)により製造されたフルオロ脂肪族化合物から導かれたフルオロ脂肪族基を有する重合体を用いた界面活性剤を用いることが出来る。フルオロ脂肪族化合物は、特開2002−90991号公報に記載された方法によって合成することが出来る。
フルオロ脂肪族基を有する重合体としては、フルオロ脂肪族基を有するモノマーと(ポリ(オキシアルキレン))アクリレート及び/又は(ポリ(オキシアルキレン))メタクリレートとの共重合体が好ましく、不規則に分布しているものでも、ブロック共重合していてもよい。また、ポリ(オキシアルキレン)基としては、ポリ(オキシエチレン)基、ポリ(オキシプロピレン)基、ポリ(オキシブチレン)基などが挙げられ、また、ポリ(オキシエチレンとオキシプロピレンとオキシエチレンとのブロック連結体)やポリ(オキシエチレンとオキシプロピレンとのブロック連結体)など同じ鎖長内に異なる鎖長のアルキレンを有するようなユニットでもよい。さらに、フルオロ脂肪族基を有するモノマーと(ポリ(オキシアルキレン))アクリレート(又はメタクリレート)との共重合体は2元共重合体ばかりでなく、異なる2種以上のフルオロ脂肪族基を有するモノマーや、異なる2種以上の(ポリ(オキシアルキレン))アクリレート(又はメタクリレート)などを同時に共重合した3元系以上の共重合体でもよい。
In addition to the known surfactants described above, the surfactant is derived from a fluoroaliphatic compound produced by a telomerization method (also called telomer method) or an oligomerization method (also called oligomer method). A surfactant using a polymer having a fluoroaliphatic group can be used. The fluoroaliphatic compound can be synthesized by the method described in JP-A-2002-90991.
As the polymer having a fluoroaliphatic group, a copolymer of a monomer having a fluoroaliphatic group and (poly (oxyalkylene)) acrylate and / or (poly (oxyalkylene)) methacrylate is preferable and distributed irregularly. Or may be block copolymerized. Examples of the poly (oxyalkylene) group include a poly (oxyethylene) group, a poly (oxypropylene) group, a poly (oxybutylene) group, and the like, and a poly (oxyethylene, oxypropylene, and oxyethylene group). A unit having different chain lengths in the same chain length, such as a block link) or poly (block link of oxyethylene and oxypropylene) may be used. Furthermore, a copolymer of a monomer having a fluoroaliphatic group and (poly (oxyalkylene)) acrylate (or methacrylate) is not only a binary copolymer but also a monomer having two or more different fluoroaliphatic groups, Further, it may be a ternary or higher copolymer obtained by simultaneously copolymerizing two or more different (poly (oxyalkylene)) acrylates (or methacrylates).
例えば、市販の界面活性剤として、メガファックF178、F−470、F−473、F−475、F−476、F−472(大日本インキ化学工業(株)製)を挙げることができる。さらに、C6F13基を有するアクリレート(又はメタクリレート)と(ポリ(オキシアルキレン))アクリレート(又はメタクリレート)との共重合体、C3F7基を有するアクリレート(又はメタクリレート)と(ポリ(オキシエチレン))アクリレート(又はメタクリレート)と(ポリ(オキシプロピレン))アクリレート(又はメタクリレート)との共重合体などを挙げることができる。 Examples of commercially available surfactants include Megafac F178, F-470, F-473, F-475, F-476, and F-472 (Dainippon Ink Chemical Co., Ltd.). Further, a copolymer of an acrylate (or methacrylate) having a C 6 F 13 group and (poly (oxyalkylene)) acrylate (or methacrylate), an acrylate (or methacrylate) having a C 3 F 7 group and (poly (oxy) And a copolymer of (ethylene)) acrylate (or methacrylate) and (poly (oxypropylene)) acrylate (or methacrylate).
また、本発明では、フッ素系及び/又はシリコン系界面活性剤以外の他の界面活性剤を使用することもできる。具体的には、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンセチルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル等のポリオキシエチレンアルキルエーテル類、ポリオキシエチレンオクチルフェノールエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェノールエーテル等のポリオキシエチレンアルキルアリルエーテル類、ポリオキシエチレン・ポリオキシプロピレンブロックコポリマー類、ソルビタンモノラウレート、ソルビタンモノパルミテート、ソルビタンモノステアレート、ソルビタンモノオレエート、ソルビタントリオレエート、ソルビタントリステアレート等のソルビタン脂肪酸エステル類、ポリオキシエチレンソルビタンモノラウレート、ポリオキシエチレンソルビタンモノパルミテ−ト、ポリオキシエチレンソルビタンモノステアレート、ポリオキシエチレンソルビタントリオレエート、ポリオキシエチレンソルビタントリステアレート等のポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル類等のノニオン系界面活性剤等を挙げることができる。 In the present invention, other surfactants other than fluorine-based and / or silicon-based surfactants can also be used. Specifically, polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene stearyl ether, polyoxyethylene cetyl ether, polyoxyethylene alkyl ethers such as polyoxyethylene oleyl ether, polyoxyethylene octylphenol ether, polyoxyethylene nonylphenol ether, etc. Sorbitans such as polyoxyethylene alkyl allyl ethers, polyoxyethylene / polyoxypropylene block copolymers, sorbitan monolaurate, sorbitan monopalmitate, sorbitan monostearate, sorbitan monooleate, sorbitan trioleate, sorbitan tristearate Fatty acid esters, polyoxyethylene sorbitan monolaurate, polyoxyethylene sorbitan monopal Te - DOO, polyoxyethylene sorbitan monostearate, polyoxyethylene sorbitan trioleate, may be mentioned polyoxyethylene sorbitan tristearate nonionic surfactants of polyoxyethylene sorbitan fatty acid esters such as such.
これらの界面活性剤は単独で使用してもよいし、また、いくつかの組み合わせで使用してもよい。 These surfactants may be used alone or in several combinations.
(F)界面活性剤の使用量は、ポジ型レジスト組成物全量(溶剤を除く)に対して、好ましくは0.01〜10質量%、より好ましくは0.1〜5質量%である。 (F) The usage-amount of surfactant becomes like this. Preferably it is 0.01-10 mass% with respect to positive resist composition whole quantity (except a solvent), More preferably, it is 0.1-5 mass%.
〔7〕(G)カルボン酸オニウム塩
本発明におけるポジ型レジスト組成物は、カルボン酸オニウム塩を含有しても良い。カルボン酸オニウム塩としては、カルボン酸スルホニウム塩、カルボン酸ヨードニウム塩、
カルボン酸アンモニウム塩などを挙げることができる。特に、カルボン酸オニウム塩としては、ヨードニウム塩、スルホニウム塩が好ましい。更に、本発明のカルボン酸オニウム塩のカルボキシレート残基が芳香族基、炭素−炭素2重結合を含有しないことが好ましい。特に好ましいアニオン部としては、炭素数1〜30の直鎖、分岐、単環または多環環状アルキルカルボン酸アニオンが好ましい。さらに好ましくはこれらのアルキル基の一部または全てがフッ素置換されたカルボン酸のアニオンが好ましい。アルキル鎖中に酸素原子を含んでいても良い。これにより220nm以下の光に対する透明性が確保され、感度、解像力が向上し、疎密依存性、露光マージンが改良される。
[7] (G) Onium carboxylate The positive resist composition in the present invention may contain an onium carboxylate. Examples of carboxylic acid onium salts include carboxylic acid sulfonium salts, carboxylic acid iodonium salts,
Examples include carboxylic acid ammonium salts. In particular, as the carboxylic acid onium salt, an iodonium salt and a sulfonium salt are preferable. Furthermore, it is preferable that the carboxylate residue of the carboxylic acid onium salt of the present invention does not contain an aromatic group or a carbon-carbon double bond. As a particularly preferable anion moiety, a linear, branched, monocyclic or polycyclic alkylcarboxylic acid anion having 1 to 30 carbon atoms is preferable. More preferably, an anion of a carboxylic acid in which some or all of these alkyl groups are fluorine-substituted is preferable. The alkyl chain may contain an oxygen atom. This ensures transparency with respect to light of 220 nm or less, improves sensitivity and resolution, and improves density dependency and exposure margin.
フッ素置換されたカルボン酸のアニオンとしては、フロロ酢酸、ジフロロ酢酸、トリフロロ酢酸、ペンタフロロプロピオン酸、ヘプタフロロ酪酸、ノナフロロペンタン酸、パーフロロドデカン酸、パーフロロトリデカン酸、パーフロロシクロヘキサンカルボン酸、2,2−ビストリフロロメチルプロピオン酸のアニオン等が挙げられる。 Fluoro-substituted carboxylic acid anions include fluoroacetic acid, difluoroacetic acid, trifluoroacetic acid, pentafluoropropionic acid, heptafluorobutyric acid, nonafluoropentanoic acid, perfluorododecanoic acid, perfluorotridecanoic acid, perfluorocyclohexanecarboxylic acid, 2 , 2-bistrifluoromethylpropionic acid anion and the like.
これらのカルボン酸オニウム塩は、スルホニウムヒドロキシド、ヨードニウムヒドロキシド、アンモニウムヒドロキシドとカルボン酸を適当な溶剤中酸化銀と反応させることによって合成できる。 These carboxylic acid onium salts can be synthesized by reacting sulfonium hydroxide, iodonium hydroxide, ammonium hydroxide and carboxylic acid with silver oxide in a suitable solvent.
カルボン酸オニウム塩の組成物中の含量は、組成物の全固形分に対し、0.1〜20質量%が適当であり、好ましくは0.5〜10質量%、更に好ましくは1〜7質量%である。 The content of the carboxylic acid onium salt in the composition is suitably from 0.1 to 20% by weight, preferably from 0.5 to 10% by weight, more preferably from 1 to 7% by weight, based on the total solid content of the composition. %.
その他の添加剤
本発明のポジ型レジスト組成物には、必要に応じてさらに染料、可塑剤、光増感剤、光吸収剤、アルカリ可溶性樹脂、溶解阻止剤及び現像液に対する溶解性を促進させる化合物(例えば、分子量1000以下のフェノール化合物、カルボキシル基を有する脂環族、又は脂肪族化合物)等を含有させることができる。
Other Additives The positive resist composition of the present invention further promotes solubility in dyes, plasticizers, photosensitizers, light absorbers, alkali-soluble resins, dissolution inhibitors and developers as necessary. A compound (for example, a phenol compound having a molecular weight of 1000 or less, an alicyclic compound having a carboxyl group, or an aliphatic compound) and the like can be contained.
このような分子量1000以下のフェノール化合物は、例えば、特開平4−122938号、特開平2−28531号、米国特許第4,916,210、欧州特許第219294等に記載の方法を参考にして、当業者において容易に合成することができる。
カルボキシル基を有する脂環族、又は脂肪族化合物の具体例としてはコール酸、デオキシコール酸、リトコール酸などのステロイド構造を有するカルボン酸誘導体、アダマンタンカルボン酸誘導体、アダマンタンジカルボン酸、シクロヘキサンカルボン酸、シクロヘキサンジカルボン酸などが挙げられるがこれらに限定されるものではない。
Such phenolic compounds having a molecular weight of 1000 or less can be obtained by referring to, for example, the methods described in JP-A-4-1222938, JP-A-2-28531, US Pat. No. 4,916,210, European Patent 219294, etc. It can be easily synthesized by those skilled in the art.
Specific examples of alicyclic or aliphatic compounds having a carboxyl group include carboxylic acid derivatives having a steroid structure such as cholic acid, deoxycholic acid, lithocholic acid, adamantane carboxylic acid derivatives, adamantane dicarboxylic acid, cyclohexane carboxylic acid, cyclohexane Examples thereof include, but are not limited to, dicarboxylic acids.
〔レジスト組成物の物性〕
本発明のポジ型レジスト組成物は、解像力向上の観点から、膜厚30〜250nmで使用されることが好ましく、より好ましくは、膜厚30〜200nmで使用されることが好ましい。ポジ型レジスト組成物中の固形分濃度を適切な範囲に設定して適度な粘度をもたせ、塗布性、製膜性を向上させることにより、このような膜厚とすることができる。
ポジ型レジスト組成物中の全固形分濃度は、一般的には1〜10質量%、より好ましくは1〜8質量%、さらに好ましくは1.0〜7.0質量%である。
[Physical properties of resist composition]
The positive resist composition of the present invention is preferably used at a film thickness of 30 to 250 nm, more preferably at a film thickness of 30 to 200 nm, from the viewpoint of improving resolution. Such a film thickness can be obtained by setting the solid content concentration in the positive resist composition to an appropriate range to give an appropriate viscosity and improving the coating property and film forming property.
The total solid concentration in the positive resist composition is generally 1 to 10% by mass, more preferably 1 to 8% by mass, and still more preferably 1.0 to 7.0% by mass.
〔パターン形成方法〕
本発明のポジ型レジスト組成物は、上記の成分を所定の有機溶剤、好ましくは前記混合溶剤に溶解し、フィルター濾過した後、次のように所定の支持体上に塗布して用いる。フィルター濾過に用いるフィルターは0.1ミクロン以下、より好ましくは0.05ミクロン以下、更に好ましくは0.03ミクロン以下のポリテトラフロロエチレン製、ポリエチレン製、ナイロン製のものが好ましい。
[Pattern formation method]
The positive resist composition of the present invention is used by dissolving the above components in a predetermined organic solvent, preferably the mixed solvent, filtering the solution, and then applying the solution on a predetermined support as follows. The filter used for filter filtration is preferably made of polytetrafluoroethylene, polyethylene, or nylon of 0.1 microns or less, more preferably 0.05 microns or less, and still more preferably 0.03 microns or less.
例えば、ポジ型レジスト組成物を精密集積回路素子の製造に使用されるような基板(例:シリコン/二酸化シリコン被覆)上にスピナー、コーター等の適当な塗布方法により塗布、乾燥し、レジスト膜を形成する。
本発明のポジ型レジスト組成物は、解像力向上の観点から、膜厚30〜500nmで使用されることが好ましく、さらには膜厚30〜250nmで使用されることが好ましく、より好ましくは、膜厚30〜200nmで使用されることが好ましい。
当該レジスト膜に、所定のマスクを通して活性光線又は放射線を照射し、好ましくはベーク(加熱)を行い、現像、リンスする。これにより良好なパターンを得ることができる。
For example, a positive resist composition is coated on a substrate (eg, silicon / silicon dioxide coating) used for manufacturing a precision integrated circuit element by an appropriate coating method such as a spinner or a coater, and dried to form a resist film. Form.
The positive resist composition of the present invention is preferably used at a film thickness of 30 to 500 nm, more preferably at a film thickness of 30 to 250 nm, more preferably from the viewpoint of improving resolution. It is preferably used at 30 to 200 nm.
The resist film is irradiated with actinic rays or radiation through a predetermined mask, preferably baked (heated), developed and rinsed. Thereby, a good pattern can be obtained.
活性光線又は放射線としては、赤外光、可視光、紫外光、遠紫外光、X線、電子線等を挙げることができるが、好ましくは250nm以下、より好ましくは220nm以下の波長の遠紫外光、具体的には、KrFエキシマレーザー(248nm)、ArFエキシマレーザー(193nm)、F2エキシマレーザー(157nm)、X線、電子ビーム等であり、ArFエキシマレーザー、F2エキシマレーザー、EUV(13nm)、電子ビームが好ましい。 Examples of the actinic ray or radiation include infrared light, visible light, ultraviolet light, far ultraviolet light, X-ray, electron beam, etc., but preferably far ultraviolet light having a wavelength of 250 nm or less, more preferably 220 nm or less. Specifically, KrF excimer laser (248 nm), ArF excimer laser (193 nm), F 2 excimer laser (157 nm), X-ray, electron beam, etc. ArF excimer laser, F 2 excimer laser, EUV (13 nm) An electron beam is preferred.
本発明に於いて、露光は、1nm〜200nmの波長の活性光線又は放射線にて露光されることが好ましい。 In the present invention, the exposure is preferably performed with actinic rays or radiation having a wavelength of 1 nm to 200 nm.
現像工程では、アルカリ現像液を次のように用いる。レジスト組成物のアルカリ現像液としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、ケイ酸ナトリウム、メタケイ酸ナトリウム、アンモニア水等の無機アルカリ類、エチルアミン、n−プロピルアミン等の第一アミン類、ジエチルアミン、ジ−n−ブチルアミン等の第二アミン類、トリエチルアミン、メチルジエチルアミン等の第三アミン類、ジメチルエタノールアミン、トリエタノールアミン等のアルコールアミン類、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド等の第四級アンモニウム塩、ピロール、ピヘリジン等の環状アミン類等のアルカリ性水溶液を使用することができる。
さらに、上記アルカリ現像液にアルコール類、界面活性剤を適当量添加して使用することもできる。
アルカリ現像液のアルカリ濃度は、通常0.1〜20質量%である。
アルカリ現像液のpHは、通常10.0〜15.0である。
さらに、上記アルカリ性水溶液にアルコール類、界面活性剤を適当量添加して使用することもできる。
リンス液としては、純水を使用し、界面活性剤を適当量添加して使用することもできる。
現像処理またはリンス処理は、パドルを形成して行ってもよいし、パドルレスプロセスにて行ってもよい。液浸露光の場合においては、露光前後に、リンス工程を入れてもよい。
また、現像処理または、リンス処理の後に、パターン上に付着している現像液またはリンス液を超臨界流体により除去する処理を行うことができる。
In the development step, an alkaline developer is used as follows. As an alkaline developer of the resist composition, inorganic hydroxides such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, sodium silicate, sodium metasilicate, and aqueous ammonia, primary amines such as ethylamine and n-propylamine, Secondary amines such as diethylamine and di-n-butylamine, tertiary amines such as triethylamine and methyldiethylamine, alcohol amines such as dimethylethanolamine and triethanolamine, tetramethylammonium hydroxide, tetraethylammonium hydroxide and the like Alkaline aqueous solutions such as quaternary ammonium salts, cyclic amines such as pyrrole and pihelidine can be used.
Furthermore, alcohols and surfactants can be added in appropriate amounts to the alkaline developer.
The alkali concentration of the alkali developer is usually from 0.1 to 20% by mass.
The pH of the alkali developer is usually from 10.0 to 15.0.
Furthermore, alcohols and surfactants can be added in appropriate amounts to the alkaline aqueous solution.
As the rinsing liquid, pure water can be used, and an appropriate amount of a surfactant can be added.
The development process or the rinsing process may be performed by forming a paddle or may be performed by a paddleless process. In the case of immersion exposure, a rinsing step may be performed before and after exposure.
Further, after the development process or the rinsing process, a process of removing the developer or the rinsing liquid adhering to the pattern with a supercritical fluid can be performed.
活性光線又は放射線の照射時にレジスト膜とレンズの間に空気よりも屈折率の高い液体(液浸媒体)を満たして露光(液浸露光)を行ってもよい。これにより解像性を高めることができる。用いる液浸媒体としては空気よりも屈折率の高い液体であればいずれのものでも用いることができるが好ましくは純水である。また、液浸露光を行なう際に液浸媒体と感光性膜が直接触れ合わないようにするために感光性膜の上にさらにオーバーコート層を設けても良い。これにより感光性膜から液浸媒体への組成物の溶出が抑えられ、現像欠陥が低減する。 Exposure (immersion exposure) may be performed by filling a liquid (immersion medium) having a higher refractive index than air between the resist film and the lens during irradiation with actinic rays or radiation. Thereby, resolution can be improved. As the immersion medium to be used, any liquid can be used as long as it has a higher refractive index than air, but pure water is preferred. Further, an overcoat layer may be further provided on the photosensitive film so that the immersion medium and the photosensitive film do not come into direct contact with each other during the immersion exposure. Thereby, the elution of the composition from the photosensitive film to the immersion medium is suppressed, and development defects are reduced.
液浸露光する際に使用する液浸液について、以下に説明する。
液浸液は、露光波長に対して透明であり、かつレジスト上に投影される光学像の歪みを最小限に留めるよう、屈折率の温度係数ができる限り小さい液体が好ましいが、特に露光光源がArFエキシマレーザー(波長;193nm)である場合には、上述の観点に加えて、入手の容易さ、取り扱いのし易さといった点から水を用いるのが好ましい。
また、さらに屈折率が向上できるという点で屈折率1.5以上の媒体を用いることもできる。この媒体は、水溶液でもよく有機溶剤でもよい。
The immersion liquid used for the immersion exposure will be described below.
The immersion liquid is preferably a liquid that is transparent to the exposure wavelength and has a refractive index temperature coefficient as small as possible so as to minimize distortion of the optical image projected onto the resist. In the case of an ArF excimer laser (wavelength: 193 nm), it is preferable to use water from the viewpoints of availability and ease of handling in addition to the above-described viewpoints.
Further, a medium having a refractive index of 1.5 or more can be used in that the refractive index can be further improved. This medium may be an aqueous solution or an organic solvent.
液浸液として水を用いる場合、水の表面張力を減少させるとともに、界面活性力を増大させるために、ウェハ上のレジスト層を溶解させず、且つレンズ素子の下面の光学コートに対する影響が無視できる添加剤(液体)を僅かな割合で添加しても良い。その添加剤としては水とほぼ等しい屈折率を有する脂肪族系のアルコールが好ましく、具体的にはメチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコール等が挙げられる。水とほぼ等しい屈折率を有するアルコールを添加することにより、水中のアルコール成分が蒸発して含有濃度が変化しても、液体全体としての屈折率変化を極めて小さくできるといった利点が得られる。一方で、193nm光に対して不透明な物質や屈折率が水と大きく異なる不純物が混入した場合、レジスト上に投影される光学像の歪みを招くため、使用する水としては、蒸留水が好ましい。更にイオン交換フィルター等を通して濾過を行った純水を用いてもよい。 When water is used as the immersion liquid, the surface tension of the water is decreased and the surface activity is increased, so that the resist layer on the wafer is not dissolved and the influence on the optical coating on the lower surface of the lens element can be ignored. An additive (liquid) may be added in a small proportion. The additive is preferably an aliphatic alcohol having a refractive index substantially equal to that of water, and specifically includes methyl alcohol, ethyl alcohol, isopropyl alcohol and the like. By adding an alcohol having a refractive index substantially equal to that of water, even if the alcohol component in water evaporates and the content concentration changes, an advantage that the change in the refractive index of the entire liquid can be made extremely small can be obtained. On the other hand, when an opaque substance or impurities whose refractive index is significantly different from that of water are mixed with respect to 193 nm light, the optical image projected on the resist is distorted. Therefore, distilled water is preferable as the water to be used. Further, pure water filtered through an ion exchange filter or the like may be used.
水の電気抵抗は、18.3MQcm以上であることが望ましく、TOC(有機物濃度)は20ppb以下であることが望ましく、脱気処理をしていることが望ましい。
また、液浸液の屈折率を高めることにより、リソグラフィー性能を高めることが可能である。このような観点から、屈折率を高めるような添加剤を水に加えたり、水の代わりに重水(D2O)を用いてもよい。
The electrical resistance of water is desirably 18.3 MQcm or more, the TOC (organic substance concentration) is desirably 20 ppb or less, and deaeration treatment is desirably performed.
Moreover, it is possible to improve lithography performance by increasing the refractive index of the immersion liquid. From such a viewpoint, an additive for increasing the refractive index may be added to water, or heavy water (D 2 O) may be used instead of water.
本発明のポジ型レジスト組成物によるレジスト膜と液浸液との間には、レジスト膜を直接、液浸液に接触させないために、液浸液難溶性膜(以下、「トップコート」ともいう)を設けてもよい。トップコートに必要な機能としては、レジスト上層部への塗布適正、放射線、特に193nmに対する透明性、液浸液難溶性である。トップコートは、レジストと混合せず、さらにレジスト上層に均一に塗布できることが好ましい。
トップコートは、193nm透明性という観点からは、芳香族を含有しないポリマーが好ましく、具体的には、炭化水素ポリマー、アクリル酸エステルポリマー、ポリメタクリル酸、ポリアクリル酸、ポリビニルエーテル、シリコン含有ポリマー、フッ素含有ポリマーなどが挙げられる。トップコートから液浸液へ不純物が溶出すると光学レンズを汚染するという観点からは、トップコートに含まれるポリマーの残留モノマー成分は少ない方が好ましい。
Since the resist film is not directly brought into contact with the immersion liquid between the resist film of the positive resist composition of the present invention and the immersion liquid, it is also referred to as an “immersion liquid hardly soluble film” (hereinafter referred to as “top coat”). ) May be provided. The necessary functions for the top coat are suitability for application to the upper layer of the resist, radiation, especially transparency to 193 nm, and poor immersion liquid solubility. It is preferable that the top coat is not mixed with the resist and can be uniformly applied to the resist upper layer.
From the viewpoint of 193 nm transparency, the topcoat is preferably a polymer that does not contain an aromatic, and specifically, a hydrocarbon polymer, an acrylate polymer, a polymethacrylic acid, a polyacrylic acid, a polyvinyl ether, a silicon-containing polymer, And fluorine-containing polymers. From the viewpoint of contaminating the optical lens when impurities are eluted from the top coat into the immersion liquid, it is preferable that the residual monomer component of the polymer contained in the top coat is small.
トップコートを剥離する際は、現像液を使用してもよいし、別途剥離剤を使用してもよい。剥離剤としては、レジストへの浸透が小さい溶剤が好ましい。剥離工程がレジストの現像処理工程と同時にできるという点では、アルカリ現像液により剥離できることが好ましい。アルカリ現像液で剥離するという観点からは、トップコートは酸性が好ましいが、レジストとの非インターミクス性の観点から、中性であってもアルカリ性であってもよい。
トップコートと液浸液との間には屈折率の差がない方が、解像力が向上する。ArFエキシマレーザー(波長:193nm)において、液浸液として水を用いる場合には、ArF液浸露光用トップコートは、液浸液の屈折率に近いことが好ましい。屈折率を液浸液に近くするという観点からは、トップコート中にフッ素原子を有することが好ましい。また、透明性・屈折率の観点から薄膜の方が好ましい。
When peeling the top coat, a developer may be used, or a separate release agent may be used. As the release agent, a solvent having a small penetration into the resist is preferable. It is preferable that the peeling process can be performed with an alkali developer in that the peeling process can be performed simultaneously with the resist development process. From the viewpoint of peeling with an alkaline developer, the topcoat is preferably acidic, but may be neutral or alkaline from the viewpoint of non-intermixability with the resist.
The resolution is improved when there is no difference in refractive index between the top coat and the immersion liquid. In the case of using water as the immersion liquid in an ArF excimer laser (wavelength: 193 nm), the top coat for ArF immersion exposure is preferably close to the refractive index of the immersion liquid. From the viewpoint of making the refractive index close to the immersion liquid, it is preferable to have fluorine atoms in the topcoat. A thin film is more preferable from the viewpoint of transparency and refractive index.
トップコートがレジストと混合せず、さらに液浸液とも混合しないことが好ましい。この観点から、液浸液が水の場合には、トップコート溶剤はレジスト溶媒難溶かつ非水溶性の媒体であることが好ましい。さらに、液浸液が有機溶剤である場合には、トップコートは水溶性であっても非水溶性であってもよい。 It is preferred that the top coat is not mixed with the resist and further not mixed with the immersion liquid. From this viewpoint, when the immersion liquid is water, the topcoat solvent is preferably a resist solvent hardly soluble and water-insoluble medium. Furthermore, when the immersion liquid is an organic solvent, the topcoat may be water-soluble or water-insoluble.
本発明のポジ型レジスト組成物は、レジスト中に含まれる樹脂(C)が表面に偏在化するため、膜表面の接触角(特に後退接触角)を向上することができる。レジスト膜とした際に水のレジスト膜に対する後退接触角が60°以上であることが好ましく、65°以上であることがより好ましく、70°以上であることが更により好ましい。樹脂(C)のみを溶剤に溶解し、塗布したときの膜の後退接触角は70°〜110°が好ましい。樹脂(C)の添加量を調整することにより、レジスト膜の後退接触角を60°〜80°に調整して使用することが好ましい。ここで、後退接触角は常温常圧下におけるものである。後退接触角は、レジスト膜を傾けて液滴が落下し始めるときの後退の接触角である。 Since the resin (C) contained in the resist is unevenly distributed on the surface, the positive resist composition of the present invention can improve the contact angle (particularly the receding contact angle) of the film surface. When the resist film is formed, the receding contact angle of water with respect to the resist film is preferably 60 ° or more, more preferably 65 ° or more, and still more preferably 70 ° or more. The receding contact angle of the film when only the resin (C) is dissolved and applied is preferably 70 ° to 110 °. It is preferable to adjust the receding contact angle of the resist film to 60 ° to 80 ° by adjusting the amount of the resin (C) added. Here, the receding contact angle is at normal temperature and pressure. The receding contact angle is the receding contact angle when the droplet starts to drop when the resist film is tilted.
以下、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明の内容がこれにより限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention still in detail, the content of this invention is not limited by this.
合成例1(樹脂(C−1)の合成)
メタクリル酸エチル、メタクリル酸t−ブチルを50/50の割合(モル比)で仕込み、シクロヘキサノンに溶解し、固形分濃度22質量%の溶液450gを調製した。この溶液に和光純薬工業(株)製重合開始剤V−601を5mol%加え、これを窒素雰囲気下、2時間かけて80℃に加熱したシクロヘキサノン50mLに滴下した。滴下終了後、2時間撹拌し、反応液を得た。反応液を室温まで冷却し、10倍量のメタノールに晶析、析出した白色粉体を濾取し、目的物である樹脂(C−1)を回収した。
1HNMRから求めたポリマー組成比(モル比)は、50/50であった。また、GPC測定により求めた標準ポリスチレン換算の重量平均分子量は10000、分散度は2.2であった。
Synthesis Example 1 (Synthesis of Resin (C-1))
Ethyl methacrylate and t-butyl methacrylate were charged at a ratio (molar ratio) of 50/50 and dissolved in cyclohexanone to prepare 450 g of a solution having a solid content concentration of 22% by mass. To this solution, 5 mol% of a polymerization initiator V-601 manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd. was added, and this was added dropwise to 50 mL of cyclohexanone heated to 80 ° C. over 2 hours in a nitrogen atmosphere. After completion of dropping, the mixture was stirred for 2 hours to obtain a reaction solution. The reaction solution was cooled to room temperature, crystallized in 10 times the amount of methanol, and the precipitated white powder was collected by filtration to recover the target resin (C-1).
The polymer composition ratio (molar ratio) determined from 1 HNMR was 50/50. Moreover, the weight average molecular weight of standard polystyrene conversion calculated | required by GPC measurement was 10000, and dispersion degree was 2.2.
合成例1と同様にして(C)成分の樹脂(C−2)〜(C−20)を合成した。 Resins (C-2) to (C-20) as component (C) were synthesized in the same manner as in Synthesis Example 1.
以下、樹脂(C-1)〜(C−20)の構造を示す。 Hereinafter, the structures of the resins (C-1) to (C-20) are shown.
下記表1〜2に、樹脂(C−1)〜(C−20)の組成(モル比、各繰り返し単位と左から順に対応)、Mw(重量平均分子量)、Mw/Mn(分散度)を示す。 Tables 1 and 2 below show the compositions (molar ratio, corresponding to each repeating unit in order from the left), Mw (weight average molecular weight), and Mw / Mn (dispersion degree) of resins (C-1) to (C-20). Show.
以下、実施例で使用する(A)成分の樹脂(1)〜(25)の構造を示す。 Hereinafter, the structures of the resins (1) to (25) of the component (A) used in the examples are shown.
下記表3〜4に、樹脂(1)〜(25)の組成(モル比、各繰り返し単位と左から順に対応)、Mw(重量平均分子量)、Mw/Mn(分散度)を示す。 Tables 3 to 4 below show the compositions (molar ratio, corresponding to each repeating unit in order from the left), Mw (weight average molecular weight), and Mw / Mn (dispersion degree) of resins (1) to (25).
実施例1〜15及び比較例1〜2
<レジスト調製>
下記表5に示す成分を溶剤に溶解させ、それぞれについて固形分濃度6質量%の溶液を調製し、これを0.1μmのポリエチレンフィルターで濾過してポジ型レジスト溶液を調製した。調製したポジ型レジスト溶液を下記の方法で評価し、結果を表5に示した。
Examples 1-15 and Comparative Examples 1-2
<Resist preparation>
The components shown in Table 5 below were dissolved in a solvent, and a solution with a solid content concentration of 6% by mass was prepared for each, and this was filtered through a 0.1 μm polyethylene filter to prepare a positive resist solution. The prepared positive resist solution was evaluated by the following method, and the results are shown in Table 5.
〔画像性能試験〕
(露光条件(1))
シリコンウエハー上に有機反射防止膜ARC29A(日産化学社製)を塗布し、205℃で、60秒間ベークを行い、78nmの反射防止膜を形成した。その上に調製したポジ型レジスト溶液を塗布し、120℃で、60秒間ベークを行い、160nmのレジスト膜を形成した。得られたウエハーをArFエキシマレーザースキャナー(ASML社製 PAS5500/1100、NA0.75、σo/σi=0.85/0.55)を用いてパターン露光した。その後120℃で、60秒間加熱した後、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド水溶液(2.38質量%)で30秒間現像し、純水でリンスした後、スピン乾燥してレジストパターンを得た。
[Image performance test]
(Exposure condition (1))
An organic antireflection film ARC29A (Nissan Chemical Co., Ltd.) was applied on a silicon wafer and baked at 205 ° C. for 60 seconds to form a 78 nm antireflection film. A positive resist solution prepared thereon was applied and baked at 120 ° C. for 60 seconds to form a 160 nm resist film. The obtained wafer was subjected to pattern exposure using an ArF excimer laser scanner (PAS5500 / 1100, NA0.75, σo / σi = 0.85 / 0.55, manufactured by ASML). Thereafter, heating was performed at 120 ° C. for 60 seconds, followed by development with an aqueous tetramethylammonium hydroxide solution (2.38 mass%) for 30 seconds, rinsing with pure water, and spin drying to obtain a resist pattern.
(露光条件(2))
本条件は、純水を用いた液浸露光法によりレジストパターンを形成するものである。
シリコンウエハー上に有機反射防止膜ARC29A(日産化学社製)を塗布し、205℃で、60秒間ベークを行い、78nmの反射防止膜を形成した。その上に調製したポジ型レジスト溶液を塗布し、120℃で、60秒間ベークを行い、160nmのレジスト膜を形成した。得られたウエハーをArFエキシマレーザー液浸スキャナー(NA0.75)を用い、パターン露光した。液浸液としては不純物5ppb以下の超純水を使用した。その後120℃で、60秒間加熱した後、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド水溶液(2.38質量%)で30秒間現像し、純水でリンスした後、スピン乾燥してレジストパターンを得た。
(Exposure condition (2))
This condition is to form a resist pattern by an immersion exposure method using pure water.
An organic antireflection film ARC29A (Nissan Chemical Co., Ltd.) was applied on a silicon wafer and baked at 205 ° C. for 60 seconds to form a 78 nm antireflection film. A positive resist solution prepared thereon was applied and baked at 120 ° C. for 60 seconds to form a 160 nm resist film. The obtained wafer was subjected to pattern exposure using an ArF excimer laser immersion scanner (NA 0.75). As the immersion liquid, ultrapure water having impurities of 5 ppb or less was used. Thereafter, heating was performed at 120 ° C. for 60 seconds, followed by development with an aqueous tetramethylammonium hydroxide solution (2.38 mass%) for 30 seconds, rinsing with pure water, and spin drying to obtain a resist pattern.
〔プロファイル〕
得られたパターンのプロファイルを、走査型電子顕微鏡((株)日立製作所製S−9260)にて観察して、評価した。
[Profile]
The profile of the obtained pattern was observed and evaluated with a scanning electron microscope (S-9260, manufactured by Hitachi, Ltd.).
〔パターン倒れ〕
90nmのラインアンドスペース1:1のマスクパターンを再現する露光量を最適露光量とし、ラインアンドスペース1:1の密集パターン及びラインアンドスペース1:10の孤立パターンについて、最適露光量で露光した際により微細なマスクサイズにおいてパターンが倒れずに解像する線幅を限界パターン倒れ線幅(nm)とした。値が小さいほど、より微細なパターンが倒れずに解像することを表し、パターン倒れが発生し難いことを示す。
[Pattern collapse]
When an exposure amount that reproduces a 90 nm line and space 1: 1 mask pattern is an optimum exposure amount, and a dense pattern of line and space 1: 1 and an isolated pattern of line and space 1:10 are exposed at the optimum exposure amount Therefore, the line width that resolves the pattern without falling down in a fine mask size was defined as the limit pattern falling line width (nm). A smaller value indicates that a finer pattern is resolved without falling, and that pattern falling is less likely to occur.
〔水追随性〕
シリコンウエハー上に調製したポジ型レジスト溶液を塗布し、120℃で60秒間ベークを行い、160nmのレジスト膜を形成した。次に、図1に示すように、得られたポジ型レジスト溶液塗布済ウェハー1と石英ガラス基板3との間に純水2を満たした状態にした。
この状態にて石英ガラス基板3をポジ型レジスト溶液塗布済ウェハー1の面に対して平行に移動(スキャン)させ、それに追随する純水2の様子を目視で観測した。石英ガラス基板3のスキャン速度を徐々に上げていき、純水2が石英ガラス基板3のスキャン速度に追随できず後退側で水滴が残り始める限界のスキャン速度(nm/秒)を求めることで水追随性の評価を行った。この限界スキャン可能速度が大きいほど、より高速なスキャンスピードに対して水が追随可能であり、当該レジスト膜上での水追随性が良好であることを示す。
[Water followability]
The prepared positive resist solution was applied onto a silicon wafer and baked at 120 ° C. for 60 seconds to form a 160 nm resist film. Next, as shown in FIG. 1,
In this state, the
表5中における記号は次の通りである。 The symbols in Table 5 are as follows.
N−1:N,N−ジブチルアニリン
N−2:N,N−ジヘキシルアニリン
N−3:2,6−ジイソプロピルアニリン
N−4:トリ−n−オクチルアミン
N−5:N,N−ジヒドロキシエチルアニリン
N−6:2,4,5−トリフェニルイミダゾール
N-1: N, N-dibutylaniline N-2: N, N-dihexylaniline N-3: 2,6-diisopropylaniline N-4: tri-n-octylamine N-5: N, N-dihydroxyethyl Aniline N-6: 2,4,5-triphenylimidazole
W−1:メガファックF176(大日本インキ化学工業(株)製)(フッ素系)
W−2:メガファックR08(大日本インキ化学工業(株)製)(フッ素及びシリコン系)
W−3:ポリシロキサンポリマーKP−341(信越化学工業(株)製)(シリコン系)
W−4:トロイゾルS−366(トロイケミカル(株)製)
W−5:PF656(OMNOVA社製、フッ素系)
W−6:PF6320(OMNOVA社製、フッ素系)
W-1: MegaFuck F176 (Dainippon Ink Chemical Co., Ltd.) (Fluorine)
W-2: Megafuck R08 (Dainippon Ink Chemical Co., Ltd.) (fluorine and silicon)
W-3: Polysiloxane polymer KP-341 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) (silicon-based)
W-4: Troisol S-366 (manufactured by Troy Chemical Co., Ltd.)
W-5: PF656 (manufactured by OMNOVA, fluorine-based)
W-6: PF6320 (manufactured by OMNOVA, fluorine-based)
SL−1:シクロヘキサノン
SL−2:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート
SL−3:乳酸エチル
SL−4:プロピレングリコールモノメチルエーテル
SL−5:γ−ブチロラクトン
SL−6:プロピレンカーボネート
SL-1: Cyclohexanone SL-2: Propylene glycol monomethyl ether acetate SL-3: Ethyl lactate SL-4: Propylene glycol monomethyl ether SL-5: γ-butyrolactone SL-6: Propylene carbonate
表5の結果より、本発明のポジ型レジスト組成物は、通常露光及び液浸露光に於いて、プロファイル、パターン倒れに優れ、更に、液浸露光に於いて、水追随性に優れていることがわかる。 From the results of Table 5, the positive resist composition of the present invention is excellent in profile and pattern collapse in normal exposure and liquid immersion exposure, and in water immersion in liquid immersion exposure. I understand.
実施例16〜28及び比較例3〜4
<レジスト調製>
下記表6に示す成分を溶剤に溶解させ、それぞれについて固形分濃度6質量%の溶液を調製し、これを0.1μmのポリエチレンフィルターで濾過してポジ型レジスト溶液を調製した。調製したポジ型レジスト溶液を下記の方法で評価し、結果を表6に示した。
Examples 16 to 28 and Comparative Examples 3 to 4
<Resist preparation>
The components shown in Table 6 below were dissolved in a solvent, and a solution with a solid content concentration of 6% by mass was prepared for each, and this was filtered through a 0.1 μm polyethylene filter to prepare a positive resist solution. The prepared positive resist solution was evaluated by the following method, and the results are shown in Table 6.
〔画像性能試験〕
(露光条件(1))
シリコンウエハー上に有機反射防止膜ARC29A(日産化学社製)を塗布し、205℃で、60秒間ベークを行い、78nmの反射防止膜を形成した。その上に調製したポジ型レジスト溶液を塗布し、120℃で、60秒間ベークを行い、160nmのレジスト膜を形成した。得られたウエハーをArFエキシマレーザースキャナー(ASML社製 PAS5500/1100、NA0.75、σo/σi=0.85/0.55)を用いてパターン露光した。その後120℃で、60秒間加熱した後、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド水溶液(2.38質量%)で30秒間現像し、純水でリンスした後、スピン乾燥してレジストパターンを得た。
[Image performance test]
(Exposure condition (1))
An organic antireflection film ARC29A (Nissan Chemical Co., Ltd.) was applied on a silicon wafer and baked at 205 ° C. for 60 seconds to form a 78 nm antireflection film. A positive resist solution prepared thereon was applied and baked at 120 ° C. for 60 seconds to form a 160 nm resist film. The obtained wafer was subjected to pattern exposure using an ArF excimer laser scanner (PAS5500 / 1100, NA0.75, σo / σi = 0.85 / 0.55, manufactured by ASML). Thereafter, heating was performed at 120 ° C. for 60 seconds, followed by development with an aqueous tetramethylammonium hydroxide solution (2.38 mass%) for 30 seconds, rinsing with pure water, and spin drying to obtain a resist pattern.
(露光条件(2))
本条件は、純水を用いた液浸露光法によりレジストパターンを形成するものである。
シリコンウエハー上に有機反射防止膜ARC29A(日産化学社製)を塗布し、205℃で、60秒間ベークを行い、78nmの反射防止膜を形成した。その上に調製したポジ型レジスト溶液を塗布し、120℃で、60秒間ベークを行い、160nmのレジスト膜を形成した。得られたウエハーをArFエキシマレーザー液浸スキャナー(NA0.75)を用い、パターン露光した。液浸液としては不純物5ppb以下の超純水を使用した。その後120℃で、60秒間加熱した後、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド水溶液(2.38質量%)で30秒間現像し、純水でリンスした後、スピン乾燥してレジストパターンを得た。
(Exposure condition (2))
This condition is to form a resist pattern by an immersion exposure method using pure water.
An organic antireflection film ARC29A (Nissan Chemical Co., Ltd.) was applied on a silicon wafer and baked at 205 ° C. for 60 seconds to form a 78 nm antireflection film. A positive resist solution prepared thereon was applied and baked at 120 ° C. for 60 seconds to form a 160 nm resist film. The obtained wafer was subjected to pattern exposure using an ArF excimer laser immersion scanner (NA 0.75). As the immersion liquid, ultrapure water having impurities of 5 ppb or less was used. Thereafter, heating was performed at 120 ° C. for 60 seconds, followed by development with an aqueous tetramethylammonium hydroxide solution (2.38 mass%) for 30 seconds, rinsing with pure water, and spin drying to obtain a resist pattern.
〔プロファイル〕
得られたパターンのプロファイルを、走査型電子顕微鏡((株)日立製作所製S−92
60)にて観察して、評価した。
[Profile]
The profile of the obtained pattern was measured with a scanning electron microscope (S-92 manufactured by Hitachi, Ltd.).
60) and evaluated.
〔パターン倒れ〕
90nmのラインアンドスペース1:1のマスクパターンを再現する露光量を最適露光量とし、ラインアンドスペース1:1の密集パターン及びラインアンドスペース1:10の孤立パターンについて、最適露光量で露光した際により微細なマスクサイズにおいてパターンが倒れずに解像する線幅を限界パターン倒れ線幅(nm)とした。値が小さいほど、より微細なパターンが倒れずに解像することを表し、パターン倒れが発生し難いことを示す。
[Pattern collapse]
When an exposure amount that reproduces a 90 nm line and space 1: 1 mask pattern is an optimum exposure amount, and a dense pattern of line and space 1: 1 and an isolated pattern of line and space 1:10 are exposed at the optimum exposure amount Therefore, the line width that resolves the pattern without falling down in a fine mask size was defined as the limit pattern falling line width (nm). A smaller value indicates that a finer pattern is resolved without falling, and that pattern falling is less likely to occur.
〔水追随性〕
シリコンウエハー上に調製したポジ型レジスト溶液を塗布し、120℃で60秒間ベークを行い、160nmのレジスト膜を形成した。次に、図1に示すように、得られたポジ型レジスト溶液塗布済ウェハー1と石英ガラス基板3との間に純水2を満たした状態にした。
この状態にて石英ガラス基板3をポジ型レジスト溶液塗布済ウェハー1の面に対して平行に移動(スキャン)させ、それに追随する純水2の様子を目視で観測した。石英ガラス基板3のスキャン速度を徐々に上げていき、純水2が石英ガラス基板3のスキャン速度に追随できず後退側で水滴が残り始める限界のスキャン速度(nm/秒)を求めることで水追随性の評価を行った。この限界スキャン可能速度が大きいほど、より高速なスキャンスピードに対して水が追随可能であり、当該レジスト膜上での水追随性が良好であることを示す。
[Water followability]
The prepared positive resist solution was applied onto a silicon wafer and baked at 120 ° C. for 60 seconds to form a 160 nm resist film. Next, as shown in FIG. 1,
In this state, the
〔感度評価〕
スピンコーターによりシリコン基板上に反射防止膜(ARC25、ブリューワサイエンス社製)を600オングストローム均一に塗布し、190℃で、240秒間乾燥を行った。次に、各ポジ型レジスト組成物をスピンコーターにより塗布し、ウエハーを115℃で60秒間加熱乾燥して0.25μmのレジスト膜を形成させた。このレジスト膜に対し、193nmレーザーの液浸用露光・溶解挙動解析装置IMES-5500(リソテックジャパン製)を用い、液浸液として水を用いて193nm露光による感度を評価した。
ここでいう感度とは、露光後のウエハーを120℃で90秒間加熱乾燥した後、2.38質量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液を用いて23℃で30秒間現像を行い、純水で30秒間リンスし乾燥させた後に膜厚測定を行った場合、膜厚がゼロになる最小の露光量を指す。
[Sensitivity evaluation]
An antireflection film (ARC25, manufactured by Brewer Science Co., Ltd.) was uniformly applied on the silicon substrate by a spin coater at 600 angstroms, and dried at 190 ° C. for 240 seconds. Next, each positive resist composition was applied by a spin coater, and the wafer was heated and dried at 115 ° C. for 60 seconds to form a 0.25 μm resist film. With respect to this resist film, a 193 nm laser exposure / dissolution behavior analyzer IMES-5500 (manufactured by RISOTEC Japan) was used, and the sensitivity by 193 nm exposure was evaluated using water as the immersion liquid.
The sensitivity here means that the wafer after exposure is heated and dried at 120 ° C. for 90 seconds, then developed using a 2.38 mass% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution at 23 ° C. for 30 seconds, and pure water for 30 seconds. When the film thickness is measured after rinsing and drying, it indicates the minimum exposure amount at which the film thickness becomes zero.
表6中における記号は次の通りである。 The symbols in Table 6 are as follows.
N−1:N,N−ジブチルアニリン
N−2:N,N−ジヘキシルアニリン
N−3:2,6−ジイソプロピルアニリン
N−4:トリ−n−オクチルアミン
N−5:N,N−ジヒドロキシエチルアニリン
N−6:2,4,5−トリフェニルイミダゾール
N-1: N, N-dibutylaniline N-2: N, N-dihexylaniline N-3: 2,6-diisopropylaniline N-4: tri-n-octylamine N-5: N, N-dihydroxyethyl Aniline N-6: 2,4,5-triphenylimidazole
W−1:メガファックF176(大日本インキ化学工業(株)製)(フッ素系)
W−2:メガファックR08(大日本インキ化学工業(株)製)(フッ素及びシリコン系)
W−3:ポリシロキサンポリマーKP−341(信越化学工業(株)製)(シリコン系)
W−4:トロイゾルS−366(トロイケミカル(株)製)
W−5:PF656(OMNOVA社製、フッ素系)
W−6:PF6320(OMNOVA社製、フッ素系)
W-1: MegaFuck F176 (Dainippon Ink Chemical Co., Ltd.) (Fluorine)
W-2: Megafuck R08 (Dainippon Ink Chemical Co., Ltd.) (fluorine and silicon)
W-3: Polysiloxane polymer KP-341 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) (silicon-based)
W-4: Troisol S-366 (manufactured by Troy Chemical Co., Ltd.)
W-5: PF656 (manufactured by OMNOVA, fluorine-based)
W-6: PF6320 (manufactured by OMNOVA, fluorine-based)
SL−1:シクロヘキサノン
SL−2:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート
SL−3:乳酸エチル
SL−4:プロピレングリコールモノメチルエーテル
SL−5:γ−ブチロラクトン
SL−6:プロピレンカーボネート
SL-1: Cyclohexanone SL-2: Propylene glycol monomethyl ether acetate SL-3: Ethyl lactate SL-4: Propylene glycol monomethyl ether SL-5: γ-butyrolactone SL-6: Propylene carbonate
比較例3で使用されている添加剤(H−1)は、(C)成分の樹脂と比較対照する為に使用された化合物である。 The additive (H-1) used in Comparative Example 3 is a compound used for comparison with the resin of component (C).
表6の結果より、本発明のポジ型レジスト組成物は、通常露光及び液浸露光に於いて、プロファイル、パターン倒れに優れ、更に、液浸露光に於いて、水追随性、感度に優れていることがわかる。 From the results of Table 6, the positive resist composition of the present invention is excellent in profile and pattern collapse in normal exposure and liquid immersion exposure, and further in water followability and sensitivity in liquid immersion exposure. I understand that.
1 ポジ型レジスト溶液塗布済ウェハー
2 純水
3 石英ガラス基板
1 Wafer coated with positive resist
Claims (12)
(B)活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物、
(C)下記一般式(C)で表される繰り返し単位を有する樹脂(但し、ケトン基を有する脂環式炭化水素基が側鎖に置換した樹脂及び下記樹脂Aを除く)及び
(D)溶剤
を含有し、且つ、(C)成分の樹脂の含有量が、ポジ型レジスト組成物の固形分を基準にして0.1〜5質量%であることを特徴とするポジ型レジスト組成物。
X1、X2及びX3は、各々独立に、水素原子、アルキル基又はハロゲン原子を表す。
Lは、単結合又は2価の連結基を表す。
Rp1は、酸分解性基を表す。
樹脂Aは、下記に示すモノマーの重合により得られる樹脂である。
(B) a compound that generates an acid upon irradiation with actinic rays or radiation,
(C) A resin having a repeating unit represented by the following general formula (C) (excluding a resin in which an alicyclic hydrocarbon group having a ketone group is substituted on the side chain and the following resin A) and (D) a solvent And a content of the resin as the component (C) is 0.1 to 5% by mass based on the solid content of the positive resist composition.
X 1 , X 2 and X 3 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group or a halogen atom.
L represents a single bond or a divalent linking group.
Rp 1 represents an acid-decomposable group.
Resin A is a resin obtained by polymerization of monomers shown below.
X1、X2及びX3は、各々独立に、水素原子、アルキル基又はハロゲン原子を表す。
R12、R13及びR14は、各々独立に、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基若しくはアリール基又はこれらの基が結合した1価の基を表す。但し、R12、R13及びR14の内の少なくとも1つは、アルキル基を表す。R12、R13及びR14の内の2つが、結合して環を形成してもよい。 2. The positive resist composition according to claim 1 , wherein the general formula (C) is the following general formula (C1).
X 1 , X 2 and X 3 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group or a halogen atom.
R 12 , R 13 and R 14 each independently represents an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkenyl group, an aryl group or a monovalent group to which these groups are bonded. However, at least one of R 12 , R 13 and R 14 represents an alkyl group. Two of R 12 , R 13 and R 14 may combine to form a ring.
X1、X2、X3、X4、X5及びX6は、各々独立に、水素原子、アルキル基又はハロゲン原子を表す。
R12、R13及びR14は、各々独立に、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基若しくはアリール基又はこれらの基が結合した1価の基を表す。但し、R12、R13及びR14の内の少なくとも1つは、アルキル基を表す。R12、R13及びR14の内の2つが、結合して環を形成してもよい。
L1は、単結合又は2価の連結基を表す。
Rp2は、非酸分解性基を表す。
m及びnは、夫々、繰り返し単位のモル比を表し、m=10〜100、n=0〜90、m+n=100である。 The resin of the component (C) has 80 to 100 mol% of the repeating unit represented by the following general formula (C1) and the repeating unit represented by the following general formula (C2) in all repeating units. The positive resist composition according to any one of claims 1 to 3 .
X 1 , X 2 , X 3 , X 4 , X 5 and X 6 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group or a halogen atom.
R 12 , R 13 and R 14 each independently represents an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkenyl group, an aryl group or a monovalent group to which these groups are bonded. However, at least one of R 12 , R 13 and R 14 represents an alkyl group. Two of R 12 , R 13 and R 14 may combine to form a ring.
L 1 represents a single bond or a divalent linking group.
Rp 2 represents a non-acid-decomposable group.
m and n respectively represent the molar ratio of the repeating units, and m = 10 to 100, n = 0 to 90, and m + n = 100.
Xa、Xb及びXcは、各々独立に、水素原子又はメチル基を表す。
R1は、ラクトン構造を有する1価の有機基を表す。
R2は、水酸基又はシアノ基を有する1価の有機基を表す。
R3は、酸の作用により脱離する基を表す。 The resin of component (A) has a repeating unit represented by the following general formula (A1), a repeating unit represented by the following general formula (A2), and a repeating unit represented by the following general formula (A3). The positive resist composition according to any one of claims 1 to 7 , wherein
Xa, Xb and Xc each independently represent a hydrogen atom or a methyl group.
R 1 represents a monovalent organic group having a lactone structure.
R 2 represents a monovalent organic group having a hydroxyl group or a cyano group.
R 3 represents a group capable of leaving by the action of an acid.
(B)活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物、
(C)下記一般式(C)で表される繰り返し単位を有する樹脂(但し、下記樹脂Aを除く)及び
(D)溶剤
を含有し、且つ、(C)成分の樹脂の含有量が、ポジ型レジスト組成物の固形分を基準にして0.1〜5質量%であるポジ型レジスト組成物によりレジスト膜を形成し、液浸液を介して露光、現像する工程を含むことを特徴とするパターン形成方法。
X 1 、X 2 及びX 3 は、各々独立に、水素原子、アルキル基又はハロゲン原子を表す。
Lは、単結合又は2価の連結基を表す。
Rp 1 は、酸分解性基を表す。
樹脂Aは、下記に示すモノマーの重合により得られる樹脂である。
(B) a compound that generates an acid upon irradiation with actinic rays or radiation,
(C) a resin having a repeating unit represented by the following general formula (C) (excluding the following resin A) and
(D) Solvent
And a resist film is formed with a positive resist composition in which the content of the resin of component (C) is 0.1 to 5% by mass based on the solid content of the positive resist composition, A pattern forming method comprising a step of exposing and developing through an immersion liquid.
X 1 , X 2 and X 3 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group or a halogen atom.
L represents a single bond or a divalent linking group.
Rp 1 represents an acid-decomposable group.
Resin A is a resin obtained by polymerization of monomers shown below.
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