JP5003548B2 - Polymer for semiconductor resist and radiation-sensitive composition - Google Patents
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Landscapes
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Abstract
Description
本発明は、半導体レジスト用重合体及び感放射線性組成物に関する。更に詳しくは、KrFエキシマレーザー、ArFエキシマレーザーに代表される遠紫外線、シンクロトロン放射線等のX線、電子線等の荷電粒子線の如き各種の放射線を使用する微細加工に有用な化学増幅型レジストとして好適に使用することができる感放射線性組成物及び半導体レジスト用重合体に関する。 The present invention relates to a polymer for semiconductor resist and a radiation-sensitive composition. More specifically, a chemically amplified resist useful for microfabrication using various types of radiation such as deep ultraviolet rays typified by KrF excimer lasers and ArF excimer lasers, X-rays such as synchrotron radiation, and charged particle beams such as electron beams. The present invention relates to a radiation-sensitive composition that can be suitably used as a semiconductor resist polymer.
集積回路素子の製造に代表される微細加工の分野においては、より高い集積度を得るために、最近では0.20μm以下のレベルでの微細加工が可能なリソグラフィー技術が必要とされている。しかし、従来のリソグラフィープロセスでは、一般に放射線としてi線等の近紫外線が用いられているが、この近紫外線では、サブクオーターミクロンレベルの微細加工が極めて困難であると言われている。そこで、0.20μm以下のレベルでの微細加工を可能とするために、より波長の短い放射線の利用が検討されている。
このような短波長の放射線としては、例えば、水銀灯の輝線スペクトル、エキシマレーザーに代表される遠紫外線、X線、電子線等を挙げることができるが、これらのうち、特にKrFエキシマレーザー(波長248nm)或いはArFエキシマレーザー(波長193nm)が注目されている。
In the field of microfabrication represented by the manufacture of integrated circuit elements, in order to obtain a higher degree of integration, recently, lithography technology capable of microfabrication at a level of 0.20 μm or less is required. However, in the conventional lithography process, near ultraviolet rays such as i rays are generally used as radiation, and it is said that fine processing at the subquarter micron level is extremely difficult with this near ultraviolet rays. Therefore, in order to enable fine processing at a level of 0.20 μm or less, use of radiation having a shorter wavelength is being studied.
Examples of such short-wavelength radiation include an emission line spectrum of a mercury lamp, far-ultraviolet rays typified by an excimer laser, an X-ray, an electron beam, and the like. ) Or ArF excimer laser (wavelength 193 nm) has been attracting attention.
このようなエキシマレーザーによる照射に適したレジストとして、酸解離性官能基を有する成分と、放射線の照射(以下、「露光」という。)により酸を発生する成分(以下、「酸発生剤」という。)と、による化学増幅効果を利用したレジスト(以下、「化学増幅型レジスト」という。)が数多く提案されている。
この化学増幅型レジストとしては、例えば、カルボン酸のt−ブチルエステル基又はフェノールのt−ブチルカーボナート基を有する重合体と酸発生剤とを含有するレジストが提案されている(特許文献1参照)。このレジストは、露光により発生した酸の作用により、重合体中に存在するt−ブトキシカルボニル基或いはt−ブチルカーボナート基が解離して、該重合体がカルボキシル基或いはフェノール性水酸基からなる酸性基を有するようになり、その結果、レジスト被膜の露光領域がアルカリ現像液に易溶性となる現象を利用したものである。
As a resist suitable for irradiation with such an excimer laser, a component having an acid-dissociable functional group and a component that generates acid upon irradiation with radiation (hereinafter referred to as “exposure”) (hereinafter referred to as “acid generator”). )) And a resist utilizing the chemical amplification effect (hereinafter referred to as “chemically amplified resist”) have been proposed.
As this chemically amplified resist, for example, a resist containing a polymer having a t-butyl ester group of carboxylic acid or a t-butyl carbonate group of phenol and an acid generator has been proposed (see Patent Document 1). ). This resist is an acidic group in which a t-butoxycarbonyl group or a t-butyl carbonate group present in a polymer is dissociated by the action of an acid generated by exposure, and the polymer is composed of a carboxyl group or a phenolic hydroxyl group. As a result, it utilizes the phenomenon that the exposed region of the resist film becomes readily soluble in an alkaline developer.
ところで、従来の化学増幅型レジストの多くは、フェノール系重合体をベースにするものであるが、このような重合体の場合、放射線として遠紫外線を使用すると、重合体中の芳香族環に起因して遠紫外線が吸収されるため、露光された遠紫外線がレジスト被膜の下層部まで十分に到達できないという欠点がある。そのため、露光量がレジスト被膜の上層部では多く、下層部では少なくなり、現像後のレジストパターンのパターンプロファイルが上部で細く、下部にいくほど太い台形状になってしまい、十分な解像度が得られないなどの問題があった。その上、現像後のパターンプロファイルが台形状となった場合、次の工程、即ちエッチングやイオンの打ち込み等を行う際に、所望の寸法精度が達成できず、問題となっていた。しかも、パターンプロファイル上部の辺と側壁とがほぼ直角になる矩形状でないと、ドライエッチングによるレジストの消失速度が速くなってしまい、エッチング条件の制御が困難になるという問題もあった。 By the way, most of the conventional chemically amplified resists are based on phenolic polymers. However, in the case of such polymers, if far ultraviolet rays are used as radiation, it is caused by the aromatic ring in the polymer. Since far ultraviolet rays are absorbed, the exposed far ultraviolet rays cannot sufficiently reach the lower layer of the resist film. Therefore, the exposure amount is large in the upper layer part of the resist film and smaller in the lower layer part, and the pattern profile of the resist pattern after development is thin at the upper part and becomes a trapezoidal shape thicker toward the lower part, and sufficient resolution can be obtained. There was no problem. In addition, when the pattern profile after development has a trapezoidal shape, a desired dimensional accuracy cannot be achieved in the next process, that is, etching or ion implantation, which is a problem. In addition, if the upper side of the pattern profile and the side walls are not rectangular, the resist disappears at a high rate due to dry etching, which makes it difficult to control the etching conditions.
一方、レジストのパターンプロファイルは、レジスト被膜の放射線透過率を高めることにより改善することができる。例えば、ポリメチルメタクリレートに代表される(メタ)アクリレート系重合体は、遠紫外線に対しても透明性が高く、放射線透過率の観点から非常に好ましい重合体であり、例えばメタクリレート系重合体を使用した化学増幅型レジストが提案されている(特許文献2参照)。
しかしながら、この組成物は、微細加工性能の点では優れているものの、芳香族環をもたないため、ドライエッチング耐性が低いという欠点があり、この場合も高精度のエッチング加工を行うことが困難であり、放射線に対する透明性とドライエッチング耐性とを兼ね備えたものとは言えない。
On the other hand, the resist pattern profile can be improved by increasing the radiation transmittance of the resist film. For example, a (meth) acrylate polymer represented by polymethyl methacrylate is highly transparent to far ultraviolet rays and is a very preferable polymer from the viewpoint of radiation transmittance. For example, a methacrylate polymer is used. A chemically amplified resist has been proposed (see Patent Document 2).
However, although this composition is excellent in terms of microfabrication performance, it does not have an aromatic ring and thus has a drawback of low dry etching resistance. In this case as well, it is difficult to perform highly accurate etching. Therefore, it cannot be said that it has both transparency to radiation and dry etching resistance.
また、化学増幅型レジストについて、放射線に対する透明性を損なわないで、ドライエッチング耐性を改善する方策の一つとして、レジスト中の重合体成分に、芳香族環に代えて脂肪族環を導入する方法が知られており、例えば脂肪族環を有する(メタ)アクリレート系重合体を使用した化学増幅型レジストが提案されている(特許文献3参照)。
このレジストでは、重合体成分が有する酸解離性官能基として、従来の酸により比較的解離し易い基(例えば、テトラヒドロピラニル基等のアセタール系官能基)や酸により比較的解離し難い基(例えば、t−ブチルエステル基、t−ブチルカーボネート基等のt−ブチル系官能基)が用いられている。しかしながら、前者の酸解離性官能基を有する重合体成分の場合、レジストの基本物性、特に感度やパターンプロファイルは良好であるが、組成物としての保存安定性に難点がある。また、後者の酸解離性官能基を有する重合体成分では、逆に保存安定性は良好であるが、レジストの基本物性、特に感度やパターンプロファイルが損なわれるという欠点がある。更に、このレジスト中の重合体成分には脂肪族環が導入されているため、重合体自体の疎水性が非常に高くなり、基板に対する接着が不十分になるという問題があった。
In addition, as a method for improving dry etching resistance without impairing transparency to radiation for a chemically amplified resist, a method of introducing an aliphatic ring instead of an aromatic ring into a polymer component in the resist For example, a chemically amplified resist using a (meth) acrylate polymer having an aliphatic ring has been proposed (see Patent Document 3).
In this resist, as the acid dissociable functional group of the polymer component, a group that is relatively easily dissociated by a conventional acid (for example, an acetal functional group such as a tetrahydropyranyl group) or a group that is relatively difficult to dissociate by an acid ( For example, t-butyl functional groups such as t-butyl ester groups and t-butyl carbonate groups) are used. However, in the case of the former polymer component having an acid-dissociable functional group, the basic physical properties of the resist, particularly the sensitivity and pattern profile, are good, but there are difficulties in storage stability as a composition. The latter polymer component having an acid-dissociable functional group, on the other hand, has good storage stability, but has the disadvantage that the basic physical properties of the resist, particularly the sensitivity and pattern profile, are impaired. Furthermore, since an aliphatic ring is introduced into the polymer component in the resist, the polymer itself has a very high hydrophobicity, resulting in insufficient adhesion to the substrate.
また、化学増幅型レジストを用いてレジストパターンを形成する際には、酸解離性官能基の解離を促進するため、通常、露光後に加熱処理されるが、普通、その加熱温度が変化するとレジストパターンの線幅もある程度変動するのが避けられない。しかし、近年における集積回路素子の微細化を反映して、露光後の加熱温度の変化に対しても線幅の変動(即ち温度依存性)が小さいレジストの開発も強く求められるようになってきた。 In addition, when a resist pattern is formed using a chemically amplified resist, heat treatment is usually performed after exposure in order to promote dissociation of the acid-dissociable functional group. Normally, when the heating temperature is changed, the resist pattern is changed. It is inevitable that the line width of the line fluctuates to some extent. However, reflecting the recent miniaturization of integrated circuit elements, development of a resist having a small line width variation (that is, temperature dependency) with respect to a change in heating temperature after exposure has been strongly demanded. .
更に、化学増幅型レジストにおいては、酸発生剤がレジストとしての機能に大きな影響を及ぼすことが知られており、今日では、露光による酸発生の量子収率が高く、高感度である等の理由から、オニウム塩化合物が化学増幅レジストの酸発生剤として広く使用されている。このオニウム塩化合物としては、例えば、トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、トリフェニルスルホニウムナフタレンスルホネート、シクロヘキシルメチル(2−オキソシクロヘキシル)スルホニウムトリフルオロメタンスルホネート等が使用されている。
しかし、これらの従来のオニウム塩化合物は、一般に感度の点で満足できず、また感度が比較的高い場合でも、解像度、パターンプロファイル等を総合したレジスト性能の点で未だ十分とは言えない。
このような状況の下、集積回路素子における微細化の進行に対応しうる技術開発の観点から、遠紫外線に代表される短波長の放射線に適応可能で、放射線に対する透明性が高く、且つ感度、解像度、パターンプロファイル等のレジストとしての基本物性に優れる化学増幅型レジストが強く求められている。
Furthermore, in chemically amplified resists, it is known that acid generators have a great influence on the function as a resist. Today, the reason is that the quantum yield of acid generation by exposure is high and the sensitivity is high. Therefore, onium salt compounds are widely used as acid generators for chemically amplified resists. As this onium salt compound, for example, triphenylsulfonium hexafluoroantimonate, triphenylsulfonium naphthalenesulfonate, cyclohexylmethyl (2-oxocyclohexyl) sulfonium trifluoromethanesulfonate, and the like are used.
However, these conventional onium salt compounds are generally unsatisfactory in terms of sensitivity, and even when the sensitivity is relatively high, it is still not sufficient in terms of resist performance that combines resolution, pattern profile, and the like.
Under such circumstances, from the viewpoint of technological development that can cope with the progress of miniaturization in integrated circuit elements, it is adaptable to short-wavelength radiation typified by far ultraviolet rays, has high transparency to radiation, and is sensitive. There is a strong demand for chemically amplified resists that are excellent in basic physical properties as resists such as resolution and pattern profile.
本発明は、前記実情に鑑みてなされたものであり、放射線に対する透明性が高く、感度、解像度等のレジストとしての基本物性に優れるとともに、ラインパターンを形成する際におけるEL(露光余裕度)、LWR(Line Width Roughness、パターンを形成した際に生じるライン幅のばらつき)、及び最小倒壊寸法(倒れ)に優れた感放射線性組成物及び半導体レジスト用重合体を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, has high transparency to radiation, is excellent in basic physical properties as a resist such as sensitivity and resolution, and has an EL (exposure margin) when forming a line pattern, An object of the present invention is to provide a radiation sensitive composition excellent in LWR (Line Width Roughness, variation in line width generated when a pattern is formed) and a minimum collapse dimension (fall) and a polymer for semiconductor resist.
本発明は以下の通りである。
[1]下記一般式(1)で表される繰り返し単位と、下記一般式(2)で表される繰り返し単位と、を含有する半導体レジスト用重合体であって、該半導体レジスト用重合体に含まれる全繰り返し単位を100mol%とした場合に、下記一般式(1)で表される繰り返し単位の含有割合が0.5〜10mol%であり、且つ下記一般式(2)で表される繰り返し単位の含有割合が50〜70mol%であることを特徴とする半導体レジスト用重合体。
[2]ゲルパーミエーションクロマトグラフィ法により測定される重量平均分子量が、3000〜5000である前記[1]に記載の半導体レジスト用重合体。
[3]前記重合体は、重合に用いられる単量体の総量を100mol%とした場合に、重合開始剤としてアゾビスイソブチロニトリルを6〜15mol%用いて重合されたものである前記[1]又は[2]に記載の半導体レジスト用重合体。
[4](A)前記[1]乃至[3]のいずれかに記載の半導体レジスト用重合体と、(B)感放射線性酸発生剤と、(C)溶剤と、を含有することを特徴とする感放射線性組成物。
The present invention is as follows.
[1] A polymer for semiconductor resist containing a repeating unit represented by the following general formula (1) and a repeating unit represented by the following general formula (2), wherein the polymer for semiconductor resist: When the total repeating unit contained is 100 mol%, the content ratio of the repeating unit represented by the following general formula (1) is 0.5 to 10 mol%, and the repeating is represented by the following general formula (2) A polymer for semiconductor resist, wherein the unit content is 50 to 70 mol%.
[2] The polymer for semiconductor resist according to [1], wherein the weight average molecular weight measured by a gel permeation chromatography method is 3000 to 5000.
[3] The polymer is polymerized using 6 to 15 mol% of azobisisobutyronitrile as a polymerization initiator when the total amount of monomers used for polymerization is 100 mol%. The polymer for semiconductor resists according to [1] or [2].
[4] A polymer containing a semiconductor resist according to any one of [1] to [3], (B) a radiation-sensitive acid generator, and (C) a solvent. A radiation-sensitive composition.
本発明の感放射線性組成物は、活性放射線、特に、ArFエキシマレーザー(波長193nm)に代表される遠紫外線に感応する化学増幅型レジストとして、放射線に対する透明性、解像度、感度等が高いといったレジストとしての基本的性能を有しているだけでなく、パターン形状が良好であり、特にラインパターン(L/Sパターン)においては、LWRが極めて良好である。更には、最小倒壊寸法(倒れ)が良好であり、今後微細化が進むと予想される半導体デバイスの製造に極めて好適に使用することができる。 The radiation-sensitive composition of the present invention is a chemically amplified resist that is sensitive to actinic radiation, particularly far-ultraviolet rays represented by ArF excimer laser (wavelength 193 nm), and has high transparency, resolution, sensitivity, etc. to radiation. In addition, the pattern shape is good, and particularly in the line pattern (L / S pattern), the LWR is very good. Furthermore, the minimum collapse size (falling) is good, and it can be used very suitably for the manufacture of semiconductor devices that are expected to be miniaturized in the future.
以下、本発明を詳細に説明する。尚、本明細書において、「(メタ)アクリル」とは、アクリル及びメタクリルを意味する。また、「(メタ)アクリレート」とは、アクリレート及びメタクリレートを意味する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail. In the present specification, “(meth) acryl” means acrylic and methacrylic. Further, “(meth) acrylate” means acrylate and methacrylate.
[1]半導体レジスト用重合体
本発明の半導体レジスト用重合体〔以下、「重合体(A)」ともいう。〕は、アルカリ不溶性又はアルカリ難溶性の重合体であって、酸の作用によりアルカリ可溶性となる重合体であって、下記一般式(1)で表される繰り返し単位と、下記一般式(2)で表される繰り返し単位と、を含有するものである。尚、ここでいう「アルカリ不溶性又はアルカリ難溶性」とは、重合体(A)を含有する感放射線性組成物から形成されたレジスト被膜からレジストパターンを形成する際に採用されるアルカリ現像条件下で、当該レジスト被膜の代わりに重合体(A)のみを用いた被膜を現像した場合に、当該被膜の初期膜厚の50%以上が現像後に残存する性質を意味する。
[1] Polymer for semiconductor resist Polymer for semiconductor resist of the present invention [hereinafter also referred to as “polymer (A)”. ] Is an alkali-insoluble or alkali-insoluble polymer that becomes alkali-soluble by the action of an acid, the repeating unit represented by the following general formula (1), and the following general formula (2) The repeating unit represented by these is contained. The term “alkali insoluble or alkali insoluble” as used herein refers to the alkali development conditions employed when a resist pattern is formed from a resist film formed from a radiation-sensitive composition containing the polymer (A). Thus, when a film using only the polymer (A) is developed instead of the resist film, it means that 50% or more of the initial film thickness of the film remains after development.
前記一般式(1)におけるR1の炭素1〜4の置換基を有してもよいアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、2−メチルプロピル基、1−メチルプロピル基、t−ブチル基等を挙げることができる。
また、前記一般式(1)におけるR2の炭素1〜4の置換基を有してもよいアルキル基としては、上述のR1の説明をそのまま適用することができる。尚、R1及びR2は、同一であってもよいし、異なっていてもよい。
Examples of the alkyl group which may have a substituent of carbon 1 to 4 of R 1 in the general formula (1) include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an i-propyl group, and an n-butyl group. , 2-methylpropyl group, 1-methylpropyl group, t-butyl group and the like.
In addition, as the alkyl group which may have a substituent of carbon 1 to 4 of R 2 in the general formula (1), the above description of R 1 can be applied as it is. R 1 and R 2 may be the same or different.
前記繰り返し単位(1)を与える具体的な単量体としては、例えば、下式の化合物(1−1)等を挙げることができる。 Specific examples of the monomer that gives the repeating unit (1) include a compound (1-1) represented by the following formula.
前記一般式(2)におけるR3の炭素1〜4の置換基を有してもよいアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、2−メチルプロピル基、1−メチルプロピル基、t−ブチル基等を挙げることができる。
また、前記一般式(2)におけるR4の炭素1〜4の置換基を有してもよいアルキル基としては、上述のR3の説明をそのまま適用することができる。尚、R3及びR4は、同一であってもよいし、異なっていてもよい。
Examples of the alkyl group that may have a substituent of carbon 1 to 4 of R 3 in the general formula (2) include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an i-propyl group, and an n-butyl group. , 2-methylpropyl group, 1-methylpropyl group, t-butyl group and the like.
Moreover, as an alkyl group which may have a substituent of carbon 1-4 of R 4 in the general formula (2), the description of R 3 described above can be applied as it is. R 3 and R 4 may be the same or different.
前記繰り返し単位(2)を与える具体的な単量体としては、例えば、下式の化合物(2−1)等を挙げることができる。 Specific examples of the monomer that gives the repeating unit (2) include a compound (2-1) represented by the following formula.
前記重合体(A)は、前記繰り返し単位(1)及び(2)以外にも、他の繰り返し単位を更に含有していてもよい。
この他の繰り返し単位としては、例えば、ラクトン骨格を有する繰り返し単位〔以下、「繰り返し単位(3)」ともいう。〕等を挙げることができる。
The polymer (A) may further contain other repeating units in addition to the repeating units (1) and (2).
As this other repeating unit, for example, a repeating unit having a lactone skeleton [hereinafter also referred to as “repeating unit (3)”. And the like.
前記ラクトン骨格を有する繰り返し単位(3)としては、例えば、(メタ)アクリル酸−5−オキソ−4−オキサ−トリシクロ[4.2.1.03,7]ノナ−2−イルエステル、(メタ)アクリル酸−9−メトキシカルボニル−5−オキソ−4−オキサ−トリシクロ[4.2.1.03,7]ノナ−2−イルエステル、(メタ)アクリル酸−5−オキソ−4−オキサ−トリシクロ[5.2.1.03,8]デカ−2−イルエステル、(メタ)アクリル酸−10−メトキシカルボニル−5−オキソ−4−オキサ−トリシクロ[5.2.1.03,8]ノナ−2−イルエステル、(メタ)アクリル酸−6−オキソ−7−オキサ−ビシクロ[3.2.1]オクタ−2−イルエステル、(メタ)アクリル酸−4−メトキシカルボニル−6−オキソ−7−オキサ−ビシクロ[3.2.1]オクタ−2−イルエステル、(メタ)アクリル酸−7−オキソ−8−オキサ−ビシクロ[3.3.1]オクタ−2−イルエステル、(メタ)アクリル酸−4−メトキシカルボニル−7−オキソ−8−オキサ−ビシクロ[3.3.1]オクタ−2−イルエステル、(メタ)アクリル酸−2−オキソテトラヒドロピラン−4−イルエステル、(メタ)アクリル酸−4−メチル−2−オキソテトラヒドロピラン−4−イルエステル、(メタ)アクリル酸−4−エチル−2−オキソテトラヒドロピラン−4−イルエステル、(メタ)アクリル酸−4−プロピル−2−オキソテトラヒドロピラン−4−イルエステル、(メタ)アクリル酸−5−オキソテトラヒドロフラン−3−イルエステル、(メタ)アクリル酸−2,2−ジメチル−5−オキソテトラヒドロフラン−3−イルエステル、(メタ)アクリル酸−4,4−ジメチル−5−オキソテトラヒドロフラン−3−イルエステル、(メタ)アクリル酸−2−オキソテトラヒドロフラン−3−イルエステル、(メタ)アクリル酸−4,4−ジメチル−2−オキソテトラヒドロフラン−3−イルエステル、(メタ)アクリル酸−5,5−ジメチル−2−オキソテトラヒドロフラン−3−イルエステル、(メタ)アクリル酸−2−オキソテトラヒドロフラン−3−イルエステル、(メタ)アクリル酸−5−オキソテトラヒドロフラン−2−イルメチルエステル、(メタ)アクリル酸−3,3−ジメチル−5−オキソテトラヒドロフラン−2−イルメチルエステル、(メタ)アクリル酸−4,4−ジメチル−5−オキソテトラヒドロフラン−2−イルメチルエステル等の重合性不飽和結合が開裂した単位、及び下記式一般式(3)で表されるもの等を挙げることができる。 Examples of the repeating unit (3) having a lactone skeleton include (meth) acrylic acid-5-oxo-4-oxa-tricyclo [4.2.1.0 3,7 ] non-2-yl ester, (Meth) acrylic acid-9-methoxycarbonyl-5-oxo-4-oxa-tricyclo [4.2.1.0 3,7 ] non-2-yl ester, (meth) acrylic acid-5-oxo-4- Oxa-tricyclo [5.2.1.0 3,8 ] dec-2-yl ester, (meth) acrylic acid-10-methoxycarbonyl-5-oxo-4-oxa-tricyclo [5.2.1.0 3,8 ] Nona-2-yl ester, (meth) acrylic acid-6-oxo-7-oxa-bicyclo [3.2.1] oct-2-yl ester, (meth) acrylic acid-4-methoxycarbonyl -6 So-7-oxa-bicyclo [3.2.1] oct-2-yl ester, (meth) acrylic acid-7-oxo-8-oxa-bicyclo [3.3.1] oct-2-yl ester, (Meth) acrylic acid-4-methoxycarbonyl-7-oxo-8-oxa-bicyclo [3.3.1] oct-2-yl ester, (meth) acrylic acid-2-oxotetrahydropyran-4-yl ester , (Meth) acrylic acid-4-methyl-2-oxotetrahydropyran-4-yl ester, (meth) acrylic acid-4-ethyl-2-oxotetrahydropyran-4-yl ester, (meth) acrylic acid-4 -Propyl-2-oxotetrahydropyran-4-yl ester, (meth) acrylic acid-5-oxotetrahydrofuran-3-yl ester, (meth) acrylic Acid-2,2-dimethyl-5-oxotetrahydrofuran-3-yl ester, (meth) acrylic acid-4,4-dimethyl-5-oxotetrahydrofuran-3-yl ester, (meth) acrylic acid-2-oxotetrahydrofuran -3-yl ester, (meth) acrylic acid-4,4-dimethyl-2-oxotetrahydrofuran-3-yl ester, (meth) acrylic acid-5,5-dimethyl-2-oxotetrahydrofuran-3-yl ester, (Meth) acrylic acid-2-oxotetrahydrofuran-3-yl ester, (meth) acrylic acid-5-oxotetrahydrofuran-2-ylmethyl ester, (meth) acrylic acid-3,3-dimethyl-5-oxotetrahydrofuran- 2-ylmethyl ester, (meth) acrylic acid-4,4-dimethyl Polymerizable unsaturated bond such as 5-oxo-tetrahydrofuran-2-yl methyl ester may be mentioned units cleaved, and those represented by the following formula formula (3).
前記一般式(3)のR6における炭素数1〜12の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、2−メチルプロピル基、1−メチルプロピル基、t−ブチル基、n−ペンチル基、ネオペンチル基、n−ヘキシル基、n−ヘプチル基、n−オクチル基、2−エチルヘキシル基、n−ノニル基、n−デシル基、n−ウンデシル基、n−ドデシル基等を挙げることができる。 Examples of the linear or branched alkyl group having 1 to 12 carbon atoms in R 6 of the general formula (3) include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an i-propyl group, and an n-butyl group. 2-methylpropyl group, 1-methylpropyl group, t-butyl group, n-pentyl group, neopentyl group, n-hexyl group, n-heptyl group, n-octyl group, 2-ethylhexyl group, n-nonyl group , N-decyl group, n-undecyl group, n-dodecyl group and the like.
また、前記R6における炭素数1〜12のアルキルカルボニル基としては、例えば、メチルカルボニル基、エチルカルボニル基、n−プロピルカルボニル基、i−プロピルカルボニル基、n−ブチルカルボニル基、t−ブチルカルボニル基、n−ペンチルカルボニル基、n−ヘキシルカルボニル基、n−ヘプチルカルボニル基等を挙げることができる。 Examples of the alkylcarbonyl group having 1 to 12 carbon atoms in R 6 include a methylcarbonyl group, an ethylcarbonyl group, an n-propylcarbonyl group, an i-propylcarbonyl group, an n-butylcarbonyl group, and a t-butylcarbonyl group. Group, n-pentylcarbonyl group, n-hexylcarbonyl group, n-heptylcarbonyl group and the like.
更に、前記R6における炭素数1〜12のヒドロキシアルキル基としては、例えば、ヒドロキシメチル基、ヒドロキシエチル基、ヒドロキシプロピル基、ヒドロキシブチル基、ヒドロキシペンチル基、ヒドロキヘキシル基、ヒドロキヘプチル基等を挙げることができる。 Furthermore, examples of the hydroxyalkyl group having 1 to 12 carbon atoms in R 6 include a hydroxymethyl group, a hydroxyethyl group, a hydroxypropyl group, a hydroxybutyl group, a hydroxypentyl group, a hydroxyhexyl group, and a hydroxyheptyl group. be able to.
更に、前記他の繰り返し単位としては、下記一般式(4)で表される繰り返し単位〔以下、「繰り返し単位(4)」という。〕や下記一般式(5)〔以下、「繰り返し単位(5)」という。〕で表される繰り返し単位等を挙げることができる。 Furthermore, as the other repeating unit, a repeating unit represented by the following general formula (4) [hereinafter referred to as “repeating unit (4)”. ] Or the following general formula (5) [hereinafter referred to as “repeating unit (5)”. And the like.
前記一般式(4)のR7における炭素数1〜4のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、2−メチルプロピル基、1−メチルプロピル基、t−ブチル基等のアルキル基が挙げられる。
また、一般式(4)のR8における2価の有機基としては、2価の炭化水素基、アルキレングリコール基、アルキレンエステル基等が挙げられる。これらのなかでも、2価の単価水素基が好ましく、鎖状又は環状の2価の炭化水素基がより好ましい。
Examples of the alkyl group having 1 to 4 carbon atoms in R 7 of the general formula (4) include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an i-propyl group, an n-butyl group, a 2-methylpropyl group, Examples thereof include alkyl groups such as 1-methylpropyl group and t-butyl group.
In addition, examples of the divalent organic group represented by R 8 in the general formula (4) include a divalent hydrocarbon group, an alkylene glycol group, and an alkylene ester group. Among these, a divalent monovalent hydrogen group is preferable, and a chain or cyclic divalent hydrocarbon group is more preferable.
好ましい前記R8としては、メチレン基、エチレン基、1,3−プロピレン基若しくは1,2−プロピレン基等のプロピレン基、テトラメチレン基、ペンタメチレン基、ヘキサメチレン基、ヘプタメチレン基、オクタメチレン基、ノナメチレン基、デカメチレン基、ウンデカメチレン基、ドデカメチレン基、トリデカメチレン基、テトラデカメチレン基、ペンタデカメチレン基、ヘキサデカメチレン基、ヘプタデカメチレン基、オクタデカメチレン基、ノナデカメチレン基、インサレン基、1−メチル−1,3−プロピレン基、2−メチル1,3−プロピレン基、2−メチル−1,2−プロピレン基、1−メチル−1,4−ブチレン基、2−メチル−1,4−ブチレン基、メチリデン基、エチリデン基、プロピリデン基、又は、2−プロピリデン基等の飽和鎖状炭化水素基、1,3−シクロブチレン基等のシクロブチレン基、1,3−シクロペンチレン基等のシクロペンチレン基、1,4−シクロヘキシレン基等のシクロヘキシレン基、1,5−シクロオクチレン基等のシクロオクチレン基等の炭素数3〜10のシクロアルキレン基等の単環式炭化水素環基、1,4−ノルボルニレン基若しくは2,5−ノルボルニレン基等のノルボルニレン基、1,5−アダマンチレン基、2,6−アダマンチレン基等のアダマンチレン基等の2〜4環式炭素数4〜30の炭化水素環基等の架橋環式炭化水素環基等が挙げられる。 Preferred as R 8 is a methylene group, an ethylene group, a propylene group such as a 1,3-propylene group or a 1,2-propylene group, a tetramethylene group, a pentamethylene group, a hexamethylene group, a heptamethylene group, an octamethylene group. , Nonamethylene group, decamethylene group, undecamethylene group, dodecamethylene group, tridecamethylene group, tetradecamethylene group, pentadecamethylene group, hexadecamethylene group, heptacamethylene group, octadecamethylene group, nonacamethylene group , Insalene group, 1-methyl-1,3-propylene group, 2-methyl-1,3-propylene group, 2-methyl-1,2-propylene group, 1-methyl-1,4-butylene group, 2-methyl -1,4-butylene group, methylidene group, ethylidene group, propylidene group, or 2-propylidene group Saturated chain hydrocarbon group such as den group, cyclobutylene group such as 1,3-cyclobutylene group, cyclopentylene group such as 1,3-cyclopentylene group, cyclohexylene such as 1,4-cyclohexylene group Group, monocyclic hydrocarbon ring group such as cycloalkylene group having 3 to 10 carbon atoms such as cyclooctylene group such as 1,5-cyclooctylene group, 1,4-norbornylene group or 2,5-norbornylene group Such as norbornylene group, 1,5-adamantylene group, 2,6-adamantylene group, etc. bridged cyclic hydrocarbon ring such as 2-4 cyclic hydrocarbon ring group having 4-30 carbon atoms Groups and the like.
特に、R8として2価の脂肪族環状炭化水素基を含む場合には、ビストリフルオロメチル−ヒドロキシ−メチル基と、この脂肪族環状炭化水素基との間にスペーサーとして炭素数1〜4のアルキレン基を挿入することが好ましい。
また、R8としては、2,5−ノルボルニレン基を含む炭化水素基、1,2−エチレン基、プロピレン基が好ましい。
In particular, when R 8 contains a divalent aliphatic cyclic hydrocarbon group, an alkylene having 1 to 4 carbon atoms as a spacer between the bistrifluoromethyl-hydroxy-methyl group and the aliphatic cyclic hydrocarbon group. It is preferred to insert a group.
R 8 is preferably a hydrocarbon group containing a 2,5-norbornylene group, a 1,2-ethylene group, or a propylene group.
前記一般式(5)におけるX及びZにおける炭素数1〜3の2価の有機基としては、それぞれ、メチレン基、エチレン基、プロピレン基が挙げられる。
また、一般式(5)のR10におけるCOOR11基のR11は、水素原子或いは炭素数1〜4の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基、又は炭素数3〜20の脂環式のアルキル基を表す。
このR11における炭素数1〜4の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、2−メチルプロピル基、1−メチルプロピル基、t−ブチル基を挙げることができる。
また、R11における炭素数3〜20の脂環式のアルキル基としては、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、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基等の−CnH2n―1(nは3〜20の整数)で表されるシクロアルキル基;ビシクロ[2.2.1]ヘプチル基、トリシクロ[5.2.1.02,6]デシル基、テトラシクロ[6.2.13,6.02,7]ドデカニル基、アダマンチル基等の多環型脂環式アルキル基が挙げられる。更には、これらのシクロアルキル基又は多環型脂環式アルキル基の一部を、直鎖状、分岐状若しくは環状のアルキル基のうちの少なくとも1種で置換した基等が挙げられる。
また、一般式(5)における3つのR10のうちの少なくとも1つは水素原子以外であり、且つXが単結合である場合には、3つのZのうちの少なくとも1つは炭素数1〜3の2価の前記有機基であることが好ましい。
Examples of the divalent organic group having 1 to 3 carbon atoms in X and Z in the general formula (5) include a methylene group, an ethylene group, and a propylene group.
Further, R 11 of COOR 11 group in R 10 in the general formula (5) is a hydrogen atom or a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, or an alicyclic alkyl having 3 to 20 carbon atoms Represents a group.
Examples of the linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms in R 11 include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an i-propyl group, an n-butyl group, a 2-methylpropyl group, 1 -A methylpropyl group and a t-butyl group can be mentioned.
Examples of the alicyclic alkyl group having 3 to 20 carbon atoms in R 11 include —C n H 2n— such as cyclopropyl group, cyclobutyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, cycloheptyl group, and cyclooctyl group. 1 (n is an integer of 3 to 20); a bicyclo [2.2.1] heptyl group, a tricyclo [5.2.1.0 2,6 ] decyl group, a tetracyclo [6.2 .1,3,6 . 0 2,7 ] dodecanyl group, adamantyl group, and other polycyclic alicyclic alkyl groups. Furthermore, groups obtained by substituting a part of these cycloalkyl groups or polycyclic alicyclic alkyl groups with at least one of linear, branched, or cyclic alkyl groups are exemplified.
In addition, when at least one of the three R 10 in the general formula (5) is other than a hydrogen atom and X is a single bond, at least one of the three Z has a carbon number of 1 to 1. 3 is preferably the above divalent organic group.
更に、前記他の繰り返し単位としては、(メタ)アクリル酸−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イルエステル、(メタ)アクリル酸−ビシクロ[2.2.2]オクタ−2−イルエステル、(メタ)アクリル酸−トリシクロ[5.2.1.02,6]デカ−7−イルエステル、(メタ)アクリル酸−テトラシクロ[6.2.1.13,6.02,7]ドデカ−9−イルエステル、(メタ)アクリル酸−トリシクロ[3.3.1.13,7]デカ−1−イルエステル、(メタ)アクリル酸−トリシクロ[3.3.1.13,7]デカ−2−イルエステル等の重合性不飽和結合が開裂した単位を挙げることができる。
尚、これらの他の繰り返し単位は、1種のみ含有されていてもよいし、2種以上含有されていてもよい。
Furthermore, as the other repeating unit, (meth) acrylic acid-bicyclo [2.2.1] hept-2-yl ester, (meth) acrylic acid-bicyclo [2.2.2] oct-2-yl Ester, (meth) acrylic acid-tricyclo [5.2.1.0 2,6 ] dec-7-yl ester, (meth) acrylic acid-tetracyclo [6.2.1.1 3,6 . 0 2,7 ] dodec-9-yl ester, (meth) acrylic acid-tricyclo [3.3.1.1 3,7 ] dec-1-yl ester, (meth) acrylic acid-tricyclo [3.3. 1.1,7 ] units having a polymerizable unsaturated bond cleaved such as deca-2-yl ester.
In addition, these other repeating units may contain only 1 type and may contain 2 or more types.
また、具体的な重合体(A)としては、例えば、下記に示す繰り返し単位の組み合わせにより構成されるもの等を挙げることができる。
尚、下記の各繰り返し単位におけるR12〜R14は、それぞれ、水素原子又はメチル基を示す。
Moreover, as a specific polymer (A), what is comprised by the combination of the repeating unit shown below etc. can be mentioned, for example.
In addition, R < 12 > -R < 14 > in each following repeating unit shows a hydrogen atom or a methyl group, respectively.
重合体(A)における前記繰り返し単位(1)の含有割合は、重合体(A)に含まれる全ての繰り返し単位の合計を100mol%とした場合に、0.5〜10mol%であり、好ましくは3〜10mol%、より好ましくは5〜9mol%である。この繰り返し単位(1)の含有割合が0.5mol%未満の場合、LWR等のレジストパターン形状が不十分となるおそれがある。一方、10mol%を超える場合、EL及び最小倒壊寸法(倒れ)が不十分となるおそれがある。
また、前記繰り返し単位(2)の含有割合は、重合体(A)に含まれる全ての繰り返し単位の合計を100mol%とした場合に、50〜70mol%、好ましくは50〜65mol%、より好ましくは50〜60mol%である。この繰り返し単位(2)の含有割合が50mol%未満の場合、最小倒壊寸法及び解像度が不十分となるおそれがある。一方、70mol%を超える場合、基板への密着性が不十分となるおそれがある。
また、前記他の繰り返し単位の含有割合は、重合体(A)に含まれる全ての繰り返し単位の合計を100mol%とした場合に、20〜49.5mol%であることが好ましく、より好ましくは30〜49.5mol%、更に好ましくは35〜49.5mol%である。この他の繰り返し単位の含有割合が20〜49.5mol%である場合、解像性、密着性等の観点から好ましい。
The content ratio of the repeating unit (1) in the polymer (A) is 0.5 to 10 mol% when the total of all repeating units contained in the polymer (A) is 100 mol%, preferably It is 3-10 mol%, More preferably, it is 5-9 mol%. When the content ratio of the repeating unit (1) is less than 0.5 mol%, the resist pattern shape such as LWR may be insufficient. On the other hand, when it exceeds 10 mol%, EL and the minimum collapse dimension (fall) may be insufficient.
The content of the repeating unit (2) is 50 to 70 mol%, preferably 50 to 65 mol%, more preferably, when the total of all repeating units contained in the polymer (A) is 100 mol%. It is 50-60 mol%. When the content ratio of the repeating unit (2) is less than 50 mol%, the minimum collapse size and resolution may be insufficient. On the other hand, when it exceeds 70 mol%, the adhesion to the substrate may be insufficient.
The content of the other repeating units is preferably 20 to 49.5 mol%, more preferably 30 when the total of all the repeating units contained in the polymer (A) is 100 mol%. It is -49.5 mol%, More preferably, it is 35-49.5 mol%. When the content rate of this other repeating unit is 20-49.5 mol%, it is preferable from viewpoints of resolution, adhesiveness, etc.
前記重合体(A)のゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)により測定されるポリスチレン換算重量平均分子量(以下、「Mw」という。)は、通常1000〜5000、好ましくは2000〜5000、より好ましくは3000〜5000である。このMwが1000未満の場合、レジストとしての耐熱性が低下するおそれがある。一方、5000を超える場合、LWR等が低下するおそれがある。
また、重合体(A)のMwと、GPCによるポリスチレン換算数平均分子量(以下、「Mn」という。)との比(Mw/Mn)は、通常1〜5、好ましくは1〜3である。
The weight average molecular weight in terms of polystyrene (hereinafter referred to as “Mw”) measured by gel permeation chromatography (GPC) of the polymer (A) is usually 1000 to 5000, preferably 2000 to 5000, and more preferably 3000 to 5000. 5000. When this Mw is less than 1000, the heat resistance as a resist may be reduced. On the other hand, when it exceeds 5000, LWR and the like may be lowered.
Moreover, the ratio (Mw / Mn) of Mw of the polymer (A) and polystyrene-equivalent number average molecular weight (hereinafter referred to as “Mn”) by GPC is usually 1 to 5, preferably 1 to 3.
前記重合体(A)は、例えば、各繰り返し単位に対応する単量体を、重合開始剤を使用し、必要に応じて連鎖移動剤の存在下、適当な溶媒中で重合することにより調製することができる。 The polymer (A) is prepared, for example, by polymerizing a monomer corresponding to each repeating unit in a suitable solvent in the presence of a chain transfer agent, if necessary, using a polymerization initiator. be able to.
前記重合開始剤としては、例えば、ヒドロパーオキシド類、ジアルキルパーオキシド類、ジアシルパーオキシド類、アゾ化合物等のラジカル重合開始剤等を挙げることができる。これらのなかでも、アゾ化合物が好ましく、特に、アゾビスイソブチロニトリルが好ましい。
前記アゾビスイソブチロニトリルを重合開始剤として用いる場合には、重合に用いられる単量体の総量を100mol%とした際に、アゾビスイソブチロニトリルの配合量が6〜15mol%であることが好ましく、より好ましくは7〜14mol%、更に好ましくは8〜13mol%である。この配合量が6〜15mol%である場合には、LWR、倒れのバランスが良好であるため好ましい。
Examples of the polymerization initiator include radical polymerization initiators such as hydroperoxides, dialkyl peroxides, diacyl peroxides, and azo compounds. Among these, azo compounds are preferable, and azobisisobutyronitrile is particularly preferable.
When the azobisisobutyronitrile is used as a polymerization initiator, the blending amount of azobisisobutyronitrile is 6 to 15 mol% when the total amount of monomers used for the polymerization is 100 mol%. More preferably, it is 7-14 mol%, More preferably, it is 8-13 mol%. A blending amount of 6 to 15 mol% is preferable because the balance between LWR and collapse is good.
前記重合に使用される溶媒としては、例えば、n−ペンタン、n−ヘキサン、n−ヘプタン、n−オクタン、n−ノナン、n−デカン等のアルカン類;シクロヘキサン、シクロヘプタン、シクロオクタン、デカリン、ノルボルナン等のシクロアルカン類;ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、クメン等の芳香族炭化水素類;クロロブタン類、ブロモヘキサン類、ジクロロエタン類、ヘキサメチレンジブロミド、クロロベンゼン等のハロゲン化炭化水素類;酢酸エチル、酢酸n−ブチル、酢酸i−ブチル、プロピオン酸メチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等の飽和カルボン酸エステル類;γ−ブチロラクトン等のアルキルラクトン類;テトラヒドロフラン、ジメトキシエタン類、ジエトキシエタン類等のエーエル類;2−ブタノン、2−ヘプタノン、メチルイソブチルケトン等のアルキルケトン類;シクロヘキサノン等のシクロアルキルケトン類;2−プロパノール、プロピレングリコールモノメチルエーテル等のアルコール類等を挙げることができる。これらの溶媒は、単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。 Examples of the solvent used for the polymerization include alkanes such as n-pentane, n-hexane, n-heptane, n-octane, n-nonane, and n-decane; cyclohexane, cycloheptane, cyclooctane, decalin, Cycloalkanes such as norbornane; aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, xylene, ethylbenzene, cumene; halogenated hydrocarbons such as chlorobutanes, bromohexanes, dichloroethanes, hexamethylene dibromide, chlorobenzene; ethyl acetate Saturated carboxylic acid esters such as n-butyl acetate, i-butyl acetate, methyl propionate, propylene glycol monomethyl ether acetate; alkyl lactones such as γ-butyrolactone; tetrahydrofuran, dimethoxyethanes, diethoxyethanes, etc. Eru acids; can be exemplified alcohols such as 2-propanol, propylene glycol monomethyl ether; cycloalkyl ketones such as cyclohexanone; 2-butanone, 2-heptanone, alkyl ketones such as methyl isobutyl ketone. These solvents may be used alone or in combination of two or more.
前記重合における反応温度は、通常40〜120℃、好ましくは50〜100℃である。また、前記重合における反応時間は、通常1〜48時間、好ましくは1〜24時間である。 The reaction temperature in the polymerization is usually 40 to 120 ° C, preferably 50 to 100 ° C. The reaction time in the polymerization is usually 1 to 48 hours, preferably 1 to 24 hours.
前記重合体(A)は、ハロゲン、金属等の不純物が少ないものであることが好ましく、更に、残留モノマーやオリゴマー成分が既定値以下、例えば、HPLCで0.1質量%以下等であることが好ましい。それにより、レジストとしての感度、解像度、プロセス安定性、パターン形状等を更に改善することができるとともに、液中異物や感度等の経時変化が無いレジストを提供することができる。 The polymer (A) preferably has few impurities such as halogen and metal, and the residual monomer and oligomer components are not more than predetermined values, for example, 0.1% by mass or less by HPLC. preferable. Thereby, the sensitivity, resolution, process stability, pattern shape, etc. as a resist can be further improved, and a resist free from changes over time such as foreign matter in liquid or sensitivity can be provided.
また、前記重合体(A)の精製法としては、例えば、以下の方法が挙げられる。
金属等の不純物を除去する方法としては、ゼータ電位フィルターを用いて重合体溶液中の金属を吸着させる方法や、蓚酸やスルホン酸等の酸性水溶液で重合体溶液を洗浄することで金属をキレート状態にして除去する方法等が挙げられる。
残留モノマーやオリゴマー成分を規定値以下に除去する方法としては、水洗や適切な溶媒を組み合わせることにより残留モノマーやオリゴマー成分を除去する液々抽出法、特定の分子量以下のもののみを抽出除去する限外濾過等の溶液状態での精製方法や、重合体溶液を貧溶媒へ滴下することで重合体を貧溶媒中に凝固させることにより残留モノマー等を除去する再沈澱法や、ろ別した重合体スラリーを貧溶媒で洗浄する等の固体状態での精製方法がある。尚、これらの方法は組み合わせて用いることができる。
また、前記再沈澱法に用いられる貧溶媒は、精製する重合体の物性等により適宜選択される。
Moreover, as a purification method of the said polymer (A), the following method is mentioned, for example.
As a method for removing impurities such as metals, a metal is adsorbed on the polymer solution using a zeta potential filter, or the metal solution is chelated by washing the polymer solution with an acidic aqueous solution such as oxalic acid or sulfonic acid. And the like.
Methods for removing residual monomers and oligomer components below the specified value include washing with water and a liquid-liquid extraction method that removes residual monomers and oligomer components by combining appropriate solvents, as well as extracting and removing only those with a specific molecular weight or less. Purification method in solution state such as external filtration, reprecipitation method that removes residual monomers by coagulating the polymer in the poor solvent by dropping the polymer solution into the poor solvent, or filtered polymer There is a purification method in a solid state such as washing the slurry with a poor solvent. These methods can be used in combination.
The poor solvent used in the reprecipitation method is appropriately selected depending on the physical properties of the polymer to be purified.
[2]感放射線性組成物
本発明の感放射線性組成物は、重合体と、感放射線性酸発生剤と、溶剤と、を含有することを特徴とする。
[2] Radiation sensitive composition The radiation sensitive composition of the present invention is characterized by containing a polymer, a radiation sensitive acid generator, and a solvent.
(2−1)重合体
前記重合体は、前述の本発明の半導体用レジスト重合体〔重合体(A)〕であり、前述の説明をそのまま適用することができる。
本発明の感放射線性組成物には、前記重合体(A)が1種のみ含有されていてもよいし、2種以上含有されていてもよい。
(2-1) Polymer The polymer is the above-described resist polymer for semiconductors [polymer (A)] of the present invention, and the above description can be applied as it is.
The radiation-sensitive composition of the present invention may contain only one type of the polymer (A), or may contain two or more types.
(2−2)感放射線性酸発生剤
前記感放射線性酸発生剤〔以下、「酸発生剤(B)」ともいう。〕は、露光により酸を発生するものであり、光酸発生剤として機能する。この酸発生剤は、露光により発生した酸によって、感放射線性組成物に含有される重合体(A)中に存在する酸解離性基を解離させて(保護基を脱離させて)、重合体(A)をアルカリ可溶性とする。そして、その結果、レジスト被膜の露光部がアルカリ現像液に易溶性となり、これによりポジ型のレジストパターンが形成される。
(2-2) Radiation sensitive acid generator The radiation sensitive acid generator [hereinafter also referred to as “acid generator (B)”. ] Generates an acid upon exposure and functions as a photoacid generator. This acid generator uses an acid generated by exposure to dissociate an acid-dissociable group present in the polymer (A) contained in the radiation-sensitive composition (eliminate a protecting group), and thereby generate heavy ions. The coalescence (A) is alkali-soluble. As a result, the exposed portion of the resist film becomes readily soluble in an alkaline developer, thereby forming a positive resist pattern.
前記酸発生剤(B)としては、例えば、下記一般式(6)で表される化合物を挙げることができる。 As said acid generator (B), the compound represented by following General formula (6) can be mentioned, for example.
前記一般式(6)におけるkは0〜2の整数である。
また、R15は水素原子、フッ素原子、ヒドロキシル基、炭素数1〜10の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基、炭素数1〜10の直鎖状若しくは分岐状のアルコキシル基、又は、炭素数2〜11の直鎖状若しくは分岐状のアルコキシカルボニル基を示す。
更に、R16は炭素数1〜10の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基、炭素数1〜10の直鎖状若しくは分岐状のアルコキシル基、炭素数1〜10の直鎖状、分岐状若しくは環状のアルカンスルホニル基を示す。尚、rは0〜10の整数である。
また、R17は相互に独立に炭素数1〜10の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基、置換されていてもよいフェニル基、又は置換されていてもよいナフチル基を示すか、或いは、2個のR17が互いに結合して形成された炭素数2〜10の2価の基を示す。尚、この2価の基は、置換されていてもよい。
更に、X−は、式;R18CnF2nSO3 − 、若しくはR18SO3 −(式中、R18は、水素原子、フッ素原子或いは置換されていてもよい炭素数1〜12の炭化水素基を示し、nは1〜10の整数である。)で表されるアニオン、又は下記一般式(7−1)若しくは(7−2)で表されるアニオンを示す。
K in the said General formula (6) is an integer of 0-2.
R 15 is a hydrogen atom, a fluorine atom, a hydroxyl group, a linear or branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a linear or branched alkoxyl group having 1 to 10 carbon atoms, or a carbon number 2-11 linear or branched alkoxycarbonyl groups are shown.
Further, R 16 is a linear or branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a linear or branched alkoxyl group having 1 to 10 carbon atoms, a linear or branched chain having 1 to 10 carbon atoms, or A cyclic alkanesulfonyl group is shown. In addition, r is an integer of 0-10.
R 17 independently represents a linear or branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an optionally substituted phenyl group, or an optionally substituted naphthyl group, or 2 a divalent group number of R 17 is 2 to 10 carbon atoms bound formed with each other. This divalent group may be substituted.
Further, X - is the formula; R 18 C n F 2n SO 3 -, or R 18 SO 3 - (In the formula, R 18 is a hydrogen atom, a fluorine atom or an optionally substituted C 1 -C 12 carbon A hydrocarbon group, and n is an integer of 1 to 10.) or an anion represented by the following general formula (7-1) or (7-2).
前記一般式(7−1)及び(7−2)におけるR19は相互に独立に炭素数1〜10の直鎖状若しくは分岐状のフッ素原子を含有するアルキル基を示すか、或いは、2個のR19が互いに結合して形成された炭素数2〜10のフッ素原子を含有する2価の基を示す。尚、この2価の基は置換されていてもよい。 R 19 in the general formulas (7-1) and (7-2) independently represents an alkyl group containing a linear or branched fluorine atom having 1 to 10 carbon atoms, or 2 R 19 is a divalent group containing a fluorine atom having 2 to 10 carbon atoms formed by bonding to each other. This divalent group may be substituted.
前記一般式(6)のR15、R16及びR17における炭素数1〜10の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基としては、それぞれ、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、2−メチルプロピル基、1−メチルプロピル基、t−ブチル基、n−ペンチル基、ネオペンチル基、n−ヘキシル基、n−ヘプチル基、n−オクチル基、2−エチルヘキシル基、n−ノニル基、n−デシル基等を挙げることができる。これらのアルキル基のなかでも、メチル基、エチル基、n−ブチル基、t−ブチル基等が好ましい。 Examples of the linear or branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms in R 15 , R 16 and R 17 in the general formula (6) include, for example, a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, i, -Propyl group, n-butyl group, 2-methylpropyl group, 1-methylpropyl group, t-butyl group, n-pentyl group, neopentyl group, n-hexyl group, n-heptyl group, n-octyl group, 2 -An ethylhexyl group, n-nonyl group, n-decyl group etc. can be mentioned. Of these alkyl groups, a methyl group, an ethyl group, an n-butyl group, a t-butyl group, and the like are preferable.
また、R15及びR16における炭素数1〜10の直鎖状若しくは分岐状のアルコキシル基としては、例えば、それぞれ、メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、i−プロポキシ基、n−ブトキシ基、2−メチルプロポキシ基、1−メチルプロポキシ基、t−ブトキシ基、n−ペンチルオキシ基、ネオペンチルオキシ基、n−ヘキシルオキシ基、n−ヘプチルオキシ基、n−オクチルオキシ基、2−エチルヘキシルオキシ基、n−ノニルオキシ基、n−デシルオキシ基等を挙げることができる。これらのアルコキシル基のうち、メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、n−ブトキシ基等が好ましい。 Examples of the linear or branched alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms in R 15 and R 16, for example, respectively, a methoxy group, an ethoxy group, n- propoxy group, i- propoxy, n- butoxy group 2-methylpropoxy group, 1-methylpropoxy group, t-butoxy group, n-pentyloxy group, neopentyloxy group, n-hexyloxy group, n-heptyloxy group, n-octyloxy group, 2-ethylhexyl An oxy group, n-nonyloxy group, n-decyloxy group, etc. can be mentioned. Of these alkoxyl groups, a methoxy group, an ethoxy group, an n-propoxy group, an n-butoxy group, and the like are preferable.
また、R15の炭素数2〜11の直鎖状若しくは分岐状のアルコキシカルボニル基としては、例えば、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、n−プロポキシカルボニル基、i−プロポキシカルボニル基、n−ブトキシカルボニル基、2−メチルプロポキシカルボニル基、1−メチルプロポキシカルボニル基、t−ブトキシカルボニル基、n−ペンチルオキシカルボニル基、ネオペンチルオキシカルボニル基、n−ヘキシルオキシカルボニル基、n−ヘプチルオキシカルボニル基、n−オクチルオキシカルボニル基、2−エチルヘキシルオキシカルボニル基、n−ノニルオキシカルボニル基、n−デシルオキシカルボニル基等を挙げることができる。これらのアルコキシカルボニル基のうち、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、n−ブトキシカルボニル基等が好ましい。 Examples of the linear or branched alkoxycarbonyl group having 2 to 11 carbon atoms of R 15 include, for example, a methoxycarbonyl group, an ethoxycarbonyl group, an n-propoxycarbonyl group, an i-propoxycarbonyl group, and an n-butoxycarbonyl group. Group, 2-methylpropoxycarbonyl group, 1-methylpropoxycarbonyl group, t-butoxycarbonyl group, n-pentyloxycarbonyl group, neopentyloxycarbonyl group, n-hexyloxycarbonyl group, n-heptyloxycarbonyl group, n -An octyloxycarbonyl group, 2-ethylhexyloxycarbonyl group, n-nonyloxycarbonyl group, n-decyloxycarbonyl group, etc. can be mentioned. Of these alkoxycarbonyl groups, a methoxycarbonyl group, an ethoxycarbonyl group, an n-butoxycarbonyl group, and the like are preferable.
また、R16の炭素数1〜10の直鎖状、分岐状若しくは環状のアルカンスルホニル基としては、例えば、メタンスルホニル基、エタンスルホニル基、n−プロパンスルホニル基、n−ブタンスルホニル基、tert−ブタンスルホニル基、n−ペンタンスルホニル基、ネオペンタンスルホニル基、n−ヘキサンスルホニル基、n−ヘプタンスルホニル基、n−オクタンスルホニル基、2−エチルヘキサンスルホニル基n−ノナンスルホニル基、n−デカンスルホニル基、シクロペンタンスルホニル基、シクロヘキサンスルホニル基等を挙げることができる。これらのアルカンスルホニル基のうちメタンスルホニル基、エタンスルホニル基、n−プロパンスルホニル基、n−ブタンスルホニル基、シクロペンタンスルホニル基、シクロヘキサンスルホニル基等が好ましい。 Examples of the linear, branched or cyclic alkanesulfonyl group having 1 to 10 carbon atoms of R 16 include a methanesulfonyl group, an ethanesulfonyl group, an n-propanesulfonyl group, an n-butanesulfonyl group, and a tert- Butanesulfonyl group, n-pentanesulfonyl group, neopentanesulfonyl group, n-hexanesulfonyl group, n-heptanesulfonyl group, n-octanesulfonyl group, 2-ethylhexanesulfonyl group n-nonanesulfonyl group, n-decanesulfonyl group , Cyclopentanesulfonyl group, cyclohexanesulfonyl group and the like. Of these alkanesulfonyl groups, a methanesulfonyl group, an ethanesulfonyl group, an n-propanesulfonyl group, an n-butanesulfonyl group, a cyclopentanesulfonyl group, a cyclohexanesulfonyl group, and the like are preferable.
また、前記一般式(6)におけるrは、0〜10の整数であり、0〜2であることが好ましい。 Moreover, r in the said General formula (6) is an integer of 0-10, and it is preferable that it is 0-2.
前記一般式(6)のR17における置換されていてもよいフェニル基としては、例えば、フェニル基、o−トリル基、m−トリル基、p−トリル基、2,3−ジメチルフェニル基、2,4−ジメチルフェニル基、2,5−ジメチルフェニル基、2,6−ジメチルフェニル基、3,4−ジメチルフェニル基、3,5−ジメチルフェニル基、2,4,6−トリメチルフェニル基、4−エチルフェニル基、4−t−ブチルフェニル基、4−シクロヘキシルフェニル基、4−フルオロフェニル基等のフェニル基、又は炭素数1〜10の直鎖状、分岐状若しくは環状のアルキル基で置換されたフェニル基(以下、「アルキル置換フェニル基」という。)等を挙げることができる。更には、これらのフェニル基若しくはアルキル置換フェニル基を、ヒドロキシル基、カルボキシル基、シアノ基、ニトロ基、アルコキシル基、アルコキシアルキル基、アルコキシカルボニル基及びアルコキシカルボニルオキシ基等のうちの少なくとも1種で置換した基等を挙げることができる。 Examples of the optionally substituted phenyl group in R 17 of the general formula (6) include a phenyl group, o-tolyl group, m-tolyl group, p-tolyl group, 2,3-dimethylphenyl group, 2 , 4-dimethylphenyl group, 2,5-dimethylphenyl group, 2,6-dimethylphenyl group, 3,4-dimethylphenyl group, 3,5-dimethylphenyl group, 2,4,6-trimethylphenyl group, 4 -Substituted with phenyl groups such as ethylphenyl group, 4-t-butylphenyl group, 4-cyclohexylphenyl group, 4-fluorophenyl group, or linear, branched or cyclic alkyl groups having 1 to 10 carbon atoms. And a phenyl group (hereinafter referred to as “alkyl-substituted phenyl group”). Furthermore, these phenyl groups or alkyl-substituted phenyl groups are substituted with at least one of hydroxyl group, carboxyl group, cyano group, nitro group, alkoxyl group, alkoxyalkyl group, alkoxycarbonyl group, alkoxycarbonyloxy group, and the like. And the like.
前記フェニル基及びアルキル置換フェニル基に対する置換基のうち、前記アルコキシル基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、i−プロポキシ基、n−ブトキシ基、2−メチルプロポキシ基、1−メチルプロポキシ基、t−ブトキシ基、シクロペンチルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基等の炭素数1〜20の直鎖状、分岐状若しくは環状のアルコキシル基等を挙げることができる。
また、前記置換基のうち、前記アルコキシアルキル基としては、例えば、メトキシメチル基、エトキシメチル基、1−メトキシエチル基、2−メトキシエチル基、1−エトキシエチル基、2−エトキシエチル基等の炭素原子数2〜21の直鎖状、分岐状若しくは環状のアルコキシアルキル基等を挙げることができる。
Among the substituents for the phenyl group and the alkyl-substituted phenyl group, the alkoxyl group includes, for example, methoxy group, ethoxy group, n-propoxy group, i-propoxy group, n-butoxy group, 2-methylpropoxy group, 1 -A linear, branched or cyclic alkoxyl group having 1 to 20 carbon atoms such as a methylpropoxy group, a t-butoxy group, a cyclopentyloxy group and a cyclohexyloxy group.
Among the substituents, examples of the alkoxyalkyl group include a methoxymethyl group, an ethoxymethyl group, a 1-methoxyethyl group, a 2-methoxyethyl group, a 1-ethoxyethyl group, and a 2-ethoxyethyl group. Examples thereof include linear, branched or cyclic alkoxyalkyl groups having 2 to 21 carbon atoms.
更に、前記置換基のうち、前記アルコキシカルボニル基としては、例えば、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、n−プロポキシカルボニル基、i−プロポキシカルボニル基、n−ブトキシカルボニル基、2−メチルプロポキシカルボニル基、1−メチルプロポキシカルボニル基、t−ブトキシカルボニル基、シクロペンチルオキシカルボニル基、シクロヘキシルオキシカルボニル等の炭素数2〜21の直鎖状、分岐状若しくは環状のアルコキシカルボニル基等を挙げることができる。
また、前記置換基のうち、前記アルコキシカルボニルオキシ基としては、例えば、メトキシカルボニルオキシ基、エトキシカルボニルオキシ基、n−プロポキシカルボニルオキシ基、i−プロポキシカルボニルオキシ基、n−ブトキシカルボニルオキシ基、t−ブトキシカルボニルオキシ基、シクロペンチルオキシカルボニル基、シクロヘキシルオキシカルボニル等の炭素数2〜21の直鎖状、分岐状若しくは環状のアルコキシカルボニルオキシ基等を挙げることができる。
Furthermore, among the substituents, examples of the alkoxycarbonyl group include methoxycarbonyl group, ethoxycarbonyl group, n-propoxycarbonyl group, i-propoxycarbonyl group, n-butoxycarbonyl group, 2-methylpropoxycarbonyl group, Examples thereof include linear, branched or cyclic alkoxycarbonyl groups having 2 to 21 carbon atoms such as 1-methylpropoxycarbonyl group, t-butoxycarbonyl group, cyclopentyloxycarbonyl group and cyclohexyloxycarbonyl.
Of the substituents, the alkoxycarbonyloxy group includes, for example, a methoxycarbonyloxy group, an ethoxycarbonyloxy group, an n-propoxycarbonyloxy group, an i-propoxycarbonyloxy group, an n-butoxycarbonyloxy group, t Examples thereof include linear, branched or cyclic alkoxycarbonyloxy groups having 2 to 21 carbon atoms such as butoxycarbonyloxy group, cyclopentyloxycarbonyl group, cyclohexyloxycarbonyl and the like.
特に、一般式(6)におけるR17の置換されていてもよいフェニル基のなかでも、フェニル基、4−シクロヘキシルフェニル基、4−t−ブチルフェニル基、4−メトキシフェニル基、4−t−ブトキシフェニル基等が好ましい。 In particular, among the optionally substituted phenyl groups represented by R 17 in the general formula (6), phenyl group, 4-cyclohexylphenyl group, 4-t-butylphenyl group, 4-methoxyphenyl group, 4-t- A butoxyphenyl group and the like are preferable.
また、R17における置換されていてもよいナフチル基としては、例えば、1−ナフチル基、2−メチル−1−ナフチル基、3−メチル−1−ナフチル基、4−メチル−1−ナフチル基、4−メチル−1−ナフチル基、5−メチル−1−ナフチル基、6−メチル−1−ナフチル基、7−メチル−1−ナフチル基、8−メチル−1−ナフチル基、2,3−ジメチル−1−ナフチル基、2,4−ジメチル−1−ナフチル基、2,5−ジメチル−1−ナフチル基、2,6−ジメチル−1−ナフチル基、2,7−ジメチル−1−ナフチル基、2,8−ジメチル−1−ナフチル基、3,4−ジメチル−1−ナフチル基、3,5−ジメチル−1−ナフチル基、3,6−ジメチル−1−ナフチル基、3,7−ジメチル−1−ナフチル基、3,8−ジメチル−1−ナフチル基、4,5−ジメチル−1−ナフチル基、5,8−ジメチル−1−ナフチル基、4−エチル−1−ナフチル基2−ナフチル基、1−メチル−2−ナフチル基、3−メチル−2−ナフチル基、4−メチル−2−ナフチル基等のナフチル基、又は炭素数1〜10の直鎖状、分岐状若しくは環状のアルキル基で置換されたナフチル基(以下、「アルキル置換ナフチル基」という。)等を挙げることができる。更には、これらのナフチル基若しくはアルキル置換ナフチル基を、ヒドロキシル基、カルボキシル基、シアノ基、ニトロ基、アルコキシル基、アルコキシアルキル基、アルコキシカルボニル基、アルコキシカルボニルオキシ基等のうちの少なくとも1種で置換した基等を挙げることができる。
尚、前記ナフチル基及びアルキル置換ナフチル基に対する置換基については、前述のフェニル基及びアルキル置換フェニル基に対する置換基の説明をそのまま適用することができる。
Examples of the optionally substituted naphthyl group for R 17 include 1-naphthyl group, 2-methyl-1-naphthyl group, 3-methyl-1-naphthyl group, 4-methyl-1-naphthyl group, 4-methyl-1-naphthyl group, 5-methyl-1-naphthyl group, 6-methyl-1-naphthyl group, 7-methyl-1-naphthyl group, 8-methyl-1-naphthyl group, 2,3-dimethyl -1-naphthyl group, 2,4-dimethyl-1-naphthyl group, 2,5-dimethyl-1-naphthyl group, 2,6-dimethyl-1-naphthyl group, 2,7-dimethyl-1-naphthyl group, 2,8-dimethyl-1-naphthyl group, 3,4-dimethyl-1-naphthyl group, 3,5-dimethyl-1-naphthyl group, 3,6-dimethyl-1-naphthyl group, 3,7-dimethyl- 1-naphthyl group, 3,8-dimethyl- 1-naphthyl group, 4,5-dimethyl-1-naphthyl group, 5,8-dimethyl-1-naphthyl group, 4-ethyl-1-naphthyl group, 2-naphthyl group, 1-methyl-2-naphthyl group, 3 A naphthyl group substituted with a naphthyl group such as a methyl-2-naphthyl group or 4-methyl-2-naphthyl group or a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 10 carbon atoms (hereinafter referred to as “alkyl A substituted naphthyl group ”) and the like. Furthermore, these naphthyl groups or alkyl-substituted naphthyl groups are substituted with at least one of hydroxyl group, carboxyl group, cyano group, nitro group, alkoxyl group, alkoxyalkyl group, alkoxycarbonyl group, alkoxycarbonyloxy group and the like. And the like.
In addition, about the substituent with respect to the said naphthyl group and an alkyl substituted naphthyl group, the description of the substituent with respect to the above-mentioned phenyl group and an alkyl substituted phenyl group is applicable as it is.
特に、一般式(6)におけるR17の置換されていてもよいナフチル基のなかでも、1−ナフチル基、1−(4−メトキシナフチル)基、1−(4−エトキシナフチル)基、1−(4−n−プロポキシナフチル)基、1−(4−n−ブトキシナフチル)基、2−(7−メトキシナフチル)基、2−(7−エトキシナフチル)基、2−(7−n−プロポキシナフチル)基、2−(7−n−ブトキシナフチル)基等が好ましい。 In particular, among the optionally substituted naphthyl groups of R 17 in the general formula (6), a 1-naphthyl group, a 1- (4-methoxynaphthyl) group, a 1- (4-ethoxynaphthyl) group, 1- (4-n-propoxynaphthyl) group, 1- (4-n-butoxynaphthyl) group, 2- (7-methoxynaphthyl) group, 2- (7-ethoxynaphthyl) group, 2- (7-n-propoxy) A naphthyl) group, a 2- (7-n-butoxynaphthyl) group, and the like are preferable.
また、2個のR17が互いに結合して形成する炭素数2〜10の2価の基としては、前記一般式(6)中の硫黄原子とともに5員又は6員の環、特に好ましくは5員の環(即ち、テトラヒドロチオフェン環)を形成する基が好ましい。また、この2価の基は、置換されていてもよい。この際の置換基としては、例えば、前述のフェニル基又はアルキル置換フェニル基に対する置換基として例示したヒドロキシル基、カルボキシル基、シアノ基、ニトロ基、アルコキシル基、アルコキアルキル基、アルコキシカルボニル基、アルコキシカルボニルオキシ基等を挙げることができる。 In addition, the divalent group having 2 to 10 carbon atoms formed by bonding two R 17 to each other, together with the sulfur atom in the general formula (6), a 5-membered or 6-membered ring, particularly preferably 5 Groups that form member rings (ie, tetrahydrothiophene rings) are preferred. Further, this divalent group may be substituted. Examples of the substituent at this time include, for example, the hydroxyl group, carboxyl group, cyano group, nitro group, alkoxyl group, alkoxyalkyl group, alkoxycarbonyl group, alkoxy group exemplified as the substituent for the above-mentioned phenyl group or alkyl-substituted phenyl group. A carbonyloxy group etc. can be mentioned.
また、前記一般式(6)におけるR17は、前述の例示のなかでも、メチル基、エチル基、フェニル基、4−メトキシフェニル基、1−ナフチル基、2個のR17が互いに結合して硫黄原子とともにテトラヒドロチオフェン環構造を形成する2価の基等が好ましい。 R 17 in the general formula (6) is a methyl group, an ethyl group, a phenyl group, a 4-methoxyphenyl group, a 1-naphthyl group, or two R 17 's bonded to each other among the above-mentioned examples. A divalent group that forms a tetrahydrothiophene ring structure with a sulfur atom is preferred.
前記一般式(6)の好ましいカチオン部位としては、トリフェニルスルホニウムカチオン、トリ−1−ナフチルスルホニウムカチオン、トリ−tert−ブチルフェニルスルホニウムカチオン、4−フルオロフェニル−ジフェニルスルホニウムカチオン、ジ−4−フルオロフェニル−フェニルスルホニウムカチオン、トリ−4−フルオロフェニルスルホニウムカチオン、4−シクロヘキシルフェニル−ジフェニルスルホニウムカチオン、4−メタンスルホニルフェニル−ジフェニルスルホニウムカチオン、4−シクロヘキサンスルホニル−ジフェニルスルホニウムカチオン、1−ナフチルジメチルスルホニウムカチオン、1−ナフチルジエチルスルホニウムカチオン、1−(4−ヒドロキシナフタレン−1−イル)ジメチルスルホニウムカチオン、1−(4−メチルナフタレン−1−イル)ジメチルスルホニウムカチオン、1−(4−メチルナフタレン−1−イル)ジエチルスルホニウムカチオン、1−(4−シアノナフタレン−1−イル)ジメチルスルホニウムカチオン、1−(4−シアノナフタレン−1−イル)ジエチルスルホニウムカチオン、1−(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)テトラヒドロチオフェニウムカチオン、1−(4−メトキシナフタレン−1−イル)テトラヒドロチオフェニウムカチオン、1−(4−エトキシナフタレン−1−イル)テトラヒドロチオフェニウムカチオン、1−(4−n−プロポキシナフタレン−1−イル)テトラヒドロチオフェニウムカチオン、1−(4−n−ブトキシナフタレン−1−イル)テトラヒドロチオフェニウムカチオン、2−(7−メトキシナフタレン−2−イル)テトラヒドロチオフェニウムカチオン、2−(7−エトキシナフタレン−2−イル)テトラヒドロチオフェニウムカチオン、2−(7−n−プロポキシナフタレン−2−イル)テトラヒドロチオフェニウムカチオン、2−(7−n−ブトキシナフタレン−2−イル)テトラヒドロチオフェニウムカチオン等を挙げることができる。 Preferred cation sites of the general formula (6) include triphenylsulfonium cation, tri-1-naphthylsulfonium cation, tri-tert-butylphenylsulfonium cation, 4-fluorophenyl-diphenylsulfonium cation, and di-4-fluorophenyl. -Phenylsulfonium cation, tri-4-fluorophenylsulfonium cation, 4-cyclohexylphenyl-diphenylsulfonium cation, 4-methanesulfonylphenyl-diphenylsulfonium cation, 4-cyclohexanesulfonyl-diphenylsulfonium cation, 1-naphthyldimethylsulfonium cation, 1 -Naphthyl diethylsulfonium cation, 1- (4-hydroxynaphthalen-1-yl) dimethylsulfonium kathi 1- (4-methylnaphthalen-1-yl) dimethylsulfonium cation, 1- (4-methylnaphthalen-1-yl) diethylsulfonium cation, 1- (4-cyanonaphthalen-1-yl) dimethylsulfonium cation, 1- (4-cyanonaphthalen-1-yl) diethylsulfonium cation, 1- (3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl) tetrahydrothiophenium cation, 1- (4-methoxynaphthalen-1-yl) tetrahydrothio Phenium cation, 1- (4-ethoxynaphthalen-1-yl) tetrahydrothiophenium cation, 1- (4-n-propoxynaphthalen-1-yl) tetrahydrothiophenium cation, 1- (4-n-butoxy Naphthalen-1-yl) tetrahydrothiophenium Thione, 2- (7-methoxynaphthalen-2-yl) tetrahydrothiophenium cation, 2- (7-ethoxynaphthalen-2-yl) tetrahydrothiophenium cation, 2- (7-n-propoxynaphthalene-2- Yl) tetrahydrothiophenium cation, 2- (7-n-butoxynaphthalen-2-yl) tetrahydrothiophenium cation, and the like.
前記一般式(6)のX−で表されるR18CnF2nSO3 −で表されるアニオンにおけるCnF2n−基は、炭素数nのパーフルオロアルキレン基であるが、この基は直鎖状であってもよいし、分岐状であってもよい。また、nは1、2、4又は8であることが好ましい。
また、R18CnF2nSO3 −及びR18SO3 −で表される各アニオンのR18における置換されていてもよい炭素数1〜12の炭化水素基としては、炭素数1〜12のアルキル基、シクロアルキル基、有橋脂環式炭化水素基が好ましい。具体的には、メチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、2−メチルプロピル基、1−メチルプロピル基、t−ブチル基、n−ペンチル基、ネオペンチル基、n−ヘキシル基、シクロヘキシル基、n−ヘプチル基、n−オクチル基、2−エチルヘキシル基、n−ノニル基、n−デシル基、ノルボルニル基、ノルボニルメチル基、ヒドロキシノルボルニル基、アダマンチル基等を挙げることができる。
The C n F 2n — group in the anion represented by R 18 C n F 2n SO 3 — represented by X − in the general formula (6) is a perfluoroalkylene group having n carbon atoms. May be linear or branched. N is preferably 1, 2, 4 or 8.
Also, R 18 C n F 2n SO 3 - and R 18 SO 3 - as a hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms which may be substituted in R 18 of each anion represented, carbon 1 to 12 An alkyl group, a cycloalkyl group, and a bridged alicyclic hydrocarbon group are preferred. Specifically, methyl group, ethyl group, n-propyl group, i-propyl group, n-butyl group, 2-methylpropyl group, 1-methylpropyl group, t-butyl group, n-pentyl group, neopentyl group N-hexyl group, cyclohexyl group, n-heptyl group, n-octyl group, 2-ethylhexyl group, n-nonyl group, n-decyl group, norbornyl group, norbornylmethyl group, hydroxynorbornyl group, adamantyl group Etc.
前記一般式(7−1)及び(7−2)のR19における炭素数1〜10の直鎖状若しくは分岐状のフッ素原子を含有するアルキル基としては、例えば、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基、ヘプタフルオロプロピル基、ノナフルオロブチル基、ドデカフルオロペンチル基、パーフルオロオクチル基等を挙げることができる。 Examples of the alkyl group containing a linear or branched fluorine atom having 1 to 10 carbon atoms in R 19 of the general formulas (7-1) and (7-2) include a trifluoromethyl group and a pentafluoro group. Examples thereof include an ethyl group, a heptafluoropropyl group, a nonafluorobutyl group, a dodecafluoropentyl group, and a perfluorooctyl group.
また、前記一般式(7−1)及び(7−2)において、2個のR19が互いに結合して形成する炭素数2〜10の2価のフッ素原子を含有する基としては、テトラフルオロエチレン基、ヘキサフルオロプロピレン基、オクタフルオロブチレン基、デカフルオロペンチレン基、ウンデカフルオロヘキシレン基等を挙げることができる。 In the general formulas (7-1) and (7-2), the group containing a divalent fluorine atom having 2 to 10 carbon atoms formed by bonding two R 19 to each other is tetrafluoro. Examples thereof include an ethylene group, a hexafluoropropylene group, an octafluorobutylene group, a decafluoropentylene group, and an undecafluorohexylene group.
また、前記一般式(6)の好ましいアニオン部位としては、トリフルオロメタンスルホネートアニオン、パーフルオロ−n−ブタンスルホネートアニオン、パーフルオロ−n−オクタンスルホネートアニオン、2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−2−イル)−1,1,2,2−テトラフルオロエタンスルホネートアニオン、2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−2−イル)−1,1−ジフルオロエタンスルホネートアニオン、1−アダマンチルスルホネートアニオン及び下記式(8−1)〜(8−7)で挙げられるアニオン等を挙げることができる。 In addition, preferable anion sites of the general formula (6) include trifluoromethanesulfonate anion, perfluoro-n-butanesulfonate anion, perfluoro-n-octanesulfonate anion, 2- (bicyclo [2.2.1] hepta. -2-yl) -1,1,2,2-tetrafluoroethanesulfonate anion, 2- (bicyclo [2.2.1] hept-2-yl) -1,1-difluoroethanesulfonate anion, 1-adamantylsulfonate Examples include anions and anions exemplified by the following formulas (8-1) to (8-7).
前記一般式(6)で表される酸発生剤は、前記のように例示されたカチオン及びアニオンの組合せにより与えられるが、その組合せは特に限定されず、適宜選定することができる。 The acid generator represented by the general formula (6) is given by the combination of the cation and the anion exemplified as described above, but the combination is not particularly limited and can be appropriately selected.
また、前記酸発生剤(B)としては、例えば、オニウム塩化合物、ハロゲン含有化合物、ジアゾケトン化合物、スルホン化合物、スルホン酸化合物等を用いることもできる。 Moreover, as said acid generator (B), an onium salt compound, a halogen containing compound, a diazoketone compound, a sulfone compound, a sulfonic acid compound etc. can also be used, for example.
前記オニウム塩化合物としては、例えば、ヨードニウム塩、スルホニウム塩、ホスホニウム塩、ジアゾニウム塩、ピリジニウム塩等を挙げることができる。オニウム塩化合物の具体例としては、ジフェニルヨードニウムトリフルオロメタンスルホネート、ジフェニルヨードニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネート、ジフェニルヨードニウムパーフルオロ−n−オクタンスルホネート、ジフェニルヨードニウム2−ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−2−イル−1,1,2,2−テトラフルオロエタンスルホネート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムトリフルオロメタンスルホネート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムパーフルオロ−n−オクタンスルホネート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウム2−ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−2−イル−1,1,2,2−テトラフルオロエタンスルホネート、シクロヘキシル・2−オキソシクロヘキシル・メチルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、ジシクロヘキシル・2−オキソシクロヘキシルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、2−オキソシクロヘキシルジメチルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート等を挙げることができる。 Examples of the onium salt compounds include iodonium salts, sulfonium salts, phosphonium salts, diazonium salts, pyridinium salts, and the like. Specific examples of the onium salt compound include diphenyliodonium trifluoromethanesulfonate, diphenyliodonium nonafluoro-n-butanesulfonate, diphenyliodonium perfluoro-n-octanesulfonate, diphenyliodonium 2-bicyclo [2.2.1] hepta-2. -Yl-1,1,2,2-tetrafluoroethanesulfonate, bis (4-t-butylphenyl) iodonium trifluoromethanesulfonate, bis (4-t-butylphenyl) iodonium nonafluoro-n-butanesulfonate, bis ( 4-t-butylphenyl) iodonium perfluoro-n-octanesulfonate, bis (4-t-butylphenyl) iodonium 2-bicyclo [2.2.1] hept-2-yl-1,1,2,2- Te La tetrafluoroethane sulfonate, cyclohexyl 2-oxo-cyclohexyl methyl trifluoromethanesulfonate, dicyclohexyl-2-oxo-cyclohexyl trifluoromethane sulfonate, and 2-oxo-cyclohexyl dimethyl sulfonium trifluoromethanesulfonate, and the like.
前記ハロゲン含有化合物としては、例えば、ハロアルキル基含有炭化水素化合物、ハロアルキル基含有複素環式化合物等を挙げることができる。ハロゲン含有化合物の具体例としては、フェニルビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−メトキシフェニルビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、1−ナフチルビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン等の(トリクロロメチル)−s−トリアジン誘導体や、1,1−ビス(4−クロロフェニル)−2,2,2−トリクロロエタン等を挙げることができる。 Examples of the halogen-containing compound include haloalkyl group-containing hydrocarbon compounds and haloalkyl group-containing heterocyclic compounds. Specific examples of halogen-containing compounds include (trichloromethyl such as phenylbis (trichloromethyl) -s-triazine, 4-methoxyphenylbis (trichloromethyl) -s-triazine, 1-naphthylbis (trichloromethyl) -s-triazine. ) -S-triazine derivatives and 1,1-bis (4-chlorophenyl) -2,2,2-trichloroethane.
前記ジアゾケトン化合物としては、例えば、1,3−ジケト−2−ジアゾ化合物、ジアゾベンゾキノン化合物、ジアゾナフトキノン化合物等を挙げることができる。ジアゾケトンの具体例としては、1,2−ナフトキノンジアジド−4−スルホニルクロリド、1,2−ナフトキノンジアジド−5−スルホニルクロリド、2,3,4,4’−テトラヒドロキシベンゾフェノンの1,2−ナフトキノンジアジド−4−スルホン酸エステル又は1,2−ナフトキノンジアジド−5−スルホン酸エステル、1,1,1−トリス(4−ヒドロキシフェニル)エタンの1,2−ナフトキノンジアジド−4−スルホン酸エステル又は1,2−ナフトキノンジアジド−5−スルホン酸エステル等を挙げることができる。 Examples of the diazoketone compound include a 1,3-diketo-2-diazo compound, a diazobenzoquinone compound, a diazonaphthoquinone compound, and the like. Specific examples of the diazo ketone include 1,2-naphthoquinonediazide-4-sulfonyl chloride, 1,2-naphthoquinonediazide-5-sulfonyl chloride, 1,2, naphthoquinonediazide of 2,3,4,4′-tetrahydroxybenzophenone. -4-sulfonic acid ester or 1,2-naphthoquinonediazide-5-sulfonic acid ester, 1,1,1-naphthoquinonediazide-4-sulfonic acid ester of 1,1,1-tris (4-hydroxyphenyl) ethane Examples include 2-naphthoquinonediazide-5-sulfonic acid ester.
前記スルホン化合物としては、例えば、β−ケトスルホン、β−スルホニルスルホンや、これらの化合物のα−ジアゾ化合物等を挙げることができる。スルホン化合物の具体例としては、4−トリスフェナシルスルホン、メシチルフェナシルスルホン、ビス(フェニルスルホニル)メタン等を挙げることができる。 Examples of the sulfone compound include β-ketosulfone, β-sulfonylsulfone, and α-diazo compounds of these compounds. Specific examples of the sulfone compound include 4-trisphenacylsulfone, mesitylphenacylsulfone, bis (phenylsulfonyl) methane, and the like.
前記スルホン酸化合物として、例えば、アルキルスルホン酸エステル、アルキルスルホン酸イミド、ハロアルキルスルホン酸エステル、アリールスルホン酸エステル、イミノスルホネート等を挙げることができる。スルホン酸化合物の具体例としては、ベンゾイントシレート、ピロガロールのトリス(トリフルオロメタンスルホネート)、ニトロベンジル−9,10−ジエトキシアントラセン−2−スルホネート、トリフルオロメタンスルホニルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボジイミド、ノナフルオロ−n−ブタンスルホニルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボジイミド、パーフルオロ−n−オクタンスルホニルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボジイミド、2−ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−2−イル−1,1,2,2−テトラフルオロエタンスルホニルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボジイミド、N−(トリフルオロメタンスルホニルオキシ)スクシンイミド、N−(ノナフルオロ−n−ブタンスルホニルオキシ)スクシンイミド、N−(パーフルオロ−n−オクタンスルホニルオキシ)スクシンイミド、N−(2−ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−2−イル−1,1,2,2−テトラフルオロエタンスルホニルオキシ)スクシンイミド、1,8−ナフタレンジカルボン酸イミドトリフルオロメタンスルホネート、1,8−ナフタレンジカルボン酸イミドノナフルオロ−n−ブタンスルホネート、1,8−ナフタレンジカルボン酸イミドパーフルオロ−n−オクタンスルホネート等を挙げることができる。 Examples of the sulfonic acid compounds include alkyl sulfonic acid esters, alkyl sulfonic acid imides, haloalkyl sulfonic acid esters, aryl sulfonic acid esters, and imino sulfonates. Specific examples of the sulfonic acid compounds include benzoin tosylate, pyrogallol tris (trifluoromethanesulfonate), nitrobenzyl-9,10-diethoxyanthracene-2-sulfonate, trifluoromethanesulfonylbicyclo [2.2.1] hept- 5-ene-2,3-dicarbodiimide, nonafluoro-n-butanesulfonylbicyclo [2.2.1] hept-5-ene-2,3-dicarbodiimide, perfluoro-n-octanesulfonylbicyclo [2.2 .1] Hept-5-ene-2,3-dicarbodiimide, 2-bicyclo [2.2.1] hept-2-yl-1,1,2,2-tetrafluoroethanesulfonylbicyclo [2.2. 1] Hept-5-ene-2,3-dicarbodiimide, N- (trifluoromethanesulfonyl Xyl) succinimide, N- (nonafluoro-n-butanesulfonyloxy) succinimide, N- (perfluoro-n-octanesulfonyloxy) succinimide, N- (2-bicyclo [2.2.1] hept-2-yl- 1,1,2,2-tetrafluoroethanesulfonyloxy) succinimide, 1,8-naphthalenedicarboxylic imide trifluoromethanesulfonate, 1,8-naphthalenedicarboxylic imidononafluoro-n-butanesulfonate, 1,8-naphthalenedicarboxylic Examples include acid imido perfluoro-n-octane sulfonate.
これらの酸発生剤(B)のなかでも、前記一般式(8)で表されるものが好ましい。
尚、これらの酸発生剤(B)は、単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。また、この酸発生剤(B)として、前記一般式(8)で表される酸発生剤と、それ以外の酸発生剤とを組み合わせて使用する際、酸発生剤(B)全体を100質量%とした場合に、一般式(8)で表される酸発生剤以外の酸発生剤の含有割合が、80質量%以下であることが好ましく、より好ましくは60質量%以下である。
Among these acid generators (B), those represented by the general formula (8) are preferable.
In addition, these acid generators (B) may be used independently and may be used in combination of 2 or more type. Moreover, when this acid generator (B) is used in combination with the acid generator represented by the general formula (8) and other acid generators, the total amount of the acid generator (B) is 100 masses. %, The content of the acid generator other than the acid generator represented by the general formula (8) is preferably 80% by mass or less, and more preferably 60% by mass or less.
前記酸発生剤(B)の配合量は、レジストとしての感度及び現像性を確保する観点から、重合体(A)100質量部に対して、0.1〜20質量部であることが好ましく、更に好ましくは0.5〜10質量部である。この配合量が、0.1質量部未満の場合、感度及び現像性が低下するおそれがある。一方、20質量部を超える場合、放射線に対する透明性が低下して、矩形のレジストパターンが得られ難くなるおそれがある。 The blending amount of the acid generator (B) is preferably 0.1 to 20 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polymer (A) from the viewpoint of ensuring sensitivity and developability as a resist. More preferably, it is 0.5-10 mass parts. If the amount is less than 0.1 parts by mass, the sensitivity and developability may be reduced. On the other hand, when it exceeds 20 parts by mass, the transparency to radiation is lowered, and it may be difficult to obtain a rectangular resist pattern.
(2−3)溶剤
本発明の感放射線性組成物は、その使用に際して、全固形分濃度が、通常1〜50質量%、好ましくは1〜25質量%となるように、溶剤〔以下、「溶剤(C)」ともいう。〕に溶解したのち、例えば、孔径0.2μm程度のフィルターでろ過することによって、組成物溶液として調製される。
(2-3) Solvent When using the radiation-sensitive composition of the present invention, the total solid content concentration is usually 1 to 50% by mass, preferably 1 to 25% by mass. Also referred to as “solvent (C)”. After being dissolved, the composition solution is prepared by, for example, filtering with a filter having a pore size of about 0.2 μm.
前記溶剤(C)としては、例えば、2−ブタノン、2−ペンタノン、3−メチル−2−ブタノン、2−ヘキサノン、4−メチル−2−ペンタノン、3−メチル−2−ペンタノン、3,3−ジメチル−2−ブタノン、2−ヘプタノン、2−オクタノン等の直鎖状若しくは分岐状のケトン類;シクロペンタノン、3−メチルシクロペンタノン、シクロヘキサノン、2−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、イソホロン等の環状のケトン類;プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノ−n−プロピルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノ−i−プロピルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノ−n−ブチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノ−i−ブチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノ−sec−ブチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノ−t−ブチルエーテルアセテート等のプロピレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類;2−ヒドロキシプロピオン酸メチル、2−ヒドロキシプロピオン酸エチル、2−ヒドロキシプロピオン酸n−プロピル、2−ヒドロキシプロピオン酸i−プロピル、2−ヒドロキシプロピオン酸n−ブチル、2−ヒドロキシプロピオン酸i−ブチル、2−ヒドロキシプロピオン酸sec−ブチル、2−ヒドロキシプロピオン酸t−ブチル等の2−ヒドロキシプロピオン酸アルキル類;3−メ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、3−エトキシプロピオン酸メチル、3−エトキシプロピオン酸エチル等の3−アルコキシプロピオン酸アルキル類のほか、 Examples of the solvent (C) include 2-butanone, 2-pentanone, 3-methyl-2-butanone, 2-hexanone, 4-methyl-2-pentanone, 3-methyl-2-pentanone, 3,3- Linear or branched ketones such as dimethyl-2-butanone, 2-heptanone, 2-octanone; cyclopentanone, 3-methylcyclopentanone, cyclohexanone, 2-methylcyclohexanone, 2,6-dimethylcyclohexanone, Cyclic ketones such as isophorone; propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monoethyl ether acetate, propylene glycol mono-n-propyl ether acetate, propylene glycol mono-i-propyl ether acetate, propylene glycol mono-n-butyl Propylene glycol monoalkyl ether acetates such as ether acetate, propylene glycol mono-i-butyl ether acetate, propylene glycol mono-sec-butyl ether acetate, propylene glycol mono-t-butyl ether acetate; methyl 2-hydroxypropionate, 2-hydroxypropionic acid Ethyl, 2-hydroxypropionate n-propyl, 2-hydroxypropionate i-propyl, 2-hydroxypropionate n-butyl, 2-hydroxypropionate i-butyl, 2-hydroxypropionate sec-butyl, 2-hydroxy Alkyl 2-hydroxypropionates such as t-butyl propionate; methyl 3-methoxypropionate, ethyl 3-methoxypropionate, 3-ethoxy Methyl propionate, other 3-alkoxy propionic acid alkyl such as ethyl 3-ethoxypropionate,
n−プロピルアルコール、i−プロピルアルコール、n−ブチルアルコール、t−ブチルアルコール、シクロヘキサノール、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、エチレングリコールモノ−n−プロピルエーテル、エチレングリコールモノ−n−ブチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジ−n−プロピルエーテル、ジエチレングリコールジ−n−ブチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノ−n−プロピルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノ−n−プロピルエーテル、トルエン、キシレン、2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオン酸エチル、エトキシ酢酸エチル、ヒドロキシ酢酸エチル、2−ヒドロキシ−3−メチル酪酸メチル、3−メトキシブチルアセテート、3−メチル−3−メトキシブチルアセテート、3−メチル−3−メトキシブチルプロピオネート、3−メチル−3−メトキシブチルブチレート、酢酸エチル、酢酸n−プロピル、酢酸n−ブチル、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、N−メチルピロリドン、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、ベンジルエチルエーテル、ジ−n−ヘキシルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、カプロン酸、カプリル酸、1−オクタノール、1−ノナノール、ベンジルアルコール、酢酸ベンジル、安息香酸エチル、しゅう酸ジエチル、マレイン酸ジエチル、γ−ブチロラクトン、炭酸エチレン、炭酸プロピレン等を挙げることができる。 n-propyl alcohol, i-propyl alcohol, n-butyl alcohol, t-butyl alcohol, cyclohexanol, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol mono-n-propyl ether, ethylene glycol mono-n-butyl ether , Diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol di-n-propyl ether, diethylene glycol di-n-butyl ether, ethylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol monoethyl ether acetate, ethylene glycol mono-n-propyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether , Propylene glycol monoethyl Ether, propylene glycol mono-n-propyl ether, toluene, xylene, ethyl 2-hydroxy-2-methylpropionate, ethyl ethoxyacetate, ethyl hydroxyacetate, methyl 2-hydroxy-3-methylbutyrate, 3-methoxybutyl acetate, 3-methyl-3-methoxybutyl acetate, 3-methyl-3-methoxybutyl propionate, 3-methyl-3-methoxybutyl butyrate, ethyl acetate, n-propyl acetate, n-butyl acetate, methyl acetoacetate, Ethyl acetoacetate, methyl pyruvate, ethyl pyruvate, N-methylpyrrolidone, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, benzyl ethyl ether, di-n-hexyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol Cole monoethyl ether, caproic acid, caprylic acid, 1-octanol, 1-nonanol, benzyl alcohol, benzyl acetate, ethyl benzoate, diethyl oxalate, diethyl maleate, γ-butyrolactone, ethylene carbonate, propylene carbonate, etc. Can do.
これらのなかでも、直鎖状若しくは分岐状のケトン類、環状のケトン類、プロピレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類、2−ヒドロキシプロピオン酸アルキル類、3−アルコキシプロピオン酸アルキル類、γ−ブチロラクトン等が好ましい。
これらの溶剤(C)は、単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
Among these, linear or branched ketones, cyclic ketones, propylene glycol monoalkyl ether acetates, alkyl 2-hydroxypropionate, alkyl 3-alkoxypropionate, γ-butyrolactone and the like are preferable. .
These solvent (C) may be used independently and may be used in combination of 2 or more type.
(2−4)添加剤
本発明の感放射線性組成物には、本発明の効果を損なわない限り、必要に応じて、酸拡散制御剤、脂環族添加剤、界面活性剤、増感剤等の各種添加剤を配合することができる。
(2-4) Additive In the radiation-sensitive composition of the present invention, an acid diffusion controller, an alicyclic additive, a surfactant, and a sensitizer are added as necessary unless the effects of the present invention are impaired. Various additives such as can be blended.
<酸拡散制御剤>
前記酸拡散制御剤は、露光により酸発生剤から生じる酸のレジスト被膜中における拡散現象を制御し、非露光領域における好ましくない化学反応を抑制する作用を有する成分である。
このような酸拡散制御剤を配合することにより、得られる感放射線性組成物の貯蔵安定性を向上させることができる。更に、レジストとしての解像度をより向上させることができるとともに、露光から露光後の加熱処理までの引き置き時間(PED)の変動によるレジストパターンの線幅変化を抑えることができ、プロセス安定性に極めて優れた組成物を得ることができる。
<Acid diffusion control agent>
The acid diffusion control agent is a component having an action of controlling a diffusion phenomenon of an acid generated from an acid generator upon exposure in a resist film and suppressing an undesirable chemical reaction in a non-exposed region.
By blending such an acid diffusion controller, the storage stability of the resulting radiation-sensitive composition can be improved. In addition, the resolution of the resist can be further improved, and the change in the line width of the resist pattern due to fluctuations in the holding time (PED) from exposure to post-exposure heat treatment can be suppressed, resulting in extremely high process stability. An excellent composition can be obtained.
前記酸拡散制御剤としては、例えば、3級アミン化合物、アミド基含有化合物、4級アンモニウムヒドロキシド化合物及び他の含窒素複素環化合物等の窒素含有化合物を挙げることができる。
前記3級アミン化合物としては、例えば、トリエチルアミン、トリ−n−プロピルアミン、トリ−n−ブチルアミン、トリ−n−ペンチルアミン、トリ−n−ヘキシルアミン、トリ−n−ヘプチルアミン、トリ−n−オクチルアミン、シクロヘキシルジメチルアミン、ジシクロヘキシルメチルアミン、トリシクロヘキシルアミン等のトリ(シクロ)アルキルアミン類;アニリン、N−メチルアニリン、N,N−ジメチルアニリン、2−メチルアニリン、3−メチルアニリン、4−メチルアニリン、4−ニトロアニリン、2,6−ジメチルアニリン、2,6−ジイソプロピルアニリン等の芳香族アミン類;トリエタノールアミン、N,N−ジ(ヒドロキシエチル)アニリンなどのアルカノールアミン類;N,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミン、N,N,N’,N’−テトラキス(2−ヒドロキシプロピル)エチレンジアミン、1,3−ビス[1−(4−アミノフェニル)−1−メチルエチル]ベンゼンテトラメチレンジアミン、ビス(2−ジメチルアミノエチル)エーテル、ビス(2−ジエチルアミノエチル)エーテル等を挙げることができる。
Examples of the acid diffusion controller include nitrogen-containing compounds such as tertiary amine compounds, amide group-containing compounds, quaternary ammonium hydroxide compounds, and other nitrogen-containing heterocyclic compounds.
Examples of the tertiary amine compound include triethylamine, tri-n-propylamine, tri-n-butylamine, tri-n-pentylamine, tri-n-hexylamine, tri-n-heptylamine, tri-n- Tri (cyclo) alkylamines such as octylamine, cyclohexyldimethylamine, dicyclohexylmethylamine, tricyclohexylamine; aniline, N-methylaniline, N, N-dimethylaniline, 2-methylaniline, 3-methylaniline, 4- Aromatic amines such as methylaniline, 4-nitroaniline, 2,6-dimethylaniline, 2,6-diisopropylaniline; alkanolamines such as triethanolamine, N, N-di (hydroxyethyl) aniline; N, N, N ′, N′-Tetramethylethyl Diamine, N, N, N ′, N′-tetrakis (2-hydroxypropyl) ethylenediamine, 1,3-bis [1- (4-aminophenyl) -1-methylethyl] benzenetetramethylenediamine, bis (2- Examples thereof include dimethylaminoethyl) ether and bis (2-diethylaminoethyl) ether.
前記アミド基含有化合物としては、N−t−ブトキシカルボニルジ−n−オクチルアミン、N−t−ブトキシカルボニルジ−n−ノニルアミン、N−t−ブトキシカルボニルジ−n−デシルアミン、N−t−ブトキシカルボニルジシクロヘキシルアミン、N−t−ブトキシカルボニル−1−アダマンチルアミン、N−t−ブトキシカルボニル−2−アダマンチルアミン、N−t−ブトキシカルボニル−N−メチル−1−アダマンチルアミン、(S)−(−)−1−(t−ブトキシカルボニル)−2−ピロリジンメタノール、(R)−(+)−1−(t−ブトキシカルボニル)−2−ピロリジンメタノール、N−t−ブトキシカルボニル−4−ヒドロキシピペリジン、N−t−ブトキシカルボニルピロリジン、N−t−ブトキシカルボニルピペラジン、N,N−ジ−t−ブトキシカルボニル−1−アダマンチルアミン、N,N−ジ−t−ブトキシカルボニル−N−メチル−1−アダマンチルアミン、N−t−ブトキシカルボニル−4,4’−ジアミノジフェニルメタン、N,N’−ジ−t−ブトキシカルボニルヘキサメチレンジアミン、N,N,N’N’−テトラ−t−ブトキシカルボニルヘキサメチレンジアミン、N,N’−ジ−t−ブトキシカルボニル−1,7−ジアミノヘプタン、N,N’−ジ−t−ブトキシカルボニル−1,8−ジアミノオクタン、N,N’−ジ−t−ブトキシカルボニル−1,9−ジアミノノナン、N,N’−ジ−t−ブトキシカルボニル−1,10−ジアミノデカン、N,N’−ジ−t−ブトキシカルボニル−1,12−ジアミノドデカン、N,N’−ジ−t−ブトキシカルボニル−4,4’−ジアミノジフェニルメタン、N−t−ブトキシカルボニルベンズイミダゾール、N−t−ブトキシカルボニル−2−メチルベンズイミダゾール、N−t−ブトキシカルボニル−2−フェニルベンズイミダゾール等のN−t−ブトキシカルボニル基含有アミノ化合物等を挙げることができる。 Examples of the amide group-containing compound include Nt-butoxycarbonyldi-n-octylamine, Nt-butoxycarbonyldi-n-nonylamine, Nt-butoxycarbonyldi-n-decylamine, Nt-butoxy. Carbonyldicyclohexylamine, Nt-butoxycarbonyl-1-adamantylamine, Nt-butoxycarbonyl-2-adamantylamine, Nt-butoxycarbonyl-N-methyl-1-adamantylamine, (S)-(- ) -1- (t-butoxycarbonyl) -2-pyrrolidinemethanol, (R)-(+)-1- (t-butoxycarbonyl) -2-pyrrolidinemethanol, Nt-butoxycarbonyl-4-hydroxypiperidine, Nt-butoxycarbonylpyrrolidine, Nt-butoxycarbonylpipe Gin, N, N-di-t-butoxycarbonyl-1-adamantylamine, N, N-di-t-butoxycarbonyl-N-methyl-1-adamantylamine, Nt-butoxycarbonyl-4,4′- Diaminodiphenylmethane, N, N′-di-t-butoxycarbonylhexamethylenediamine, N, N, N′N′-tetra-t-butoxycarbonylhexamethylenediamine, N, N′-di-t-butoxycarbonyl-1 , 7-diaminoheptane, N, N′-di-t-butoxycarbonyl-1,8-diaminooctane, N, N′-di-t-butoxycarbonyl-1,9-diaminononane, N, N′-di- t-butoxycarbonyl-1,10-diaminodecane, N, N′-di-t-butoxycarbonyl-1,12-diaminododecane, N, N′- -T-butoxycarbonyl-4,4'-diaminodiphenylmethane, Nt-butoxycarbonylbenzimidazole, Nt-butoxycarbonyl-2-methylbenzimidazole, Nt-butoxycarbonyl-2-phenylbenzimidazole, etc. Examples thereof include Nt-butoxycarbonyl group-containing amino compounds.
前記4級アンモニウムヒドロキシド化合物としては、例えば、テトラ−n−プロピルアンモニウムヒドロキシド、テトラ−n−ブチルアンモニウムヒドロキシド等を挙げることができる。 Examples of the quaternary ammonium hydroxide compound include tetra-n-propylammonium hydroxide and tetra-n-butylammonium hydroxide.
前記他の含窒素複素環化合物としては、例えば、;ピリジン、2−メチルピリジン、4−メチルピリジン、2−エチルピリジン、4−エチルピリジン、2−フェニルピリジン、4−フェニルピリジン、2−メチル−4−フェニルピリジン、ニコチン、ニコチン酸、ニコチン酸アミド、キノリン、4−ヒドロキシキノリン、8−オキシキノリン、アクリジン等のピリジン類;ピペラジン、1−(2−ヒドロキシエチル)ピペラジン等のピペラジン類のほか、ピラジン、ピラゾール、ピリダジン、キノザリン、プリン、ピロリジン、ピペリジン、3−ピペリジノ−1,2−プロパンジオール、モルホリン、4−メチルモルホリン、1,4−ジメチルピペラジン、1,4−ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン、イミダゾール、4−メチルイミダゾール、1−ベンジル−2−メチルイミダゾール、4−メチル−2−フェニルイミダゾール、ベンズイミダゾール、2−フェニルベンズイミダゾール、N−t−ブトキシカルボニルベンズイミダゾール、N−t−ブトキシカルボニル−2−メチルベンズイミダゾール、N−t−ブトキシカルボニル−2−フェニルベンズイミダゾール等を挙げることができる。
これらの窒素含有化合物は、単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
Examples of the other nitrogen-containing heterocyclic compounds include: pyridine, 2-methylpyridine, 4-methylpyridine, 2-ethylpyridine, 4-ethylpyridine, 2-phenylpyridine, 4-phenylpyridine, 2-methyl- Pyridines such as 4-phenylpyridine, nicotine, nicotinic acid, nicotinamide, quinoline, 4-hydroxyquinoline, 8-oxyquinoline and acridine; in addition to piperazines such as piperazine and 1- (2-hydroxyethyl) piperazine, Pyrazine, pyrazole, pyridazine, quinosaline, purine, pyrrolidine, piperidine, 3-piperidino-1,2-propanediol, morpholine, 4-methylmorpholine, 1,4-dimethylpiperazine, 1,4-diazabicyclo [2.2.2 ] Octane, imidazole, 4-methylimida 1-benzyl-2-methylimidazole, 4-methyl-2-phenylimidazole, benzimidazole, 2-phenylbenzimidazole, Nt-butoxycarbonylbenzimidazole, Nt-butoxycarbonyl-2-methylbenz Examples thereof include imidazole and Nt-butoxycarbonyl-2-phenylbenzimidazole.
These nitrogen-containing compounds may be used alone or in combination of two or more.
前記酸拡散制御剤の配合量は、レジストとしての高い感度を確保する観点から、重合体(A)100質量部に対して、通常、10質量部以下、好ましくは5質量部以下である。この配合量が、10質量部を超える場合、レジストとしての感度が著しく低下するおそれがある。尚、酸拡散制御剤の配合量が、0.001質量部未満の場合、プロセス条件によっては、レジストとしてのパターン形状や寸法忠実度が低下するおそれがある。 The blending amount of the acid diffusion controller is usually 10 parts by mass or less, preferably 5 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the polymer (A) from the viewpoint of ensuring high sensitivity as a resist. When this compounding quantity exceeds 10 mass parts, there exists a possibility that the sensitivity as a resist may fall remarkably. In addition, when the compounding quantity of an acid diffusion control agent is less than 0.001 mass part, there exists a possibility that the pattern shape and dimension fidelity as a resist may fall depending on process conditions.
<脂環族添加剤>
前記脂環族添加剤は、ドライエッチング耐性、パターン形状、基板との接着性等を更に改善する作用を示す成分である。
このような脂環族添加剤としては、例えば、1−アダマンタンカルボン酸、2−アダマンタノン、1−アダマンタンカルボン酸t−ブチル、1−アダマンタンカルボン酸t−ブトキシカルボニルメチル、1−アダマンタンカルボン酸α−ブチロラクトンエステル、1,3−アダマンタンジカルボン酸ジ−t−ブチル、1−アダマンタン酢酸t−ブチル、1−アダマンタン酢酸t−ブトキシカルボニルメチル、1,3−アダマンタンジ酢酸ジ−t−ブチル、2,5−ジメチル−2,5−ジ(アダマンチルカルボニルオキシ)ヘキサン等のアダマンタン誘導体類;アジピン酸ジメチル、アジピン酸ジエチル、アジピン酸ジプロピル、アジピン酸ジn−ブチル、アジピン酸ジt−ブチル等のアルキルカルボン酸エステル類や、5−〔2−ヒドロキシ−2,2−ビス(トリフルオロメチル)エチル〕テトラシクロ[6.2.1.13,6.02,7]ドデカン等を挙げることができる。その他の化合物としてはデオキシコール酸t−ブトキシカルボニルメチルエステル、リコール酸t−ブトキシカルボニルメチルエステル等を挙げることができる。
これらの脂環族添加剤は、単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
<Alicyclic additive>
The alicyclic additive is a component having an action of further improving dry etching resistance, pattern shape, adhesion to a substrate, and the like.
Examples of such alicyclic additives include 1-adamantanecarboxylic acid, 2-adamantanone, 1-adamantanecarboxylic acid t-butyl, 1-adamantanecarboxylic acid t-butoxycarbonylmethyl, 1-adamantanecarboxylic acid α. -Butyrolactone ester, 1,3-adamantane dicarboxylic acid di-t-butyl, 1-adamantane acetate t-butyl, 1-adamantane acetate t-butoxycarbonylmethyl, 1,3-adamantane diacetate di-t-butyl, 2, Adamantane derivatives such as 5-dimethyl-2,5-di (adamantylcarbonyloxy) hexane; alkylcarboxyl such as dimethyl adipate, diethyl adipate, dipropyl adipate, di-n-butyl adipate, di-t-butyl adipate Acid esters and 5- [2-hydroxy 2,2-bis (trifluoromethyl) ethyl] tetracyclo [6.2.1.1 3, 6. 0 2,7 ] dodecane and the like. Examples of other compounds include deoxycholic acid t-butoxycarbonylmethyl ester and richolic acid t-butoxycarbonylmethyl ester.
These alicyclic additives may be used alone or in combination of two or more.
<界面活性剤>
前記界面活性剤は、塗布性、ストリエーション、現像性等を改良する作用を示す成分である。
このような界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル、ポリオキシエチレンn−オクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンn−ノニルフェニルエーテル、ポリエチレングリコールジラウレート、ポリエチレングリコールジステアレート等のノニオン系界面活性剤のほか、以下商品名で、KP341(信越化学工業株式会社製)、ポリフローNo.75、同No.95(共栄社化学株式会社製)、エフトップEF301、同EF303、同EF352(トーケムプロダクツ株式会社製)、メガファックスF171、同F173(大日本インキ化学工業株式会社製)、フロラードFC430、同FC431(住友スリーエム株式会社製)、アサヒガードAG710、サーフロンS−382、同SC−101、同SC−102、同SC−103、同SC−104、同SC−105、同SC−106(旭硝子株式会社製)等を挙げることができる。
これらの界面活性剤は、単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
<Surfactant>
The surfactant is a component having an action of improving coating properties, striations, developability and the like.
Examples of such surfactants include polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene stearyl ether, polyoxyethylene oleyl ether, polyoxyethylene n-octylphenyl ether, polyoxyethylene n-nonylphenyl ether, and polyethylene glycol dilaurate. In addition to nonionic surfactants such as polyethylene glycol distearate, KP341 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), Polyflow No. 75, no. 95 (manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd.), Ftop EF301, EF303, EF352 (manufactured by Tochem Products Co., Ltd.), Megafax F171, F173 (manufactured by Dainippon Ink & Chemicals, Inc.), Florard FC430, FC431 ( Sumitomo 3M Limited), Asahi Guard AG710, Surflon S-382, SC-101, SC-102, SC-103, SC-104, SC-105, SC-105, SC-106 (Asahi Glass Co., Ltd.) And the like.
These surfactants may be used alone or in combination of two or more.
<増感剤>
前記増感剤は、放射線のエネルギーを吸収して、そのエネルギーを酸発生剤(B)に伝達し、それにより酸の生成量を増加する作用を示すもので、感放射線性組成物のみかけの感度を向上させる効果を有する。
このような増感剤としては、例えば、カルバゾール類、アセトフェノン類、ベンゾフェノン類、ナフタレン類、フェノール類、ビアセチル、エオシン、ローズベンガル、ピレン類、アントラセン類、フェノチアジン類等を挙げることができる。
これらの増感剤は、単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
<Sensitizer>
The sensitizer absorbs radiation energy and transmits the energy to the acid generator (B), thereby increasing the amount of acid produced. The apparent sensitivity of the radiation-sensitive composition It has the effect of improving sensitivity.
Examples of such sensitizers include carbazoles, acetophenones, benzophenones, naphthalenes, phenols, biacetyl, eosin, rose bengal, pyrenes, anthracenes, phenothiazines, and the like.
These sensitizers may be used alone or in combination of two or more.
更に、本発明の感放射線性組成物には、前述の添加剤以外にも、必要に応じて、アルカリ可溶性重合体、酸解離性の保護基を有する低分子のアルカリ溶解性制御剤、ハレーション防止剤、保存安定化剤、消泡剤等を配合することができる。また、染料或いは顔料を配合することにより、露光部の潜像を可視化させて、露光時のハレーションの影響を緩和でき、接着助剤を配合することにより、基板との接着性を改善することができる。 Furthermore, the radiation-sensitive composition of the present invention includes, in addition to the above-mentioned additives, an alkali-soluble polymer, a low-molecular alkali-solubility control agent having an acid-dissociable protecting group, and antihalation as necessary. An agent, a storage stabilizer, an antifoaming agent and the like can be blended. In addition, by blending a dye or pigment, the latent image of the exposed area can be visualized, and the influence of halation during exposure can be alleviated, and by blending an adhesion aid, adhesion to the substrate can be improved. it can.
[3]レジストパターンの形成方法
本発明の感放射線性組成物は、化学増幅型レジストとして有用である。この化学増幅型レジストにおいては、露光により酸発生剤から発生した酸の作用によって、重合体成分〔主に、重合体(A)〕中の酸解離性基が解離して、カルボキシル基を生じ、その結果、レジストの露光部のアルカリ現像液に対する溶解性が高くなり、該露光部がアルカリ現像液によって溶解、除去され、ポジ型のレジストパターンが得られる。
[3] Method of forming resist pattern The radiation-sensitive composition of the present invention is useful as a chemically amplified resist. In this chemically amplified resist, the acid-dissociable group in the polymer component [mainly polymer (A)] is dissociated by the action of the acid generated from the acid generator by exposure to produce a carboxyl group, As a result, the solubility of the exposed portion of the resist in the alkaline developer is increased, and the exposed portion is dissolved and removed by the alkaline developer to obtain a positive resist pattern.
本発明の感放射線性組成物からレジストパターンを形成する際には、まず、重合体組成物溶液を、回転塗布、流延塗布、ロール塗布等の適宜の塗布手段によって、例えば、シリコンウェハ、アルミニウムで被覆されたウェハ等の基板上に塗布することにより、レジスト被膜を形成し、場合により予め加熱処理(以下、「PB」という。)を行ったのち、所定のレジストパターンが形成されるように、このレジスト被膜を露光する。その際に使用される放射線としては、使用される酸発生剤の種類に応じて、可視光線、紫外線、遠紫外線、X線及び荷電粒子線等から適宜選定されて使用されるが、ArFエキシマレーザー(波長193nm)或いはKrFエキシマレーザー(波長248nm)で代表される遠紫外線が好ましく、特にArFエキシマレーザー(波長193nm)が好ましい。 When forming a resist pattern from the radiation-sensitive composition of the present invention, first, the polymer composition solution is applied to a silicon wafer, aluminum, or the like by an appropriate application means such as spin coating, cast coating, roll coating or the like. A resist film is formed by coating on a substrate such as a wafer coated with, so that a predetermined resist pattern is formed after heat treatment (hereinafter referred to as “PB”) in some cases. The resist film is exposed. The radiation used at that time is appropriately selected from visible rays, ultraviolet rays, far ultraviolet rays, X-rays, charged particle beams, etc., depending on the type of the acid generator used. ArF excimer laser Far ultraviolet rays represented by (wavelength 193 nm) or KrF excimer laser (wavelength 248 nm) are preferable, and ArF excimer laser (wavelength 193 nm) is particularly preferable.
また、露光量等の露光条件は、感放射線性組成物の配合組成や添加剤の種類等に応じて適宜選定される。本発明の感放射線性組成物を用いる場合には、露光後に加熱処理(PEB)を行うことが好ましい。このPEBを行う場合には、重合体成分中の酸解離性基の解離反応を円滑に進行させることができる。PEBの加熱条件は、感放射線性組成物の配合組成によって適宜調整されるが、通常30〜200℃、好ましくは50〜170℃である。 Moreover, exposure conditions, such as exposure amount, are suitably selected according to the compounding composition of a radiation sensitive composition, the kind of additive, etc. When using the radiation sensitive composition of this invention, it is preferable to heat-process (PEB) after exposure. When performing this PEB, the dissociation reaction of the acid dissociable group in a polymer component can be smoothly advanced. Although the heating conditions of PEB are suitably adjusted with the compounding composition of a radiation sensitive composition, they are 30-200 degreeC normally, Preferably it is 50-170 degreeC.
また、レジストパターンを形成する際には、本発明の感放射線性組成物の潜在能力を最大限に引き出すため、例えば、特公平6−12452号公報(特開昭59−93448号公報)等に開示されているように、使用される基板上に有機系或いは無機系の反射防止膜を形成しておくこともできる。また、環境雰囲気中に含まれる塩基性不純物等の影響を防止するため、例えば、特開平5−188598号公報等に開示されているように、レジスト被膜上に保護膜を設けることもできる。更に、液浸露光においてレジスト被膜からの酸発生剤等の流出を防止するため、例えば特開2005−352384号公報等に開示されているように、レジスト被膜上に液浸用保護膜を設けることもできる。尚、これらの技術は併用することができる。 Further, when forming a resist pattern, for example, in Japanese Patent Publication No. 6-12252 (Japanese Patent Laid-Open No. 59-93448), etc., in order to maximize the potential of the radiation-sensitive composition of the present invention. As disclosed, an organic or inorganic antireflection film may be formed on a substrate to be used. Further, in order to prevent the influence of basic impurities contained in the environmental atmosphere, a protective film can be provided on the resist film as disclosed in, for example, JP-A-5-188598. Further, in order to prevent the acid generator and the like from flowing out of the resist film in immersion exposure, a liquid immersion protective film is provided on the resist film as disclosed in, for example, JP-A-2005-352384. You can also. These techniques can be used in combination.
次いで、露光されたレジスト被膜を現像することにより、所定のレジストパターンが形成される。この現像に使用される現像液としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、けい酸ナトリウム、メタけい酸ナトリウム、アンモニア水、エチルアミン、n−プロピルアミン、ジエチルアミン、ジ−n−プロピルアミン、トリエチルアミン、メチルジエチルアミン、エチルジメチルアミン、トリエタノールアミン、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、ピロール、ピペリジン、コリン、1,8−ジアザビシクロ−[5.4.0]−7−ウンデセン、1,5−ジアザビシクロ−[4.3.0]−5−ノネン等のアルカリ性化合物の少なくとも1種を溶解したアルカリ性水溶液が好ましい。
前記アルカリ性水溶液の濃度は、通常10質量%以下である。アルカリ性水溶液の濃度が10質量%を超えると、非露光部も現像液に溶解するおそれがあり好ましくない。
Next, by developing the exposed resist film, a predetermined resist pattern is formed. Examples of the developer used for this development include sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, sodium silicate, sodium metasilicate, aqueous ammonia, ethylamine, n-propylamine, diethylamine, and di-n-propyl. Amine, triethylamine, methyldiethylamine, ethyldimethylamine, triethanolamine, tetramethylammonium hydroxide, pyrrole, piperidine, choline, 1,8-diazabicyclo- [5.4.0] -7-undecene, 1,5-diazabicyclo -An alkaline aqueous solution in which at least one of alkaline compounds such as [4.3.0] -5-nonene is dissolved is preferable.
The concentration of the alkaline aqueous solution is usually 10% by mass or less. If the concentration of the alkaline aqueous solution exceeds 10% by mass, the unexposed area may be dissolved in the developer, which is not preferable.
また、前記アルカリ性水溶液からなる現像液には、有機溶媒を添加することもできる。
前記有機溶媒としては、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、メチルi−ブチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、3−メチルシクロペンタノン、2,6−ジメチルシクロヘキサノン等のケトン類;メチルアルコール、エチルアルコール、n−プロピルアルコール、i−プロピルアルコール、n−ブチルアルコール、t−ブチルアルコール、シクロペンタノール、シクロヘキサノール、1,4−ヘキサンジオール、1,4−ヘキサンジメチロール等のアルコール類;テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル類;酢酸エチル、酢酸n−ブチル、酢酸i−アミル等のエステル類;トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類や、フェノール、アセトニルアセトン、ジメチルホルムアミド等を挙げることができる。
これらの有機溶媒は、単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
この有機溶媒の使用量は、アルカリ性水溶液に対して、100容量%以下が好ましい。有機溶媒の使用量が100容量%を超える場合、現像性が低下して、露光部の現像残りが多くなるおそれがある。
また、前記アルカリ性水溶液からなる現像液には、界面活性剤等を適量添加することもできる。
尚、アルカリ性水溶液からなる現像液で現像したのちは、一般に、水で洗浄して乾燥する。
An organic solvent can also be added to the developer composed of the alkaline aqueous solution.
Examples of the organic solvent include ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, methyl i-butyl ketone, cyclopentanone, cyclohexanone, 3-methylcyclopentanone, and 2,6-dimethylcyclohexanone; methyl alcohol, ethyl alcohol, and n-propyl. Alcohols such as alcohol, i-propyl alcohol, n-butyl alcohol, t-butyl alcohol, cyclopentanol, cyclohexanol, 1,4-hexanediol, 1,4-hexanedimethylol; ethers such as tetrahydrofuran and dioxane Esters such as ethyl acetate, n-butyl acetate and i-amyl acetate; aromatic hydrocarbons such as toluene and xylene; phenol, acetonylacetone and dimethylformamide.
These organic solvents may be used alone or in combination of two or more.
The amount of the organic solvent used is preferably 100% by volume or less with respect to the alkaline aqueous solution. When the amount of the organic solvent used exceeds 100% by volume, the developability is lowered, and there is a possibility that the development residue in the exposed area increases.
An appropriate amount of a surfactant or the like can be added to the developer composed of the alkaline aqueous solution.
In addition, after developing with the developing solution which consists of alkaline aqueous solution, generally it wash | cleans with water and dries.
以下、実施例を挙げて、本発明の実施の形態を更に具体的に説明する。但し、本発明は、この実施例に何ら制約されるものではない。尚、実施例の記載における「部」及び「%」は、特記しない限り質量基準である。 Hereinafter, the embodiment of the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited to this embodiment. In the description of Examples, “part” and “%” are based on mass unless otherwise specified.
[1]半導体レジスト用重合体(A)の合成
以下の各合成例に示すように、重合体(A−1)〜(A−10)を合成した。尚、各合成例において単量体として用いた化合物(M−1)〜(M−3)の詳細は以下の通りである。
[1] Synthesis of polymer for semiconductor resist (A) Polymers (A-1) to (A-10) were synthesized as shown in the following synthesis examples. The details of the compounds (M-1) to (M-3) used as monomers in each synthesis example are as follows.
(合成例1)
前記化合物(M−1)1.20g(3mol%)、前記化合物(M−2)29.30g(57mol%)、及び前記化合物(M−3)19.50g(40mol%)を2−ブタノン100gに溶解し、更にアゾビスイソブチロニトリル2.88g(8mol%)を投入した単量体溶液を準備した。その後、50gの2−ブタノンを投入した500mLの三口フラスコを30分窒素パージした。窒素パージの後、反応釜を攪拌しながら80℃に加熱し、事前に準備した前記単量体溶液を、滴下漏斗を用いて3時間かけて滴下した。滴下開始を重合開始時間とし、重合反応を6時間実施した。重合終了後、重合溶液を水冷することにより30℃以下に冷却し、1000gのメタノールへ投入し、析出した白色粉末をろ別した。ろ別された白色粉末を2度200gのメタノールにてスラリー状で洗浄した後、ろ別し、50℃にて17時間乾燥して、白色粉末の重合体を得た(39g、収率78%)。
この共重合体は、重量平均分子量(Mw)が3750、Mw/Mnが1.417、13C−NMR分析及び1H−NMR分析の結果、化合物(M−1)、化合物(M−2)及び化合物(M−3)に由来する各繰り返し単位の含有割合が、3.1:58.0:38.9(mol%)の共重合体であった。この共重合体を重合体(A−1)とする。
(Synthesis Example 1)
The compound (M-1) 1.20 g (3 mol%), the compound (M-2) 29.30 g (57 mol%), and the compound (M-3) 19.50 g (40 mol%) were converted into 2-butanone 100 g. And a monomer solution charged with 2.88 g (8 mol%) of azobisisobutyronitrile was prepared. Thereafter, a 500 mL three-necked flask charged with 50 g of 2-butanone was purged with nitrogen for 30 minutes. After the nitrogen purge, the reaction kettle was heated to 80 ° C. with stirring, and the monomer solution prepared in advance was added dropwise over 3 hours using a dropping funnel. The polymerization start was carried out for 6 hours with the start of dropping as the polymerization start time. After completion of the polymerization, the polymerization solution was cooled with water to 30 ° C. or lower, poured into 1000 g of methanol, and the precipitated white powder was filtered off. The filtered white powder was washed twice with 200 g of methanol as a slurry, then filtered and dried at 50 ° C. for 17 hours to obtain a white powder polymer (39 g, yield 78%). ).
This copolymer had a weight average molecular weight (Mw) of 3750, an Mw / Mn of 1.417, 13 C-NMR analysis, and 1 H-NMR analysis. As a result, compound (M-1) and compound (M-2) And the content rate of each repeating unit derived from a compound (M-3) was a copolymer of 3.1: 58.0: 38.9 (mol%). This copolymer is referred to as “polymer (A-1)”.
(合成例2)
前記化合物(M−1)2.82g(7mol%)、前記化合物(M−2)27.50g(53mol%)、及び前記化合物(M−3)19.68g(40mol%)を2−ブタノン100gに溶解し、更にアゾビスイソブチロニトリル2.91g(8mol%)を投入した単量体溶液を準備した。その後、50gの2−ブタノンを投入した500mLの三口フラスコを30分窒素パージした。窒素パージの後、反応釜を攪拌しながら80℃に加熱し、事前に準備した前記単量体溶液を、滴下漏斗を用いて3時間かけて滴下した。滴下開始を重合開始時間とし、重合反応を6時間実施した。重合終了後、重合溶液を水冷することにより30℃以下に冷却し、1000gのメタノールへ投入し、析出した白色粉末をろ別した。ろ別された白色粉末を2度200gのメタノールにてスラリー状で洗浄した後、ろ別し、50℃にて17時間乾燥して、白色粉末の重合体を得た(38g、収率76%)。
この共重合体は、Mwが3742、Mw/Mnが1.417、13C−NMR分析及び1H−NMR分析の結果、化合物(M−1)、化合物(M−2)及び化合物(M−3)に由来する各繰り返し単位の含有割合が、7.1:57.6:35.3(mol%)の共重合体であった。この共重合体を重合体(A−2)とする。
(Synthesis Example 2)
2.82 g (7 mol%) of the compound (M-1), 27.50 g (53 mol%) of the compound (M-2), and 19.68 g (40 mol%) of the compound (M-3) were added to 100 g of 2-butanone. And a monomer solution charged with 2.91 g (8 mol%) of azobisisobutyronitrile was prepared. Thereafter, a 500 mL three-necked flask charged with 50 g of 2-butanone was purged with nitrogen for 30 minutes. After the nitrogen purge, the reaction kettle was heated to 80 ° C. with stirring, and the monomer solution prepared in advance was added dropwise over 3 hours using a dropping funnel. The polymerization start was carried out for 6 hours with the start of dropping as the polymerization start time. After completion of the polymerization, the polymerization solution was cooled with water to 30 ° C. or lower, poured into 1000 g of methanol, and the precipitated white powder was filtered off. The filtered white powder was washed twice with 200 g of methanol as a slurry, then filtered and dried at 50 ° C. for 17 hours to obtain a white powder polymer (38 g, yield 76%). ).
This copolymer had Mw of 3742, Mw / Mn of 1.417, 13 C-NMR analysis and 1 H-NMR analysis, and as a result, compound (M-1), compound (M-2) and compound (M- The content ratio of each repeating unit derived from 3) was a copolymer of 7.1: 57.6: 35.3 (mol%). This copolymer is referred to as “polymer (A-2)”.
(合成例3)
前記化合物(M−1)2.82g(7mol%)、前記化合物(M−2)27.50g(53mol%)、及び前記化合物(M−3)19.68g(40mol%)を2−ブタノン100gに溶解し、更にアゾビスイソブチロニトリル1.82g(5mol%)を投入した単量体溶液を準備した。その後、50gの2−ブタノンを投入した500mLの三口フラスコを30分窒素パージした。窒素パージの後、反応釜を攪拌しながら80℃に加熱し、事前に準備した前記単量体溶液を、滴下漏斗を用いて3時間かけて滴下した。滴下開始を重合開始時間とし、重合反応を6時間実施した。重合終了後、重合溶液を水冷することにより30℃以下に冷却し、1000gのメタノールへ投入し、析出した白色粉末をろ別する。ろ別された白色粉末を2度200gのメタノールにてスラリー状で洗浄した後、ろ別し、50℃にて17時間乾燥して、白色粉末の重合体を得た(38g、収率76%)。
この共重合体は、Mwが5121、Mw/Mnが1.576、13C−NMR分析及び1H−NMR分析の結果、化合物(M−1)、化合物(M−2)及び化合物(M−3)に由来する各繰り返し単位の含有割合が、7.0:54.8:38.2(mol%)の共重合体であった。この共重合体を重合体(A−3)とする。
(Synthesis Example 3)
2.82 g (7 mol%) of the compound (M-1), 27.50 g (53 mol%) of the compound (M-2), and 19.68 g (40 mol%) of the compound (M-3) were added to 100 g of 2-butanone. And a monomer solution charged with 1.82 g (5 mol%) of azobisisobutyronitrile was prepared. Thereafter, a 500 mL three-necked flask charged with 50 g of 2-butanone was purged with nitrogen for 30 minutes. After the nitrogen purge, the reaction kettle was heated to 80 ° C. with stirring, and the monomer solution prepared in advance was added dropwise over 3 hours using a dropping funnel. The polymerization start was carried out for 6 hours with the start of dropping as the polymerization start time. After completion of the polymerization, the polymerization solution is cooled with water to 30 ° C. or less, put into 1000 g of methanol, and the precipitated white powder is filtered off. The filtered white powder was washed twice with 200 g of methanol as a slurry, then filtered and dried at 50 ° C. for 17 hours to obtain a white powder polymer (38 g, yield 76%). ).
As for this copolymer, Mw is 5121, Mw / Mn is 1.576, and as a result of 13 C-NMR analysis and 1 H-NMR analysis, compound (M-1), compound (M-2) and compound (M- The content ratio of each repeating unit derived from 3) was a copolymer of 7.0: 54.8: 38.2 (mol%). This copolymer is referred to as “polymer (A-3)”.
(合成例4)
前記化合物(M−1)3.65g(9mol%)、前記化合物(M−2)26.58g(51mol%)、及び前記化合物(M−3)19.77g(40mol%)を2−ブタノン100gに溶解し、更にアゾビスイソブチロニトリル2.92g(8mol%)を投入した単量体溶液を準備した。その後、50gの2−ブタノンを投入した500mLの三口フラスコを30分窒素パージした。窒素パージの後、反応釜を攪拌しながら80℃に加熱し、事前に準備した前記単量体溶液を、滴下漏斗を用いて3時間かけて滴下した。滴下開始を重合開始時間とし、重合反応を6時間実施した。重合終了後、重合溶液を水冷することにより30℃以下に冷却し、1000gのメタノールへ投入して、析出した白色粉末をろ別した。ろ別された白色粉末を2度200gのメタノールにてスラリー状で洗浄した後、ろ別し、50℃にて17時間乾燥し、白色粉末の重合体を得た(38g、収率76%)。
この共重合体は、Mwが3748、Mw/Mnが1.418、13C−NMR分析及び1H−NMR分析の結果、化合物(M−1)、化合物(M−2)及び化合物(M−3)に由来する各繰り返し単位の含有割合が、9.2:52.6:38.2(mol%)の共重合体であった。この共重合体を重合体(A−4)とする。
(Synthesis Example 4)
2.65 g (9 mol%) of the compound (M-1), 26.58 g (51 mol%) of the compound (M-2), and 19.77 g (40 mol%) of the compound (M-3) were added to 100 g of 2-butanone. And a monomer solution charged with 2.92 g (8 mol%) of azobisisobutyronitrile was prepared. Thereafter, a 500 mL three-necked flask charged with 50 g of 2-butanone was purged with nitrogen for 30 minutes. After the nitrogen purge, the reaction kettle was heated to 80 ° C. with stirring, and the monomer solution prepared in advance was added dropwise over 3 hours using a dropping funnel. The polymerization start was carried out for 6 hours with the start of dropping as the polymerization start time. After the completion of the polymerization, the polymerization solution was cooled with water to 30 ° C. or less, poured into 1000 g of methanol, and the precipitated white powder was separated by filtration. The filtered white powder was washed twice with 200 g of methanol as a slurry, then filtered and dried at 50 ° C. for 17 hours to obtain a white powder polymer (38 g, yield 76%). .
This copolymer had Mw of 3748, Mw / Mn of 1.418, 13 C-NMR analysis and 1 H-NMR analysis. As a result, compound (M-1), compound (M-2) and compound (M- The content ratio of each repeating unit derived from 3) was a copolymer of 9.2: 52.6: 38.2 (mol%). This copolymer is referred to as “polymer (A-4)”.
(合成例5)
前記化合物(M−1)2.82g(7mol%)、前記化合物(M−2)27.50g(53mol%)、及び前記化合物(M−3)19.68g(40mol%)を2−ブタノン100gに溶解し、更にアゾビスイソブチロニトリル4.36g(12mol%)を投入した単量体溶液を準備した。その後、50gの2−ブタノンを投入した500mLの三口フラスコを30分窒素パージした。窒素パージの後、反応釜を攪拌しながら80℃に加熱し、事前に準備した前記単量体溶液を、滴下漏斗を用いて3時間かけて滴下した。滴下開始を重合開始時間とし、重合反応を6時間実施した。重合終了後、重合溶液を水冷することにより30℃以下に冷却し、1000gのメタノールへ投入して、析出した白色粉末をろ別した。ろ別された白色粉末を2度200gのメタノールにてスラリー状で洗浄した後、ろ別し、50℃にて17時間乾燥し、白色粉末の重合体を得た(38g、収率76%)。
この共重合体は、Mwが3258、Mw/Mnが1.341、13C−NMR分析及び1H−NMR分析の結果、化合物(M−1)、化合物(M−2)及び化合物(M−3)に由来する各繰り返し単位の含有割合が、7.2:57.4:35.4(mol%)の共重合体であった。この共重合体を重合体(A−5)とする。
(Synthesis Example 5)
2.82 g (7 mol%) of the compound (M-1), 27.50 g (53 mol%) of the compound (M-2), and 19.68 g (40 mol%) of the compound (M-3) were added to 100 g of 2-butanone. And a monomer solution charged with 4.36 g (12 mol%) of azobisisobutyronitrile was prepared. Thereafter, a 500 mL three-necked flask charged with 50 g of 2-butanone was purged with nitrogen for 30 minutes. After the nitrogen purge, the reaction kettle was heated to 80 ° C. with stirring, and the monomer solution prepared in advance was added dropwise over 3 hours using a dropping funnel. The polymerization start was carried out for 6 hours with the start of dropping as the polymerization start time. After completion of the polymerization, the polymerization solution was cooled with water to 30 ° C. or less, poured into 1000 g of methanol, and the precipitated white powder was separated by filtration. The filtered white powder was washed twice with 200 g of methanol as a slurry, then filtered and dried at 50 ° C. for 17 hours to obtain a white powder polymer (38 g, yield 76%). .
As for this copolymer, Mw was 3258, Mw / Mn was 1.341, and as a result of 13 C-NMR analysis and 1 H-NMR analysis, compound (M-1), compound (M-2) and compound (M- The content ratio of each repeating unit derived from 3) was a copolymer of 7.2: 57.4: 35.4 (mol%). This copolymer is referred to as “polymer (A-5)”.
(合成例6)
前記化合物(M−1)6.35g(15mol%)、前記化合物(M−2)23.02g(45mol%)、及び前記化合物(M−3)20.64g(40mol%)を2−ブタノン100gに溶解し、更にアゾビスイソブチロニトリル2.91g(8mol%)を投入した単量体溶液を準備した。その後、50gの2−ブタノンを投入した500mLの三口フラスコを30分窒素パージした。窒素パージの後、反応釜を攪拌しながら80℃に加熱し、事前に準備した前記単量体溶液を、滴下漏斗を用いて3時間かけて滴下した。滴下開始を重合開始時間とし、重合反応を6時間実施した。重合終了後、重合溶液を水冷することにより30℃以下に冷却し、1000gのメタノールへ投入して、析出した白色粉末をろ別した。ろ別された白色粉末を2度200gのメタノールにてスラリー状で洗浄した後、ろ別し、50℃にて17時間乾燥し、白色粉末の重合体を得た(38g、収率76%)。
この共重合体は、Mwが3748、Mw/Mnが1.420、13C−NMR分析及び1H−NMR分析の結果、化合物(M−1)、化合物(M−2)及び化合物(M−3)に由来する各繰り返し単位の含有割合が、15.2:44.6:40.2(mol%)の共重合体であった。この共重合体を重合体(A−6)とする。
(Synthesis Example 6)
6.35 g (15 mol%) of the compound (M-1), 23.02 g (45 mol%) of the compound (M-2), and 20.64 g (40 mol%) of the compound (M-3) were added to 100 g of 2-butanone. And a monomer solution charged with 2.91 g (8 mol%) of azobisisobutyronitrile was prepared. Thereafter, a 500 mL three-necked flask charged with 50 g of 2-butanone was purged with nitrogen for 30 minutes. After the nitrogen purge, the reaction kettle was heated to 80 ° C. with stirring, and the monomer solution prepared in advance was added dropwise over 3 hours using a dropping funnel. The polymerization start was carried out for 6 hours with the start of dropping as the polymerization start time. After the completion of the polymerization, the polymerization solution was cooled with water to 30 ° C. or less, poured into 1000 g of methanol, and the precipitated white powder was separated by filtration. The filtered white powder was washed twice with 200 g of methanol as a slurry, then filtered and dried at 50 ° C. for 17 hours to obtain a white powder polymer (38 g, yield 76%). .
This copolymer had Mw of 3748, Mw / Mn of 1.420, 13 C-NMR analysis and 1 H-NMR analysis, and as a result, compound (M-1), compound (M-2) and compound (M- The content ratio of each repeating unit derived from 3) was a copolymer of 15.2: 44.6: 40.2 (mol%). This copolymer is referred to as “polymer (A-6)”.
(合成例7)
前記化合物(M−1)6.35g(15mol%)、前記化合物(M−2)23.02g(45mol%)、及び前記化合物(M−3)20.64g(40mol%)を2−ブタノン100gに溶解し、更にアゾビスイソブチロニトリル0.73g(2mol%)を投入した単量体溶液を準備した。その後、50gの2−ブタノンを投入した500mLの三口フラスコを30分窒素パージした。窒素パージの後、反応釜を攪拌しながら80℃に加熱し、事前に準備した前記単量体溶液を、滴下漏斗を用いて3時間かけて滴下した。滴下開始を重合開始時間とし、重合反応を6時間実施した。重合終了後、重合溶液を水冷することにより30℃以下に冷却し、1000gのメタノールへ投入して、析出した白色粉末をろ別した。ろ別された白色粉末を2度200gのメタノールにてスラリー状で洗浄した後、ろ別し、50℃にて17時間乾燥し、白色粉末の重合体を得た(38g、収率76%)。
この共重合体は、Mwが9867、Mw/Mnが1.882、13C−NMR分析及び1H−NMR分析の結果、化合物(M−1)、化合物(M−2)及び化合物(M−3)に由来する各繰り返し単位の含有割合が、15.0:44.4:40.6(mol%)の共重合体であった。この共重合体を重合体(A−7)とする。
(Synthesis Example 7)
6.35 g (15 mol%) of the compound (M-1), 23.02 g (45 mol%) of the compound (M-2), and 20.64 g (40 mol%) of the compound (M-3) were added to 100 g of 2-butanone. And a monomer solution charged with 0.73 g (2 mol%) of azobisisobutyronitrile was prepared. Thereafter, a 500 mL three-necked flask charged with 50 g of 2-butanone was purged with nitrogen for 30 minutes. After the nitrogen purge, the reaction kettle was heated to 80 ° C. with stirring, and the monomer solution prepared in advance was added dropwise over 3 hours using a dropping funnel. The polymerization start was carried out for 6 hours with the start of dropping as the polymerization start time. After the completion of the polymerization, the polymerization solution was cooled with water to 30 ° C. or less, poured into 1000 g of methanol, and the precipitated white powder was separated by filtration. The filtered white powder was washed twice with 200 g of methanol as a slurry, then filtered and dried at 50 ° C. for 17 hours to obtain a white powder polymer (38 g, yield 76%). .
This copolymer had Mw of 9867, Mw / Mn of 1.882, 13 C-NMR analysis and 1 H-NMR analysis. As a result, compound (M-1), compound (M-2) and compound (M- The content ratio of each repeating unit derived from 3) was a copolymer of 15.0: 44.4: 40.6 (mol%). This copolymer is referred to as “polymer (A-7)”.
(合成例8)
前記化合物(M−1)12.78g(30mol%)、前記化合物(M−2)16.43g(30mol%)、及び前記化合物(M−3)20.78g(40mol%)を2−ブタノン100gに溶解し、更にアゾビスイソブチロニトリル2.91g(8mol%)を投入した単量体溶液を準備した。その後、50gの2−ブタノンを投入した500mLの三口フラスコを30分窒素パージした。窒素パージの後、反応釜を攪拌しながら80℃に加熱し、事前に準備した前記単量体溶液を、滴下漏斗を用いて3時間かけて滴下した。滴下開始を重合開始時間とし、重合反応を6時間実施した。重合終了後、重合溶液を水冷することにより30℃以下に冷却し、1000gのメタノールへ投入して、析出した白色粉末をろ別した。ろ別された白色粉末を2度200gのメタノールにてスラリー状で洗浄した後、ろ別し、50℃にて17時間乾燥し、白色粉末の重合体を得た(38g、収率76%)。
この共重合体は、Mwが3805、Mw/Mnが1.380、13C−NMR分析及び1H−NMR分析の結果、化合物(M−1)、化合物(M−2)及び化合物(M−3)に由来する各繰り返し単位の含有割合が、30.5:30.6:38.9(mol%)の共重合体であった。この共重合体を重合体(A−8)とする。
(Synthesis Example 8)
12.78 g (30 mol%) of the compound (M-1), 16.43 g (30 mol%) of the compound (M-2), and 20.78 g (40 mol%) of the compound (M-3) were added to 100 g of 2-butanone. And a monomer solution charged with 2.91 g (8 mol%) of azobisisobutyronitrile was prepared. Thereafter, a 500 mL three-necked flask charged with 50 g of 2-butanone was purged with nitrogen for 30 minutes. After the nitrogen purge, the reaction kettle was heated to 80 ° C. with stirring, and the monomer solution prepared in advance was added dropwise over 3 hours using a dropping funnel. The polymerization start was carried out for 6 hours with the start of dropping as the polymerization start time. After the completion of the polymerization, the polymerization solution was cooled with water to 30 ° C. or less, poured into 1000 g of methanol, and the precipitated white powder was separated by filtration. The filtered white powder was washed twice with 200 g of methanol as a slurry, then filtered and dried at 50 ° C. for 17 hours to obtain a white powder polymer (38 g, yield 76%). .
This copolymer had Mw of 3805, Mw / Mn of 1.380, and as a result of 13 C-NMR analysis and 1 H-NMR analysis, compound (M-1), compound (M-2) and compound (M- The content ratio of each repeating unit derived from 3) was a copolymer of 30.5: 30.6: 38.9 (mol%). This copolymer is referred to as “polymer (A-8)”.
(合成例9)
前記化合物(M−1)22.53g(50mol%)、及び前記化合物(M−3)27.47g(50mol%)を2−ブタノン100gに溶解し、更にアゾビスイソブチロニトリル2.03g(5mol%)を投入した単量体溶液を準備した。その後、50gの2−ブタノンを投入した500mLの三口フラスコを30分窒素パージした。窒素パージの後、反応釜を攪拌しながら80℃に加熱し、事前に準備した前記単量体溶液を、滴下漏斗を用いて3時間かけて滴下した。滴下開始を重合開始時間とし、重合反応を6時間実施した。重合終了後、重合溶液を水冷することにより30℃以下に冷却し、1000gのメタノールへ投入して、析出した白色粉末をろ別した。ろ別された白色粉末を2度200gのメタノールにてスラリー状で洗浄した後、ろ別し、50℃にて17時間乾燥し、白色粉末の重合体を得た(38g、収率76%)。
この共重合体は、Mwが4480、Mw/Mnが1.264、13C−NMR分析及び1H−NMR分析の結果、化合物(M−1)及び化合物(M−3)に由来する各繰り返し単位の含有割合が、50.5:49.5(mol%)の共重合体であった。この共重合体を重合体(A−9)とする。
(Synthesis Example 9)
22.53 g (50 mol%) of the compound (M-1) and 27.47 g (50 mol%) of the compound (M-3) were dissolved in 100 g of 2-butanone, and further 2.03 g of azobisisobutyronitrile ( A monomer solution charged with 5 mol%) was prepared. Thereafter, a 500 mL three-necked flask charged with 50 g of 2-butanone was purged with nitrogen for 30 minutes. After the nitrogen purge, the reaction kettle was heated to 80 ° C. with stirring, and the monomer solution prepared in advance was added dropwise over 3 hours using a dropping funnel. The polymerization start was carried out for 6 hours with the start of dropping as the polymerization start time. After completion of the polymerization, the polymerization solution was cooled with water to 30 ° C. or less, poured into 1000 g of methanol, and the precipitated white powder was separated by filtration. The filtered white powder was washed twice with 200 g of methanol as a slurry, then filtered and dried at 50 ° C. for 17 hours to obtain a white powder polymer (38 g, yield 76%). .
As for this copolymer, Mw is 4480, Mw / Mn is 1.264, 13 C-NMR analysis and 1 H-NMR analysis result, each repetition derived from compound (M-1) and compound (M-3) The unit content ratio was a copolymer of 50.5: 49.5 (mol%). This copolymer is referred to as “polymer (A-9)”.
(合成例10)
前記化合物(M−2)30.63g(60mol%)、及び前記化合物(M−3)19.37g(40mol%)を2−ブタノン100gに溶解し、更にアゾビスイソブチロニトリル1.79g(5mol%)を投入した単量体溶液を準備した。その後、50gの2−ブタノンを投入した500mLの三口フラスコを30分窒素パージした。窒素パージの後、反応釜を攪拌しながら80℃に加熱し、事前に準備した前記単量体溶液を、滴下漏斗を用いて3時間かけて滴下した。滴下開始を重合開始時間とし、重合反応を6時間実施した。重合終了後、重合溶液を水冷することにより30℃以下に冷却し、1000gのメタノールへ投入して、析出した白色粉末をろ別した。ろ別された白色粉末を2度200gのメタノールにてスラリー状で洗浄した後、ろ別し、50℃にて17時間乾燥し、白色粉末の重合体を得た(40g、収率80%)。
この共重合体は、Mwが4632、Mw/Mnが1.660、13C−NMR分析及び1H−NMR分析の結果、化合物(M−2)及び化合物(M−3)に由来する各繰り返し単位の含有割合が、60.5:39.5(mol%)の共重合体であった。この共重合体を重合体(A−10)とする。
(Synthesis Example 10)
30.63 g (60 mol%) of the compound (M-2) and 19.37 g (40 mol%) of the compound (M-3) are dissolved in 100 g of 2-butanone, and further 1.79 g of azobisisobutyronitrile ( A monomer solution charged with 5 mol%) was prepared. Thereafter, a 500 mL three-necked flask charged with 50 g of 2-butanone was purged with nitrogen for 30 minutes. After the nitrogen purge, the reaction kettle was heated to 80 ° C. with stirring, and the monomer solution prepared in advance was added dropwise over 3 hours using a dropping funnel. The polymerization start was carried out for 6 hours with the start of dropping as the polymerization start time. After the completion of the polymerization, the polymerization solution was cooled with water to 30 ° C. or less, poured into 1000 g of methanol, and the precipitated white powder was separated by filtration. The filtered white powder was washed twice with 200 g of methanol as a slurry, then filtered and dried at 50 ° C. for 17 hours to obtain a white powder polymer (40 g, yield 80%). .
This copolymer has a Mw of 4632, a Mw / Mn of 1.660, and 13 C-NMR analysis and 1 H-NMR analysis, as a result of each repetition derived from the compound (M-2) and the compound (M-3). The unit content ratio was a copolymer of 60.5: 39.5 (mol%). This copolymer is referred to as “polymer (A-10)”.
尚、前記各合成例における、測定及び評価は、下記の要領で行った。
<Mw及びMn>
東ソー(株)製GPCカラム(G2000HXL2本、G3000HXL1本、G4000HXL1本)を用い、流量1.0ミリリットル/分、溶出溶媒テトラヒドロフラン、カラム温度40℃の分析条件で、単分散ポリスチレンを標準とするゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)により測定した。また、分散度Mw/Mnは測定結果より算出した。
<13C-NMR分析>
各重合体の13C−NMR分析は、日本電子(株)製「JNM−EX270」を用い、測定した。
In addition, the measurement and evaluation in each said synthesis example were performed in the following way.
<Mw and Mn>
Gel permeation based on monodisperse polystyrene using GPC columns (2 G2000HXL, 1 G3000HXL, 1 G4000HXL) manufactured by Tosoh Corporation under the analysis conditions of a flow rate of 1.0 ml / min, elution solvent tetrahydrofuran, and column temperature of 40 ° C. It was measured by an association chromatography (GPC). Further, the degree of dispersion Mw / Mn was calculated from the measurement results.
< 13C -NMR analysis>
The 13 C-NMR analysis of each polymer was measured using “JNM-EX270” manufactured by JEOL Ltd.
[2]感放射線性組成物溶液の調製
表1に示す種類の(A)重合体、(B)酸発生剤及び(D)酸拡散制御剤を、(C)溶剤中に、表1に示す割合で溶解させた。その後、この混合溶液を孔径0.2μmのメンブランフィルターでろ過することにより、実施例1−7及び比較例1−5の各感放射線性組成物溶液を調製した。
[2] Preparation of radiation-sensitive composition solution Table 1 shows the types (A) polymer, (B) acid generator and (D) acid diffusion controller shown in Table 1 in (C) solvent. Dissolved in proportion. Then, each radiation sensitive composition solution of Example 1-7 and Comparative Example 1-5 was prepared by filtering this mixed solution with a membrane filter having a pore size of 0.2 μm.
ここで、表1に記載の(B)酸発生剤、(C)溶剤及び(D)酸拡散制御剤の各詳細を説明する。
<酸発生剤(B)>
B−1:トリフェニルスルホニウム・2−(3−テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカニル)−1,1−ジフルオロエタンスルホネート
B−2:1−(4−n−ブトキシナフタレン−1−イル)テトラヒドロチオフェニウム・ノナフルオロ−n−ブタンスルホネート
B−3:トリフェニルスルホニウム・ノナフルオロ−n−ブタンスルホネート
B−4:1−(4−n−ブトキシナフタレン−1−イル)テトラヒドロチオフェニウム・2−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル−1,1,2,2−テトラフルオロエタンスルホネート
<溶剤(C)>
C−1:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート
C−2:シクロヘキサノン
C−3:ガンマブチロラクトン
<酸拡散制御剤(D)>
D−1:N−t−ブトキシカルボニル−4−ヒドロキシピペリジン
Here, each detail of (B) acid generator, (C) solvent, and (D) acid diffusion control agent of Table 1 is demonstrated.
<Acid generator (B)>
B-1: Triphenylsulfonium 2- (3-tetracyclo [4.4.0.1 2,5 .1, 7,10 ] dodecanyl) -1,1-difluoroethanesulfonate B-2: 1- (4-n -Butoxynaphthalen-1-yl) tetrahydrothiophenium / nonafluoro-n-butanesulfonate B-3: triphenylsulfonium / nonafluoro-n-butanesulfonate B-4: 1- (4-n-butoxynaphthalen-1-yl) ) Tetrahydrothiophenium 2-bicyclo [2.2.1] hept-2-yl-1,1,2,2-tetrafluoroethanesulfonate
<Solvent (C)>
C-1: Propylene glycol monomethyl ether acetate C-2: Cyclohexanone C-3: Gamma butyrolactone
<Acid diffusion control agent (D)>
D-1: Nt-butoxycarbonyl-4-hydroxypiperidine
[3]感放射線性組成物の性能評価
実施例1〜7及び比較例1〜5の各感放射線性組成物溶液を用いて、下記の性能評価を行い、その結果を表2に示した。
[3] Performance Evaluation of Radiation-Sensitive Composition The following performance evaluation was performed using the radiation-sensitive composition solutions of Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 to 5, and the results are shown in Table 2.
<感度>
ArF光源にて露光を行う場合、ウェハ表面に膜厚770ÅのARC29(日産化学工業株式会社製)膜を形成したシリコンウェハを用い、各組成物溶液を、基板上にクリーントラックACT8(東京エレクトロン製)を用い、スピンコートにより塗布し、ホットプレート上にて、110℃、60秒の条件でPBを行って形成した膜厚0.16μmのレジスト被膜に、ニコン製ArFエキシマレーザー露光装置「S306C」(開口数0.78)を用い、マスクパターン(6%ハーフトーンマスクを使用)を介して露光した。その後、115℃、60秒の条件で、クリーントラックACT8(東京エレクトロン製)を用いてPEBを行ったのち、2.38%のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液により、25℃で60秒間現像し、水洗し、乾燥して、ポジ型のレジストパターンを形成した。このとき、マスクにおいて直径0.075μmのラインアンドスペースパターン(1L1S)が直径0.075μmのサイズになるような露光量を最適露光量とし、この最適露光量を感度とした。
<Sensitivity>
When exposure is performed with an ArF light source, a silicon wafer having an ARC29 (Nissan Chemical Industries Co., Ltd.) film having a film thickness of 770 mm is formed on the wafer surface, and each composition solution is placed on a substrate on a clean track ACT8 (Tokyo Electron). ), And a resist film having a film thickness of 0.16 μm formed by performing PB on a hot plate at 110 ° C. for 60 seconds on a hot plate, NiF ArF excimer laser exposure apparatus “S306C” (Numerical aperture 0.78) was used and exposed through a mask pattern (using a 6% halftone mask). Thereafter, PEB was performed using a clean track ACT8 (manufactured by Tokyo Electron) at 115 ° C. for 60 seconds, followed by development with a 2.38% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution at 25 ° C. for 60 seconds, followed by washing with water. And dried to form a positive resist pattern. At this time, an exposure amount such that a line and space pattern (1L1S) having a diameter of 0.075 μm in the mask becomes a size having a diameter of 0.075 μm was set as the optimum exposure amount, and this optimum exposure amount was set as the sensitivity.
<解像度>
最適露光量で解像される最小のレジストパターンの寸法(直径)を解像度とした。
<Resolution>
The dimension (diameter) of the smallest resist pattern that can be resolved at the optimum exposure dose was taken as the resolution.
<EL(露光余裕度)>
ウェハ表面に膜厚770ÅのARC29(日産化学工業株式会社製)膜を形成したシリコンウェハを用い、各組成物溶液を、基板上にクリーントラックACT8(東京エレクトロン製)を用い、スピンコートにより塗布し、ホットプレート上にて、110℃、60秒の条件でPBを行って形成した膜厚0.16μmのレジスト被膜に、ニコン製ArFエキシマレーザー露光装置「S306C」(開口数0.78)を用い、マスクパターン(6%ハーフトーンマスクを使用)を介して、所定の露光量にて露光した。その後、115℃、60秒の条件で、クリーントラックACT8(東京エレクトロン製)を用いてPEBを行ったのち、2.38%のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液により、25℃で60秒間現像し、水洗し、乾燥して、ポジ型のレジストパターン〔ラインアンドスペースパターン(1L1S、直径0.075μm)〕を形成した。
この際、露光量を40〜60mJ/cm2の範囲で、1.0mJ/cm2ステップで変化させた際における、ラインパターンの大きさをプロットし、その傾きをEL(nm/mJ)とした。
<EL (exposure margin)>
Using a silicon wafer having an ARC29 (Nissan Chemical Industries Co., Ltd.) film with a film thickness of 770 mm on the wafer surface, each composition solution was applied onto the substrate by spin coating using a clean track ACT8 (manufactured by Tokyo Electron). Using a Nikon ArF excimer laser exposure apparatus “S306C” (numerical aperture of 0.78) on a resist film having a film thickness of 0.16 μm formed by performing PB on a hot plate at 110 ° C. for 60 seconds. The film was exposed at a predetermined exposure amount through a mask pattern (using a 6% halftone mask). Thereafter, PEB was performed using a clean track ACT8 (manufactured by Tokyo Electron) at 115 ° C. for 60 seconds, followed by development with a 2.38% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution at 25 ° C. for 60 seconds, followed by washing with water. And dried to form a positive resist pattern [line and space pattern (1L1S, diameter 0.075 μm)].
At this time, in a range amount of exposure 40~60mJ / cm 2, definitive when the varied 1.0 mJ / cm 2 steps, plotting the size of the line pattern was the slope as EL (nm / mJ) .
<LWR(ラインウィドゥスラフネス)>
前記最適露光量において、基板上のレジスト被膜に形成された75nm(1L/1S)パターンを、測長SEM(日立製作所社製、型番「S9380」)を用いて、パターン上部から観察し、直径を任意のポイントで測定し、その測定ばらつきを3シグマで表現する。
尚、この値は小さいほど好ましく、8.0nm以下である場合を良好とした。
<LWR (Line Widow Roughness)>
At the optimum exposure amount, a 75 nm (1L / 1S) pattern formed on the resist film on the substrate was observed from the top of the pattern using a length measuring SEM (manufactured by Hitachi, Ltd., model number “S9380”), and the diameter was measured. Measurement is performed at an arbitrary point, and the measurement variation is expressed by 3 sigma.
In addition, this value is so preferable that it is small, and the case where it was 8.0 nm or less was made favorable.
<最小倒壊寸法(倒れ)>
ラインの倒れが発生した露光量の1mJ前の露光量でのCD寸法を、測長SEM(日立製作所社製、型番「S−9380」)により測定した。
尚、この値は小さいほど好ましく、50nm以下である場合を良好とした。
<Minimum collapse dimension (fall)>
The CD dimension at the exposure amount 1 mJ before the exposure amount at which the line collapsed was measured by a length measurement SEM (manufactured by Hitachi, Ltd., model number “S-9380”).
In addition, this value is so preferable that it is small, and the case where it was 50 nm or less was made favorable.
Claims (4)
該半導体レジスト用重合体に含まれる全繰り返し単位を100mol%とした場合に、下記一般式(1)で表される繰り返し単位の含有割合が0.5〜10mol%であり、且つ下記一般式(2)で表される繰り返し単位の含有割合が50〜70mol%であることを特徴とする半導体レジスト用重合体。
When the total repeating unit contained in the polymer for semiconductor resist is 100 mol%, the content of the repeating unit represented by the following general formula (1) is 0.5 to 10 mol%, and the following general formula ( The polymer for semiconductor resists, wherein the content ratio of the repeating unit represented by 2) is 50 to 70 mol%.
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