JP5347433B2 - Novel sulfonate and derivative thereof, photoacid generator, resist material and pattern forming method using the same - Google Patents
Novel sulfonate and derivative thereof, photoacid generator, resist material and pattern forming method using the same Download PDFInfo
- Publication number
- JP5347433B2 JP5347433B2 JP2008283256A JP2008283256A JP5347433B2 JP 5347433 B2 JP5347433 B2 JP 5347433B2 JP 2008283256 A JP2008283256 A JP 2008283256A JP 2008283256 A JP2008283256 A JP 2008283256A JP 5347433 B2 JP5347433 B2 JP 5347433B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- group
- carbon atoms
- general formula
- fluorine
- substituted
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Pyrrole Compounds (AREA)
- Indole Compounds (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Materials For Photolithography (AREA)
- Nitrogen Condensed Heterocyclic Rings (AREA)
Abstract
Description
本発明は、レジスト材料の光酸発生剤等として好適に用いられる新規スルホン酸の塩及びその誘導体、光酸発生剤、これを用いたレジスト材料、及びパターン形成方法に関する。 The present invention relates to a novel sulfonic acid salt and derivatives thereof suitably used as a photoacid generator for a resist material, a photoacid generator, a resist material using the same, and a pattern forming method.
近年、LSIの高集積化と高速度化に伴い、パターンルールの微細化が急速に進んでいる。その背景には露光光源の短波長化があり、例えば水銀灯のi線(365nm)からKrFエキシマレーザー(248nm)への短波長化により64Mビット(加工寸法が0.25μm以下)のDRAM(ダイナミック・ランダム・アクセス・メモリー)の量産が可能になった。更に集積度256M及び1G以上のDRAM製造を実現するため、ArFエキシマレーザー(193nm)を用いたリソグラフィーが本格的に検討されており、高NAのレンズ(NA≧0.9)と組み合わせることにより65nmノードのデバイスの検討が行われている。その次の45nmノードのデバイス製作には波長157nmのF2レーザーの利用が候補に挙げられたが、スキャナーのコストアップ、光学系の変更、レジストの低エッチング耐性等に代示される多くの問題により適用が先送りされた。そして、F2リソグラフィーの代替として提案されたのがArF液浸リソグラフィーであり、現在その早期導入に向けて開発が進められている。 In recent years, along with higher integration and higher speed of LSI, pattern rule miniaturization is progressing rapidly. The background of this is the shortening of the wavelength of the exposure light source. For example, by shortening the wavelength from a mercury lamp i-line (365 nm) to a KrF excimer laser (248 nm), a DRAM (dynamic size of 0.25 μm or less) DRAM (dynamic Random access memory) is now available for mass production. Furthermore, in order to realize DRAM manufacturing with an integration degree of 256M and 1G or more, lithography using an ArF excimer laser (193 nm) has been studied in earnest, and 65 nm by combining with a high NA lens (NA ≧ 0.9). Node devices are being studied. Its While the use of F 2 laser having a wavelength of 157nm to device fabrication of the next 45nm node is a candidate. Cost of the scanner, changes of the optical system, a number of issues that supposition theory the low etching resistance and the like of the resist Application was postponed. Then, ArF immersion lithography has been proposed as an alternative to F 2 lithography, and is currently being developed for its early introduction.
このような露光波長に適したレジストとして、「化学増幅型レジスト材料」が注目されている。これは、放射線の照射(以下、「露光」という。)により酸を形成する感放射線性酸発生剤(以下、「光酸発生剤」という)を含有し、露光により発生した酸を触媒とする反応により、露光部と非露光部との現像液に対する溶解度を変化させてパターンを形成させるパターン形成材料である。 As a resist suitable for such an exposure wavelength, “chemically amplified resist material” has attracted attention. This contains a radiation-sensitive acid generator (hereinafter referred to as “photoacid generator”) that forms an acid upon irradiation with radiation (hereinafter referred to as “exposure”), and the acid generated by exposure is used as a catalyst. It is a pattern forming material that forms a pattern by changing the solubility of the exposed portion and the non-exposed portion in the developer by a reaction.
このような化学増幅型レジスト材料に用いられる光酸発生剤に関しても種々の検討がなされてきた。従来のKrFエキシマレーザー光を光源とした化学増幅型レジスト材料に用いられてきたようなアルカンあるいはアレーンスルホン酸を発生する光酸発生剤を上記のArF化学増幅型レジスト材料の成分として用いた場合には、樹脂の酸不安定基を切断するための酸強度が十分でなく、解像が全くできない、あるいは低感度でデバイス製造に適さないことがわかっている。 Various studies have been made on photoacid generators used in such chemically amplified resist materials. When a photoacid generator that generates alkane or arenesulfonic acid as used in a chemically amplified resist material using a conventional KrF excimer laser beam as a light source is used as a component of the ArF chemically amplified resist material. It has been found that the acid strength for cleaving the acid labile group of the resin is not sufficient, the resolution is not possible at all, or the sensitivity is low and it is not suitable for device production.
このため、ArF化学増幅型レジスト材料の光酸発生剤としては、酸強度の高いパーフルオロアルカンスルホン酸を発生するものが一般的に使われているがパーフルオロオクタンスルホン酸、あるいはその誘導体は、その頭文字をとりPFOSとして知られており、C−F結合に由来する安定性(非分解性)や疎水性、親油性に由来する生態濃縮性、蓄積性が問題となっている。更に炭素数5以上のパーフルオロアルカンスルホン酸、あるいはその誘導体も上記問題が提起され始めている。 For this reason, as the photoacid generator for the ArF chemically amplified resist material, those that generate perfluoroalkanesulfonic acid having high acid strength are generally used. However, perfluorooctanesulfonic acid, or a derivative thereof, The acronym is known as PFOS, and stability (non-degradability) derived from C—F bonds, hydrophobicity, bioaccumulative properties derived from lipophilicity, and accumulation are problematic. Furthermore, perfluoroalkanesulfonic acid having 5 or more carbon atoms or derivatives thereof are beginning to raise the above problem.
このようなPFOSに関する問題に対処するため、各社よりフッ素の置換率を下げた部分フッ素置換アルカンスルホン酸の開発が行われている。例えば、特許文献1には、α,α−ジフルオロアルケンと硫黄化合物によりα,α−ジフルオロアルカンスルホン酸塩を開発し、露光によりこのスルホン酸を発生する光酸発生剤、具体的にはジ(4−tert−ブチルフェニル)ヨードニウム=1,1−ジフルオロ−2−(1−ナフチル)エタンスルホナートを含有するレジスト材料が公開されており、更に、特許文献2には、α,α,β,β−テトラフルオロ−α−ヨードアルカンと硫黄化合物によるα,α,β,β−テトラフルオロアルカンスルホン酸塩の開発とこのスルホン酸を発生する光酸発生剤及びレジスト材料が公開されている。また、特許文献3には、合成方法の記載の無いものの本文中にはジフルオロスルホ酢酸アルキルエステル(1−(アルコキシカルボニル)−1,1−ジフルオロメタンスルホナート)、ジフルオロスルホ酢酸アミド(1−カルバモイル−1,1−ジフルオロメタンスルホナート)などを有する光酸発生剤が開示され、更に、特許文献4には、合成例の記載のないもののトリフェニルスルホニウム (アダマンタン−1−イルメチル)オキシカルボニルジフルオロメタンスルホナート、特許文献5にはラクトン骨格を有するトリフェニルスルホニウム アルキルオキシカルボニルジフルオロメタンスルホナートなどが開示されている。また特許文献6にはトリフェニルスルホニウム 2−アシルオキシ−1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパンスルホナートなども開示されている。
精密な線幅制御を行う場合には、化学増幅型レジストは、解像性能が優れているだけでなく、レジストパターン形成後の膜表面の平滑性が優れていることも重要となってきている。膜表面の平滑性が劣る化学増幅型レジストは、エッチング等の処理により基板にレジストパターンを転写する際に、膜表面の凸凹状態(ナノエッジラフネス)が基板に転写されてしまう結果として、パターンの寸法制度が低下する。そのため、最終的にデバイスの電気特性が損なわれるおそれがあることが知られている。 In the case of precise line width control, it is important that chemically amplified resists not only have excellent resolution performance, but also have excellent film surface smoothness after resist pattern formation. . Chemically amplified resists with inferior film surface smoothness result in pattern irregularities (nano edge roughness) being transferred to the substrate when the resist pattern is transferred to the substrate by etching or other processing. Dimensional system is reduced. For this reason, it is known that the electrical characteristics of the device may be ultimately lost.
また、優れた平滑性を得るためにも、このような化学増幅型レジスト材料に用いられる光酸発生剤は、レジスト材料内で均一に分散している必要がある。従って、光酸発生剤のレジスト溶剤に対する溶解性及び樹脂との相溶性は極めて重要である。 Also, in order to obtain excellent smoothness, the photoacid generator used in such a chemically amplified resist material needs to be uniformly dispersed in the resist material. Therefore, the solubility of the photoacid generator in the resist solvent and the compatibility with the resin are extremely important.
しかしながら、これまで開発されてきた、部分フッ素置換アルカンスルホン酸から誘導される光酸発生剤のレジスト溶剤に対する溶解性及び樹脂との相溶性は、いまだ満足できるものではなく、十分量の光酸発生剤を溶解できないゆえに高いレベルの膜表面の平滑性が得られないという問題があった。 However, the solubility of the photoacid generator derived from partially fluorine-substituted alkanesulfonic acid that has been developed so far in the resist solvent and the compatibility with the resin are not yet satisfactory, and a sufficient amount of photoacid is generated. There is a problem that a high level of film surface smoothness cannot be obtained because the agent cannot be dissolved.
本発明は上記事情に鑑みなされたもので、紫外線、遠紫外線、極紫外線、電子線、X線、エキシマレーザー、γ線、又はシンクロトロン放射線照射の高エネルギー線等のうち、特にArFエキシマレーザー光に対して高感度で、基板密着性、エッチング耐性において優れた性能を発揮することに加え、人体蓄積性にも問題がなく、しかも発生する酸(光発生酸)の酸性度が十分高く、発生する酸(光発生酸)が適度な沸点を有し、レジスト被膜中での拡散長が適度に短くなるというばかりでなく、特に、レジスト溶剤に対する高い溶解性及び樹脂に対する優れた相溶性を有する光酸発生剤(スルホン酸オニウム塩)及び、そのような光酸発生剤を含有するレジスト材料を提供することを目的とする。更にはこうしたレジスト材料を用いることによって、良好なパターン形状を得るパターン形成法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. Among ultraviolet rays, far ultraviolet rays, extreme ultraviolet rays, electron beams, X-rays, excimer lasers, gamma rays, synchrotron radiation irradiation, etc., particularly ArF excimer laser light In addition to exhibiting excellent performance in terms of substrate adhesion and etching resistance, there is no problem with human accumulation, and the acidity of the generated acid (photogenerated acid) is sufficiently high. Not only has an appropriate boiling point and a moderately short diffusion length in the resist film, but also has high solubility in resist solvents and excellent compatibility with resins. An object of the present invention is to provide an acid generator (sulfonic acid onium salt) and a resist material containing such a photoacid generator. Furthermore, it aims at providing the pattern formation method which obtains a favorable pattern shape by using such a resist material.
光酸発生剤から発生する酸としては、十分な酸強度があること、レジスト材料中で適切な拡散があること、十分高い沸点を有し揮発性が少ないこと、水への溶出が少ないこと、使用後は環境に負荷をかけずに分解できること、レジスト溶剤及び樹脂に対してよく溶けること等、様々なことが求められる。その中でも、酸強度と環境負荷、そしてレジスト溶剤に対する溶解性及び樹脂との相溶性の問題は特に重要である。これまで、酸強度と環境負荷、さらにはレジスト溶剤に対する溶解性及び樹脂との相溶性の全てを同時に制御することは困難であった。具体的には、フッ素含量を上げれば上げるほど酸強度は高くなる傾向にあるが、それにともなって生態濃縮性、蓄積性といった環境負荷の問題が大きくなってしまい、さらにはレジスト被膜中での拡散長を制御するために大きな置換基を導入すればするほど、レジスト溶剤に対する溶解性及び樹脂との相溶性が下がると言う問題があった。このようなことから、従来の光酸発生剤から発生した酸は上記の要求を全て満たすには至っていない。 The acid generated from the photoacid generator has sufficient acid strength, has appropriate diffusion in the resist material, has a sufficiently high boiling point and low volatility, has little elution into water, After use, various things are required, such as being able to be decomposed without imposing a load on the environment and being well soluble in resist solvents and resins. Among them, acid strength, environmental load, solubility in a resist solvent, and compatibility with a resin are particularly important. Until now, it has been difficult to simultaneously control all of acid strength, environmental load, solubility in a resist solvent, and compatibility with a resin. Specifically, the higher the fluorine content, the higher the acid strength tends to increase. However, the environmental load problems such as bioaccumulation and accumulation become larger, and further diffusion in the resist film. There was a problem that the greater the substituent introduced to control the length, the lower the solubility in the resist solvent and the compatibility with the resin. For this reason, acids generated from conventional photoacid generators do not satisfy all of the above requirements.
本発明者らは、上記課題を解決するため鋭意検討を重ねた。その結果、一般式(A)で示される構造を有する、含フッ素スルホン酸塩もしくは含フッ素スルホン酸基含有化合物 The inventors of the present invention have made extensive studies in order to solve the above problems. As a result, a fluorine-containing sulfonate or a fluorine-containing sulfonic acid group-containing compound having a structure represented by the general formula (A)
を見出すに至った。
(式中、nは1〜10の整数を示す。Rは置換もしくは非置換の炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルケニル基、置換もしくは非置換の炭素数6〜15のアリール基又は炭素数4〜15のヘテロアリール基を示す。aは1又は0である。)
式中、a=1の場合は、一般式(A)のカギ括弧内全体で−1価のアニオンをとり、対カチオンと組み合わさって、化学種全体としては「含フッ素スルホン酸塩」となる。一方、a=0の場合は、一般式(A)における右末端の「−O」の酸素が単結合によって、さらに別の原子に結合し、化学種全体としては「含フッ素スルホン酸基含有化合物」となる。
I came to find.
(In the formula, n represents an integer of 1 to 10. R represents a substituted or unsubstituted linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, a substituted or unsubstituted carbon group having 1 to 20 carbon atoms. A linear, branched or cyclic alkenyl group, a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 15 carbon atoms or a heteroaryl group having 4 to 15 carbon atoms, a is 1 or 0)
In the formula, when a = 1, the whole parenthesis of the general formula (A) takes a −1 valent anion and combines with a counter cation to form “fluorinated sulfonate” as a whole chemical species. . On the other hand, when a = 0, the oxygen at the right end “—O” in the general formula (A) is bonded to another atom through a single bond, and the entire chemical species is “a compound containing a fluorine-containing sulfonic acid group” "
中でも、下記一般式(2)で示される含フッ素スルホン酸が、フッ素含量が比較的少ないにもかかわらず、十分に強度の高い酸であり、レジストパターンの形成に有用であることを知見した。 Among these, it has been found that the fluorine-containing sulfonic acid represented by the following general formula (2) is a sufficiently strong acid despite the relatively low fluorine content and is useful for forming a resist pattern.
(式中、nは1〜10の整数を示す。Rは置換もしくは非置換の炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルケニル基、置換もしくは非置換の炭素数6〜15のアリール基又は炭素数4〜15のヘテロアリール基を示す。)
さらに光により該含フッ素スルホン酸を発生する前駆体化合物(これを「光酸発生剤」という)が、従来品に比べてレジスト(ベース樹脂/レジスト溶剤)への格段に高い相溶性を示し、このため、従来品と比べ解像度の一段と優れたレジストパターンを形成できることを知見した。このようにして形成されたレジストパターンはまた、基板密着性、エッチング耐性においても優れた性能を発揮することも見出した。
(In the formula, n represents an integer of 1 to 10. R represents a substituted or unsubstituted linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, a substituted or unsubstituted carbon group having 1 to 20 carbon atoms. A linear, branched or cyclic alkenyl group, a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 15 carbon atoms or a heteroaryl group having 4 to 15 carbon atoms.)
Furthermore, the precursor compound that generates the fluorinated sulfonic acid by light (referred to as “photoacid generator”) has a much higher compatibility with a resist (base resin / resist solvent) than conventional products, For this reason, it has been found that a resist pattern that is much better in resolution than conventional products can be formed. It has also been found that the resist pattern formed in this manner also exhibits excellent performance in terms of substrate adhesion and etching resistance.
一般式(2)で示される含フッ素スルホン酸類は、スルホン酸基のα位炭素に2つのフッ素原子を有し、なおかつ、スルホン酸基の反対側に「ウレタン結合部位」を有することが大きな特徴である。すなわち、α位炭素に2つのフッ素原子が直接結合することによって、隣接するスルホン酸基の酸強度に顕著な増大がもたらされ、かつこの酸強度は分子中に「ウレタン結合」によって損なわれることがない。この結果、フッ素原子数が少なく環境への負荷の格段に低減された光酸発生剤が実現した。 The fluorine-containing sulfonic acids represented by the general formula (2) have two fluorine atoms at the α-position carbon of the sulfonic acid group, and also have a “urethane bonding site” on the opposite side of the sulfonic acid group. It is. That is, the direct bonding of two fluorine atoms to the α-position carbon results in a significant increase in the acid strength of adjacent sulfonic acid groups, and this acid strength is impaired by “urethane bonds” in the molecule. There is no. As a result, a photoacid generator having a small number of fluorine atoms and a markedly reduced burden on the environment was realized.
このような炭素鎖の基本骨格において、さらに「ウレタン結合」が導入されたことで、「前駆体化合物(光酸発生剤)」のレジスト溶剤に対する溶解性、及びベース樹脂との相溶性が格段に向上することが判った。この結果、該光酸発生剤を含有するレジスト材料を用いることによって、解像度に優れたレジストパターンを提供できることとなった。 In such a basic skeleton of the carbon chain, the introduction of a “urethane bond” further improves the solubility of the “precursor compound (photoacid generator)” in the resist solvent and the compatibility with the base resin. It turns out that it improves. As a result, a resist pattern having excellent resolution can be provided by using a resist material containing the photoacid generator.
このような「前駆体化合物(光酸発生剤)」としては、一般式(3)で示される含フッ素スルホン酸オニウム塩、 As such a “precursor compound (photoacid generator)”, a fluorine-containing sulfonic acid onium salt represented by the general formula (3),
(式中、nは1〜10の整数を示す。Rは置換もしくは非置換の炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルケニル基、置換もしくは非置換の炭素数6〜15のアリール基又は炭素数4〜15のヘテロアリール基を示す。 (In the formula, n represents an integer of 1 to 10. R represents a substituted or unsubstituted linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, a substituted or unsubstituted carbon group having 1 to 20 carbon atoms. A linear, branched or cyclic alkenyl group, a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 15 carbon atoms or a heteroaryl group having 4 to 15 carbon atoms is shown.
Q+は、下記一般式(a)もしくは下記一般式(b)で示されるスルホニウムカチオン、または下記一般式(c)で示されるヨードニウムカチオンを示す。 Q + represents a sulfonium cation represented by the following general formula (a) or the following general formula (b), or an iodonium cation represented by the following general formula (c).
前記一般式(a)において、R1、R2及びR3は相互に独立に置換もしくは非置換の炭素数1〜10の直鎖状又は分岐状のアルキル基、アルケニル基又はオキソアルキル基、又は置換もしくは非置換の炭素数6〜18のアリール基、アラルキル基又はアリールオキソアルキル基を示すか、あるいはR1、R2及びR3のうちのいずれか2つが相互に結合して1,4−ブチレン基又は3−オキサ−1,5−ペンチレン基を形成し、式中の硫黄原子と共に環を形成しても良い。
In the general formula (a), R 1 , R 2 and R 3 are each independently a substituted or unsubstituted C 1-10 linear or branched alkyl group, alkenyl group or oxoalkyl group, or a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 18 carbon atoms, aralkyl or aryloxoalkyl group, or any two of R 1, R 2 and R 3 are bonded to each other 1,4 A butylene group or a 3-oxa-1,5-pentylene group may be formed, and a ring may be formed together with the sulfur atom in the formula.
前記一般式(b)において、R4は置換もしくは非置換の炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基又はアルケニル基、又は置換もしくは非置換の炭素数6〜14のアリール基を示す。rは1〜5の整数、qは0(零)又は1を示す。 In the general formula (b), R 4 represents a substituted or unsubstituted linear, branched or cyclic alkyl group or alkenyl group having 1 to 20 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 14 carbon atoms. Indicates a group. r represents an integer of 1 to 5, and q represents 0 (zero) or 1.
前記一般式(c)において、R4は置換もしくは非置換の炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基又はアルケニル基、又は置換もしくは非置換の炭素数6〜14のアリール基を示す。rは1〜5の整数、qは0(零)又は1を示す。)、
下記一般式(4)で示される含フッ素N−スルホニルオキシイミド化合物、
In the general formula (c), R 4 represents a substituted or unsubstituted linear, branched or cyclic alkyl group or alkenyl group having 1 to 20 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 14 carbon atoms. Indicates a group. r represents an integer of 1 to 5, and q represents 0 (zero) or 1. ),
A fluorine-containing N-sulfonyloxyimide compound represented by the following general formula (4):
(前記一般式(4)において、nは1〜10の整数を示す。Rは置換もしくは非置換の炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルケニル基、置換もしくは非置換の炭素数6〜15のアリール基又は炭素数4〜15のヘテロアリール基を示す。Zは単結合、二重結合、メチレン基または酸素原子を示し、TとYは独立に水素原子または炭素数1〜10の置換もしくは非置換のアルキル基を示し、あるいはTとYとは共同してそれらが結合している炭素原子を含めて脂肪族環状構造、芳香環構造または複素環状構造を形成してもよい。)、
ならびに、
下記一般式(5)で示される含フッ素オキシムスルホナート化合物
(In the general formula (4), n represents an integer of 1 to 10. R represents a substituted or unsubstituted linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, substituted or unsubstituted carbon. A linear, branched or cyclic alkenyl group having 1 to 20 carbon atoms, a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 15 carbon atoms or a heteroaryl group having 4 to 15 carbon atoms, Z is a single bond or a double bond. A bond, a methylene group or an oxygen atom, T and Y independently represent a hydrogen atom or a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, or T and Y are bonded together An aliphatic ring structure, an aromatic ring structure or a heterocyclic structure may be formed including carbon atoms).
And
Fluorine-containing oxime sulfonate compound represented by the following general formula (5)
(前記一般式(5)において、nはそれぞれ独立に1〜10の整数を示す。Rは置換もしくは非置換の炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルケニル基、置換もしくは非置換の炭素数6〜15のアリール基又は炭素数4〜15のヘテロアリール基を示す。mは0又は1を示すが、mが0の場合、pは置換もしくは非置換の炭素数1〜20のアルキル基、又は置換もしくは非置換の炭素数6〜15のアリール基を示し、mが1の場合には、pは単結合、置換もしくは非置換の炭素数1〜20のアルキレン基、又は置換もしくは非置換の炭素数6〜15のアリーレン基を示す。Aはシアノ基、トリフルオロメチル基、パーフルオロエチル基、パーフルオロプロピル基、5H−パーフルオロペンチル基、6H−パーフルオロヘキシル基、ニトロ基又はメチル基を示し、mが1の場合、互いのAが相互に結合してそれらが結合している炭素原子と共に炭素数6の環を形成しても良い。)
が、紫外線、遠紫外線、極紫外線、電子線、X線、エキシマレーザー、γ線、又はシンクロトロン放射線照射の高エネルギー線等(特にエキシマレーザー)の露光に対して高感度を示すため、特に好適なものである。
(In the general formula (5), each n independently represents an integer of 1 to 10. R represents a substituted or unsubstituted C1-C20 linear, branched or cyclic alkyl group, substituted or non-substituted. A substituted, unsubstituted, straight chain, branched or cyclic alkenyl group having 1 to 20 carbon atoms, a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 15 carbon atoms, or a heteroaryl group having 4 to 15 carbon atoms, m is 0 or 1 represents m. When m is 0, p represents a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 15 carbon atoms, and when m is 1. P represents a single bond, a substituted or unsubstituted alkylene group having 1 to 20 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted arylene group having 6 to 15 carbon atoms, and A represents a cyano group, a trifluoromethyl group, a perfluoro group. Ethyl group, perfluoropropyl A pill group, a 5H-perfluoropentyl group, a 6H-perfluorohexyl group, a nitro group or a methyl group, and when m is 1, carbon atoms are bonded together with carbon atoms to which they are bonded to each other. (Formula 6 ring may be formed.)
Is particularly suitable because it exhibits high sensitivity to exposure to ultraviolet rays, far ultraviolet rays, extreme ultraviolet rays, electron beams, X-rays, excimer lasers, γ rays, or high energy rays of synchrotron radiation (especially excimer lasers). It is a thing.
なお、本出願人は、一般式[B]で表わされる含フッ素スルホン酸オニウム塩、ならびにこれらに対応するスルホン酸基含有化合物(中性分子)を見出し、これらの物質が、少ないフッ素原子数でありながら、強い酸性度を有する酸の発生剤として機能し、溶剤や樹脂への相溶性に優れ、レジスト用酸発生剤として、有用であるとの知見も得、既に特許出願している(特願2007−143879号、および特願2007−143880号)(後述の参考例1,2を参照)。 The present applicant has found a fluorine-containing sulfonic acid onium salt represented by the general formula [B] and a sulfonic acid group-containing compound (neutral molecule) corresponding to these, and these substances have a small number of fluorine atoms. Nevertheless, it functions as an acid generator with strong acidity, has excellent compatibility with solvents and resins, and has obtained knowledge that it is useful as an acid generator for resists. Application Nos. 2007-143879 and 2007-143880 (see Reference Examples 1 and 2 described later).
上記一般式[B]において、Rは本発明で定義されているRと同義である。 In the general formula [B], R has the same meaning as R defined in the present invention.
本発明は、上記物質の左端に位置する「エステル結合」をさらに「ウレタン結合」へと置き換えたものであり、上記発明で得られた基本的な利点は維持しつつ、なおかつ溶剤や樹脂への相溶性が一段と優れた酸発生剤が提供されることとなった。 In the present invention, the “ester bond” located at the left end of the substance is further replaced with a “urethane bond”, and the basic advantage obtained in the above invention is maintained while still being applied to a solvent or resin. An acid generator having much better compatibility was provided.
本発明の光酸発生剤は、ウレタン結合と、スルホン酸塩のα-位に2つのフッ素基(−F)を同時に有するのが最大の特徴である。本発明のスルホン酸オニウム塩類は、末端にウレタン部位を有するため、対応するイソシアナートがあれば必要に応じて構造の異なるウレタン部位を導入でき、自由に性能を制御することができる。具体的には、分子量の大きなウレタン類や嵩高いウレタン類を導入することによって発生するスルホン酸の沸点を適度に調節することが可能である。また、脂溶性の高いウレタン類を導入することによって、レジスト溶剤に対する溶解性やベース樹脂との相溶性を自由に向上させることが可能である。さらには末端に二重結合を有したウレタン類を導入することによって、場合によっては他のレジストモノマーと共重合に付すことによって、ベース樹脂の中に取り込むことも可能であり、そうすることによってレジスト溶剤に対する溶解性を向上させることも可能であり、上記課題の解決に寄与できる。 The photoacid generator of the present invention is characterized by having a urethane bond and two fluorine groups (—F) at the α-position of the sulfonate at the same time. Since the sulfonic acid onium salts of the present invention have a urethane moiety at the terminal, if there is a corresponding isocyanate, a urethane moiety having a different structure can be introduced as needed, and the performance can be freely controlled. Specifically, it is possible to appropriately adjust the boiling point of the sulfonic acid generated by introducing urethanes having a large molecular weight or bulky urethanes. Further, by introducing urethanes having high fat solubility, it is possible to freely improve the solubility in a resist solvent and the compatibility with a base resin. Furthermore, by introducing urethanes having a double bond at the terminal, it may be incorporated into the base resin by subjecting it to copolymerization with other resist monomers in some cases. It is also possible to improve the solubility with respect to a solvent, and it can contribute to the solution of the said subject.
さらに、本発明者らは、上述の光酸発生剤を製造するための、共通の原料として有用な、下記一般式(1)で示される含フッ素スルホン酸塩 Furthermore, the present inventors have used the fluorine-containing sulfonate represented by the following general formula (1), which is useful as a common raw material for producing the above-mentioned photoacid generator.
(式中、nは1〜10の整数を示す。Rは置換もしくは非置換の炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルケニル基、置換もしくは非置換の炭素数6〜15のアリール基又は炭素数4〜15のヘテロアリール基を示す。M+はリチウムイオン、ナトリウムイオン、カリウムイオン、アンモニウムイオン、又はテトラメチルアンモニウムイオンを示す。)
を見出した。
(In the formula, n represents an integer of 1 to 10. R represents a substituted or unsubstituted linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, a substituted or unsubstituted carbon group having 1 to 20 carbon atoms. A linear, branched or cyclic alkenyl group, a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 15 carbon atoms or a heteroaryl group having 4 to 15 carbon atoms, M + represents a lithium ion, a sodium ion, a potassium ion, (Ammonium ion or tetramethylammonium ion is shown.)
I found.
また本発明者らは、上述の光酸発生剤の何れかと、溶剤、並びに特定のベース樹脂が組み合わされたレジスト材料(組成物)の発明を見出した。 The present inventors have also found an invention of a resist material (composition) in which any of the above-mentioned photoacid generators, a solvent, and a specific base resin are combined.
またこれらの知見に関連して、一般式(2)で示される含フッ素スルホン酸を生成する方法、レジスト用のパターン形成方法の各発明を見出し、本発明の完成に到達した。 Further, in connection with these findings, the inventors have found each invention of a method for producing a fluorinated sulfonic acid represented by the general formula (2) and a pattern forming method for a resist, and have completed the present invention.
すなわち、本願発明は[参考発明]ならびに、[発明1]〜[発明21]を含む。
That is, the present invention includes [Reference Invention] and [Invention 1] to [Invention 21 ].
[参考発明]
下記一般式(A)で示される構造を有する含フッ素スルホン酸塩もしくは、含フッ素スルホン酸基含有化合物。
[ Reference invention ]
A fluorine-containing sulfonate having a structure represented by the following general formula (A) or a fluorine-containing sulfonic acid group-containing compound.
(式中、n、R、aの意味は前記の通り。)
[発明1]
下記一般式(3)で示される含フッ素スルホン酸オニウム塩。
(In the formula, the meanings of n, R and a are as described above.)
[Invention 1 ]
A fluorine-containing sulfonic acid onium salt represented by the following general formula (3).
(式中、n、R、Q+の意味は前記の通り。)
[発明2]
下記一般式(4)で示される含フッ素N−スルホニルオキシイミド化合物。
(In the formula, the meanings of n, R, and Q + are as described above.)
[Invention 2 ]
A fluorine-containing N-sulfonyloxyimide compound represented by the following general formula (4).
(式中、n、R、Z、T、Yの意味は前記の通り。)
[発明3]
下記一般式(5)で示される含フッ素オキシムスルホナート化合物。
(In the formula, the meanings of n, R, Z, T, and Y are as described above.)
[Invention 3 ]
A fluorine-containing oxime sulfonate compound represented by the following general formula (5).
(式中、n、R、m、p、Aの意味は前記の通り。)
[発明4]
下記一般式(1)で示される含フッ素スルホン酸塩。
(In the formula, the meanings of n, R, m, p, and A are as described above.)
[Invention 4 ]
A fluorine-containing sulfonate represented by the following general formula (1).
(式中、n、R、M+の意味は前記の通り。)
[発明5]
紫外線、遠紫外線、極紫外線、電子線、X線、エキシマレーザー、γ線、又はシンクロトロン放射線照射の高エネルギー線に感応し、下記一般式(2)で示される含フッ素スルホン酸を発生することを特徴とする、発明1で示される含フッ素スルホン酸オニウム塩、発明2で示される含フッ素N−スルホニルオキシイミド化合物、及び発明3で示される含フッ素オキシムスルホナート化合物から選択される、化学増幅レジスト材料用の光酸発生剤。
(In the formula, the meanings of n, R, and M + are as described above.)
[Invention 5 ]
Responds to high energy rays of ultraviolet rays, far ultraviolet rays, extreme ultraviolet rays, electron beams, X-rays, excimer lasers, γ rays, or synchrotron radiation, and generates fluorine-containing sulfonic acids represented by the following general formula (2). A chemical amplification selected from the fluorine-containing sulfonic acid onium salt shown in Invention 1, the fluorine-containing N-sulfonyloxyimide compound shown in Invention 2, and the fluorine-containing oxime sulfonate compound shown in Invention 3 Photoacid generator for resist materials.
(式中、n、Rの意味は前記の通り。)
[発明6]
紫外線、遠紫外線、極紫外線、電子線、X線、エキシマレーザー、γ線、又はシンクロトロン放射線照射の高エネルギー線に感応し、発明1に記載の含フッ素スルホン酸オニウム塩、発明2に記載の含フッ素N−スルホニルオキシイミド化合物、又は発明3に記載の含フッ素オキシムスルホナート化合物の少なくとも1種を含有することを特徴とする、化学増幅レジスト材料用の光酸発生剤。
(In the formula, the meanings of n and R are as described above.)
[Invention 6 ]
Ultraviolet, far ultraviolet, extreme ultraviolet, electron beam, X-ray, excimer laser, gamma rays, or sensitive to high energy radiation of the synchrotron radiation, according to the first aspect fluorinated onium sulfonate, according to the present invention 2 A photoacid generator for a chemically amplified resist material, comprising at least one of a fluorine-containing N-sulfonyloxyimide compound or a fluorine-containing oxime sulfonate compound according to Invention 3 .
[発明7]
発明6に記載の光酸発生剤に、紫外線、遠紫外線、極紫外線、電子線、X線、エキシマレーザー、γ線、又はシンクロトロン放射線照射の高エネルギー線を照射することを含む、発明5に記載の、一般式(2)で示される含フッ素スルホン酸を生成する方法。
[Invention 7 ]
The photoacid generator according to the invention 6, ultraviolet, far ultraviolet, extreme ultraviolet, electron beam, X-ray, excimer laser, gamma-ray, or comprises irradiating the high energy beam of synchrotron radiation, the invention 5 A method for producing a fluorine-containing sulfonic acid represented by the general formula (2).
[発明8]
ベース樹脂、光酸発生剤及び溶剤を含有してなるレジスト材料において、前記光酸発生剤が、発明5に記載の、一般式(2)で示される含フッ素スルホン酸を発生する光酸発生剤であることを特徴とするレジスト材料。
[Invention 8 ]
In a resist material comprising a base resin, a photoacid generator, and a solvent, the photoacid generator is a photoacid generator that generates the fluorinated sulfonic acid represented by the general formula (2) according to the invention 5. A resist material characterized by the above.
[発明9]
ベース樹脂、光酸発生剤及び溶剤を含有してなるレジスト材料において、前記光酸発生剤が、発明6に記載の光酸発生剤であることを特徴とするレジスト材料。
[Invention 9 ]
A resist material comprising a base resin, a photoacid generator and a solvent, wherein the photoacid generator is the photoacid generator according to Invention 6 .
[発明10]
ベース樹脂が、オレフィン、含フッ素オレフィン、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、含フッ素アクリル酸エステル、含フッ素メタクリル酸エステル、ノルボルネン化合物、含フッ素ノルボルネン化合物、スチレン系化合物、含フッ素スチレン系化合物、ビニルエーテル、および含フッ素ビニルエーテルからなる群より選ばれた一種の単量体を重合させた高分子重合体、又は、前記単量体の二種以上を共重合させた高分子共重合体であることを特徴とする、発明8又は9に記載のレジスト材料。
[Invention 10 ]
Base resin is olefin, fluorine-containing olefin, acrylic ester, methacrylic ester, fluorine-containing acrylic ester, fluorine-containing methacrylate ester, norbornene compound, fluorine-containing norbornene compound, styrene compound, fluorine-containing styrene compound, vinyl ether, And a polymer obtained by polymerizing one monomer selected from the group consisting of fluorine-containing vinyl ethers, or a polymer copolymer obtained by copolymerizing two or more of the above monomers. The resist material according to the invention 8 or 9 .
[発明11]
ベース樹脂が、下記一般式(6)で示される繰り返し単位を含有する高分子化合物であることを特徴とする、発明8又は9に記載のレジスト材料。
[Invention 11 ]
The resist material according to invention 8 or 9 , wherein the base resin is a polymer compound containing a repeating unit represented by the following general formula (6).
(前記一般式(6)において、R5は水素原子、ハロゲン原子、アルキル基もしくは含フッ素アルキル基を表し、R6は直鎖または分岐を有しても良いアルキル基、環状構造を有するアルキル基、芳香環、またはそれらの複合置換基であって、その一部がフッ素化されていてもよい。R7は水素原子、及び分岐を含んでも良い炭化水素基、含フッ素アルキル基、芳香族や脂肪環を有する環状体であって、酸素、カルボニルの結合を含んでも良い。また、sは1〜2の整数を表す。)
[発明12]
ベース樹脂が、下記一般式(7)で示される繰り返し単位を含有する高分子化合物であることを特徴とする、発明8又は9に記載のレジスト材料。
(In the general formula (6), R 5 represents a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group or a fluorine-containing alkyl group, and R 6 represents a linear or branched alkyl group or an alkyl group having a cyclic structure. , An aromatic ring, or a composite substituent thereof, part of which may be fluorinated, R 7 represents a hydrogen atom, a hydrocarbon group that may contain a branch, a fluorine-containing alkyl group, an aromatic group, (A ring having an alicyclic ring, which may contain a bond of oxygen and carbonyl, and s represents an integer of 1 to 2)
[Invention 12 ]
The resist material according to invention 8 or 9, wherein the base resin is a polymer compound containing a repeating unit represented by the following general formula (7).
(前記一般式(7)において、R5は水素原子、ハロゲン原子、炭化水素基、含フッ素アルキル基を表し、R8、R9、R10のうち、いずれか1つがCF3C(CF3)(OH)CH2−基であり、残り2つが水素である。)
[発明13]
ベース樹脂が下記一般式(8)で示される繰り返し単位を含有する高分子化合物であることを特徴とする、発明8又は9に記載のレジスト材料。
(In the general formula (7), R 5 represents a hydrogen atom, a halogen atom, a hydrocarbon group, or a fluorine-containing alkyl group, and any one of R 8 , R 9 , and R 10 is CF 3 C (CF 3 ) (OH) CH 2 - group wherein the remaining two are hydrogen).
[Invention 13 ]
The resist material according to invention 8 or 9, wherein the base resin is a polymer compound containing a repeating unit represented by the following general formula (8).
(前記一般式(8)において、R5は水素原子、ハロゲン原子、炭化水素基、含フッ素アルキル基を表し、R11は、水素原子、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、フルオロメチル基、ジフルオロメチル基、トリフルオロメチル基、またはパーフルオロエチル基である。)
[発明14]
ベース樹脂が下記一般式(9)で示される繰り返し単位を含有する高分子化合物であることを特徴とする、発明8又は9に記載のレジスト材料。
(In the general formula (8), R 5 represents a hydrogen atom, a halogen atom, a hydrocarbon group, or a fluorine-containing alkyl group, and R 11 represents a hydrogen atom, a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, n-butyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, fluoromethyl group, difluoromethyl group, trifluoromethyl group, or perfluoroethyl group.)
[Invention 14 ]
The resist material according to invention 8 or 9, wherein the base resin is a polymer compound containing a repeating unit represented by the following general formula (9).
(前記一般式(9)において、R5は水素原子、ハロゲン原子、炭化水素基、含フッ素アルキル基を表し、R12はメチル基またはトリフルオロメチル基を表し、R13は水素原子、炭素数1〜25の直鎖状の炭化水素基、炭素数3〜25の分岐状もしくは環状の炭化水素基あるいは炭素数6〜26の芳香族炭化水素基を含む基であって、その一部にフッ素原子、酸素原子、カルボニル結合を含んでもよい。uは0〜2の任意の整数を表し、t、vは1〜8の任意の整数を表し、v≦t+2を満たす。R12〜R13が複数の場合、R12〜R13はそれぞれ同一でも異なってもよい。)
[発明15]
ベース樹脂が、下記一般式(10)で示される繰り返し単位を含有することを特徴とする発明8又は9に記載のレジスト材料。
(In the general formula (9), R 5 represents a hydrogen atom, a halogen atom, a hydrocarbon group, or a fluorine-containing alkyl group, R 12 represents a methyl group or a trifluoromethyl group, and R 13 represents a hydrogen atom or a carbon number. A group containing 1 to 25 linear hydrocarbon group, a branched or cyclic hydrocarbon group having 3 to 25 carbon atoms, or an aromatic hydrocarbon group having 6 to 26 carbon atoms, part of which is fluorine atom, an oxygen atom, may also include a carbonyl bond .u represents any integer of 0 to 2, t, v represents any integer of 1 to 8, satisfying the v ≦ t + 2 .R 12 ~R 13 is In the case of a plurality, R 12 to R 13 may be the same or different.)
[Invention 15 ]
The resist material according to invention 8 or 9 , wherein the base resin contains a repeating unit represented by the following general formula (10).
(前記一般式(10)において、Xは−CH2−、−O−、−S−の何れかを表す。wは2〜6の整数を表す。)
[発明16]
ベース樹脂が、下記一般式(11)で示される繰り返し単位を含有することを特徴とする発明8又は9に記載のレジスト材料。
(In the general formula (10), X represents any of —CH 2 —, —O—, and —S—. W represents an integer of 2 to 6.)
[Invention 16 ]
The resist material according to invention 8 or 9 , wherein the base resin contains a repeating unit represented by the following general formula (11).
(前記一般式(11)において、R5は水素原子、ハロゲン原子、アルキル基もしくは含フッ素アルキル基を表し、R15はフッ素原子または含フッ素アルキル基、Jは2価の連結基を表す。R14は下記一般式(d)〜(h)のいずれかで表される酸不安定性保護基である。 (In the general formula (11), R 5 represents a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group or a fluorine-containing alkyl group, R 15 represents a fluorine atom or a fluorine-containing alkyl group, and J represents a divalent linking group. 14 is an acid labile protecting group represented by any one of the following general formulas (d) to (h).
前記一般式(d)において、R16は炭素数1〜4の置換基を有していても良いアルキル基、炭素数3〜30の置換基を有していても良い脂環式炭化水素基または炭素数6〜14の置換基を有していても良いアリール基を表す。 In the general formula (d), R 16 is an alkyl group which may have a substituent having 1 to 4 carbon atoms, and an alicyclic hydrocarbon group which may have a substituent having 3 to 30 carbon atoms. Or the aryl group which may have a C6-C14 substituent may be represented.
前記一般式(e)において、R16は前記一般式(d)におけるR16と同義である。R17は水素原子、炭素数1〜4の置換基を有していても良いアルキル基、炭素数3〜30の置換基を有していても良い脂環式炭化水素基、炭素数1〜6の置換基を有していても良いアルコキシ基、炭素数2〜4個の置換基を有していても良いアルケニル基、炭素数6〜14の置換基を有していても良いアリール基もしくは炭素数7〜20個の置換基を有していても良いアラルキル基を表す。 In Formula (e), R 16 has the same meaning as R 16 in the formula (d). R 17 is a hydrogen atom, an alkyl group which may have a substituent having 1 to 4 carbon atoms, an alicyclic hydrocarbon group which may have a substituent having 3 to 30 carbon atoms, An alkoxy group optionally having 6 substituents, an alkenyl group optionally having 2 to 4 carbon atoms, and an aryl group optionally having a substituent having 6 to 14 carbon atoms Alternatively, it represents an aralkyl group which may have a substituent having 7 to 20 carbon atoms.
前記一般式(f)において、R18、R19およびR20は、それぞれ同一でも異なっていてもよく、炭素数1〜4の置換基を有していても良いアルキル基、炭素数3〜30の置換基を有していても良い脂環式炭化水素基、炭素数2〜4個の置換基を有していても良いアルケニル基、炭素数6〜14の置換基を有していても良いアリール基もしくは炭素数7〜20個の置換基を有していても良いアラルキル基を表す。また、R18〜R20の内の2つの基が結合して環を形成してもよい。 In the said general formula (f), R <18> , R <19> and R <20> may be same or different, respectively, The alkyl group which may have a C1-C4 substituent, C3-C30 An alicyclic hydrocarbon group that may have a substituent, an alkenyl group that may have a substituent having 2 to 4 carbon atoms, or a substituent that has 6 to 14 carbon atoms It represents a good aryl group or an aralkyl group which may have a substituent having 7 to 20 carbon atoms. Two groups out of R 18 to R 20 may be bonded to form a ring.
前記一般式(g)において、R18、R19およびR20は、一般式(f)におけるR18、R19およびR20と同義である。 In the general formula (g), R 18, R 19 and R 20 have the same meanings as R 18, R 19 and R 20 in the general formula (f).
前記一般式(h)において、R16は前記一般式(d)におけるR16と同義である。)
[発明17]
発明8乃至16の何れか1項に記載のレジスト材料であって、ベース樹脂が現像液に不溶あるいは難溶であって、酸によって現像液に可溶となる、化学増幅ポジ型レジスト材料。
In formula (h), R 16 has the same meaning as R 16 in the formula (d). )
[Invention 17 ]
The resist material according to any one of Inventions 8 to 16 , wherein the base resin is insoluble or hardly soluble in the developer and becomes soluble in the developer by an acid.
[発明18]
発明8乃至17のいずれか1項記載のレジスト材料を基板上に塗布する工程と、加熱処理後フォトマスクを介して波長300nm以下の高エネルギー線で露光する工程と、必要に応じて加熱処理した後、現像液を用いて現像する工程とを含むことを特徴とするパターン形成方法。
[Invention 18 ]
The process of apply | coating the resist material of any one of invention 8 thru | or 17 on a board | substrate, the process of exposing with a high energy ray with a wavelength of 300 nm or less through a photomask after heat processing, and heat-processed as needed. And a step of developing using a developing solution.
[発明19]
波長193nmのArFエキシマレーザーを用い、レジスト材料を塗布した基板と投影レンズの間に水、もしくは大気中の屈折率より高い屈折率を有する水以外の液体を挿入する液浸リソグラフィー法であることを特徴とする発明18記載のパターン形成方法。
[Invention 19 ]
The immersion lithography method uses an ArF excimer laser with a wavelength of 193 nm and inserts water or a liquid other than water having a refractive index higher than the refractive index in the air between the substrate coated with the resist material and the projection lens. The pattern forming method according to invention 18 characterized by the above.
[発明20]
トリフェニルスルホニウム シクロヘキシルカルバミン酸−2,2−ジフルオロエチル−スルホナート。
[Invention 20 ]
Triphenylsulfonium cyclohexylcarbamic acid-2,2-difluoroethyl-sulfonate.
[発明21]
トリフェニルスルホニウム アダマンタン−1−イルカルバミン酸−2−ブロモ−2,2−ジフルオロ−エチル スルホナート。
[Invention 21 ]
Triphenylsulfonium adamantane-1-ylcarbamic acid-2-bromo-2,2-difluoro-ethyl sulfonate.
本発明のスルホン酸オニウム塩は、構造中のフッ素原子の割合が少ないために生態濃縮性、蓄積性に関する懸念が小さいが、露光により発生する酸の酸性度が十分高い。さらにこのスルホン酸オニウム塩を光酸発生剤としてレジスト材料を形成させた場合、ArFエキシマレーザー光に対して高感度で、基板密着性、エッチング耐性において優れた性能を発揮する。また、構造中にウレタン結合を導入することで、レジスト溶剤に対する溶解性及び樹脂との相溶性に優れた光酸発生剤(スルホン酸オニウム塩)、及びそのような光酸発生剤を含有するレジスト材料を提供することができる。更にはこうしたレジスト材料を用いることによって、良好なパターン形状を得るパターン形成法を提供することができる。本発明は以上のような優れた効果を奏するものである。 The sulfonic acid onium salt of the present invention has little concern about bioaccumulation and accumulation because the proportion of fluorine atoms in the structure is small, but the acidity of the acid generated by exposure is sufficiently high. Furthermore, when this onium sulfonate salt is used as a photoacid generator to form a resist material, it exhibits high performance with respect to ArF excimer laser light and excellent substrate adhesion and etching resistance. Further, by introducing a urethane bond into the structure, a photoacid generator (sulfonic acid onium salt) excellent in solubility in a resist solvent and compatibility with a resin, and a resist containing such a photoacid generator Material can be provided. Furthermore, by using such a resist material, a pattern forming method for obtaining a good pattern shape can be provided. The present invention has the excellent effects as described above.
以下、本発明の実施の最良の形態について説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、当業者の通常の知識に基づいて、以下の実施の形態に対し適宜変更、改良等が加えられたものも本発明の範囲に入ることが理解されるべきである。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The best mode for carrying out the present invention will be described below, but the present invention is not limited to the following embodiment, and is based on the ordinary knowledge of those skilled in the art without departing from the gist of the present invention. It should be understood that modifications and improvements as appropriate to the following embodiments also fall within the scope of the present invention.
[含フッ素スルホン酸塩]
本発明における光酸発生剤の、共通の原料化合物として有用な含フッ素スルホン酸塩は、下記一般式(1)で示されるものである。
[Fluorine-containing sulfonate]
The fluorine-containing sulfonate useful as a common raw material compound of the photoacid generator in the present invention is represented by the following general formula (1).
(式中、nは1〜10の整数を示す。Rは置換もしくは非置換の炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルケニル基、置換もしくは非置換の炭素数6〜15のアリール基又は炭素数4〜15のヘテロアリール基を示す。M+はリチウムイオン、ナトリウムイオン、カリウムイオン、アンモニウムイオン、又はテトラメチルアンモニウムイオンを示す。)
ここで一般式(1)におけるRの置換基としては、炭素数1〜20個の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシ基、ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、沃素原子)、シアノ基、ヒドロキシ基、カルボキシル基、炭素数1〜20個の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシカルボニル基、炭素数1〜20個の直鎖状、分岐状又は環状のアルキルカルボニルオキシ基、ラクトン、アミノ基、アミド基等が挙げられる。
(In the formula, n represents an integer of 1 to 10. R represents a substituted or unsubstituted linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, a substituted or unsubstituted carbon group having 1 to 20 carbon atoms. A linear, branched or cyclic alkenyl group, a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 15 carbon atoms or a heteroaryl group having 4 to 15 carbon atoms, M + represents a lithium ion, a sodium ion, a potassium ion, (Ammonium ion or tetramethylammonium ion is shown.)
Here, as the substituent of R in the general formula (1), a linear, branched or cyclic alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms, a halogen atom (a fluorine atom, a chlorine atom, an iodine atom), a cyano group, Hydroxy group, carboxyl group, linear, branched or cyclic alkoxycarbonyl group having 1 to 20 carbon atoms, linear, branched or cyclic alkylcarbonyloxy group having 1 to 20 carbon atoms, lactone, amino Group, amide group and the like.
ここで一般式(1)におけるRをより具体的に示すと、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、シクロプロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、シクロペンチル基、n−ヘキシル基、2−エチルヘキシル基、シクロヘキシル基、n−オクチル基、n−デシル基、n−ドデシル基、1−アダマンチル基、2−アダマンチル基、ビシクロ[2.2.1]ヘプテン−2−イル基、1−アダマンタンメチル基、2−アダマンタンメチル基、フェニル基、4−メトキシフェニル基、4−tert−ブチルフェニル基、4−ビフェニル基、1−ナフチル基、2−ナフチル基、10−アントラニル基、2−フラニル基などが挙げられる。さらには、置換基として、アクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基等の重合可能な置換基を有するアルキル基が挙げられ、具体的には2−メタクリロイルオキシエチル基、2−アクリロイルオキシエチル基、1,1−ビス(アクリロイルメチル)エチル等が挙げられる。この他に、置換基としてカルボニル基、ラクトン、ヒドロキシル基を含むものの例としては下記のものが挙げられる。 Here, R in the general formula (1) is shown more specifically, methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, cyclopropyl group, n-butyl group, sec-butyl group, isobutyl group, tert- Butyl, n-pentyl, cyclopentyl, n-hexyl, 2-ethylhexyl, cyclohexyl, n-octyl, n-decyl, n-dodecyl, 1-adamantyl, 2-adamantyl, bicyclo [2.2.1] hepten-2-yl group, 1-adamantanemethyl group, 2-adamantanemethyl group, phenyl group, 4-methoxyphenyl group, 4-tert-butylphenyl group, 4-biphenyl group, 1- A naphthyl group, 2-naphthyl group, 10-anthranyl group, 2-furanyl group, etc. are mentioned. Furthermore, examples of the substituent include an alkyl group having a polymerizable substituent such as an acryloyloxy group and a methacryloyloxy group. Specifically, a 2-methacryloyloxyethyl group, a 2-acryloyloxyethyl group, 1,1 -Bis (acryloylmethyl) ethyl and the like. In addition to the above, examples of those containing a carbonyl group, a lactone, or a hydroxyl group as a substituent include the following.
一般式(1)におけるM+としてはリチウムイオン、ナトリウムイオン、カリウムイオン、アンモニウムイオン、またはテトラメチルアンモニウムイオンを示したが、これは合成の簡便さ、スルホン酸の単離のしやすさを考慮してのものである。これ以外のカチオン、例えばカルシウムイオン、マグネシウムイオン等を用いても良く、安定なスルホン酸として存在できるものであれば特に制限されるものではない。 As M + in the general formula (1), lithium ion, sodium ion, potassium ion, ammonium ion, or tetramethylammonium ion was shown, but this considered the ease of synthesis and the ease of isolation of sulfonic acid. It is a thing. Other cations such as calcium ions and magnesium ions may be used and are not particularly limited as long as they can exist as stable sulfonic acids.
該含フッ素スルホン酸塩を後述の光酸発生剤の原料として使用する場合、R、nは光酸発生剤のR、nに一致させればよい。 When the fluorine-containing sulfonate is used as a raw material for the photoacid generator described later, R and n may be matched with R and n of the photoacid generator.
[光酸発生剤]
本発明の光酸発生剤は、上記含フッ素スルホン酸塩を原料として誘導された含フッ素オニウム塩、含フッ素オキシムスルホナート、含フッ素スルホニルオキシイミドに代表される化合物であり、これは紫外線、遠紫外線、極紫外線、電子線、X線、エキシマレーザー、γ線、又はシンクロトロン放射線照射の高エネルギー線に感応し、下記一般式(2)で示される含フッ素スルホン酸を発生するもので、化学増幅レジスト材料用の光酸発生剤として用いられるものである。
[Photoacid generator]
The photoacid generator of the present invention is a compound typified by a fluorine-containing onium salt, a fluorine-containing oxime sulfonate, or a fluorine-containing sulfonyloxyimide derived from the fluorine-containing sulfonate as a raw material. Responds to ultraviolet rays, extreme ultraviolet rays, electron beams, X-rays, excimer lasers, γ rays, or high energy rays irradiated with synchrotron radiation, and generates fluorine-containing sulfonic acid represented by the following general formula (2). It is used as a photoacid generator for an amplification resist material.
(式中、nは1〜10の整数を示す。Rは置換もしくは非置換の炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルケニル基、置換もしくは非置換の炭素数6〜15のアリール基又は炭素数4〜15のヘテロアリール基を示す。)
ここで一般式(2)におけるRおよびnは、上記一般式(1)におけるRおよびnと同じである。
(In the formula, n represents an integer of 1 to 10. R represents a substituted or unsubstituted linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, a substituted or unsubstituted carbon group having 1 to 20 carbon atoms. A linear, branched or cyclic alkenyl group, a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 15 carbon atoms or a heteroaryl group having 4 to 15 carbon atoms.)
Here, R and n in the general formula (2) are the same as R and n in the general formula (1).
一般式(2)で示される含フッ素スルホン酸を具体的に下記に示す。 The fluorine-containing sulfonic acid represented by the general formula (2) is specifically shown below.
これらの中でも、沸点と拡散長の適切さという観点と、合成のしやすさという観点で、n=1〜4が好ましく、n=1が特に好ましい。またRとしてはシクロへキシル、2−ノルボルニル、1−アダマンチルが特に好ましい。すなわち、以下の含フッ素スルホン酸は特に好ましい。 Among these, n = 1 to 4 is preferable and n = 1 is particularly preferable from the viewpoints of appropriate boiling point and diffusion length and ease of synthesis. R is particularly preferably cyclohexyl, 2-norbornyl, or 1-adamantyl. That is, the following fluorine-containing sulfonic acids are particularly preferable.
[含フッ素スルホン酸オニウム塩]
本発明の含フッ素スルホン酸オニウム塩は、下記一般式(3)で示されるものである。
[Fluorine-containing sulfonic acid onium salt]
The fluorine-containing sulfonic acid onium salt of the present invention is represented by the following general formula (3).
(式中、nは1〜10の整数を示す。Rは置換もしくは非置換の炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルケニル基、置換もしくは非置換の炭素数6〜15のアリール基又は炭素数4〜15のヘテロアリール基を示す。 (In the formula, n represents an integer of 1 to 10. R represents a substituted or unsubstituted linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, a substituted or unsubstituted carbon group having 1 to 20 carbon atoms. A linear, branched or cyclic alkenyl group, a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 15 carbon atoms or a heteroaryl group having 4 to 15 carbon atoms is shown.
Q+は、下記一般式(a)もしくは下記一般式(b)で示されるスルホニウムカチオン、または下記一般式(c)で示されるヨードニウムカチオンを示す。 Q + represents a sulfonium cation represented by the following general formula (a) or the following general formula (b), or an iodonium cation represented by the following general formula (c).
前記一般式(a)において、R1、R2及びR3は相互に独立に置換もしくは非置換の炭素数1〜10の直鎖状又は分岐状のアルキル基、アルケニル基又はオキソアルキル基、又は置換もしくは非置換の炭素数6〜18のアリール基、アラルキル基又はアリールオキソアルキル基を示すか、あるいはR1、R2及びR3のうちのいずれか2つが相互に結合して1,4−ブチレン基又は3−オキサ−1,5−ペンチレン基を形成し、式中の硫黄原子と共に環を形成しても良い。
In the general formula (a), R 1 , R 2 and R 3 are each independently a substituted or unsubstituted C 1-10 linear or branched alkyl group, alkenyl group or oxoalkyl group, or a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 18 carbon atoms, aralkyl or aryloxoalkyl group, or any two of R 1, R 2 and R 3 are bonded to each other 1,4 A butylene group or a 3-oxa-1,5-pentylene group may be formed, and a ring may be formed together with the sulfur atom in the formula.
前記一般式(b)において、R4は置換もしくは非置換の炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基又はアルケニル基、又は置換もしくは非置換の炭素数6〜14のアリール基を示す。rは1〜5の整数、qは0(零)又は1を示す。 In the general formula (b), R 4 represents a substituted or unsubstituted linear, branched or cyclic alkyl group or alkenyl group having 1 to 20 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 14 carbon atoms. Indicates a group. r represents an integer of 1 to 5, and q represents 0 (zero) or 1.
前記一般式(c)において、R4は置換もしくは非置換の炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基又はアルケニル基、又は置換もしくは非置換の炭素数6〜14のアリール基を示す。rは1〜5の整数、qは0(零)又は1を示す。)
以下に一般式(a)および一般式(b)で示されるスルホニウムカチオン、一般式(c)および一般式(d)で示されるヨードニウムカチオンについて詳述する。
In the general formula (c), R 4 represents a substituted or unsubstituted linear, branched or cyclic alkyl group or alkenyl group having 1 to 20 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 14 carbon atoms. Indicates a group. r represents an integer of 1 to 5, and q represents 0 (zero) or 1. )
Hereinafter, the sulfonium cation represented by the general formula (a) and the general formula (b) and the iodonium cation represented by the general formula (c) and the general formula (d) will be described in detail.
一般式(a)で示されるスルホニウムカチオン
一般式(a)におけるR1、R2及びR3としては具体的に以下のものが挙げられる。アルキル基として、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、シクロプロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、シクロペンチル基、n−ヘキシル基、n−ヘプチル基、2−エチルヘキシル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、4−メチルシクロヘキシル基、シクロヘキシルメチル基、n−オクチル基、n−デシル基、1−アダマンチル基、2−アダマンチル基、ビシクロ[2.2.1]ヘプテン−2−イル基、1−アダマンタンメチル基、2−アダマンタンメチル基等が挙げられる。アルケニル基としては、ビニル基、アリル基、プロペニル基、ブテニル基、ヘキセニル基、シクロヘキセニル基等が挙げられる。オキソアルキル基としては、2−オキソシクロペンチル基、2−オキソシクロヘキシル基、2−オキソプロピル基、2−オキソエチル基、2−シクロペンチル−2−オキソエチル基、2−シクロヘキシル−2−オキソエチル基、2−(4−メチルシクロヘキシル)−2−オキソエチル基等を挙げることができる。アリール基としては、フェニル基、ナフチル基、チエニル基等やp−メトキシフェニル基、m−メトキシフェニル基、o−メトキシフェニル基、p−エトキシフェニル基、p−tert−ブトキシフェニル基、m−tert−ブトキシフェニル基等のアルコキシフェニル基、2−メチルフェニル基、3−メチルフェニル基、4−メチルフェニル基、エチルフェニル基等のアルキルフェニル基、メチルナフチル基、エチルナフチル基等のアルキルナフチル基、ジエチルナフチル基等のジアルキルナフチル基、ジメトキシナフチル基、ジエトキシナフチル基等のジアルコキシナフチル基等が挙げられる。アラルキル基としては、ベンジル基、1−フェニルエチル基、2−フェニルエチル基等が挙げられる。アリールオキソアルキル基としては、2−フェニル−2−オキソエチル基、2−(1−ナフチル)−2−オキソエチル基、2−(2−ナフチル)−2−オキソエチル基等の2−アリール−2−オキソエチル基等が挙げられる。また、R1、R2及びR3のうちのいずれか2つ以上が相互に結合して硫黄原子を介して環状構造を形成する場合には、1,4−ブチレン、3−オキサ−1,5−ペンチレンである。更には置換基としてアクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基等の重合可能な置換基を有するアリール基が挙げられ、具体的には4−(アクリロイルオキシ)フェニル基、4−(メタクリロイルオキシ)フェニル基、4−ビニルオキシフェニル基、4−ビニルフェニル基等が挙げられる。
Specific examples of R 1 , R 2 and R 3 in the general formula (a) of the sulfonium cation represented by the general formula (a) include the following. As the alkyl group, methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, cyclopropyl group, n-butyl group, sec-butyl group, isobutyl group, tert-butyl group, n-pentyl group, cyclopentyl group, n- Hexyl group, n-heptyl group, 2-ethylhexyl group, cyclohexyl group, cycloheptyl group, 4-methylcyclohexyl group, cyclohexylmethyl group, n-octyl group, n-decyl group, 1-adamantyl group, 2-adamantyl group, Bicyclo [2.2.1] hepten-2-yl group, 1-adamantanemethyl group, 2-adamantanemethyl group and the like can be mentioned. Examples of the alkenyl group include a vinyl group, an allyl group, a propenyl group, a butenyl group, a hexenyl group, and a cyclohexenyl group. Examples of the oxoalkyl group include 2-oxocyclopentyl group, 2-oxocyclohexyl group, 2-oxopropyl group, 2-oxoethyl group, 2-cyclopentyl-2-oxoethyl group, 2-cyclohexyl-2-oxoethyl group, 2- ( And 4-methylcyclohexyl) -2-oxoethyl group. As the aryl group, phenyl group, naphthyl group, thienyl group and the like, p-methoxyphenyl group, m-methoxyphenyl group, o-methoxyphenyl group, p-ethoxyphenyl group, p-tert-butoxyphenyl group, m-tert. -Alkoxyphenyl groups such as butoxyphenyl group, alkylphenyl groups such as 2-methylphenyl group, 3-methylphenyl group, 4-methylphenyl group, and ethylphenyl group; alkylnaphthyl groups such as methylnaphthyl group and ethylnaphthyl group; Examples thereof include a dialkylnaphthyl group such as a diethylnaphthyl group, a dialkoxynaphthyl group such as a dimethoxynaphthyl group and a diethoxynaphthyl group. Examples of the aralkyl group include a benzyl group, a 1-phenylethyl group, and a 2-phenylethyl group. As the aryloxoalkyl group, 2-aryl-2-oxoethyl group such as 2-phenyl-2-oxoethyl group, 2- (1-naphthyl) -2-oxoethyl group, 2- (2-naphthyl) -2-oxoethyl group and the like Groups and the like. When any two or more of R 1 , R 2 and R 3 are bonded to each other to form a cyclic structure via a sulfur atom, 1,4-butylene, 3-oxa-1, it is a 5-pentylene. Furthermore, aryl groups having polymerizable substituents such as an acryloyloxy group and a methacryloyloxy group can be mentioned as a substituent, specifically, 4- (acryloyloxy) phenyl group, 4- (methacryloyloxy) phenyl group, 4 -Vinyloxyphenyl group, 4-vinylphenyl group, etc. are mentioned.
より具体的に一般式(a)で示されるスルホニウムカチオンを示すと、トリフェニルスルホニウム、(4−tert−ブチルフェニル)ジフェニルスルホニウム、ビス(4−tert−ブチルフェニル)フェニルスルホニウム、トリス(4−tert−ブチルフェニル)スルホニウム、(3−tert−ブチルフェニル)ジフェニルスルホニウム、ビス(3−tert−ブチルフェニル)フェニルスルホニウム、トリス(3−tert−ブチルフェニル)スルホニウム、(3,4−ジtert−ブチルフェニル)ジフェニルスルホニウム、ビス(3,4−ジtert−ブチルフェニル)フェニルスルホニウム、トリス(3,4−ジtert−ブチルフェニル)スルホニウム、(4−tert−ブトキシフェニル)ジフェニルスルホニウム、ビス(4−tert−ブトキシフェニル)フェニルスルホニウム、トリス(4−tert−ブトキシフェニル)スルホニウム、(3−tert−ブトキシフェニル)ジフェニルスルホニウム、ビス(3−tert−ブトキシフェニル)フェニルスルホニウム、トリス(3−tert−ブトキシフェニル)スルホニウム、(3,4−ジtert−ブトキシフェニル)ジフェニルスルホニウム、ビス(3,4−ジtert−ブトキシフェニル)フェニルスルホニウム、トリス(3,4−ジtert−ブトキシフェニル)スルホニウム、ジフェニル(4−チオフェノキシフェニル)スルホニウム、(4−tert−ブトキシカルボニルメチルオキシフェニル)ジフェニルスルホニウム、(4−tert−ブトキシカルボニルメチルオキシフェニル)ジフェニルスルホニウム、(4−tert−ブトキシフェニル)ビス(4−ジメチルアミノフェニル)スルホニウム、トリス(4−ジメチルアミノフェニル)スルホニウム、2−ナフチルジフェニルスルホニウム、ジメチル(2−ナフチル)スルホニウム、(4−ヒドロキシフェニル)ジメチルスルホニウム、(4−メトキシフェニル)ジメチルスルホニウム、トリメチルスルホニウム、(2−オキソシクロヘキシル)シクロヘキシルメチルスルホニウム、トリナフチルスルホニウム、トリベンジルスルホニウム、ジフェニルメチルスルホニウム、ジメチルフェニルスルホニウム、2−オキソ−2−フェニルエチルチアシクロペンタニウム、ジフェニル 2−チエニルスルホニウム、4−n−ブトキシナフチル−1−チアシクロペンタニウム、2−n−ブトキシナフチル−1−チアシクロペンタニウム、4−メトキシナフチル−1−チアシクロペンタニウム、2−メトキシナフチル−1−チアシクロペンタニウム等が挙げられる。より好ましくはトリフェニルスルホニウム、(4−tert−ブチルフェニル)ジフェニルスルホニウム、(4−tert−ブトキシフェニル)ジフェニルスルホニウム、トリス(4−tert−ブチルフェニル)スルホニウム、(4−tert−ブトキシカルボニルメチルオキシフェニル)ジフェニルスルホニウム等が挙げられる。
More specifically, the sulfonium cation represented by the general formula (a) is represented by triphenylsulfonium, (4-tert-butylphenyl) diphenylsulfonium, bis (4-tert-butylphenyl) phenylsulfonium, tris (4-tert -Butylphenyl) sulfonium, (3-tert-butylphenyl) diphenylsulfonium, bis (3-tert-butylphenyl) phenylsulfonium, tris (3-tert-butylphenyl) sulfonium, (3,4-ditert-butylphenyl) ) Diphenylsulfonium, bis (3,4-ditert-butylphenyl) phenylsulfonium, tris (3,4-ditert-butylphenyl) sulfonium, (4-tert-butoxyphenyl) diphenylsulfonium, bi (4-tert-butoxyphenyl) phenylsulfonium, tris (4-tert-butoxyphenyl) sulfonium, (3-tert-butoxyphenyl) diphenylsulfonium, bis (3-tert-butoxyphenyl) phenylsulfonium, tris (3-tert -Butoxyphenyl) sulfonium, (3,4-ditert-butoxyphenyl) diphenylsulfonium, bis (3,4-ditert-butoxyphenyl) phenylsulfonium, tris (3,4-ditert-butoxyphenyl) sulfonium, diphenyl (4-thio-phenoxyphenyl) sulfonium, (4-tert-butoxycarbonylmethyloxyphenyl) diphenylsulfonium, (4-tert-butoxycarbonylmethyloxyphenyl) di E sulfonyl sulfonium, (4-tert-butoxyphenyl) bis (4-dimethylaminophenyl) sulfonium, tris (4-dimethylaminophenyl) sulfonium, 2-naphthyl diphenylsulfonium, dimethyl (2-naphthyl) sulfonium, (4-hydroxyphenyl ) Dimethylsulfonium, (4-methoxyphenyl) dimethylsulfonium, trimethylsulfonium, (2-oxocyclohexyl) cyclohexylmethylsulfonium, trinaphthylsulfonium, tribenzylsulfonium, diphenylmethylsulfonium, dimethylphenylsulfonium, 2-oxo-2-phenylethyl Thiacyclopentanium, diphenyl 2-thienylsulfonium, 4-n-butoxynaphthyl-1-thiacyclopentanium, 2 n- butoxynaphthyl-1-thiacyclopentanium, 4-methoxynaphthyl-1-thiacyclopentanium, 2-methoxynaphthyl-1-thiacyclopentanium, and the like. More preferably, triphenylsulfonium, (4-tert-butylphenyl) diphenylsulfonium, (4-tert-butoxyphenyl) diphenylsulfonium, tris (4-tert-butylphenyl) sulfonium, (4-tert-butoxycarbonylmethyloxyphenyl) ) Diphenylsulfonium and the like.
更には、4−(メタクリロイルオキシ)フェニルジフェニルスルホニウム、4−(アクリロイルオキシ)フェニルジフェニルスルホニウム、4−(メタクリロイルオキシ)フェニルジメチルスルホニウム、4−(アクリロイルオキシ)フェニルジメチルスルホニウム等が挙げられる。これら重合可能なスルホニウムカチオンに関しては、特開平4−230645号公報、特開2005−84365号公報等を参考にすることができる。 Furthermore, 4- (methacryloyloxy) phenyldiphenylsulfonium, 4- (acryloyloxy) phenyldiphenylsulfonium, 4- (methacryloyloxy) phenyldimethylsulfonium, 4- (acryloyloxy) phenyldimethylsulfonium and the like can be mentioned. Regarding these polymerizable sulfonium cations, reference can be made to JP-A-4-230645 and JP-A-2005-84365.
一般式(b)で示されるスルホニウムカチオン
一般式(b)におけるR4−(O)q−基の置換基位置は特に限定されるものではないが、フェニル基の4位あるいは3位が好ましい。より好ましくは4位である。ここでqは0(零)又は1である。R4としては、具体的に、メチル基、エチル基、n−プロピル基、sec−プロピル基、シクロプロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、iso−ブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、シクロペンチル基、n−ヘキシル基、シクロヘキシル基、n−オクチル基、n−デシル基、n−ドデシル基、1−アダマンチル基、2−アダマンチル基、ビシクロ[2.2.1]ヘプテン−2−イル基、フェニル基、4−メトキシフェニル基、4−tert−ブチルフェニル基、4−ビフェニル基、1−ナフチル基、2−ナフチル基、10−アントラニル基、2−フラニル基、更にq=1の場合に、アクリロイル基、メタクリロイル基、ビニル基、アリル基が挙げられる。
(O) q - - R 4 in the general formula (b) sulfonium cations general formula represented by (b) Substituents position of the base is not particularly limited, 4 or 3-position of the phenyl group are preferred. More preferably, it is the 4th position. Here, q is 0 (zero) or 1. As R 4 , specifically, methyl group, ethyl group, n-propyl group, sec-propyl group, cyclopropyl group, n-butyl group, sec-butyl group, iso-butyl group, tert-butyl group, n -Pentyl group, cyclopentyl group, n-hexyl group, cyclohexyl group, n-octyl group, n-decyl group, n-dodecyl group, 1-adamantyl group, 2-adamantyl group, bicyclo [2.2.1] heptene- 2-yl group, phenyl group, 4-methoxyphenyl group, 4-tert-butylphenyl group, 4-biphenyl group, 1-naphthyl group, 2-naphthyl group, 10-anthranyl group, 2-furanyl group, and q = In the case of 1, an acryloyl group, a methacryloyl group, a vinyl group, and an allyl group are exemplified.
具体的なスルホニウムカチオンとしては、(4−メチルフェニル)ジフェニルスルホニウム、(4−エチルフェニル)ジフェニルスルホニウム、(4−シクロヘキシルフェニル)ジフェニルスルホニウム、(4−n−ヘキシルフェニル)ジフェニルスルホニウム、(4−n−オクチル)フェニルジフェニルスルホニウム、(4−メトキシフェニル)ジフェニルスルホニウム、(4−エトキシフェニル)ジフェニルスルホニウム、(4−tert−ブトキシフェニル)ジフェニルスルホニウム、(4−シクロヘキシルオキシフェニル)ジフェニルスルホニウム、(4−トリフルオロメチルフェニル)ジフェニルスルホニウム、(4−トリフルオロメチルオキシフェニル)ジフェニルスルホニウム、(4−tert−ブトキシカルボニルメチルオキシフェニル)ジフェニルスルホニウム等が挙げられる。 Specific sulfonium cations include (4-methylphenyl) diphenylsulfonium, (4-ethylphenyl) diphenylsulfonium, (4-cyclohexylphenyl) diphenylsulfonium, (4-n-hexylphenyl) diphenylsulfonium, (4-n -Octyl) phenyldiphenylsulfonium, (4-methoxyphenyl) diphenylsulfonium, (4-ethoxyphenyl) diphenylsulfonium, (4-tert-butoxyphenyl) diphenylsulfonium, (4-cyclohexyloxyphenyl) diphenylsulfonium, (4-tri Fluoromethylphenyl) diphenylsulfonium, (4-trifluoromethyloxyphenyl) diphenylsulfonium, (4-tert-butoxycarbonylmethylo) Shifeniru) diphenyl sulfonium, and the like.
一般式(c)で示されるヨードニウムカチオン
一般式(c)におけるR4−(O)q−基の置換基位置は特に限定されるものではないが、フェニル基の4位あるいは3位が好ましい。より好ましくは4位である。ここでqは0(零)又は1である。R4の具体例は上述した一般式(b)におけるR4と同じものを再び挙げることができる。
The substituent position of the R 4 — (O) q — group in the iodonium cation general formula (c) represented by the general formula (c) is not particularly limited, but the 4-position or the 3-position of the phenyl group is preferable. More preferably, it is the 4th position. Here, q is 0 (zero) or 1. Specific examples of R 4 can be mentioned again the same as R 4 in formula (b).
具体的なヨードニウムカチオンとしては、ビス(4−メチルフェニル)ヨードニウム、ビス(4−エチルフェニル)ヨードニウム、ビス(4−tert−ブチルフェニル)ヨードニウム、ビス(4−(1,1−ジメチルプロピル)フェニル)ヨードニウム、(4−メトキシフェニル)フェニルヨードニウム、(4−tert−ブトキシフェニル)フェニルヨードニウム、4−(アクリロイルオキシ)フェニルフェニルヨードニウム、4−(メタクリロイルオキシ)フェニルフェニルヨードニウム等が挙げられるが、中でもビス(4−tert−ブチルフェニル)ヨードニウムが好ましく用いられる。 Specific iodonium cations include bis (4-methylphenyl) iodonium, bis (4-ethylphenyl) iodonium, bis (4-tert-butylphenyl) iodonium, bis (4- (1,1-dimethylpropyl) phenyl. ) Iodonium, (4-methoxyphenyl) phenyliodonium, (4-tert-butoxyphenyl) phenyliodonium, 4- (acryloyloxy) phenylphenyliodonium, 4- (methacryloyloxy) phenylphenyliodonium, and the like. (4-tert-butylphenyl) iodonium is preferably used.
一般式(1)で示されるスルホン酸塩および一般式(3)で示されるスルホン酸オニウム塩は、例えば以下の[式1]に示した方法で製造することができる。 The sulfonic acid salt represented by the general formula (1) and the sulfonic acid onium salt represented by the general formula (3) can be produced, for example, by the method shown in the following [Formula 1].
(式1中、Rおよびnは一般式(1)および一般式(3)におけるRおよびnと同義である。Q+は一般式(3)におけるQ+と同義である。M2S2O4におけるMはリチウム、ナトリウム、カリウム、アンモニウム、又はテトラメチルアンモニウムを示す。X−は1価のアニオンを示す。)
即ち、
第1工程:ω−ブロモ−ω,ω−ジフルオロアルカノールを、種々のイソシアナートと反応させることによって、一般式(a)で示される含フッ素臭化ウレタン(カルバマート)を得る工程。
(In the formula 1, R and n are .Q + is synonymous with R and n in the general formulas (1) and (3) the same meaning as Q + in the general formula (3) .M 2 S 2 O M in 4 represents lithium, sodium, potassium , ammonium, or tetramethylammonium, and X − represents a monovalent anion.)
That is,
First step: A step of obtaining fluorinated urethane bromide (carbamate) represented by the general formula (a) by reacting ω-bromo-ω, ω-difluoroalkanol with various isocyanates.
第2工程:第1工程で得られた、一般式(a)で示される含フッ素臭化ウレタン(カルバマート)を、亜ジチオン酸塩などのスルフィン化剤を用いてスルフィン化して、一般式(b)で示される含フッ素スルフィン酸塩を得る工程。 Second Step: The fluorinated urethane bromide (carbamate) represented by the general formula (a) obtained in the first step is sulfinized using a sulfinating agent such as dithionite to give a general formula (b The process of obtaining the fluorine-containing sulfinate shown by this.
第3工程:第2工程で得られた一般式(b)で示される含フッ素スルフィン酸塩を、過酸化水素などの酸化剤を用いて酸化し、一般式(1)で示される含フッ素スルホン酸塩を得る工程。 Third step: The fluorine-containing sulfinic acid salt represented by the general formula (b) obtained in the second step is oxidized using an oxidizing agent such as hydrogen peroxide, and the fluorine-containing sulfone represented by the general formula (1). Obtaining an acid salt.
第4工程:第3工程で得られた一般式(1)で示される含フッ素スルホン酸塩を、一般式Q+X−で示される1価のオニウム塩と反応させ、一般式(3)で示される含フッ素スルホン酸オニウム塩を得る工程の4工程からなる製造法である。 Fourth Step: a fluorine-containing sulfonate represented by the obtained formula in the third step (1), general formula Q + X - in is reacted with a monovalent onium salt represented in the general formula (3) It is a production method comprising four steps of obtaining the fluorine-containing sulfonic acid onium salt shown.
含フッ素スルホン酸オニウム塩のnとRとしては、光照射の結果生成する含フッ素スルホン酸と同様に、n=1〜4が好ましく(n=1が特に好ましい)、Rとしてはシクロへキシル、2−ノルボルニル、1−アダマンチルが特に好ましい。この場合において、Q+としてはトリフェニルスルホニウムイオン、(4−tert−ブチルフェニル)ジフェニルスルホニウムイオン、(4−tert−ブトキシフェニル)ジフェニルスルホニウムイオン、トリス(4−tert−ブチルフェニル)スルホニウムイオン、(4−tert−ブトキシカルボニルメチルオキシフェニル)ジフェニルスルホニウムイオン、ビス(4−tert−ブチルフェニル)ヨードニウムイオンが好ましいものとして挙げられるが、特に好ましいのはトリフェニルスルホニウムイオンである。従って、特に好ましい含フッ素スルホン酸オニウム塩はトリフェニルスルホニウム シクロヘキシルカルバミン酸−2,2−ジフルオロエチル−スルホナート、トリフェニルスルホニウム 2−ノルボルニルカルバミン酸−2,2−ジフルオロ−エチル スルホナート、トリフェニルスルホニウム アダマンタン−1−イルカルバミン酸−2,2−ジフルオロ−エチル スルホナートである。すなわち、以下の含フッ素スルホン酸オニウム塩は特に好ましい。 As n and R of the fluorine-containing sulfonic acid onium salt, n = 1 to 4 is preferable (n = 1 is particularly preferable) similarly to the fluorine-containing sulfonic acid generated as a result of light irradiation, and R is cyclohexyl, 2-norbornyl and 1-adamantyl are particularly preferred. In this case, as Q + , triphenylsulfonium ion, (4-tert-butylphenyl) diphenylsulfonium ion, (4-tert-butoxyphenyl) diphenylsulfonium ion, tris (4-tert-butylphenyl) sulfonium ion, ( 4-tert-Butoxycarbonylmethyloxyphenyl) diphenylsulfonium ion and bis (4-tert-butylphenyl) iodonium ion are preferable, and triphenylsulfonium ion is particularly preferable. Therefore, particularly preferred fluorine-containing sulfonic acid onium salts are triphenylsulfonium cyclohexylcarbamic acid-2,2-difluoroethyl-sulfonate, triphenylsulfonium 2-norbornylcarbamic acid-2,2-difluoro-ethylsulfonate, triphenylsulfonium. Adamantan-1-ylcarbamic acid-2,2-difluoro-ethyl sulfonate. That is, the following fluorine-containing sulfonic acid onium salts are particularly preferable.
[含フッ素N−スルホニルオキシイミド化合物]
本発明の含フッ素N−スルホニルオキシイミド化合物は、下記一般式(4)で示されるものである。
[Fluorine-containing N-sulfonyloxyimide compound]
The fluorine-containing N-sulfonyloxyimide compound of the present invention is represented by the following general formula (4).
(前記一般式(4)において、nは1〜10の整数を示す。Rは置換もしくは非置換の炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルケニル基、置換もしくは非置換の炭素数6〜15のアリール基又は炭素数4〜15のヘテロアリール基を示す。Zは単結合、二重結合、メチレン基または酸素原子を示し、TとYは独立に水素原子または炭素数1〜10の置換もしくは非置換のアルキル基を示し、あるいはTとYとは共同してそれらが結合している炭素原子を含めて脂肪族環状構造、芳香環構造または複素環状構造を形成してもよい。)
Rとしては具体的に、上述したものを同様に例示することができる。TとYとが共同してそれらが結合している炭素原子を含めて形成する脂肪族環状構造、芳香環構造および複素環状構造の例としては例えば、下記の式で挙げられるものがある(一般式(4)の右側の部分として示す)。
(In the general formula (4), n represents an integer of 1 to 10. R represents a substituted or unsubstituted linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, substituted or unsubstituted carbon. A linear, branched or cyclic alkenyl group having 1 to 20 carbon atoms, a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 15 carbon atoms or a heteroaryl group having 4 to 15 carbon atoms, Z is a single bond or a double bond. A bond, a methylene group or an oxygen atom, T and Y independently represent a hydrogen atom or a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, or T and Y are bonded together An aliphatic cyclic structure, an aromatic ring structure or a heterocyclic structure may be formed including carbon atoms.)
Specific examples of R include those described above. Examples of the aliphatic cyclic structure, aromatic ring structure, and heterocyclic structure formed by including T and Y together with the carbon atom to which they are bonded include those represented by the following formulas (general (Shown as the right part of equation (4)).
次いで、一般式(4)で示される含フッ素N−スルホニルオキシイミド化合物の合成方法について説明する。これらの化合物の合成方法は、特開2001−199955号公報等を参考にすることができる。具体的には、まず、一般式(1)で示されるスルホン酸塩を、五塩化リン、塩化チオニル、オキシ塩化リン等を用いてスルホニルクロリドに変換する。 Next, a method for synthesizing the fluorine-containing N-sulfonyloxyimide compound represented by the general formula (4) will be described. JP-A-2001-199955 and the like can be referred to for the synthesis method of these compounds. Specifically, first, the sulfonate represented by the general formula (1) is converted into sulfonyl chloride using phosphorus pentachloride, thionyl chloride, phosphorus oxychloride or the like.
次いで、市販の、もしくは対応するジカルボン酸とヒドロキシルアミンから合成した一般式(i)で示されるN−ヒドロキシジカルボキシイミド Next, N-hydroxydicarboximide represented by the general formula (i) which is commercially available or synthesized from the corresponding dicarboxylic acid and hydroxylamine
(式中、Zは単結合、二重結合、メチレン基または酸素原子を示し、TとYは独立に水素原子または炭素数1〜10の置換もしくは非置換のアルキル基を示し、あるいはTとYとは共同してそれらが結合している炭素原子を含めて脂肪族環状構造、芳香環構造または複素環状構造を形成してもよい。)
と、上述したスルホニルクロリドとを、THF、ジクロロメタン等の溶剤に溶解し、塩基性条件下で反応させるか、トリエチルアミンやピリジンのような塩基性溶媒中で反応させることによって目的とする、一般式(4)で示される含フッ素N−スルホニルオキシイミド化合物を得ることができる([式2])。
(In the formula, Z represents a single bond, a double bond, a methylene group or an oxygen atom, T and Y independently represent a hydrogen atom or a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, or T and Y. And may form an aliphatic ring structure, an aromatic ring structure or a heterocyclic structure including the carbon atom to which they are bonded.)
And the above-mentioned sulfonyl chloride are dissolved in a solvent such as THF or dichloromethane and reacted under basic conditions or in a basic solvent such as triethylamine or pyridine. A fluorine-containing N-sulfonyloxyimide compound represented by 4) can be obtained ([Formula 2]).
含フッ素N−スルホニルオキシイミド化合物の好ましいnとRは、含フッ素スルホン酸オニウム塩と同じである。この場合において、「式(4)の右側部分」としては以下の構造のものが特に好ましい。 Preferred n and R of the fluorine-containing N-sulfonyloxyimide compound are the same as those of the fluorine-containing sulfonic acid onium salt. In this case, the “right side part of the formula (4)” is particularly preferably the following structure.
[含フッ素オキシムスルホナート化合物]
本発明の含フッ素オキシムスルホナート化合物は、下記一般式(5)で示されるものである。
[Fluorine-containing oxime sulfonate compound]
The fluorine-containing oxime sulfonate compound of the present invention is represented by the following general formula (5).
(前記一般式(5)において、nは1〜10の整数を示す。Rは置換もしくは非置換の炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルケニル基、置換もしくは非置換の炭素数6〜15のアリール基又は炭素数4〜15のヘテロアリール基を示す。mは0又は1を示すが、mが0の場合、pは置換もしくは非置換の炭素数1〜20のアルキル基、又は置換もしくは非置換の炭素数6〜15のアリール基を示し、mが1の場合には、pは単結合、置換もしくは非置換の炭素数1〜20のアルキレン基、又は置換もしくは非置換の炭素数6〜15のアリーレン基を示す。Aはシアノ基、トリフルオロメチル基、パーフルオロエチル基、パーフルオロプロピル基、5H−パーフルオロペンチル基、6H−パーフルオロヘキシル基、ニトロ基又はメチル基を示し、mが1の場合、互いのAが相互に結合してそれらが結合している炭素原子と共に炭素数6の環を形成しても良い。)
Rとしては具体的に、上述したものを同様に例示することができる。これらオキシムスルホナートの骨格は、例えば、国際公開第2004/074242号公報に記載されているものを参考にすることができる。
(In the general formula (5), n represents an integer of 1 to 10. R represents a substituted or unsubstituted linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, substituted or unsubstituted carbon. A linear, branched or cyclic alkenyl group having 1 to 20 carbon atoms, a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 15 carbon atoms, or a heteroaryl group having 4 to 15 carbon atoms, m is 0 or 1. , When m is 0, p represents a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 15 carbon atoms. Represents a single bond, a substituted or unsubstituted alkylene group having 1 to 20 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted arylene group having 6 to 15 carbon atoms, A being a cyano group, a trifluoromethyl group, a perfluoroethyl group, Perfluoropropyl group, 5H A perfluoropentyl group, 6H-perfluorohexyl group, nitro group or methyl group, and when m is 1, each A is bonded to each other to form a ring having 6 carbon atoms together with the carbon atom to which they are bonded. It may be formed.)
Specific examples of R include those described above. As for the skeleton of these oxime sulfonates, for example, those described in International Publication No. 2004/074242 can be referred to.
スルホン酸部位を除くより具体的なオキシムスルホナートの骨格を下記に示す。 A more specific oxime sulfonate skeleton excluding the sulfonic acid moiety is shown below.
次いで、一般式(5)で示されるオキシムスルホナート化合物の合成方法について説明する。これらの化合物の合成方法は、前述した特許文献等を参考にすることができる。具体的には、まず、一般式(1)で示されるスルホン酸塩を、五塩化リン、塩化チオニル、オキシ塩化リン等を用いてスルホニルクロリドに変換する。 Next, a method for synthesizing the oxime sulfonate compound represented by the general formula (5) will be described. The method for synthesizing these compounds can be referred to the aforementioned patent documents. Specifically, first, the sulfonate represented by the general formula (1) is converted into sulfonyl chloride using phosphorus pentachloride, thionyl chloride, phosphorus oxychloride or the like.
次いで、市販の、もしくは対応するケトンとヒドロキシルアミンから合成した一般式(ii)で示されるオキシム Next, an oxime represented by the general formula (ii) that is commercially available or synthesized from a corresponding ketone and hydroxylamine
(式中、mは0又は1を示すが、mが0の場合、pは置換もしくは非置換の炭素数1〜20のアルキル基、又は置換もしくは非置換の炭素数6〜15のアリール基を示し、nが1の場合には、pは単結合、置換もしくは非置換の炭素数1〜20のアルキレン基、又は置換もしくは非置換の炭素数6〜15のアリーレン基を示す。Aはシアノ基、トリフルオロメチル基、パーフルオロエチル基、パーフルオロプロピル基、5H−パーフルオロペンチル基、6H−パーフルオロヘキシル基、ニトロ基又はメチル基を示し、nが1の場合、互いのAが相互に結合してそれらが結合している炭素原子と共に炭素数6の環を形成しても良い。)
と、上述したスルホニルクロリドを、THF、ジクロロメタン等の溶剤に溶解し、塩基性条件下で反応させるか、トリエチルアミンやピリジンのような塩基性溶媒中で反応させることによって得ることができる([式3])。
(In the formula, m represents 0 or 1, and when m is 0, p represents a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 15 carbon atoms. And when n is 1, p represents a single bond, a substituted or unsubstituted alkylene group having 1 to 20 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted arylene group having 6 to 15 carbon atoms, and A represents a cyano group. , Trifluoromethyl group, perfluoroethyl group, perfluoropropyl group, 5H-perfluoropentyl group, 6H-perfluorohexyl group, nitro group or methyl group, when n is 1, And may form a 6-carbon ring together with the carbon atoms to which they are attached.)
The above-mentioned sulfonyl chloride can be dissolved in a solvent such as THF or dichloromethane and reacted under basic conditions or in a basic solvent such as triethylamine or pyridine ([Formula 3] ]).
含フッ素オキシムスルホナート化合物の好ましいnとRは、含フッ素スルホン酸オニウム塩と同じである。この場合において、Aとしてはシアノ基もしくはトリフルオロメチル基が特に好ましく、mとしては0の方が好ましく、mが0の場合にはpとしては下記の構造のものが特に好ましい。 Preferred n and R of the fluorine-containing oxime sulfonate compound are the same as those of the fluorine-containing sulfonic acid onium salt. In this case, A is particularly preferably a cyano group or a trifluoromethyl group, m is preferably 0, and when m is 0, p preferably has the following structure.
[化学増幅レジスト材料用の光酸発生剤]
上述したように、本発明の一般式(2)で示される含フッ素スルホン酸は、一般式(3)で示される含フッ素スルホン酸オニウム塩、一般式(4)で示される含フッ素N−スルホニルオキシイミド化合物または一般式(5)で示される含フッ素オキシムスルホナート化合物に対して、紫外線、遠紫外線、極紫外線、電子線、X線、エキシマレーザー、γ線、又はシンクロトロン放射線照射の高エネルギー線等を照射することによって、生成させることができる([式4])。
[Photoacid generator for chemically amplified resist materials]
As described above, the fluorine-containing sulfonic acid represented by the general formula (2) of the present invention includes the fluorine-containing sulfonic acid onium salt represented by the general formula (3) and the fluorine-containing N-sulfonyl represented by the general formula (4). High energy of irradiation with ultraviolet rays, far ultraviolet rays, extreme ultraviolet rays, electron beams, X-rays, excimer lasers, γ rays, or synchrotron radiation for oxyimide compounds or fluorine-containing oxime sulfonate compounds represented by the general formula (5) It can be generated by irradiating a line or the like ([Equation 4]).
従って、一般式(3)で示される含フッ素スルホン酸オニウム塩、一般式(4)で示される含フッ素N−スルホニルオキシイミド化合物または一般式(5)で示される含フッ素オキシムスルホナート化合物は光酸発生剤として使用できる。 Accordingly, the fluorine-containing sulfonic acid onium salt represented by the general formula (3), the fluorine-containing N-sulfonyloxyimide compound represented by the general formula (4) or the fluorine-containing oxime sulfonate compound represented by the general formula (5) It can be used as an acid generator.
本発明の光酸発生剤は、上記一般式(3)で示される含フッ素スルホン酸オニウム塩、一般式(4)で示される含フッ素N−スルホニルオキシイミド化合物または一般式(5)で示される含フッ素オキシムスルホナート化合物を有効成分として含有する。本発明の光酸発生剤は、酸の作用でアルカリ現像液に対する溶解性が変化する樹脂(感光性樹脂)と混合することで、感光性樹脂組成物(レジスト材料)を形成し、使用に供することができる。{一般に、上記含フッ素スルホン酸オニウム塩の単体(固体)を「光酸発生剤」として、単独で、もしくは他の光酸発生剤とともに感光性樹脂に混合して使用する。}
当該高分子化合物を例示するならば、第一の例として、光または活性エネルギー線の照射を受けて本発明による光酸発生剤が強酸(一般式(2)で示される含フッ素スルホン酸)に転移し、その強酸の作用で高分子側鎖の保護基が脱離し、カルボン酸、フェノール、又はヘキサフルオロアルコールなどの現像液に可溶な酸性ユニットを有する高分子化合物に変化するポジ型レジスト、第二の例として、光または電子線の照射を受けて本発明による光酸発生剤が強酸に転移し、その強酸の作用で高分子側鎖の官能基が予め混合していた架橋剤と反応して現像液に不溶化するネガ型レジスト、など幅広く様々な感光性組成物に適用できる。
The photoacid generator of the present invention is represented by the fluorine-containing sulfonic acid onium salt represented by the general formula (3), the fluorine-containing N-sulfonyloxyimide compound represented by the general formula (4), or the general formula (5). A fluorine-containing oxime sulfonate compound is contained as an active ingredient. The photoacid generator of the present invention forms a photosensitive resin composition (resist material) by mixing with a resin (photosensitive resin) whose solubility in an alkaline developer is changed by the action of an acid, and is used. be able to. {Generally, the above-mentioned fluorine-containing sulfonic acid onium salt alone (solid) is used as a “photoacid generator” alone or in combination with other photoacid generators in a photosensitive resin. }
If the said high molecular compound is illustrated, the photo-acid generator by this invention will receive irradiation of light or an active energy ray as a 1st example, and the photoacid generator by this invention will turn into a strong acid (fluorine-containing sulfonic acid shown by General formula (2)). A positive resist that changes to a polymer compound having an acidic unit soluble in a developer such as carboxylic acid, phenol, or hexafluoroalcohol, when the protective group of the polymer side chain is removed by the action of the strong acid, As a second example, the photoacid generator according to the present invention is transferred to a strong acid upon irradiation with light or an electron beam, and reacts with a crosslinking agent in which the functional group of the polymer side chain is premixed by the action of the strong acid. Thus, it can be applied to a wide variety of photosensitive compositions such as a negative resist which is insoluble in a developer.
次に本発明のレジスト材料について説明する。本発明のレジスト材料は、ベース樹脂、光酸発生剤、溶剤を含有してなるものであるが、これら以外に、必要に応じて、塩基性化合物、溶解阻止剤、架橋剤等の添加剤を加えることもできる。 Next, the resist material of the present invention will be described. The resist material of the present invention comprises a base resin, a photoacid generator, and a solvent. In addition to these, additives such as a basic compound, a dissolution inhibitor, and a crosslinking agent are added as necessary. It can also be added.
本発明のレジスト材料に含有される光酸発生剤は上述の通りであるが、その配合量はベース樹脂100重量部に対し、0.1〜15重量部の範囲が好適であり、より好適には1〜10重量部の範囲で添加することができる。 The photoacid generator contained in the resist material of the present invention is as described above, and the blending amount thereof is preferably in the range of 0.1 to 15 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the base resin, and more preferably. Can be added in the range of 1 to 10 parts by weight.
[ベース樹脂]
次に、本発明によるレジスト材料に配合するベース樹脂について説明する。ベース樹脂としては、芳香族置換基を含まない繰り返し単位が好ましく用いられ、オレフィン、含フッ素オレフィン、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、含フッ素アクリル酸エステル、含フッ素メタクリル酸エステル、ノルボルネン化合物、含フッ素ノルボルネン化合物、スチレン系化合物、含フッ素スチレン系化合物、ビニルエーテル、および含フッ素ビニルエーテルからなる群より選ばれた一種の単量体を重合させた高分子重合体、又は、前記単量体の二種以上を共重合させた高分子共重合体であることが好適である。
[Base resin]
Next, the base resin blended in the resist material according to the present invention will be described. As the base resin, a repeating unit which does not contain an aromatic substituent is preferably used. Olefin, fluorine-containing olefin, acrylic ester, methacrylic ester, fluorine-containing acrylic ester, fluorine-containing methacrylate, norbornene compound, fluorine-containing A polymer obtained by polymerizing one kind of monomer selected from the group consisting of a norbornene compound, a styrene compound, a fluorine-containing styrene compound, vinyl ether, and a fluorine-containing vinyl ether, or two or more of the monomers The polymer is preferably a copolymer obtained by copolymerization of
オレフィンとしては、エチレン、プロピレンなど、フルオロオレフィンとしては、フッ化ビニル、フッ化ビニリデン、トリフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、ヘキサフルオロイソブテンなどが例示できる。 Examples of the olefin include ethylene and propylene, and examples of the fluoroolefin include vinyl fluoride, vinylidene fluoride, trifluoroethylene, chlorotrifluoroethylene, tetrafluoroethylene, hexafluoropropylene, and hexafluoroisobutene.
また、アクリル酸エステルまたはメタクリル酸エステルとしてはエステル側鎖について特に制限なく使用できるが、公知の化合物を例示するならば、メチルアクリレートート又はメタクリレート、エチルアクリレート又はメタクリレート、n‐プロピルアクリレート又はメタクリレート、イソプロピルアクリレート又はメタクリレート、n‐ブチルアクリレート又はメタクリレート、イソブチルアクリレート又はメタクリレート、n‐ヘキシルアクリレート又はメタクリレート、n‐オクチルアクリレート又はメタクリレート、2‐エチルヘキシルアクリレート又はメタクリレート、ラウリルアクリレート又はメタクリレート、2‐ヒドロキシエチルアクリレート又はメタクリレート、2‐ヒドロキシプロピルアクリレート又はメタクリレートなどのアクリル酸又はメタクリル酸のアルキルエステル、エチレングリコール、プロピレングリコール、テトラメチレングリコール基を含有したアクリレート又はメタクリレート、さらにアクリルアミド、メタクリルアミド、N‐メチロールアクリルアミド、N‐メチロールメタクリルアミド、ジアセトンアクリルアミドなどの不飽和アミド、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、アルコキシシラン含有のビニルシランやアクリル酸またはメタクリル酸エステル、t−ブチルアクリレート又はメタクリレート、3‐オキソシクロヘキシルアクリレート又はメタクリレート、アダマンチルアクリレート又はメタクリレート、アルキルアダマンチルアクリレート又はメタクリレート、シクロヘキシルアクリレート又はメタクリレート、トリシクロデカニルアクリレート又はメタクリレート、ラクトン環やノルボルネン環などの環構造を有したアクリレートまたはメタクリレート、アクリル酸、メタクリル酸などが使用できる。さらにαシアノ基含有の上記アクリレート類化合物や類似化合物としてマレイン酸、フマル酸、無水マレイン酸などを使用することも可能である。 Further, as the acrylic ester or methacrylic ester, it can be used without particular limitation for the ester side chain. However, if a known compound is exemplified, methyl acrylate or methacrylate, ethyl acrylate or methacrylate, n-propyl acrylate or methacrylate, Isopropyl acrylate or methacrylate, n-butyl acrylate or methacrylate, isobutyl acrylate or methacrylate, n-hexyl acrylate or methacrylate, n-octyl acrylate or methacrylate, 2-ethylhexyl acrylate or methacrylate, lauryl acrylate or methacrylate, 2-hydroxyethyl acrylate or methacrylate 2-hydroxypropyl acrylate or methacrylate Such as acrylic acid or alkyl ester of methacrylic acid, ethylene glycol, propylene glycol, acrylate or methacrylate containing tetramethylene glycol group, acrylamide, methacrylamide, N-methylol acrylamide, N-methylol methacrylamide, diacetone acrylamide, etc. Unsaturated amide, acrylonitrile, methacrylonitrile, alkoxysilane-containing vinylsilane, acrylic acid or methacrylic acid ester, t-butyl acrylate or methacrylate, 3-oxocyclohexyl acrylate or methacrylate, adamantyl acrylate or methacrylate, alkyladamantyl acrylate or methacrylate, cyclohexyl Acrylate or methacrylate, tri Black decanyl acrylate or methacrylate, acrylate or methacrylate having a ring structure such as lactone ring or norbornene ring, acrylic acid, methacrylic acid, and the like. Furthermore, it is also possible to use maleic acid, fumaric acid, maleic anhydride, etc. as the above acrylate compounds containing α cyano group or similar compounds.
また、含フッ素アクリル酸エステル、含フッ素メタクリル酸エステルとしては、フッ素原子を有する基がアクリルのα位またはエステル部位に有したアクリル酸エステルまたはメタクリル酸エステルであって、α位にシアノ基が導入されていても良い。例えば、α位に含フッ素アルキル基が導入された単量体は、上述した非フッ素系のアクリル酸エステルまたはメタクリル酸エステルであって、α位にトリフルオロメチル基、トリフルオロエチル基、ノナフルオロ−n−ブチル基などが付与された単量体が好適に採用される。 In addition, as fluorine-containing acrylic ester and fluorine-containing methacrylate ester, a group having a fluorine atom is an acrylic ester or methacrylic ester having an α-position or an ester site of acrylic, and a cyano group is introduced at the α-position May be. For example, the monomer having a fluorine-containing alkyl group introduced at the α-position is the above-mentioned non-fluorinated acrylic acid ester or methacrylic acid ester, and the α-position is a trifluoromethyl group, trifluoroethyl group, nonafluoro- A monomer provided with an n-butyl group or the like is preferably employed.
一方、そのエステル部位がパーフルオロアルキル基、フルオロアルキル基であるフッ素アルキル基や、またエステル部位に環状構造とフッ素を共存する単位であって、その環状構造が例えばフッ素やトリフルオロメチル基で置換された含フッ素ベンゼン環、含フッ素シクロペンタン環、含フッ素シクロヘキサン環、含フッ素シクロヘプタン環等を有する単位などを有するアクリル酸エステルまたはメタクリル酸エステルである。またエステル部位が含フッ素のt−ブチルエステル基であるアクリル酸またはメタクリル酸のエステルなども使用可能である。そのような単位のうち特に代表的なものを単量体の形で例示するならば、2,2,2−トリフルオロエチルアクリレート、2,2,3,3−テトラフルオロプロピルアクリレート、1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロイソプロピルアクリレート、ヘプタフルオロイソプロピルアクリレート、1,1−ジヒドロヘプタフルオロ−n−ブチルアクリレート、1,1,5−トリヒドロオクタフルオロ−n−ペンチルアクリレート、1,1,2,2−テトラヒドロトリデカフルオロ−n−オクチルアクリレート、1,1,2,2−テトラヒドロヘプタデカフルオロ−n−デシルアクリレート、2,2,2−トリフルオロエチルメタクリレート、2,2,3,3−テトラフルオロプロピルメタクリレート、1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロイソプロピルメタクリレート、ヘプタフルオロイソプロピルメタクリレート、1,1−ジヒドロヘプタフルオロ−n−ブチルメタクリレート、1,1,5−トリヒドロオクタフルオロ−n−ペンチルメタクリレート、1,1,2,2−テトラヒドロトリデカフルオロ−n−オクチルメタクリレート、1,1,2,2−テトラヒドロヘプタデカフルオロ−n−デシルメタクリレート、パーフルオロシクロヘキシルメチルアクリレート、パーフルオロシクロヘキシルメチルメタクリレートなどが挙げられる。 On the other hand, the ester moiety is a perfluoroalkyl group, a fluoroalkyl group that is a fluoroalkyl group, or a unit in which an ester moiety coexists with a cyclic structure and fluorine, and the cyclic structure is substituted with, for example, fluorine or a trifluoromethyl group Acrylic acid ester or methacrylic acid ester having a unit having a fluorine-containing benzene ring, a fluorine-containing cyclopentane ring, a fluorine-containing cyclohexane ring, a fluorine-containing cycloheptane ring or the like. An ester of acrylic acid or methacrylic acid in which the ester moiety is a fluorine-containing t-butyl ester group can also be used. Among such units, particularly representative ones are exemplified in the form of monomers, 2,2,2-trifluoroethyl acrylate, 2,2,3,3-tetrafluoropropyl acrylate, 1,1 , 1,3,3,3-hexafluoroisopropyl acrylate, heptafluoroisopropyl acrylate, 1,1-dihydroheptafluoro-n-butyl acrylate, 1,1,5-trihydrooctafluoro-n-pentyl acrylate, 1, 1,2,2-tetrahydrotridecafluoro-n-octyl acrylate, 1,1,2,2-tetrahydroheptadecafluoro-n-decyl acrylate, 2,2,2-trifluoroethyl methacrylate, 2,2,3 , 3-Tetrafluoropropyl methacrylate, 1,1,1,3,3,3-hexafluo Isopropyl methacrylate, heptafluoroisopropyl methacrylate, 1,1-dihydroheptafluoro-n-butyl methacrylate, 1,1,5-trihydrooctafluoro-n-pentyl methacrylate, 1,1,2,2-tetrahydrotridecafluoro- Examples include n-octyl methacrylate, 1,1,2,2-tetrahydroheptadecafluoro-n-decyl methacrylate, perfluorocyclohexylmethyl acrylate, perfluorocyclohexylmethyl methacrylate, and the like.
ノルボルネン化合物、含フッ素ノルボルネン化合物は、一核または複数の核構造を有するノルボルネン単量体であって、これらは特に制限なく使用することが可能である。この際、アリルアルコール、含フッ素アリルアルコール、アクリル酸、αフルオロアクリル酸、メタクリル酸、本明細書で記載したすべてのアクリル酸エステルまたはメタクリル酸エステル、含フッ素アクリル酸エステルまたはメタクリル酸エステルなどの不飽和化合物と、シクロペンタジエン、シクロヘキサジエンとを用いてディールス アルダー(Diels Alder)付加反応を行ったノルボルネン化合物が好ましく採用される。 The norbornene compound and the fluorine-containing norbornene compound are norbornene monomers having a single nucleus or a plurality of nucleus structures, and these can be used without any particular limitation. In this case, allyl alcohol, fluorine-containing allyl alcohol, acrylic acid, α-fluoroacrylic acid, methacrylic acid, all acrylic acid esters or methacrylic acid esters described herein, fluorine-containing acrylic acid esters or methacrylic acid esters, etc. A norbornene compound obtained by performing a Diels Alder addition reaction using a saturated compound, cyclopentadiene, and cyclohexadiene is preferably used.
さらにスチレン系化合物、含フッ素スチレン系化合物、ビニルエーテル、含フッ素ビニルエーテル、アリルエーテル、ビニルエステル、ビニルシランなども使用することができる。ここでスチレン系化合物、含フッ素スチレン系化合物としてはスチレン、フッ素化スチレン、ヒドロキシスチレンなどの他、ヘキサフルオロアセトンを付加したスチレン系化合物、トリフルオロメチル基で水素を置換したスチレンまたはヒドロキシスチレン、α位にハロゲン、アルキル基、含フッ素アルキル基が結合した上記スチレンまたは含フッ素スチレン系化合物などが使用可能である。一方、ビニルエーテル、含フッ素ビニルエーテル、アリルエーテル、ビニルエステルなども使用することが可能であり、例えば、メチル基、エチル基、ヒドロキシエチル基、ヒドロキシブチル基などのヒドロキシ基を含有しても良いアルキルビニルエーテルであって、その水素の一部または全部がフッ素で置換されていても良い。またシクロヘキシルビニルエーテルやその環状構造内に水素やカルボニル結合を有した環状型ビニルエーテル、またそれらの環状型ビニルエーテルの水素の一部または全部がフッ素で置換された単量体も使用できる。なお、アリルエーテル、ビニルエステル、ビニルシランについても公知の化合物であれば特に制限なく使用することが可能である。 Furthermore, styrene compounds, fluorine-containing styrene compounds, vinyl ethers, fluorine-containing vinyl ethers, allyl ethers, vinyl esters, vinyl silanes, and the like can also be used. Here, styrene compounds and fluorine-containing styrene compounds include styrene, fluorinated styrene, hydroxystyrene, styrene compounds to which hexafluoroacetone is added, styrene or hydroxystyrene substituted with hydrogen by a trifluoromethyl group, α The above-mentioned styrene or fluorine-containing styrene compound having a halogen, an alkyl group or a fluorine-containing alkyl group bonded to the position can be used. On the other hand, vinyl ether, fluorine-containing vinyl ether, allyl ether, vinyl ester and the like can also be used. For example, alkyl vinyl ether which may contain a hydroxy group such as a methyl group, an ethyl group, a hydroxyethyl group or a hydroxybutyl group. In addition, part or all of the hydrogen may be substituted with fluorine. Further, cyclohexyl vinyl ether, cyclic vinyl ether having hydrogen or carbonyl bond in its cyclic structure, or a monomer in which part or all of hydrogen of the cyclic vinyl ether is substituted with fluorine can be used. Allyl ether, vinyl ester, and vinyl silane can be used without particular limitation as long as they are known compounds.
上述したベース樹脂の中でも特に、下記一般式(6)で示される繰り返し単位を含有するベース樹脂が好適に用いられる。 Among the above-described base resins, a base resin containing a repeating unit represented by the following general formula (6) is preferably used.
前記一般式(6)において、R5は水素原子、ハロゲン原子、炭化水素基、含フッ素アルキル基を表し、R6は直鎖または分岐を有しても良いアルキル基、環状構造を有するアルキル基、芳香環、またはそれらの複合置換基であって、その一部がフッ素化されていてもよい。R7は水素原子、及び分岐を含んでも良い炭化水素基、含フッ素アルキル基、芳香族や脂肪環を有する環状体であって、酸素、カルボニルの結合を含んでも良い。また、sは1〜2の整数を表す。 In the general formula (6), R 5 represents a hydrogen atom, a halogen atom, a hydrocarbon group, or a fluorine-containing alkyl group, and R 6 represents a linear or branched alkyl group or an alkyl group having a cyclic structure. , An aromatic ring, or a composite substituent thereof, part of which may be fluorinated. R 7 is a cyclic group having a hydrogen atom, a hydrocarbon group which may contain a branch, a fluorine-containing alkyl group, an aromatic or an alicyclic ring, and may contain a bond of oxygen and carbonyl. Moreover, s represents the integer of 1-2.
一般式(6)に使用できるR5は水素原子、ハロゲン原子、炭化水素基、含フッ素アルキル基であれば特に制限なく使用することができる。好ましい置換基を例示するならば、ハロゲン原子としてフッ素、塩素、臭素など、また炭化水素基としてメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、フェニル基、ベンジル基、フェネチル基など、さらには含フッ素アルキル基として前記アルキル基の水素原子の一部または全部がハロゲン原子で置換されたものを例示できる。ただし炭化水素基と含フッ素アルキル基の場合の炭素数は1〜20程度が好ましく、さらに重合性の観点からは炭素数1〜4が好適に採用される。特に含フッ素アルキル基を例示するならば、−CF3のトリフルオロメチル基、−CH2CF3のトリフルオロエチル基、1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロイソプロピル基、ヘプタフルオロイソプロピル基、−C4F9のノナフルオロ−n−ブチル基などが例示できる。 R 5 that can be used in the general formula (6) can be used without particular limitation as long as it is a hydrogen atom, a halogen atom, a hydrocarbon group, or a fluorine-containing alkyl group. Examples of preferred substituents include fluorine, chlorine, bromine and the like as halogen atoms, and methyl, ethyl, propyl, isopropyl, butyl, isobutyl, sec-butyl, tert-butyl as hydrocarbon groups. Examples thereof include a group, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, a phenyl group, a benzyl group, a phenethyl group, etc., and further a fluorine-containing alkyl group in which part or all of the hydrogen atoms of the alkyl group are substituted with halogen atoms. However, in the case of a hydrocarbon group and a fluorine-containing alkyl group, about 1 to 20 carbon atoms are preferable, and further 1 to 4 carbon atoms are suitably employed from the viewpoint of polymerizability. In particular, if a fluorine-containing alkyl group is exemplified, the trifluoromethyl group of —CF 3 , the trifluoroethyl group of —CH 2 CF 3 , 1,1,1,3,3,3-hexafluoroisopropyl group, heptafluoro Examples thereof include an isopropyl group and a —C 4 F 9 nonafluoro-n-butyl group.
また、一般式(6)に使用できるR6は、直鎖または分岐を有しても良いアルキル基、環状構造を有するアルキル基、芳香環、またはそれらの複合置換基であって、その一部がフッ素化されていてもよいし不飽和結合を含んでも良い。例えば、メチレン、エチレン、イソプロピレン、t−ブチレンなどの直鎖または分岐を有するアルキレン基、シクロブテン、シクロヘキサン、ノルボルネン、アダマンタン基などを含有する環状構造、フェニル基など、その構造は制限なく使用することができる。一般式(6)で示される構造のうち、特に好ましい構造として、下記一般式(7)〜(9)で示されるような繰り返し単位が例示できる。 R 6 which can be used in the general formula (6) is an alkyl group which may have a straight chain or a branched chain, an alkyl group having a cyclic structure, an aromatic ring, or a composite substituent thereof, and a part thereof May be fluorinated or may contain an unsaturated bond. For example, linear or branched alkylene groups such as methylene, ethylene, isopropylene, t-butylene, cyclic structures containing cyclobutene, cyclohexane, norbornene, adamantane groups, phenyl groups, etc. Can do. Among the structures represented by the general formula (6), as a particularly preferable structure, repeating units represented by the following general formulas (7) to (9) can be exemplified.
一般式(7)において、R5は一般式(6)におけるR5と同義である。R8、R9、R10のうち、いずれか1つがCF3C(CF3)(OH)CH2−基であり、残り2つが水素である。一般式(8)において、R5は一般式(6)におけるR5と同義である。R11は、水素原子、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、フルオロメチル基、ジフルオロメチル基、トリフルオロメチル基、またはパーフルオロエチル基である。一般式(9)において、R5は一般式(6)におけるR5と同義である。R12はメチル基またはトリフルオロメチル基を表し、R13は水素原子、炭素数1〜25の直鎖状、分岐状もしくは環状の炭化水素基あるいは芳香族炭化水素基を含む基であって、その一部にフッ素原子、酸素原子、カルボニル結合を含んでもよい。uは0〜2の任意の整数を表し、t、vは1〜8の任意の整数を表し、v≦t+2を満たす。R12〜R13が複数の場合、R12〜R13はそれぞれ同一でも異なってもよい。 In the general formula (7), R 5 has the same meaning as R 5 in the general formula (6). Any one of R 8 , R 9 and R 10 is a CF 3 C (CF 3 ) (OH) CH 2 — group, and the remaining two are hydrogen. In the general formula (8), R 5 has the same meaning as R 5 in the general formula (6). R 11 represents a hydrogen atom, methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, fluoromethyl group, difluoromethyl group, trifluoromethyl group, or Perfluoroethyl group. In the general formula (9), R 5 has the same meaning as R 5 in the general formula (6). R 12 represents a methyl group or a trifluoromethyl group, R 13 is a group containing a hydrogen atom, a linear, branched or cyclic hydrocarbon group having 1 to 25 carbon atoms or an aromatic hydrocarbon group, Some of them may contain a fluorine atom, an oxygen atom, or a carbonyl bond. u represents an arbitrary integer of 0 to 2, t, v represents an arbitrary integer of 1 to 8, and satisfies v ≦ t + 2. When R 12 to R 13 are a plurality, R 12 to R 13 may be the same or different.
一般式(9)におけるR13に使用できる炭素数1〜25の直鎖状、分岐状もしくは環状の炭化水素基あるいは芳香族炭化水素基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、シクロプロピル基、n−プロピル基、sec−ブチル基、tert-ブ
チル基、n−ペンチル基、シクロペンチル基、sec−ペンチル基,ネオペンチル基、ヘキシル基、シクロへキシル基、エチルヘキシル基、ノルボルネル基、アダマンチル基、ビニル基、アリル基、ブテニル基、ペンテニル基、エチニル基、フェニル基、ベンジル基、4−メトキシベンジル基などが例示でき、上記官能基の一部または全部がフッ素原子で置換されたものでもよい。また、酸素原子を含むものとしてアルコキシカルボニル基、アセタール基、アシル基等を挙げることができ、アルコキシカルボニル基としてはtert−ブトキシカルボニル基、tert−アミルオキシカルボニル基、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、i−プロポキシカルボニル基等を例示できる。アセタール基としては、メトキシメチル基、メトキシエトキシメチル基、エトキシエチル基、ブトキシエチル基、シクロヘキシルオキシエチル基、ベンジルオキシエチル基、フェネチルオキシエチル基、エトキシプロピル基、ベンジルオキシプロピル基、フェネチルオキシプロピル基、エトキシブチル基、エトキシイソブチル基の鎖状のエーテルやテトラヒドロフラニル基、テトラヒドロピラニル基等の環状エーテルが挙げられる。アシル基としては、アセチル基、プロピオニル基、ブチリル基、ヘプタノイル基、ヘキサノイル基、バレリル基、ピバロイル基、イソバレリル基、ラウリロイル基、ミリストイル基、パルミトイル基、ステアロイル基、オキサリル基、マロニル基、スクシニル基、グルタリル基、アジポイル基、ピペロイル基、スベロイル基、アゼラオイル基、セバコイル基、アクリロイル基、プロピオロイル基、メタクリロイル基、クロトノイル基、オレオイル基、マレオイル基、フマロイル基、メサコノイル基、カンホロイル基、ベンゾイル基、フタロイル基、イソフタロイル基、テレフタロイル基、ナフトイル基、トルオイル基、ヒドロアトロポイル基、アトロポイル基、シンナモイル基、フロイル基、テノイル基、ニコチノイル基、イソニコチノイル基等を挙げることができる。更に、上記置換基の水素原子の一部または全部がフッ素原子で置換されたものを使用することもできる。
Examples of the linear, branched or cyclic hydrocarbon group or aromatic hydrocarbon group having 1 to 25 carbon atoms that can be used for R 13 in the general formula (9) include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, Cyclopropyl group, n-propyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, n-pentyl group, cyclopentyl group, sec-pentyl group, neopentyl group, hexyl group, cyclohexyl group, ethylhexyl group, norbornyl group, adamantyl group Groups, vinyl groups, allyl groups, butenyl groups, pentenyl groups, ethynyl groups, phenyl groups, benzyl groups, 4-methoxybenzyl groups, etc., even if some or all of the above functional groups are substituted with fluorine atoms Good. Examples of those containing an oxygen atom include an alkoxycarbonyl group, an acetal group, and an acyl group. Examples of the alkoxycarbonyl group include a tert-butoxycarbonyl group, a tert-amyloxycarbonyl group, a methoxycarbonyl group, an ethoxycarbonyl group, An i-propoxycarbonyl group etc. can be illustrated. As acetal group, methoxymethyl group, methoxyethoxymethyl group, ethoxyethyl group, butoxyethyl group, cyclohexyloxyethyl group, benzyloxyethyl group, phenethyloxyethyl group, ethoxypropyl group, benzyloxypropyl group, phenethyloxypropyl group And cyclic ethers such as chain ether of ethoxybutyl group and ethoxyisobutyl group, tetrahydrofuranyl group and tetrahydropyranyl group. As the acyl group, acetyl group, propionyl group, butyryl group, heptanoyl group, hexanoyl group, valeryl group, pivaloyl group, isovaleryl group, lauryl group, myristoyl group, palmitoyl group, stearoyl group, oxalyl group, malonyl group, succinyl group, Glutaryl group, adipoyl group, piperoyl group, suberoyl group, azelaoil group, sebacoyl group, acryloyl group, propioroyl group, methacryloyl group, crotonoyl group, oleoyl group, maleoyl group, fumaroyl group, mesaconoyl group, canholoyl group, benzoyl group, phthaloyl group Group, isophthaloyl group, terephthaloyl group, naphthoyl group, toluoyl group, hydroatropoyl group, atropoyl group, cinnamoyl group, furoyl group, thenoyl group, nicotinoyl group, isonicotinoyl group And the like can be given. Furthermore, what substituted a part or all of the hydrogen atom of the said substituent by the fluorine atom can also be used.
一方、上述した一般式(6)で示される繰り返し単位を含有するベース樹脂の他に、下記一般式(10)で示される繰り返し単位を含有するベース樹脂も好適に用いられる。 On the other hand, in addition to the base resin containing the repeating unit represented by the general formula (6) described above, a base resin containing a repeating unit represented by the following general formula (10) is also preferably used.
前記一般式(10)において、Xは−CH2−、−O−、−S−の何れかを表す。wは2〜6の整数を表す。 In the general formula (10), X represents any of —CH 2 —, —O—, and —S—. w represents an integer of 2-6.
さらに、上述した一般式(6)もしくは一般式(10)で示される繰り返し単位を含有するベース樹脂の他に、下記一般式(11)で示される繰り返し単位を含有するベース樹脂も好適に用いられる。 Further, in addition to the base resin containing the repeating unit represented by the general formula (6) or the general formula (10) described above, a base resin containing a repeating unit represented by the following general formula (11) is also preferably used. .
(前記一般式(11)において、R5は一般式(6)におけるR5と同義である。R15はフッ素原子または含フッ素アルキル基、Jは2価の連結基を表す。R14は下記一般式(d)〜(h)のいずれかで表される酸不安定性保護基である。 (In the general formula (11), .R 14 R 5 are the same as R 5 in the general formula (6) .R 15 is fluorine atom or fluorine-containing alkyl group, J is the divalent linking group is represented by the following It is an acid labile protecting group represented by any one of the general formulas (d) to (h).
前記一般式(d)において、R16は炭素数1〜4の置換基を有していても良いアルキル基、炭素数3〜30の置換基を有していても良い脂環式炭化水素基または炭素数6〜14の置換基を有していても良いアリール基を表す。 In the general formula (d), R 16 is an alkyl group which may have a substituent having 1 to 4 carbon atoms, and an alicyclic hydrocarbon group which may have a substituent having 3 to 30 carbon atoms. Or the aryl group which may have a C6-C14 substituent may be represented.
前記一般式(e)において、R16は前記一般式(d)におけるR16と同義である。R17は水素原子、炭素数1〜4の置換基を有していても良いアルキル基、炭素数3〜30の置換基を有していても良い脂環式炭化水素基、炭素数1〜6の置換基を有していても良いアルコキシ基、炭素数2〜4個の置換基を有していても良いアルケニル基、炭素数6〜14の置換基を有していても良いアリール基もしくは炭素数7〜20個の置換基を有していても良いアラルキル基を表す。 In Formula (e), R 16 has the same meaning as R 16 in the formula (d). R 17 is a hydrogen atom, an alkyl group which may have a substituent having 1 to 4 carbon atoms, an alicyclic hydrocarbon group which may have a substituent having 3 to 30 carbon atoms, An alkoxy group optionally having 6 substituents, an alkenyl group optionally having 2 to 4 carbon atoms, and an aryl group optionally having a substituent having 6 to 14 carbon atoms Alternatively, it represents an aralkyl group which may have a substituent having 7 to 20 carbon atoms.
前記一般式(f)において、R18、R19およびR20は、それぞれ同一でも異なっていてもよく、炭素数1〜4の置換基を有していても良いアルキル基、炭素数3〜30の置換基を有していても良い脂環式炭化水素基、炭素数2〜4個の置換基を有していても良いアルケニル基、炭素数6〜14の置換基を有していても良いアリール基もしくは炭素数7〜20個の置換基を有していても良いアラルキル基を表す。また、R18〜R20の内の2つの基が結合して環を形成してもよい。 In the said general formula (f), R <18> , R <19> and R <20> may be same or different, respectively, The alkyl group which may have a C1-C4 substituent, C3-C30 An alicyclic hydrocarbon group that may have a substituent, an alkenyl group that may have a substituent having 2 to 4 carbon atoms, or a substituent that has 6 to 14 carbon atoms It represents a good aryl group or an aralkyl group which may have a substituent having 7 to 20 carbon atoms. Two groups out of R 18 to R 20 may be bonded to form a ring.
前記一般式(g)において、R18、R19およびR20は、一般式(f)におけるR18、R19およびR20と同義である。 In the general formula (g), R 18, R 19 and R 20 have the same meanings as R 18, R 19 and R 20 in the general formula (f).
前記一般式(h)において、R16は前記一般式(d)におけるR16と同義である。)
上述した一般式(d)〜(h)において、R16、R17、R18、R19、R20は以下に説明する一価の有機基を表す。これらのうち、(d)、(e)、(f)は化学増幅型として機能するので、高エネルギー線で露光するパターン形成方法に適用するレジスト組成物として使用するのに特に好ましい。
In formula (h), R 16 has the same meaning as R 16 in the formula (d). )
In the general formulas (d) to (h) described above, R 16 , R 17 , R 18 , R 19 and R 20 represent a monovalent organic group described below. Among these, (d), (e), and (f) function as a chemically amplified type, and therefore are particularly preferable for use as a resist composition applied to a pattern forming method in which exposure is performed with high energy rays.
R16はアルキル基、脂環式炭化水素基またはアリール基を示す。R17は、水素原子、アルキル基、脂環式炭化水素基、アルケニル基、アラルキル基、アルコキシ基またはアリール基を示す。R18、R19およびR20は、それぞれ同一でも異なっていてもよく、アルキル基、脂環式炭化水素基、アルケニル基、アラルキル基もしくはアリール基を示す。また、R18〜R20の内の2つの基が結合して環を形成してもよい。 R 16 represents an alkyl group, an alicyclic hydrocarbon group or an aryl group. R 17 represents a hydrogen atom, an alkyl group, an alicyclic hydrocarbon group, an alkenyl group, an aralkyl group, an alkoxy group or an aryl group. R 18 , R 19 and R 20 may be the same or different and each represents an alkyl group, an alicyclic hydrocarbon group, an alkenyl group, an aralkyl group or an aryl group. Two groups out of R 18 to R 20 may be bonded to form a ring.
ここで、アルキル基としてはメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、tert-ブチル基の様な炭素数1〜4個のものが好ましく、脂環式炭化水素基としては、炭素数3〜30個のものが挙げられ、具体的には、シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、アダマンチル基、ノルボルニル基、ボロニル基、トリシクロデカニル基、ジシクロペンテニル基、ノルボルナンエポキシ基、メンチル基、イソメンチル基、ネオメンチル基、テトラシクロドデカニル基、ステロイド残基の様な炭素数3〜30個のものが好ましく、アルケニル基としてはビニル基、プロペニル基、アリル基、ブテニル基の様な炭素数2〜4個のものが好ましく、アリール基としてはフェニル基、キシリル基、トルイル基、クメニル基、ナフチル基、アントラセニル基の様な炭素数6〜14個のものが好ましく、これらは置換基を有していてもよい。アラルキル基としては、炭素数7〜20個のものが挙げられ、置換基を有していてもよい。ベンジル基、フェネチル基、クミル基等が挙げられる。 Here, as the alkyl group, those having 1 to 4 carbon atoms such as methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, n-butyl group, sec-butyl group and tert-butyl group are preferable, and alicyclic Examples of the hydrocarbon group include those having 3 to 30 carbon atoms, specifically, cyclopropyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, adamantyl group, norbornyl group, boronyl group, tricyclodecanyl group, dicyclohexane. Those having 3 to 30 carbon atoms such as pentenyl group, norbornane epoxy group, menthyl group, isomenthyl group, neomenthyl group, tetracyclododecanyl group and steroid residue are preferable, and the alkenyl group is vinyl group, propenyl group, allyl group. Group having 2 to 4 carbon atoms such as butenyl group is preferable, and aryl group is phenyl group, xylyl group, toluyl group. , Cumenyl group, naphthyl group preferably has the number of 6 to 14 carbon such as anthracenyl group, which may have a substituent. Examples of the aralkyl group include those having 7 to 20 carbon atoms, which may have a substituent. Examples include a benzyl group, a phenethyl group, and a cumyl group.
また、前記有機基がさらに有する置換基としては、水酸基、ハロゲン原子(フツ素、塩素、臭素、ヨウ素)、ニトロ基、シアノ基、前記のアルキル基もしくは脂環式炭化水素基、メトキシ基、エトキシ基、ヒドロキシエトキシ基、プロポキシ基、ヒドロキシプロポキシ基、n−ブトキシ基、イソブトキシ基、sec−ブトキシ基、tert-ブトキシ基等のアルコキシ基、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基等のアルコキシカルボニル基、ベンジル基、フエネチル基、クミル基等のアラルキル基、アラルキルオキシ基、ホルミル基、アセチル基、ブチリル基、ベンゾイル基、シアナミル基、バレリル基等のアシル基、ブチリルオキシ基等のアシロキシ基、前記のアルケニル基、ビニルオキシ基、プロペニルオキシ基、アリルオキシ基、ブテニルオキシ基等のアルケニルオキシ基、前記のアリール基、フエノキシ基等のアリールオキシ基、ベンゾイルオキシ基等のアリールオキシカルボニル基を挙げることができる。 In addition, examples of the substituent further included in the organic group include a hydroxyl group, a halogen atom (fluorine, chlorine, bromine, iodine), a nitro group, a cyano group, the alkyl group or alicyclic hydrocarbon group, a methoxy group, and an ethoxy group. Group, hydroxyethoxy group, propoxy group, hydroxypropoxy group, n-butoxy group, isobutoxy group, sec-butoxy group, alkoxy group such as tert-butoxy group, alkoxycarbonyl group such as methoxycarbonyl group, ethoxycarbonyl group, benzyl group An aralkyl group such as a phenethyl group and a cumyl group, an aralkyloxy group, a formyl group, an acetyl group, a butyryl group, a benzoyl group, a cyanamyl group, an acyl group such as a valeryl group, an acyloxy group such as a butyryloxy group, the above alkenyl group, vinyloxy Group, propenyloxy group, allyloxy group, buteni Alkenyloxy groups such as oxy group, the aryl group, an aryloxy group such as phenoxy group, and an aryloxycarbonyl group such as benzoyloxy group.
また、下記一般式(11−1)、一般式(11−2)で示されるラクトン基を挙げられる。 Moreover, the lactone group shown by the following general formula (11-1) and general formula (11-2) is mentioned.
前記式中、Ra は炭素数1〜4個のアルキル基またはパーフルオロアルキル基を表す。Rbは各々独立に、水素原子、炭素数1〜4個のアルキル基もしくはパーフルオロアルキ
ル基、ヒドロキシ基、カルボン酸基、アルキロキシカルボニル基、アルコキシ基などを表す。nは、1〜4の整数を表す。
In the formulas, R a represents 1-4 alkyl group or a perfluoroalkyl group having a carbon number. Each R b independently represents a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms or a perfluoroalkyl group, a hydroxy group, a carboxylic acid group, an alkyloxycarbonyl group, an alkoxy group, or the like. n represents an integer of 1 to 4.
次に、前記酸不安定性保護基を具体的に示す。 Next, the acid labile protecting group will be specifically shown.
前記のR16−O−C(=O)−で表されるアルコキシカルボニル基としては、tert-ブトキシカルボニル基、tert-アミルオキシカルボニル基、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、i−プロポキシカルボニル基、シクロヘキシルオキシカルボニル基、イソボルニルオキシカルボニル基、アダマンタンオキシカルボニル基等を例示できる。 Examples of the alkoxycarbonyl group represented by R 16 —O—C (═O) — include a tert-butoxycarbonyl group, a tert-amyloxycarbonyl group, a methoxycarbonyl group, an ethoxycarbonyl group, an i-propoxycarbonyl group, Examples thereof include a cyclohexyloxycarbonyl group, an isobornyloxycarbonyl group, an adamantaneoxycarbonyl group and the like.
前記のR16−O−CHR17−で表されるアセタール基としては、メトキシメチル基、エトキシメチル基、1−エトキシエチル基、1−ブトキシエチル基、1−イソブトキシエチル基、シクロヘキシルオキシエチル基、ベンジルオキシエチル基、フェネチルオキシエチル基、エトキシプロピル基、ベンジルオキシプロピル基、フェネチルオキシプロピル基、エトキシブチル基、1−シクロヘキシロキシエチル基、エトキシイソブチル基、メトキシエトキシメチル基、テトラヒドロピラニル基、テトラヒドロフラニル基などが挙げられる。また水酸基に対してビニルエーテル類を付加させて得られるアセタール基を挙げることができる。 Examples of the acetal group represented by R 16 —O—CHR 17 — include a methoxymethyl group, an ethoxymethyl group, a 1-ethoxyethyl group, a 1-butoxyethyl group, a 1-isobutoxyethyl group, and a cyclohexyloxyethyl group. Benzyloxyethyl group, phenethyloxyethyl group, ethoxypropyl group, benzyloxypropyl group, phenethyloxypropyl group, ethoxybutyl group, 1-cyclohexyloxyethyl group, ethoxyisobutyl group, methoxyethoxymethyl group, tetrahydropyranyl group, Examples include a tetrahydrofuranyl group. Moreover, the acetal group obtained by adding vinyl ethers with respect to a hydroxyl group can be mentioned.
前記のCR18R19R20−で表される3級炭化水素基としては、tert-ブチル基、tert-アミル基、1,1−ジメチルプロピル基、1−エチル−1−メチルプロピル基、1,1−ジメチルブチル基、1−エチル−1−メチルブチル基、1,1−ジエチルプロピル基、1,1−ジメチル−1−フェニルメチル基、1−メチル−1−エチル−1−フェニルメチル基、1,1−ジエチル−1−フェニルメチル基、メチルシクロヘキシル基、エチルシクロヘキシル基、メチルシクロペンチル基、エチルシクロペンチル基、イソボロニル基、メチルアダマンチル基、エチルアダマンチル基、イソプロピルアダマンチル基、イソプロピルノルボルニル基、イソプロピル−(4'−メチルシクロヘキシル)基などを例示できる。 The tertiary hydrocarbon group represented by CR 18 R 19 R 20 — includes a tert-butyl group, a tert-amyl group, a 1,1-dimethylpropyl group, a 1-ethyl-1-methylpropyl group, 1 , 1-dimethylbutyl group, 1-ethyl-1-methylbutyl group, 1,1-diethylpropyl group, 1,1-dimethyl-1-phenylmethyl group, 1-methyl-1-ethyl-1-phenylmethyl group, 1,1-diethyl-1-phenylmethyl group, methylcyclohexyl group, ethylcyclohexyl group, methylcyclopentyl group, ethylcyclopentyl group, isobornyl group, methyladamantyl group, ethyladamantyl group, isopropyladamantyl group, isopropylnorbornyl group, isopropyl -(4'-methylcyclohexyl) group etc. can be illustrated.
次に、脂環式炭化水素基または脂環式炭化水素基を含む酸不安定性保護基の具体例を示す。 Next, specific examples of the acid labile protecting group containing an alicyclic hydrocarbon group or an alicyclic hydrocarbon group are shown.
(11−3)および(11−4)の式中、メチル基(CH3)はそれぞれ独立にエチル基であってもよい。また、環炭素の1個または2個以上が置換基を有することができるのは前記のとおりである。 In the formulas (11-3) and (11-4), the methyl group (CH 3 ) may independently be an ethyl group. In addition, as described above, one or more of the ring carbons may have a substituent.
前記のSiR18R19R20−で表されるシリル基としては、例えば、トリメチルシリル基、エチルジメチルシリル基、メチルジエチルシリル基、トリエチルシリル基、i−プロピルジメチルシリル基、メチルジ−i−プロピルシリル基、トリ−i−プロピルシリル基、tert-ブチルジメチルシリル基、メチルジ−tert-ブチルシリル基、トリ−tert-ブチルシリル基、フェニルジメチルシリル基、メチルジフェニルシリル基、トリフェニルシリル基等を挙げることができる。 Examples of the silyl group represented by SiR 18 R 19 R 20 — include, for example, trimethylsilyl group, ethyldimethylsilyl group, methyldiethylsilyl group, triethylsilyl group, i-propyldimethylsilyl group, methyldi-i-propylsilyl. Groups, tri-i-propylsilyl group, tert-butyldimethylsilyl group, methyldi-tert-butylsilyl group, tri-tert-butylsilyl group, phenyldimethylsilyl group, methyldiphenylsilyl group, triphenylsilyl group, etc. it can.
前記のR16−C(=O)−で表されるアシル基としては、アセチル基、プロピオニル基、ブチリル基、ヘプタノイル基、ヘキサノイル基、バレリル基、ピバロイル基、イソバレリル基、ラウリロイル基、ミリストイル基、パルミトイル基、ステアロイル基、オキサリル基、マロニル基、スクシニル基、グルタリル基、アジポイル基、ピペロイル基、スベロイル基、アゼラオイル基、セバコイル基、アクリロイル基、プロピオロイル基、メタクリロイル基、クロトノイル基、オレオイル基、マレオイル基、フマロイル基、メサコノイル基、カンホロイル基、ベンゾイル基、フタロイル基、イソフタロイル基、テレフタロイル基、ナフトイル基、トルオイル基、ヒドロアトロポイル基、アトロポイル基、シンナモイル基、フロイル基、テノイル基、ニコチノイル基、イソニコチノイル基等を挙げることができる。さらに、これらの酸不安定基保護基の水素原子の一部又は全部がフッ素原子で置換されたものを使用することもできる。 Examples of the acyl group represented by R 16 —C (═O) — include acetyl group, propionyl group, butyryl group, heptanoyl group, hexanoyl group, valeryl group, pivaloyl group, isovaleryl group, laurylyl group, myristoyl group, Palmitoyl group, stearoyl group, oxalyl group, malonyl group, succinyl group, glutaryl group, adipoyl group, piperoyl group, suberoyl group, azelaoil group, sebacoyl group, acryloyl group, propioroyl group, methacryloyl group, crotonoyl group, oleoyl group, maleoyl Group, fumaroyl group, mesaconoyl group, camphoroyl group, benzoyl group, phthaloyl group, isophthaloyl group, terephthaloyl group, naphthoyl group, toluoyl group, hydroatropoyl group, atropoyl group, cinnamoyl group, furoyl group, tenoyl group , Nicotinoyl group, isonicotinoyl group and the like. Furthermore, those in which some or all of the hydrogen atoms of these acid labile group protecting groups are substituted with fluorine atoms can also be used.
また、ラクトン基を置換基含む酸不安定性保護基を次の式(11−5)〜式(11−10)に例示する。 Moreover, the acid labile protecting group containing a lactone group is exemplified by the following formulas (11-5) to (11-10).
式(11−5)〜式(11−10)の式中、メチル基(CH3)はそれぞれ独立にエチル基であってもよい。 In the formulas (11-5) to (11-10), the methyl group (CH 3 ) may be independently an ethyl group.
露光用の光源としてArFエキシマレーザーを使用する場合には、酸不安定性保護基としては、tert-ブチル基、tert-アミル基等の3級アルキル基、1−エトキシエチル基、1−ブトキシエチル基、1−イソブトキシエチル基、1−シクロヘキシロキシエチル基等の1−アルコキシエチル基、1−メトキシメチル基、1−エトキシメチル基等のアルコキシメチル基など、および、前記のアダマンチル基、イソボロニル基などの脂環式炭化水素基または脂環式炭化水素基を含む酸不安定性保護基、ラクトン等を好ましいものとして挙げることができる。 When an ArF excimer laser is used as a light source for exposure, the acid labile protecting group includes tertiary alkyl groups such as tert-butyl group and tert-amyl group, 1-ethoxyethyl group, 1-butoxyethyl group 1-alkoxyethyl groups such as 1-isobutoxyethyl group and 1-cyclohexyloxyethyl group, alkoxymethyl groups such as 1-methoxymethyl group and 1-ethoxymethyl group, and the adamantyl group and isobornyl group Preferred examples thereof include an alicyclic hydrocarbon group, an acid labile protecting group containing an alicyclic hydrocarbon group, and a lactone.
一般式(11)における連結基Jは、単結合、−(CR21R22)n−(nは1〜10の整数を表す。)、−O−、−C(=O)−、−C(=O)O−もしくは−O−C(=O)−、チオエーテル基、エステル基、アミド基、スルフォンアミド基、ウレタン基、又はウレア基よりなる群から選択される単独あるいはこれらの組み合わせからなる二価の連結基である。 The linking group J in the general formula (11) is a single bond, — (CR 21 R 22 ) n— (n represents an integer of 1 to 10), —O—, —C (═O) —, —C. (═O) O— or —O—C (═O) —, a thioether group, an ester group, an amide group, a sulfonamide group, a urethane group, or a urea group, or a combination thereof. It is a divalent linking group.
これらの中で、組み合わされて得られる連結基Jとしては、
−(CR21R22)m−C(=O)−O−(CR21R22)n−
−(CR21R22)m−O−(CR21R22)n−
などが挙げられる。ここで、m、nは0〜10の整数を表し、mは0が好ましく、nは1が好ましい。
Among these, as the linking group J obtained by combining,
- (CR 21 R 22) m -C (= O) -O- (CR 21 R 22) n -
-(CR 21 R 22 ) m -O- (CR 21 R 22 ) n-
Etc. Here, m and n represent an integer of 0 to 10, m is preferably 0, and n is preferably 1.
この中で、各置換メチレン基のR21、R22 で表される一価の有機基は、特に限定されないが、水素原子、水酸基またはアルキル基、脂環式炭化水素基、置換アルキル基、アルコキシ基、アリール基および縮合多環式芳香族基から選ばれた炭素数1〜30の一価の有機基であって、これらの一価の有機基はフッ素原子、酸素原子、硫黄原子、窒素原子、炭素―炭素二重結合を有することができ、両者は同一でも異なっていてもよい。また、R21、R22は、組み合わされて環を形成してもよく、この環は脂環式炭化水素基であることが好ましい。 Of these, the monovalent organic groups represented by R 21 and R 22 of each substituted methylene group are not particularly limited, but include a hydrogen atom, a hydroxyl group or an alkyl group, an alicyclic hydrocarbon group, a substituted alkyl group, an alkoxy group. A monovalent organic group having 1 to 30 carbon atoms selected from a group, an aryl group, and a condensed polycyclic aromatic group, and these monovalent organic groups are a fluorine atom, an oxygen atom, a sulfur atom, and a nitrogen atom May have a carbon-carbon double bond, and they may be the same or different. R 21 and R 22 may be combined to form a ring, and this ring is preferably an alicyclic hydrocarbon group.
アルキル基としては、炭素数1〜30のものであり、炭素数1〜12のものが好ましい。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、1−メチルプロピル基、2−メチルプロピル基、tert-ブチル基、n−ペンチル基、i−ペンチル基、1,1−ジメチルプロピル基、1−メチルブチル基、1,1−ジメチルブチル基、n−ヘキシル基、n−ヘプチル基、i−ヘキシル基、n−オクチル基、i−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、メチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基などが特に好ましいものとして挙げることができる。置換アルキル基の置換基としては、置換基が有する水素原子の1個または2個以上を炭素数1〜4個のアルコキシ基、ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子)、アシル基、アシロキシ基、シアノ基、水酸基、カルボキシ基、アルコキシカルボニル基、ニトロ基等が挙げられ、フッ素原子で置換されたものが好ましく、具体的には、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基、2,2,2−トリフルオロエチル基、n−ヘプタフルオロプロピル基、2,2,3,3,3−ペンタフルオロプロピル基、3,3,3−トリフルオロプロピル基、ヘキサフルオロイソプロピル基などを挙げることができる。 As an alkyl group, it is a C1-C30 thing and a C1-C12 thing is preferable. For example, methyl group, ethyl group, n-propyl group, i-propyl group, n-butyl group, 1-methylpropyl group, 2-methylpropyl group, tert-butyl group, n-pentyl group, i-pentyl group, 1,1-dimethylpropyl group, 1-methylbutyl group, 1,1-dimethylbutyl group, n-hexyl group, n-heptyl group, i-hexyl group, n-octyl group, i-octyl group, 2-ethylhexyl group N-nonyl group, n-decyl group, n-undecyl group, n-dodecyl group and the like, and methyl group, ethyl group, n-propyl group, i-propyl group and the like are particularly preferable. Can do. As a substituent of the substituted alkyl group, one or more hydrogen atoms of the substituent is an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms, a halogen atom (fluorine atom, chlorine atom, bromine atom, iodine atom), acyl Group, an acyloxy group, a cyano group, a hydroxyl group, a carboxy group, an alkoxycarbonyl group, a nitro group, and the like, and those substituted with a fluorine atom are preferable. Specifically, a trifluoromethyl group, a pentafluoroethyl group, 2 , 2,2-trifluoroethyl group, n-heptafluoropropyl group, 2,2,3,3,3-pentafluoropropyl group, 3,3,3-trifluoropropyl group, hexafluoroisopropyl group, etc. be able to.
アルコキシ基としてはメトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基等の炭素数1〜4個のものを挙げることができる。 Examples of the alkoxy group include those having 1 to 4 carbon atoms such as a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, and a butoxy group.
アリール基としては、炭素数1〜30のものである。単環式基としては環炭素数3〜12のものが好ましく、環炭素数3〜6のものがさらに好ましい。例えば、フェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、o−トリル基、m−トリル基、p−トリル基、p−ヒドロキシフェニル基、p−メトキシフェニル基、メシチル基、o−クメニル基、2,3−キシリル基、2,4−キシリル基、2,5−キシリル基、2,6−キシリル基、3,4−キシリル基、3,5−キシリル基、o−フルオロフェニル基、m−フルオロフェニル基、p−フルオロフェニル基、o−トリフルオロメチルフェニル基、m−トリフルオロメチルフェニル基、p−トリフルオロメチルフェニル基、2,3−ビストリフルオロメチル基、2,4−ビストリフルオロメチル基、2,5−ビストリフルオロメチル基、2,6−ビストリフルオロメチル基、3,4−ビストリフルオロメチル基、3,5−ビストリフルオロメチル基、p−クロロフェニル基、p−ブロモフェニル基、p−ヨードフェニル基等を挙げることができる。 As an aryl group, it is a C1-C30 thing. Monocyclic groups are preferably those having 3 to 12 ring carbon atoms, and more preferably those having 3 to 6 ring carbon atoms. For example, phenyl group, biphenyl group, terphenyl group, o-tolyl group, m-tolyl group, p-tolyl group, p-hydroxyphenyl group, p-methoxyphenyl group, mesityl group, o-cumenyl group, 2, 3 -Xylyl group, 2,4-xylyl group, 2,5-xylyl group, 2,6-xylyl group, 3,4-xylyl group, 3,5-xylyl group, o-fluorophenyl group, m-fluorophenyl group P-fluorophenyl group, o-trifluoromethylphenyl group, m-trifluoromethylphenyl group, p-trifluoromethylphenyl group, 2,3-bistrifluoromethyl group, 2,4-bistrifluoromethyl group, 2 , 5-bistrifluoromethyl group, 2,6-bistrifluoromethyl group, 3,4-bistrifluoromethyl group, 3,5-bistrifluoromethyl group p- chlorophenyl group, p- bromophenyl group, and a p- iodophenyl group.
炭素数1〜30の縮合多環式芳香環基としては、縮合多環式芳香環としてペンタレン、インデン、ナフタレン、アズレン、ヘプタレン、ビフェニレン、インダセン、アセナフチレン、フルオレン、フェナレン、フェナントレン、アントラセン、フルオランセン、アセフェナントリレン、アセアントリレン、トリフェニレン、ピレン、クリセン、ナフタセン、ピセン、ペリレン、ペンタフェン、ペンタセン、テトラフェニレン、ヘキサフェン、ヘキサセン、ルビセン、コロネン、トリナフチレン、ヘプタフェン、ヘプタセン、ピラントレン、オヴァレン等を含む一価の有機基を挙げることができ、これらの1個または2個以上の水素原子がフッ素原子、炭素数1〜4のアルキル基または含フッ素アルキル基で置換したものを好ましいものとして挙げることができる。 As the condensed polycyclic aromatic ring group having 1 to 30 carbon atoms, pentalene, indene, naphthalene, azulene, heptalene, biphenylene, indacene, acenaphthylene, fluorene, phenalene, phenanthrene, anthracene, fluoranthene, aceto Monovalent including phenanthrylene, aseantrylene, triphenylene, pyrene, chrysene, naphthacene, picene, perylene, pentaphen, pentacene, tetraphenylene, hexaphene, hexacene, rubicene, coronene, trinaphthylene, heptaphene, heptacene, pyranthrene, ovalen, etc. Organic groups can be mentioned, and those in which one or more hydrogen atoms are substituted with a fluorine atom, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms or a fluorine-containing alkyl group are preferred. It can gel.
環原子数3〜25の単環式または多環式のヘテロ環基としては、例えば、ピリジル基、フリル基、チエニル基、ピラニル基、ピロリル基、チアントレニル基、ピラゾリル基、イソチアゾリル基、イソオキサゾリル基、ピラジニル基、ピリミジニル基、ピリダジニル基、テトラヒドロピラニル基、テトラヒドロフラニル基、テトラヒドロチオピラニル基、テトラヒドロチオフラニル基、3−テトラヒドロチオフェン−1,1−ジオキシド基等およびこれらの環を構成する原子の1個または2個以上の水素原子がアルキル基、脂環式炭化水素基、アリール基、ヘテロ環基で置換したヘテロ環基を挙げることができる。これらのうち、単環式または多環式のエーテル環、ラクトン環を有するものが好ましい。 Examples of the monocyclic or polycyclic heterocyclic group having 3 to 25 ring atoms include pyridyl group, furyl group, thienyl group, pyranyl group, pyrrolyl group, thiantenyl group, pyrazolyl group, isothiazolyl group, isoxazolyl group, Pyrazinyl group, pyrimidinyl group, pyridazinyl group, tetrahydropyranyl group, tetrahydrofuranyl group, tetrahydrothiopyranyl group, tetrahydrothiofuranyl group, 3-tetrahydrothiophene-1,1-dioxide group and the like and atoms constituting these rings And a heterocyclic group in which one or more hydrogen atoms are substituted with an alkyl group, an alicyclic hydrocarbon group, an aryl group, or a heterocyclic group. Of these, those having a monocyclic or polycyclic ether ring or lactone ring are preferred.
連結基Jを構成するR21、R22における脂環式炭化水素基あるいはそれらが結合する炭素原子を含めて形成する脂環式炭化水素基としては、単環式でも、多環式でもよい。具体的には、炭素数3以上のモノシクロ、ビシクロ、トリシクロ、テトラシクロ構造等を有する基を挙げることができる。その炭素数は3〜30個が好ましく、特に炭素数3〜25個が好ましい。これらの脂環式炭化水素基は置換基を有していてもよい。 The alicyclic hydrocarbon group in R 21 and R 22 constituting the linking group J or the alicyclic hydrocarbon group formed including the carbon atom to which they are bonded may be monocyclic or polycyclic. Specific examples include groups having a monocyclo, bicyclo, tricyclo, tetracyclo structure or the like having 3 or more carbon atoms. The number of carbon atoms is preferably 3 to 30, and particularly preferably 3 to 25 carbon atoms. These alicyclic hydrocarbon groups may have a substituent.
単環式基としては環炭素数3〜12のものが好ましく、環炭素数3〜7のものがさらに好ましい。例えば、好ましいものとしてシクロプロピル基、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、シクロデカニル基、シクロドデカニル基、トリシクロデカニル基、4−tert-ブチルシクロヘキシル基を挙げることができる。また、多環式基としては、環炭素数7〜15アダマンチル基、ノルアダマンチル基、デカリン残基、トリシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、ノルボルニル基、セドロール基等を挙げることができる。脂環式炭化水素基はスピロ環であってもよく、炭素数3〜6のスピロ環が好ましい。好ましくは、アダマンチル基、デカリン残基、ノルボルニル基、セドロール基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、シクロデカニル基、シクロドデカニル基、トリシクロデカニル基などである。これらの有機基の環炭素または連結基の水素原子の1個または2個以上がそれぞれ独立に前記の炭素数1〜25のアルキル基もしくは置換アルキル基、水酸基、アルコキシ基、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基またはそれらの1個または2個以上の水素原子がフッ素原子もしくはトリフルオロメチル基で置換したものを挙げることができる。 As the monocyclic group, those having 3 to 12 ring carbon atoms are preferable, and those having 3 to 7 ring carbon atoms are more preferable. For example, preferred are cyclopropyl group, cyclobutyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, cycloheptyl group, cyclooctyl group, cyclodecanyl group, cyclododecanyl group, tricyclodecanyl group, 4-tert-butylcyclohexyl group. Can do. Examples of the polycyclic group include an adamantyl group having 7 to 15 ring carbon atoms, a noradamantyl group, a decalin residue, a tricyclodecanyl group, a tetracyclododecanyl group, a norbornyl group, and a cedrol group. The alicyclic hydrocarbon group may be a spiro ring, and is preferably a C 3-6 spiro ring. An adamantyl group, a decalin residue, a norbornyl group, a cedrol group, a cyclohexyl group, a cycloheptyl group, a cyclooctyl group, a cyclodecanyl group, a cyclododecanyl group, a tricyclodecanyl group and the like are preferable. One or more of the ring carbons of these organic groups or hydrogen atoms of the linking group are each independently the above alkyl group or substituted alkyl group having 1 to 25 carbon atoms, hydroxyl group, alkoxy group, carboxyl group, alkoxycarbonyl group. Alternatively, those in which one or more hydrogen atoms thereof are substituted with a fluorine atom or a trifluoromethyl group can be exemplified.
ここで、アルキル基としてはメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基等(「低級アルキル基」という。本明細書において同じ。)が好ましく、さらに好ましくはメチル基、エチル基、プロピル基およびイソプロピル基よりなる群から選択されたアルキル基である。置換アルキル基の置換基としては、水酸基、ハロゲン原子、アルコキシ基を挙げることができる。アルコキシ基としてはメトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基等の炭素数1〜4個のものを挙げることができる。アルコキシカルボニル基としては、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、イソプロポキシカルボニル基を挙げることができる。 Here, the alkyl group is preferably a methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, butyl group or the like (referred to as “lower alkyl group” in the present specification), more preferably a methyl group, an ethyl group, or a propyl group. And an alkyl group selected from the group consisting of an isopropyl group. Examples of the substituent of the substituted alkyl group include a hydroxyl group, a halogen atom, and an alkoxy group. Examples of the alkoxy group include those having 1 to 4 carbon atoms such as a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, and a butoxy group. Examples of the alkoxycarbonyl group include a methoxycarbonyl group, an ethoxycarbonyl group, and an isopropoxycarbonyl group.
連結基Jは、具体的には、
−O−
−C(=O)−O−
−CH2−O−
−O−CH2−
−CH2−C(=O)−O−
−C(=O)−O−CH2−
−CH2−O−CH2−
−CH2−C(=O)−O−CH2−
など、および、−C(=O)−O−CR21R22−のうちR21およびR22がそれぞれ独立に水素原子、フッ素原子、アルキル基、置換アルキル基、脂環式炭化水素基であるものを好ましいものとして挙げることができる。これらのうち、−C(=O)−O−CR21R22−のうちR21およびR22がそれぞれ独立に水素原子または低級アルキル基であるものをさらに好ましいものとして挙げることができる。
Specifically, the linking group J is
-O-
-C (= O) -O-
—CH 2 —O—
—O—CH 2 —
—CH 2 —C (═O) —O—
-C (= O) -O-CH 2 -
—CH 2 —O—CH 2 —
—CH 2 —C (═O) —O—CH 2 —
Etc., and, -C (= O) -O- CR 21 R 22 - is R 21 and R 22 are each independently a hydrogen atom of a fluorine atom, an alkyl group, a substituted alkyl group, an alicyclic hydrocarbon group Can be mentioned as preferred. Among these, a group in which R 21 and R 22 are each independently a hydrogen atom or a lower alkyl group among —C (═O) —O—CR 21 R 22 — can be further preferred.
また、R15は、フッ素原子または含フッ素アルキル基である。このような含フッ素アルキル基としては、特に限定されないが、炭素数1〜12のものであり、炭素数1〜3のものが好ましく、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基、2,2,2−トリフルオロエチル基、n−ヘプタフルオロプロピル基、2,2,3,3,3−ペンタフルオロプロピル基、3,3,3−トリフルオロプロピル基、ヘキサフルオロイソプロピル基などを挙げることができる。R3は、フッ素原子またはトリフルオロメチル基がさらに好ましい。 R 15 is a fluorine atom or a fluorine-containing alkyl group. Such a fluorine-containing alkyl group is not particularly limited, but has 1 to 12 carbon atoms, preferably 1 to 3 carbon atoms, trifluoromethyl group, pentafluoroethyl group, 2,2,2 -Trifluoroethyl group, n-heptafluoropropyl group, 2,2,3,3,3-pentafluoropropyl group, 3,3,3-trifluoropropyl group, hexafluoroisopropyl group and the like can be mentioned. R 3 is more preferably a fluorine atom or a trifluoromethyl group.
ベース樹脂の分子量としては、上述した繰り返し単位を有する、重量平均分子量1,000〜1,000,000の高分子化合物が好ましい。分子量がこれよりも小さい場合には機械的強度、成膜性の点で十分でなく、分子量がこれよりも大きい場合には溶剤に対する溶解性、成形性の点で好ましくない。また、上記高分子重合体の二つ以上をブレンドすることもできる。 The molecular weight of the base resin is preferably a polymer compound having the above-described repeating unit and having a weight average molecular weight of 1,000 to 1,000,000. When the molecular weight is smaller than this, the mechanical strength and film formability are not sufficient, and when the molecular weight is larger than this, the solvent solubility and moldability are not preferable. Also, two or more of the above polymer polymers can be blended.
レジスト材料を化学増幅ポジ型に調製するには、ベース樹脂は、現像液(通常、アルカリ現像液)に不溶又は難溶であって、酸によって現像液に可溶となるものが使用される。このため、酸によって開裂し得る酸不安定基を有するものが用いられる。 In order to prepare a resist material in a chemically amplified positive type, a base resin that is insoluble or hardly soluble in a developer (usually an alkali developer) and becomes soluble in a developer by an acid is used. Therefore, those having an acid labile group that can be cleaved by an acid are used.
酸不安定性基を有した繰り返し単位を含むベース樹脂は、酸不安定性基を有した重合性の単量体を、上述した繰り返し単位を生じさせる重合性の単量体に配合し、共重合せしめた高分子化合物、あるいは上述した繰り返し単位を含有するベース樹脂の一部を酸不安定性基に変換したものである。酸不安定性基の例としては、上述した光酸発生剤の効果で脱離が起きる基であれば特に制限なく使用できる。具体的な例を挙げるとするならば、アルコキシカルボニル基、アセタール基、シリル基、アシル基等を挙げることができる。アルコキシカルボニル基としてはtert−ブトキシカルボニル基、tert−アミルオキシカルボニル基、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、i−プロポキシカルボニル基等を例示できる。アセタール基としては、メトキシメチル基、エトキシエチル基、ブトキシエチル基、シクロヘキシルオキシエチル基、ベンジルオキシエチル基、フェネチルオキシエチル基、エトキシプロピル基、ベンジルオキシプロピル基、フェネチルオキシプロピル基、エトキシブチル基、エトキシイソブチル基などが挙げられる。また水酸基に対してビニルエーテルを付加させたアセタール基を使用することもできる。シリル基としては、例えば、トリメチルシリル基、エチルジメチルシリル基、メチルジエチルシリル基、トリエチルシリル基、i−プロピルジメチルシリル基、メチルジ−i−プロピルシリル基、トリ−i−プロピルシリル基、t−ブチルジメチルシリル基、メチルジ−t−ブチルシリル基、トリ−t−ブチルシリル基、フェニルジメチルシリル基、メチルジフェニルシリル基、トリフェニルシリル基等を挙げることができる。アシル基としては、アセチル基、プロピオニル基、ブチリル基、ヘプタノイル基、ヘキサノイル基、バレリル基、ピバロイル基、イソバレリル基、ラウリロイル基、ミリストイル基、パルミトイル基、ステアロイル基、オキサリル基、マロニル基、スクシニル基、グルタリル基、アジポイル基、ピペロイル基、スベロイル基、アゼラオイル基、セバコイル基、アクリロイル基、プロピオロイル基、メタクリロイル基、クロトノイル基、オレオイル基、マレオイル基、フマロイル基、メサコノイル基、カンホロイル基、ベンゾイル基、フタロイル基、イソフタロイル基、テレフタロイル基、ナフトイル基、トルオイル基、ヒドロアトロポイル基、アトロポイル基、シンナモイル基、フロイル基、テノイル基、ニコチノイル基、イソニコチノイル基等を挙げることができる。さらに、これらの酸不安定基の水素原子の一部又は全部がフッ素原子で置換されたものを使用することもできる。 In the base resin containing a repeating unit having an acid labile group, a polymerizable monomer having an acid labile group is blended with the polymerizable monomer producing the above repeating unit, and copolymerized. Or a part of the base resin containing the above-mentioned repeating unit is converted into an acid labile group. As an example of the acid labile group, any group that can be eliminated due to the effect of the above-described photoacid generator can be used without particular limitation. Specific examples include an alkoxycarbonyl group, an acetal group, a silyl group, and an acyl group. Examples of the alkoxycarbonyl group include a tert-butoxycarbonyl group, a tert-amyloxycarbonyl group, a methoxycarbonyl group, an ethoxycarbonyl group, and an i-propoxycarbonyl group. As an acetal group, methoxymethyl group, ethoxyethyl group, butoxyethyl group, cyclohexyloxyethyl group, benzyloxyethyl group, phenethyloxyethyl group, ethoxypropyl group, benzyloxypropyl group, phenethyloxypropyl group, ethoxybutyl group, An ethoxyisobutyl group etc. are mentioned. An acetal group in which vinyl ether is added to a hydroxyl group can also be used. Examples of the silyl group include trimethylsilyl group, ethyldimethylsilyl group, methyldiethylsilyl group, triethylsilyl group, i-propyldimethylsilyl group, methyldi-i-propylsilyl group, tri-i-propylsilyl group, and t-butyl. Examples thereof include a dimethylsilyl group, a methyldi-t-butylsilyl group, a tri-t-butylsilyl group, a phenyldimethylsilyl group, a methyldiphenylsilyl group, and a triphenylsilyl group. As the acyl group, acetyl group, propionyl group, butyryl group, heptanoyl group, hexanoyl group, valeryl group, pivaloyl group, isovaleryl group, lauryl group, myristoyl group, palmitoyl group, stearoyl group, oxalyl group, malonyl group, succinyl group, Glutaryl group, adipoyl group, piperoyl group, suberoyl group, azelaoil group, sebacoyl group, acryloyl group, propioroyl group, methacryloyl group, crotonoyl group, oleoyl group, maleoyl group, fumaroyl group, mesaconoyl group, camphoroyl group, benzoyl group, phthaloyl group Group, isophthaloyl group, terephthaloyl group, naphthoyl group, toluoyl group, hydroatropoyl group, atropoyl group, cinnamoyl group, furoyl group, thenoyl group, nicotinoyl group, isonicotinoyl group And the like can be given. Further, those in which some or all of the hydrogen atoms of these acid labile groups are substituted with fluorine atoms can also be used.
[溶剤]
本発明のレジスト材料に配合される有機溶剤としては、ベース樹脂、酸発生剤、その他の添加剤等が溶解可能な有機溶剤であればいずれでもよい。このような有機溶剤としては、例えばアセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、メチルイソアミルケトン、2‐ヘプタノンなどのケトン類やエチレングリコール、エチレングリコールモノアセテート、ジエチレングリコール、ジエチレングリコールモノアセテート、プロピレングリコール、プロピレングリコールモノアセテート、ジプロピレングリコール、又はジプロピレングリコールモノアセテートのモノメチルエーテル、モノエチルエーテル、モノプロピルエーテル、モノブチルエーテル又はモノフェニルエーテルなどの多価アルコール類及びその誘導体や、ジオキサンのような環式エーテル類や乳酸メチル、乳酸エチル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、メトキシプロピオン酸メチル、エトキシプロピオン酸エチルなどのエステル類、キシレン、トルエンなどの芳香族系溶媒、フロン、代替フロン、パーフルオロ化合物、ヘキサフルオロイソプロピルアルコールなどのフッ素系溶剤、塗布性を高める目的で高沸点弱溶剤であるターペン系の石油ナフサ溶媒やパラフィン系溶媒などが使用可能である。これらは単独で用いてもよいし、2種以上混合して用いてもよい。
[solvent]
Any organic solvent can be used as long as it can dissolve the base resin, acid generator, other additives, and the like as the organic solvent blended in the resist material of the present invention. Examples of such organic solvents include ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, methyl isoamyl ketone, 2-heptanone, ethylene glycol, ethylene glycol monoacetate, diethylene glycol, diethylene glycol monoacetate, propylene glycol, propylene glycol monoacetate, diester Polyhydric alcohols such as propylene glycol or dipropylene glycol monoacetate monomethyl ether, monoethyl ether, monopropyl ether, monobutyl ether or monophenyl ether and derivatives thereof, cyclic ethers such as dioxane, methyl lactate, Ethyl lactate, methyl acetate, ethyl acetate, butyl acetate, methyl pyruvate, ethyl pyruvate, methoxypropionic acid Esters such as chill and ethyl ethoxypropionate, aromatic solvents such as xylene and toluene, fluorinated solvents such as chlorofluorocarbons, alternative chlorofluorocarbons, perfluoro compounds, and hexafluoroisopropyl alcohol. High-boiling weak solvents for the purpose of improving coatability. A terpene-based petroleum naphtha solvent or a paraffin-based solvent can be used. These may be used alone or in combination of two or more.
有機溶剤の使用量は、ベース樹脂100重量部に対して200〜1,000重量部、特に400〜800重量部が好適である。 The amount of the organic solvent used is preferably 200 to 1,000 parts by weight, particularly 400 to 800 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the base resin.
[パターン形成方法]
本発明のレジスト材料は、
基板上に該レジスト材料を塗布する工程、
加熱処理後フォトマスクを介して波長300nm以下の高エネルギー線で露光する工程、必要に応じて加熱処理した後、現像液を用いて現像する工程、
の各工程を経て、パターン形成に好適に利用することができる。
[Pattern formation method]
The resist material of the present invention is
Applying the resist material on a substrate;
A step of exposing with a high energy ray having a wavelength of 300 nm or less through a photomask after the heat treatment, a step of developing with a developer after heat treatment if necessary,
It can utilize suitably for pattern formation through each process of these.
本発明のレジスト材料の使用方法は、従来のフォトレジスト技術のレジストパターン形成方法を用いることができる。すなわち、まずシリコンウエーハのような基板に、レジスト材料をスピンナーなどを用いて塗布し、乾燥することによって感光層を形成させ、これに露光装置などにより高エネルギー線を所望のマスクパターンを介して照射し、加熱する。次いでこれを現像液、例えば0.1〜10重量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液のようなアルカリ性水溶液などを用いて現像処理する。この形成方法でマスクパターンに忠実なパターンを得ることができる。さらに、所望によってレジスト材料に混和性のある添加物、例えば付加的樹脂、クエンチャー、可塑剤、安定剤、着色剤、界面活性剤、増粘剤、レベリング剤、消泡剤、相溶化剤、密着剤、酸化防止剤などの種々添加剤を含有させることができる。 As a method of using the resist material of the present invention, a resist pattern forming method of a conventional photoresist technique can be used. That is, first, a resist material is applied to a substrate such as a silicon wafer using a spinner and dried to form a photosensitive layer, and this is irradiated with high energy rays through a desired mask pattern by an exposure apparatus or the like. And heat. Next, this is developed using a developer, for example, an alkaline aqueous solution such as a 0.1 to 10% by weight tetramethylammonium hydroxide aqueous solution. With this forming method, a pattern faithful to the mask pattern can be obtained. Further, additives that are miscible with the resist material as desired, such as additional resins, quenchers, plasticizers, stabilizers, colorants, surfactants, thickeners, leveling agents, antifoaming agents, compatibilizing agents, Various additives such as an adhesive and an antioxidant can be contained.
本発明で用いる波長300nm以下の高エネルギー線は特に限定されないが、紫外線、遠紫外線、極紫外線、電子線、、X線、エキシマレーザー、γ線、又はシンクロトロン放射線照射の高エネルギー線が例示でき、特に微細加工を行なおうとする場合には、ArFエキシマレーザー、KrFエキシマレーザー又はEUVなど短波長の高エネルギー線の発生源を備えた露光装置を用いることが有効である。また、光路の一部に水やフッ素系の溶媒など、使用する高エネルギー線の吸収が少ない媒質を用い、開口数や有効波長においてより効率的な微細加工を可能とする液浸露光装置を使用することが有効であり、本レジスト材料は、この装置に用いる場合に好適である。 The high energy ray having a wavelength of 300 nm or less used in the present invention is not particularly limited, and examples thereof include ultraviolet rays, far ultraviolet rays, extreme ultraviolet rays, electron beams, X-rays, excimer lasers, gamma rays, or synchrotron radiation. In particular, when fine processing is to be performed, it is effective to use an exposure apparatus equipped with a short-wavelength high energy ray source such as an ArF excimer laser, a KrF excimer laser, or EUV. In addition, using a medium that absorbs high energy rays, such as water or a fluorine-based solvent, in part of the optical path, and an immersion exposure system that enables more efficient microfabrication at the numerical aperture and effective wavelength This resist material is suitable for use in this apparatus.
上述のパターン形成方法の中でも、波長193nmのArFエキシマレーザーを用い、ウエハーと投影レンズの間に水を挿入する液浸リソグラフィー法は、特に好ましい態様の1つである。 Among the pattern forming methods described above, an immersion lithography method in which an ArF excimer laser with a wavelength of 193 nm is used and water is inserted between the wafer and the projection lens is one of particularly preferable embodiments.
以下、実施例、参考例及び比較例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example, a reference example, and a comparative example are shown and this invention is demonstrated concretely, this invention is not restrict | limited to the following Example.
スルホン酸塩及びスルホン酸オニウム塩の製造
[実施例1−1]2−ブロモ−2,2−ジフルオロエチル−シクロヘキシルカルバマートの製造方法
Production of sulfonate and onium sulfonate [Example 1-1] Method for producing 2-bromo-2,2-difluoroethyl-cyclohexyl carbamate
50mLの反応器に、シクロヘキシルイソシアナート 10.0g(79.9ミリモル/1.0等量)とブロモ−ジフルオロエタノール 25.1g(156ミリモル/2.0等量)を添加した後、40℃で約18時間攪拌した。その後、攪拌を止めて、60℃で真空乾燥を行い、目的とする2−ブロモ−2,2−ジフルオロエチル−シクロヘキシルカルバマート 23.1gを得た。このとき、収率85%であった。 To a 50 mL reactor, 10.0 g of cyclohexyl isocyanate (79.9 mmol / 1.0 equivalent) and 25.1 g of bromo-difluoroethanol (156 mmol / 2.0 equivalent) were added at 40 ° C. Stir for about 18 hours. Then, stirring was stopped and vacuum drying was performed at 60 ° C. to obtain 23.1 g of the target 2-bromo-2,2-difluoroethyl-cyclohexyl carbamate. At this time, the yield was 85%.
[2−ブロモ−2,2−ジフルオロエチル−シクロヘキシルカルバマートの物性]
1H NMR(CDCl3) δ 4.77(br,1H;NH),4.55(t,J = 11.7 Hz,2H,CH2−O),3.46(m,1H,CH),1.93(m,2H,CH2), 1.70(m,2H,CH2),1.59(m,1H),1.33(m,2H,CH2),1.15(m,3H)
19F NMR (CDCl3) δ−57.0(t,J = 12 Hz,2F)。
[Physical properties of 2-bromo-2,2-difluoroethyl-cyclohexyl carbamate]
1 H NMR (CDCl 3 ) δ 4.77 (br, 1H; NH), 4.55 (t, J = 11.7 Hz, 2H, CH 2 —O), 3.46 (m, 1H, CH) , 1.93 (m, 2H, CH 2), 1.70 (m, 2H, CH 2), 1.59 (m, 1H), 1.33 (m, 2H, CH 2), 1.15 ( m, 3H)
19 F NMR (CDCl 3 ) δ-57.0 (t, J = 12 Hz, 2F).
[実施例1−2]シクロヘキシルカルバミン酸−2,2−ジフルオロエチル−スルホン酸ナトリウムの製造 [Example 1-2] Preparation of sodium cyclohexylcarbamic acid-2,2-difluoroethyl-sulfonate
500mLの反応器に2−ブロモ−2,2−ジフルオロエチル−シクロヘキシルカルバマート 23.0g(67.5ミリモル)を加えた後、アセトニトリル 100gに溶解させた。この溶液に亜ジチオン酸ナトリウム 29.0g(167ミリモル)、炭酸水素ナトリウム 17.0g(202ミリモル)、水 100gを添加し、60℃で113時間ほど攪拌した。その後、攪拌を止めて、二層分離させた後、水層をアセトニトリル100gで4回抽出した。得られた有機層を合わせて、濃縮してアセトニトリル を留去して、淡黄色固体 38.3g(純度 42%)を得た。 After adding 23.0 g (67.5 mmol) of 2-bromo-2,2-difluoroethyl-cyclohexyl carbamate to a 500 mL reactor, the mixture was dissolved in 100 g of acetonitrile. To this solution were added 29.0 g (167 mmol) of sodium dithionite, 17.0 g (202 mmol) of sodium bicarbonate, and 100 g of water, and the mixture was stirred at 60 ° C. for 113 hours. Thereafter, stirring was stopped and the two layers were separated, and then the aqueous layer was extracted four times with 100 g of acetonitrile. The obtained organic layers were combined, concentrated, and acetonitrile was distilled off to obtain 38.3 g (purity 42%) of a pale yellow solid.
得られた固体38.2g(54.2ミリモル, 純度 42%)を200mLの反応器に加えた後、水100gに溶解させた。この溶液に30重量%過酸化水素水6.75g(59.5ミリモル)を添加した後、50℃で5時間攪拌した。攪拌を止めて溶媒を留去した後、ジイソプロピルエーテルで2回洗浄し、乾燥を行って、シクロヘキシルカルバミン酸−2,2−ジフルオロエチル−スルホン酸ナトリウム 32.0gを得た。このとき純度は47%、収率71%であった。 38.2 g (54.2 mmol, purity 42%) of the obtained solid was added to a 200 mL reactor and then dissolved in 100 g of water. To this solution was added 6.75 g (59.5 mmol) of 30% by weight aqueous hydrogen peroxide, and the mixture was stirred at 50 ° C. for 5 hours. After stirring was stopped and the solvent was distilled off, the residue was washed twice with diisopropyl ether and dried to obtain 32.0 g of sodium cyclohexylcarbamic acid-2,2-difluoroethyl-sulfonate. At this time, the purity was 47% and the yield was 71%.
[シクロヘキシルカルバミン酸−2,2−ジフルオロエチル−スルホン酸ナトリウムの物性]
1H NMR(DMSO−d6) δ 4.46(t,J=16.1 Hz,2H;CH2),3.23(m,1H;NH),1.70(m,1H),1.63(m,2H),1.50(m, 1H),1.24−0.90(m,6H)
19F NMR(DMSO−d6) δ −113.7(t,J = 17 Hz,2F)。
[Physical properties of cyclohexylcarbamic acid-2,2-difluoroethyl-sodium sulfonate]
1 H NMR (DMSO-d 6 ) δ 4.46 (t, J = 16.1 Hz, 2H; CH 2 ), 3.23 (m, 1H; NH), 1.70 (m, 1H), 1 .63 (m, 2H), 1.50 (m, 1H), 1.24-0.90 (m, 6H)
19 F NMR (DMSO-d 6 ) δ-113.7 (t, J = 17 Hz, 2F).
[実施例2]トリフェニルスルホニウム シクロヘキシルカルバミン酸−2,2−ジフルオロエチル−スルホナートの製造 [Example 2] Preparation of triphenylsulfonium cyclohexylcarbamic acid-2,2-difluoroethyl-sulfonate
300mLの反応器に、シクロヘキシルカルバミン酸−2,2−ジフルオロエチル−スルホン酸ナトリウム 31.85g(純度47%、48.0ミリモル)、トリフェニルスルホニウムクロライド 15.8g(52.9ミリモル)、水170g、クロロホルム30gを加え、室温で4時間攪拌した。反応液を二層分離させた後、得られた水層をクロロホルムで抽出した。得られたクロロホルム層をまとめて水で6回洗浄し、濃縮を行った後、ジイソプロピルエーテルで3回洗浄し、乾燥を行って、目的とするトリフェニルスルホニウム シクロヘキシルカルバミン酸−2,2−ジフルオロエチル−スルホナート 24.5gを得た。このとき純度は76%、収率70%であった。 A 300 mL reactor was charged with 31.85 g of sodium cyclohexylcarbamic acid-2,2-difluoroethyl-sulfonate (purity 47%, 48.0 mmol), 15.8 g (52.9 mmol) of triphenylsulfonium chloride, 170 g of water. Then, 30 g of chloroform was added, and the mixture was stirred at room temperature for 4 hours. The reaction solution was separated into two layers, and the resulting aqueous layer was extracted with chloroform. The obtained chloroform layers were collectively washed 6 times with water, concentrated, then washed 3 times with diisopropyl ether, dried, and the target triphenylsulfonium cyclohexylcarbamic acid-2,2-difluoroethyl was obtained. -24.5 g of sulfonate were obtained. At this time, the purity was 76% and the yield was 70%.
[トリフェニルスルホニウム シクロヘキシルカルバミン酸−2,2−ジフルオロエチル−スルホナートの製造方法の物性]
1H NMR(CDCl3) δ 7.80−7.58(m,15H),4.83(m,1H; NH),4.68(t,J = 15.1Hz,2H;CH2),3.38(m,1H),1.83(m,2H),1.61(m,2H),1.52(m,1H),1.23(m,2H),1.08(m,3H)
19F NMR(CDCl3) δ −114.36(t,J= 14.6 Hz,2F)
13C NMR(CDCl3) δ 154.4(C=O),134.4,131.4,131.0,124.2,119.2(t,J = 278Hz), 62.2(t, J = 21Hz), 49.8,32.8,25.1,24.5。
[Physical Properties of Triphenylsulfonium Cyclohexylcarbamic Acid-2,2-Difluoroethyl-sulfonate Production Method]
1 H NMR (CDCl 3 ) δ 7.80-7.58 (m, 15H), 4.83 (m, 1H; NH), 4.68 (t, J = 15.1 Hz, 2H; CH 2 ), 3.38 (m, 1H), 1.83 (m, 2H), 1.61 (m, 2H), 1.52 (m, 1H), 1.23 (m, 2H), 1.08 (m , 3H)
19 F NMR (CDCl 3 ) δ −114.36 (t, J = 14.6 Hz, 2F)
13 C NMR (CDCl 3 ) δ 154.4 (C═O), 134.4, 131.4, 131.0, 124.2, 119.2 (t, J = 278 Hz), 62.2 (t, J = 21 Hz), 49.8, 32.8, 25.1, 24.5.
[実施例3−1]アダマンタン−1−イルカルバミン酸−2−ブロモ−2,2−ジフルオロ−エチルエステルの製造方法 [Example 3-1] Method for producing adamantane-1-ylcarbamic acid-2-bromo-2,2-difluoro-ethyl ester
20mLの反応器に、窒素下で1−アダマンチルイソシアナート 4.86g(純度97%、26.6ミリモル)とブロモ−ジフルオロエタノール 10.7g(66.5ミリモル/2.5等量)、THF(脱水)10mLを加え、40℃で時間攪拌した。室温まで冷却後、不溶物をろ別して、真空乾燥を行い、目的とするアダマンタン−1−イルカルバミン酸−2−ブロモ−2,2−ジフルオロ−エチルエステル 9.15gを得た。このとき純度は74%、収率73%であった。 To a 20 mL reactor, under nitrogen, 4.86 g of 1-adamantyl isocyanate (purity 97%, 26.6 mmol), 10.7 g of bromo-difluoroethanol (66.5 mmol / 2.5 equivalents), THF ( 10 mL of dehydration) was added, and the mixture was stirred at 40 ° C. for an hour. After cooling to room temperature, the insoluble material was filtered off and vacuum dried to obtain 9.15 g of the target adamantane-1-ylcarbamic acid-2-bromo-2,2-difluoro-ethyl ester. At this time, the purity was 74% and the yield was 73%.
[アダマンタン−1−イルカルバミン酸−2−ブロモ−2,2−ジフルオロ−エチルエステルの製造方法の物性]
1H NMR(CDCl3) δ 4.79(br,1H;NH),4.52(t,J=11.5 Hz,2H;CH2),2.09(m,3H),1.94(m,6H),1.67(m,6H)
19F NMR(CDCl3)δ −56.82(t,J=9.8 Hz,2F)
[実施例3−2]アダマンタン−1−イルカルバミン酸−2,2−ジフルオロ−エチル スルホン酸ナトリウムの製造
[Physical properties of production method of adamantane-1-ylcarbamic acid-2-bromo-2,2-difluoro-ethyl ester]
1 H NMR (CDCl 3 ) δ 4.79 (br, 1H; NH), 4.52 (t, J = 11.5 Hz, 2H; CH 2 ), 2.09 (m, 3H), 1.94 (M, 6H), 1.67 (m, 6H)
19 F NMR (CDCl 3 ) δ −56.82 (t, J = 9.8 Hz, 2F)
Example 3-2 Preparation of sodium adamantane-1-ylcarbamic acid-2,2-difluoro-ethyl sulfonate
100mLの反応器に、アダマンタン−1−イルカルバミン酸−2−ブロモ−2,2−ジフルオロ−エチルエステル 9.0g(純度73%、19.4ミリモル)、アセトニトリル 50gに溶解させた。この溶液に亜ジチオン酸ナトリウム 13.2g(75.8ミリモル)、炭酸水素ナトリウム 7.35g(87.5ミリモル)、水 50gを添加し、60℃で145時間ほど攪拌した。その後、攪拌を止めて、二層分離させた後、水層をアセトニトリル100gで4回抽出した。得られた有機層を合わせて、濃縮してアセトニトリルを留去して、淡黄色固体 31.32g(純度17%)を得た。 In a 100 mL reactor, 9.0 g of adamantane-1-ylcarbamic acid-2-bromo-2,2-difluoro-ethyl ester (purity 73%, 19.4 mmol) and 50 g of acetonitrile were dissolved. To this solution, 13.2 g (75.8 mmol) of sodium dithionite, 7.35 g (87.5 mmol) of sodium hydrogen carbonate, and 50 g of water were added and stirred at 60 ° C. for 145 hours. Thereafter, stirring was stopped and the two layers were separated, and then the aqueous layer was extracted four times with 100 g of acetonitrile. The obtained organic layers were combined, concentrated, and acetonitrile was distilled off to obtain 31.32 g (purity 17%) of a pale yellow solid.
得られた固体31.32g(15.6ミリモル, 純度 17%)を200mLの反応器に加えた後、水100gに溶解させた。この溶液に30重量%過酸化水素水6.00g(52.9ミリモル)を添加した後、50℃で44時間攪拌した。攪拌を止めて溶媒を留去した後、ジイソプロピルエーテルで2回洗浄し、乾燥を行って、目的とするアダマンタン−1−イルカルバミン酸−2,2−ジフルオロ−エチル スルホン酸ナトリウム 28.01gを得た。このとき、純度15%、収率61%であった。 31.32 g (15.6 mmol, 17% purity) of the obtained solid was added to a 200 mL reactor and then dissolved in 100 g of water. To this solution was added 6.00 g (52.9 mmol) of 30 wt% aqueous hydrogen peroxide, and the mixture was stirred at 50 ° C. for 44 hours. Stirring was stopped and the solvent was distilled off, followed by washing twice with diisopropyl ether and drying to obtain 28.01 g of the target sodium adamantane-1-ylcarbamic acid-2,2-difluoro-ethylsulfonate. It was. At this time, the purity was 15% and the yield was 61%.
[アダマンタン−1−イルカルバミン酸−2,2−ジフルオロ−エチルスルホン酸ナトリウムの物性]
1H NMR(DMSO−d6) δ 4.40(t,2H;CH2−O),2.80(br, 1H; OH),1.97(m,3H),1.83(m,6H),1.56(m,6H)
19F NMR (DMSO−d6) δ -113.56(t,J=14.6 Hz,2F)。
[Physical properties of sodium adamantane-1-ylcarbamic acid-2,2-difluoro-ethylsulfonate]
1 H NMR (DMSO-d 6 ) δ 4.40 (t, 2H; CH 2 —O), 2.80 (br, 1H; OH), 1.97 (m, 3H), 1.83 (m, 6H), 1.56 (m, 6H)
19 F NMR (DMSO-d 6 ) δ-113.56 (t, J = 14.6 Hz, 2F).
[実施例4]トリフェニルスルホニウム アダマンタン−1−イルカルバミン酸−2,2−ジフルオロ−エチルスルホナートの製造 [Example 4] Preparation of triphenylsulfonium adamantane-1-ylcarbamic acid-2,2-difluoro-ethylsulfonate
500mLの反応器に、アダマンタン−1−イルカルバミン酸−2,2−ジフルオロ−エチルスルホン酸 28.0g(純度15%、11.8ミリモル)、トリフェニルスルホニウムクロライド 4.4g(14.5ミリモル)、水100g、クロロホルム50gを加え、室温で4時間攪拌した。反応液を二層分離させた後、得られた水層をクロロホルムで抽出した。得られたクロロホルム層をまとめて水で4回洗浄し、濃縮を行った後、ジイソプロピルエーテルで洗浄し、乾燥を行って、目的とするトリフェニルスルホニウム アダマンタン−1−イルカルバミン酸−2,2−ジフルオロ−エチルスルホナート 6.50gを得た。このとき、純度78%、収率92%であった。 In a 500 mL reactor, 28.0 g of adamantane-1-ylcarbamic acid-2,2-difluoro-ethylsulfonic acid (purity 15%, 11.8 mmol), 4.4 g of triphenylsulfonium chloride (14.5 mmol) 100 g of water and 50 g of chloroform were added, and the mixture was stirred at room temperature for 4 hours. The reaction solution was separated into two layers, and the resulting aqueous layer was extracted with chloroform. The obtained chloroform layers were combined and washed four times with water, concentrated, washed with diisopropyl ether, dried, and the target triphenylsulfonium adamantane-1-ylcarbamic acid-2,2- 6.50 g of difluoro-ethyl sulfonate was obtained. At this time, the purity was 78% and the yield was 92%.
[トリフェニルスルホニウム アダマンタン−1−イルカルバミン酸−2−ブロモ−2,2−ジフルオロ−エチルスルホナートの物性]
1H NMR (CDCl3) δ 7.90−7.58(m,15H),4.72(br,NH),4.64(t,J = 14.9 Hz,2H;CH2),1.99(m,3H),1.83(m,6H),1.58(m,6H)
19F NMR (CDCl3) δ −114.27
13C NMR(CDCl3) δ 152.9(C=O),134.2,131.2,130.9,124.2,119.1(t,J = Hz),61.6,50.4,41.3,35.9,29.0。
[Physical properties of triphenylsulfonium adamantane-1-ylcarbamic acid-2-bromo-2,2-difluoro-ethylsulfonate]
1 H NMR (CDCl 3 ) δ 7.90-7.58 (m, 15H), 4.72 (br, NH), 4.64 (t, J = 14.9 Hz, 2H; CH 2 ), 1 .99 (m, 3H), 1.83 (m, 6H), 1.58 (m, 6H)
19 F NMR (CDCl 3 ) δ −114.27
13 C NMR (CDCl 3 ) δ 152.9 (C═O), 134.2, 131.2, 130.9, 124.2, 119.1 (t, J = Hz), 61.6, 50. 4, 41.3, 35.9, 29.0.
光酸発生剤の評価
上述の通り製造したスルホン酸オニウム塩[トリフェニルスルホニウム シクロヘキシルカルバミン酸−2,2−ジフルオロエチルスルホナート(PAG1)及びトリフェニルスルホニウム アダマンタン−1−イルカルバミン酸−2,2−ジフルオロエチルスルホナート(PAG2)]の評価を実施した。比較のために、トリフェニルスルホニウム シクロヘキシルオキシカルボニルジフルオロメタンスルホナート(PAG3)、トリフェニルスルホニウム (アダマンタン−1−イルメチル)オキシカルボニルジフルオロメタンスルホナート(PAG4)、トリフェニルスルホニウム 2−シクロヘキシルカルボニルオキシ−1,1−ジフルオロエタンスルホナート(PAG5)、トリフェニルスルホニウム 2−(1’−アダマンタン)カルボニルオキシ−1,1−ジフルオロエタンスルホナート(PAG6)、トリフェニルスルホニウム ノナフルオロブタンスルホナート(PAG7)の評価も併せて実施した。
Evaluation of Photoacid Generator Sulphonic acid onium salts prepared as described above [triphenylsulfonium cyclohexylcarbamic acid-2,2-difluoroethylsulfonate (PAG1) and triphenylsulfonium adamantane-1-ylcarbamic acid-2,2- Difluoroethylsulfonate (PAG2)] was evaluated. For comparison, triphenylsulfonium cyclohexyloxycarbonyldifluoromethanesulfonate (PAG3), triphenylsulfonium (adamantan-1-ylmethyl) oxycarbonyldifluoromethanesulfonate (PAG4), triphenylsulfonium 2-cyclohexylcarbonyloxy-1, Evaluation of 1-difluoroethanesulfonate (PAG5), triphenylsulfonium 2- (1′-adamantane) carbonyloxy-1,1-difluoroethanesulfonate (PAG6), triphenylsulfonium nonafluorobutanesulfonate (PAG7) Carried out.
1)レジスト溶剤への溶解度
上記のPAG1〜6を用いて、レジスト溶剤として使用されるプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)への溶解度を測定した。溶解度(PGMEA100重量部に対して溶解したPAGの重量部)の測定結果を「表1」に示す。
1) Solubility in resist solvent The solubility in propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) used as a resist solvent was measured using the PAGs 1 to 6 described above. The measurement results of the solubility (parts by weight of PAG dissolved with respect to 100 parts by weight of PGMEA) are shown in “Table 1”.
以上のように、本発明のウレタン結合を有するスルホン酸オニウム塩(PAG1及びPAG2、実施例5及び実施例6)はウレタン結合を有さないスルホン酸オニウム塩(PAG3〜PAG6、比較例1、2、参考例1,2)より2倍以上の優れた溶解性を示した。 As described above, the sulfonic acid onium salts having a urethane bond according to the present invention (PAG1 and PAG2, Examples 5 and 6) are sulfonic acid onium salts having no urethane bond (PAG3 to PAG6, Comparative Examples 1 and 2). The solubility was more than twice that of Reference Examples 1 and 2).
2)レジストへの相溶性とレジストの解像性の評価
上記式で示されるスルホン酸オニウム塩(PAG1または2)を酸発生剤として、下記式で示されるポリマー(樹脂1〜5)をベース樹脂として使用してレジスト材料を調合し、更に各組成物を0.2μmのメンブランフィルターで濾過することにより、レジスト液をそれぞれ調製した。
2) Evaluation of compatibility with resist and resolution of resist Using sulfonic acid onium salt (PAG1 or 2) represented by the above formula as an acid generator, a polymer (resin 1-5) represented by the following formula as a base resin A resist material was prepared by using each of the above, and each composition was filtered through a 0.2 μm membrane filter to prepare resist solutions.
次いで、全レジスト溶液をシリコンウェハー上にスピンコートし膜厚250ナノメータのレジスト膜を得た。110℃でプリベークを行った後、フォトマスクを介して248nm紫外線での露光を行ったのち、120℃でポストエクスポーザーベークを行った。その後、2.38重量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液を用い、23℃で1分間現像した。各レジストの組成及び評価結果を表2に示す。 Next, the entire resist solution was spin-coated on a silicon wafer to obtain a resist film having a thickness of 250 nanometers. After pre-baking at 110 ° C., exposure with 248 nm ultraviolet light was performed through a photomask, and then post-exposure baking was performed at 120 ° C. Then, it developed for 1 minute at 23 degreeC using 2.38 weight% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution. Table 2 shows the composition and evaluation results of each resist.
比較のため、上記式で示されるスルホン酸オニウム塩(PAG3、PAG4及びPAG7)について、実施例と同一条件でレジストにした際のPAGの相溶性とレジストの解像性の評価を表3に示す。 For comparison, the sulfonic acid onium salts represented by the above formulas (PAG3, PAG4, and PAG7) are evaluated for the compatibility of the PAG and the evaluation of the resolution of the resist when the resist is formed under the same conditions as in the examples. .
表2及び表3の結果より、本発明のスルホン酸オニウム塩(PAG1及びPAG2)が従来品に比べてレジストへの高い相溶性を示し、本発明のスルホン酸オニウム塩(PAG1及びPAG2)を使用したレジスト材料が高い解像度を示すことが確認された。 From the results of Tables 2 and 3, the sulfonic acid onium salts (PAG1 and PAG2) of the present invention exhibit higher compatibility with the resist than the conventional products, and the sulfonic acid onium salts (PAG1 and PAG2) of the present invention are used. It was confirmed that the resist material obtained showed high resolution.
Claims (21)
Q+は、下記一般式(a)もしくは下記一般式(b)で示されるスルホニウムカチオン、または下記一般式(c)で示されるヨードニウムカチオンを示す。
Q + represents a sulfonium cation represented by the following general formula (a) or the following general formula (b), or an iodonium cation represented by the following general formula (c).
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008283256A JP5347433B2 (en) | 2007-11-01 | 2008-11-04 | Novel sulfonate and derivative thereof, photoacid generator, resist material and pattern forming method using the same |
Applications Claiming Priority (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007285566 | 2007-11-01 | ||
JP2007285566 | 2007-11-01 | ||
JP2008275516 | 2008-10-27 | ||
JP2008275516 | 2008-10-27 | ||
JP2008283256A JP5347433B2 (en) | 2007-11-01 | 2008-11-04 | Novel sulfonate and derivative thereof, photoacid generator, resist material and pattern forming method using the same |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2010132560A JP2010132560A (en) | 2010-06-17 |
JP5347433B2 true JP5347433B2 (en) | 2013-11-20 |
Family
ID=42344233
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008283256A Expired - Fee Related JP5347433B2 (en) | 2007-11-01 | 2008-11-04 | Novel sulfonate and derivative thereof, photoacid generator, resist material and pattern forming method using the same |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5347433B2 (en) |
Families Citing this family (19)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100940915B1 (en) * | 2008-03-13 | 2010-02-08 | 금호석유화학 주식회사 | Acid generator for chemically amplified resist compositions |
JP5245956B2 (en) * | 2008-03-25 | 2013-07-24 | 信越化学工業株式会社 | Novel photoacid generator, resist material and pattern forming method using the same |
JP5205133B2 (en) * | 2008-06-04 | 2013-06-05 | 東京応化工業株式会社 | Compound, acid generator, resist composition, and resist pattern forming method |
JP5624906B2 (en) * | 2010-03-23 | 2014-11-12 | 富士フイルム株式会社 | Pattern formation method, chemically amplified resist composition, and resist film |
JP2011251961A (en) * | 2010-06-01 | 2011-12-15 | Korea Kumho Petrochemical Co Ltd | Photoacid generator, method for producing the same, and resist composition containing the same |
JP5474867B2 (en) * | 2010-06-01 | 2014-04-16 | コリア クンホ ペトロケミカル カンパニー リミテッド | Photoacid generator, production method thereof, and resist composition containing the same |
KR20110131904A (en) * | 2010-06-01 | 2011-12-07 | 금호석유화학 주식회사 | Photoacid generator, mathod for manufacturing the same and resist composition comprising the same |
JP5538120B2 (en) * | 2010-07-30 | 2014-07-02 | 富士フイルム株式会社 | Actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition, film, and pattern forming method using the composition |
WO2012033145A1 (en) * | 2010-09-09 | 2012-03-15 | Jsr株式会社 | Radiation-sensitive resin composition |
JP5544267B2 (en) * | 2010-10-06 | 2014-07-09 | 東京応化工業株式会社 | Resist composition and resist pattern forming method |
WO2012056901A1 (en) * | 2010-10-27 | 2012-05-03 | セントラル硝子株式会社 | Fluorinated sulfonic acid salts, photo-acid generator, and resist composition and pattern formation method utilizing same |
JP5729392B2 (en) * | 2010-12-02 | 2015-06-03 | Jsr株式会社 | Radiation sensitive resin composition and radiation sensitive acid generator |
JP6034025B2 (en) * | 2011-02-25 | 2016-11-30 | 住友化学株式会社 | Resist composition and method for producing resist pattern |
JP6013218B2 (en) * | 2012-02-28 | 2016-10-25 | 信越化学工業株式会社 | Acid generator, chemically amplified resist material, and pattern forming method |
JP6131202B2 (en) * | 2013-07-10 | 2017-05-17 | 富士フイルム株式会社 | Actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition, resist film using the same, resist-coated mask blank, pattern forming method, and electronic device manufacturing method |
WO2015052914A1 (en) * | 2013-10-07 | 2015-04-16 | Toyo Gosei Co., Ltd. | Reagent for enhancing generation of chemical species and manufacturing apparatus |
TWI600966B (en) * | 2014-02-21 | 2017-10-01 | 東京威力科創股份有限公司 | Photosensitized chemically amplified resist material and pattern formation method, semiconductor device,photolithography mask and nano-printing template using the same |
JP6477407B2 (en) * | 2015-10-15 | 2019-03-06 | 信越化学工業株式会社 | Resist material and pattern forming method |
CN114114839A (en) * | 2020-09-01 | 2022-03-01 | 常州强力先端电子材料有限公司 | Photosensitive resin composition, patterning method and application of photosensitive resin composition |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4150509B2 (en) * | 2000-11-20 | 2008-09-17 | 富士フイルム株式会社 | Positive photosensitive composition |
JP4816921B2 (en) * | 2005-04-06 | 2011-11-16 | 信越化学工業株式会社 | Novel sulfonate and derivative thereof, photoacid generator, resist material and pattern forming method using the same |
KR101277395B1 (en) * | 2007-02-15 | 2013-06-20 | 샌트랄 글래스 컴퍼니 리미티드 | Compound for photoacid generator, resist composition using the same, and pattern-forming method |
-
2008
- 2008-11-04 JP JP2008283256A patent/JP5347433B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2010132560A (en) | 2010-06-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5347433B2 (en) | Novel sulfonate and derivative thereof, photoacid generator, resist material and pattern forming method using the same | |
US8283106B2 (en) | Sulfonic acid salt and derivative thereof, photoacid generator agent, and resist material and pattern formation method using the photoacid generator agent | |
JP5401910B2 (en) | Fluorine-containing sulfone salts having a polymerizable anion and method for producing the same, fluorine-containing resin, resist composition, and pattern forming method using the same | |
JP5402113B2 (en) | NOVEL FLUORINE-CONTAINING CARBANION STRUCTURE AND DERIVATIVE THEREOF, PHOTOACID GENERATOR, RESIST MATERIAL USING THE SAME, AND PATTERN FORMATION METHOD | |
JP5401800B2 (en) | Compound for photoacid generator, resist composition using the same, and pattern formation method | |
JP5742662B2 (en) | Fluorine-containing sulfonates, photoacid generator, resist composition and pattern forming method using the same | |
JP6019849B2 (en) | Fluorinated sulfonates, fluorinated sulfonate resins, resist compositions, and pattern formation methods using the same | |
KR101535197B1 (en) | Polymerizable fluorine-containing sulfonate, fluorine-containing sulfonate resin, resist composition and pattern-forming method using same | |
JP6112018B2 (en) | Fluorinated sulfonates, fluorinated sulfonate resins, resist compositions, and pattern formation methods using the same | |
WO2010140483A1 (en) | Fluorine-containing compound, fluorine-containing polymer compound, resist composition, top coat composition and pattern formation method | |
US9221928B2 (en) | Fluorine-containing sulfonate resin, fluorine-containing N-sulfonyloxyimide resin, resist composition and pattern formation method | |
JP5765473B2 (en) | Topcoat composition | |
JP2013227466A (en) | Fluorine-containing sulfonate resin, fluorine-containing n-sulfonyloxyimide resin, resist composition and pattern-forming method using the same | |
JP5585123B2 (en) | Fluorine-containing unsaturated carboxylic acid onium salts |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20100325 |
|
RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20100326 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20110805 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20130611 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20130701 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20130723 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20130805 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5347433 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |