JP5418268B2 - Radiation sensitive resin composition - Google Patents
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Description
本発明は、IC等の半導体の製造や、液晶、サーマルヘッド等の回路基板の製造等のフォトリソグラフィー工程において、レジスト材料として使用される感放射線性樹脂組成物に関するものである。より具体的には、KrFエキシマレーザー、ArFエキシマレーザー等の波長250nm以下の遠紫外線や電子線を露光光源とするフォトリソグラフィー工程において好適に使用される、化学増幅型の感放射線性樹脂組成物に関するものである。 The present invention relates to a radiation-sensitive resin composition used as a resist material in photolithography processes such as the manufacture of semiconductors such as ICs and the manufacture of circuit boards such as liquid crystals and thermal heads. More specifically, the present invention relates to a chemically amplified radiation-sensitive resin composition that is suitably used in a photolithography process using far ultraviolet rays having a wavelength of 250 nm or less or an electron beam as an exposure light source, such as a KrF excimer laser and an ArF excimer laser. Is.
化学増幅型の感放射線性樹脂組成物は、KrFエキシマレーザーやArFエキシマレーザーに代表される遠紫外線や、EUV、EB(電子線)の照射により露光部に酸を生成する。そして、この酸を触媒とする化学反応により、露光部の樹脂はアルカリ性の現像液に可溶化する。この化学反応により生じた露光部と未露光部の現像液に対する溶解速度の差を利用して、基板上にレジストパターンが形成される。 The chemically amplified radiation-sensitive resin composition generates an acid in an exposed portion by irradiation with far ultraviolet rays such as KrF excimer laser or ArF excimer laser, EUV, or EB (electron beam). The resin in the exposed area is solubilized in an alkaline developer by a chemical reaction using this acid as a catalyst. A resist pattern is formed on the substrate using the difference in dissolution rate of the exposed portion and the unexposed portion with respect to the developer generated by this chemical reaction.
例えば、ArFエキシマレーザーを光源とするリソグラフィー工程において使用されるレジスト材料としては、193nm領域に大きな吸収を有しない脂環式炭化水素を骨格中に有する樹脂、特に、その繰り返し単位中にラクトン骨格を有する樹脂を含む感放射線性樹脂組成物が使用される。 For example, as a resist material used in a lithography process using an ArF excimer laser as a light source, a resin having an alicyclic hydrocarbon having no large absorption in the 193 nm region in the skeleton, particularly a lactone skeleton in its repeating unit. The radiation sensitive resin composition containing the resin which has is used.
上述の感放射線性樹脂組成物には、含窒素化合物(以下、「酸拡散制御剤」とも記載する)を添加することで、プロセス安定性が得られることが知られている(特許文献1〜3参照)。また、特に孤立パターンのリソグラフィー性能向上のため、特定のカルバメート基を有する酸拡散制御剤を添加する検討もなされている(特許文献4、5参照)。 It is known that process stability can be obtained by adding a nitrogen-containing compound (hereinafter also referred to as “acid diffusion controller”) to the above-described radiation-sensitive resin composition (Patent Documents 1 to 3). 3). In particular, in order to improve the lithography performance of isolated patterns, addition of an acid diffusion control agent having a specific carbamate group has been studied (see Patent Documents 4 and 5).
レジストパターンの微細化技術の一つとして、液浸露光の実用化が進められており、これに対応可能なレジスト材料が求められている。しかしながら、液浸露光では、液浸液に上述の酸拡散制御剤が溶出することで、パターン形状に悪影響を与え、更には、溶出した酸拡散制御剤が露光機のレンズを汚染することが問題となっている。これに対処するため、アミン骨格を有する繰り返し単位を含有させた酸拡散制御機能を有する樹脂をレジスト材料に用いる検討がなされている(特許文献6参照)。 As one of the resist pattern miniaturization techniques, immersion exposure has been put into practical use, and a resist material that can cope with this has been demanded. However, in immersion exposure, the acid diffusion control agent described above elutes in the immersion liquid, which adversely affects the pattern shape. Further, the eluted acid diffusion control agent contaminates the lens of the exposure machine. It has become. In order to cope with this, studies have been made to use a resin having an acid diffusion control function containing a repeating unit having an amine skeleton as a resist material (see Patent Document 6).
レジストパターンの微細化が線幅90nm以下のレベルまで進展している現在にあっては、レジストパターンの矩形性の向上といった基本特性の向上のみならず、例えば、レジストパターンのラフネスを表す指標であるLWR(Line Width Roughness)の低減等の性能も要求されるようになってきている。しかしながら、これらの性能を全て満足するレジスト材料は見出されておらず、その開発が期待されている。 At present, when the miniaturization of the resist pattern is progressing to a level of 90 nm or less, it is not only an improvement in basic characteristics such as an improvement in the rectangularity of the resist pattern, but also an index representing the roughness of the resist pattern, for example. Performances such as reduction of LWR (Line Width Roughness) are also required. However, no resist material satisfying all of these performances has been found, and its development is expected.
本発明は、このような従来技術の有する問題点に鑑みてなされたものであり、その課題とするところは、感度、解像性、露光量マージン等の基本特性だけでなく、LWR性能をも満足する感放射線性樹脂組成物を提供することにある。 The present invention has been made in view of such problems of the prior art, and the subject is not only basic characteristics such as sensitivity, resolution and exposure margin, but also LWR performance. The object is to provide a satisfactory radiation-sensitive resin composition.
本発明者らは前記課題を達成すべく鋭意検討した結果、含窒素化合物構造を有する繰り返し単位と共に、環状カーボネート構造を有する繰り返し単位を樹脂に含有させることによって、前記課題を達成することが可能であることを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of intensive studies to achieve the above-mentioned problems, the present inventors can achieve the above-mentioned problems by including in the resin a repeating unit having a cyclic carbonate structure together with a repeating unit having a nitrogen-containing compound structure. As a result, the present invention has been completed.
即ち、本発明によれば、以下に示す感放射線性樹脂組成物が提供される。 That is, according to this invention, the radiation sensitive resin composition shown below is provided.
[1]一種又は二種以上の重合体からなる重合体成分(A)と、感放射線性酸発生剤(B)(以下、単に「酸発生剤(B)」とも記載する)と、溶剤(C)と、を含み、前記重合体成分(A)が、下記一般式(a1)で表される繰り返し単位(a1)及び下記一般式(a2)で表される繰り返し単位(a2)を含有する感放射線性樹脂組成物。 [1] A polymer component (A) composed of one or two or more polymers, a radiation-sensitive acid generator (B) (hereinafter also simply referred to as “acid generator (B)”), a solvent ( C), and the polymer component (A) contains a repeating unit (a1) represented by the following general formula (a1) and a repeating unit (a2) represented by the following general formula (a2) Radiation sensitive resin composition.
前記一般式(a1)及び(a2)中、R1は、それぞれ独立に、水素原子又はメチル基を示す。前記一般式(a1)中、R2は、炭素数1〜3の直鎖状の2価の炭化水素基を示し、2つのR3は、それぞれ独立に、水素原子、又は炭素数1〜5の直鎖状、分岐状、若しくは環状のアルキル基を示すか、或いは、2つのR3が相互に結合して、両者が結合している窒素原子と共に4〜10員環の複素環構造を形成していても良い。前記一般式(a2)中、R4は、単結合、又は炭素数1〜10の直鎖状、分岐状、若しくは環状の2価の炭化水素基を示し、A1は、3価の有機基を示す。 In the general formulas (a1) and (a2), R 1 independently represents a hydrogen atom or a methyl group. In the general formula (a1), R 2 represents a linear divalent hydrocarbon group having 1 to 3 carbon atoms, and two R 3 s independently represent a hydrogen atom or 1 to 5 carbon atoms. A linear, branched, or cyclic alkyl group, or two R 3 's bonded to each other to form a 4- to 10-membered heterocyclic structure with the nitrogen atom to which they are bonded You may do it. In the general formula (a2), R 4 represents a single bond or a linear, branched or cyclic divalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, and A 1 is a trivalent organic group. Indicates.
[2]前記重合体成分(A)に含まれる前記重合体の少なくとも一種が、前記繰り返し単位(a1)及び前記繰り返し単位(a2)を有する共重合体である前記[1]に記載の感放射線性樹脂組成物。 [2] The radiation sensitive material according to [1], wherein at least one of the polymers contained in the polymer component (A) is a copolymer having the repeating unit (a1) and the repeating unit (a2). Resin composition.
[3]前記重合体成分(A)に含まれる前記重合体の少なくとも二種が、前記繰り返し単位(a1)を有する重合体、及び前記繰り返し単位(a2)を有する重合体である前記[1]に記載の感放射線性樹脂組成物。 [3] At least two of the polymers contained in the polymer component (A) are the polymer having the repeating unit (a1) and the polymer having the repeating unit (a2). The radiation sensitive resin composition described in 1.
[4]前記繰り返し単位(a1)が、下記一般式(a1−A)で表される繰り返し単位(a1−A)及び下記一般式(a1−B)で表される繰り返し単位(a1−B)の少なくともいずれかである前記[1]〜[3]のいずれかに記載の感放射線性樹脂組成物。 [4] The repeating unit (a1) is a repeating unit (a1-A) represented by the following general formula (a1-A) and a repeating unit (a1-B) represented by the following general formula (a1-B): The radiation sensitive resin composition according to any one of [1] to [3], which is at least one of the following.
前記一般式(a1−A)及び(a1−B)中、R1は、それぞれ独立に、水素原子又はメチル基を示し、lは、それぞれ独立に、1〜3の整数を示す。前記一般式(a1−A)中、mは、それぞれ独立に、1〜3の整数を示す。前記一般式(a1−B)中、A2は、酸素原子又はアミノ基を示し、nは、1又は2を示す。 In the general formulas (a1-A) and (a1-B), each R 1 independently represents a hydrogen atom or a methyl group, and each l independently represents an integer of 1 to 3. In the general formula (a1-A), m independently represents an integer of 1 to 3. In the general formula (a1-B), A 2 represents an oxygen atom or an amino group, and n represents 1 or 2.
[5]前記繰り返し単位(a1)の含有割合が、前記重合体成分(A)の全繰り返し単位の合計に対して、0.01〜20mol%である前記[1]〜[4]のいずれかに記載の感放射線性樹脂組成物。 [5] Any of [1] to [4] above, wherein the content ratio of the repeating unit (a1) is 0.01 to 20 mol% with respect to the total of all repeating units of the polymer component (A). The radiation sensitive resin composition described in 1.
[6]前記繰り返し単位(a2)の含有割合が、前記重合体成分(A)の全繰り返し単位の合計に対して、5〜80mol%である前記[1]〜[5]のいずれかに記載の感放射線性樹脂組成物。 [6] The content ratio of the repeating unit (a2) is 5 to 80 mol% with respect to the total of all repeating units of the polymer component (A), according to any one of [1] to [5]. Radiation sensitive resin composition.
[7]前記重合体成分(A)が、下記一般式(a3)で表される繰り返し単位(a3)を更に含有する前記[1]〜[6]のいずれかに記載の感放射線性樹脂組成物。 [7] The radiation-sensitive resin composition according to any one of [1] to [6], wherein the polymer component (A) further contains a repeating unit (a3) represented by the following general formula (a3). object.
前記一般式(a3)中、R1は、水素原子又はメチル基を示し、3つのR5は、それぞれ独立に、炭素数1〜4の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基、又は炭素数4〜20の脂環式炭化水素基を示すか、或いは、3つのR5のうち、2つのR5が相互に結合して両者が結合している炭素原子と共に炭素数4〜20の脂環式炭化水素基を形成し、残りの1つのR5が、炭素数1〜4の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基を示していても良い。 In the general formula (a3), R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group, and three R 5 s are each independently a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, or 4 carbon atoms. or showing a 20 alicyclic hydrocarbon group, or of the three R 5, 2 one R 5 is a cycloaliphatic having 4 to 20 carbon atoms together with the carbon atom to which both are bonded to each other are attached A hydrocarbon group may be formed, and the remaining one R 5 may represent a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.
[8]前記重合体成分(A)が、ラクトン骨格を有する繰り返し単位(a4)を更に含有する前記[1]〜[7]のいずれかに記載の感放射線性樹脂組成物。 [8] The radiation-sensitive resin composition according to any one of [1] to [7], wherein the polymer component (A) further contains a repeating unit (a4) having a lactone skeleton.
本発明の感放射線性樹脂組成物は、感度、解像性、露光量マージン等の基本特性だけでなく、LWR性能をも満足するという効果を奏するものである。 The radiation-sensitive resin composition of the present invention has an effect of satisfying not only basic characteristics such as sensitivity, resolution, and exposure amount margin but also LWR performance.
以下、本発明の実施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。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described. However, the present invention is not limited to the following embodiments, and based on ordinary knowledge of those skilled in the art without departing from the spirit of the present invention. It should be understood that modifications, improvements, and the like appropriately added to the embodiments described above fall within the scope of the present invention.
1.感放射線性樹脂組成物:
本発明の感放射線性樹脂組成物は、重合体成分(A)と、酸発生剤(B)と、溶剤(C)と、を含む組成物である。以下、その詳細について説明する。
1. Radiation sensitive resin composition:
The radiation sensitive resin composition of the present invention is a composition comprising a polymer component (A), an acid generator (B), and a solvent (C). The details will be described below.
1−1.重合体成分(A):
重合体成分(A)は、一種又は二種以上の重合体からなり、繰り返し単位(a1)及び繰り返し単位(a2)を含有するものである。
1-1. Polymer component (A):
A polymer component (A) consists of 1 type, or 2 or more types of polymers, and contains a repeating unit (a1) and a repeating unit (a2).
なお、本明細書中、「重合体成分(A)が繰り返し単位(a1)を含有する」とは、重合体成分(A)に含まれる(共)重合体のうち少なくとも一種が、繰り返し単位(a1)を含有することを意味する。また、「重合体成分(A)が繰り返し単位(a1)及び繰り返し単位(a2)を含有する」とは、重合体成分(A)が、下記(1)〜(4)の態様を包含することを意味する。但し、本明細書中、「(共)重合体」は、一種の繰り返し単位からなる単独重合体及び、二種以上の繰り返し単位からなる共重合体の両方を含む概念である。また、(4)の態様でいう「その他の(共)重合体」とは、繰り返し単位(a1)及び繰り返し単位(a2)のいずれをも含まない(共)重合体のことをいう。
(1)繰り返し単位(a1)及び繰り返し単位(a2)を含有する共重合体
(2)繰り返し単位(a1)を含有する(共)重合体と、繰り返し単位(a2)を含有する(共)重合体との(共)重合体混合物
(3)前記(1)の共重合体と、繰り返し単位(a1)を含有する(共)重合体及び繰り返し単位(a2)を含有する(共)重合体の少なくとも一方の(共)重合体との(共)重合体混合物
(4)前記(1)の共重合体、前記(2)の(共)重合体混合物、又は前記(3)の(共)重合体混合物と、その他の(共)重合体との(共)重合体混合物
In the present specification, “the polymer component (A) contains the repeating unit (a1)” means that at least one of the (co) polymers contained in the polymer component (A) is a repeating unit ( means containing a1). Further, “the polymer component (A) contains the repeating unit (a1) and the repeating unit (a2)” means that the polymer component (A) includes the following embodiments (1) to (4). Means. However, in the present specification, “(co) polymer” is a concept including both a homopolymer composed of one type of repeating unit and a copolymer composed of two or more types of repeating units. In addition, the “other (co) polymer” in the aspect (4) refers to a (co) polymer that does not contain any of the repeating unit (a1) and the repeating unit (a2).
(1) Copolymer containing repeating unit (a1) and repeating unit (a2) (2) (Co) polymer containing repeating unit (a1) and (co) heavy containing repeating unit (a2) (3) The (1) copolymer, the (co) polymer containing the repeating unit (a1) and the (co) polymer containing the repeating unit (a2). (Co) polymer mixture with at least one (co) polymer (4) (1) copolymer, (2) (co) polymer mixture, or (3) (co) polymer (Co) polymer mixture of coalescence mixture and other (co) polymers
重合体成分(A)としては、重合体成分(A)に含まれる前記重合体の少なくとも一種が、前記繰り返し単位(a1)及び前記繰り返し単位(a2)を有する共重合体であることが好ましい。 As the polymer component (A), it is preferable that at least one of the polymers contained in the polymer component (A) is a copolymer having the repeating unit (a1) and the repeating unit (a2).
また、重合体成分(A)としては、重合体成分(A)に含まれる前記重合体の少なくとも二種が、前記繰り返し単位(a1)を有する重合体、及び前記繰り返し単位(a2)を有する重合体であることも好ましい。 In addition, as the polymer component (A), at least two of the polymers contained in the polymer component (A) are a polymer having the repeating unit (a1) and a polymer having the repeating unit (a2). It is also preferable that it is a coalescence.
1−1−1.繰り返し単位(a1):
重合体成分(A)は、前記一般式(a1)で表されるような窒素原子を有する繰り返し単位(a1)を含有することにより酸拡散制御機能を獲得し、感放射線性樹脂組成物に酸拡散制御剤を添加する必要がなくなる。これにより、この感放射線性樹脂組成物をレジスト材料として液浸露光に使用する際、酸拡散制御剤が液浸液へ溶出することがないため、パターン形状への悪影響、更には、溶出した酸拡散制御剤の露光機のレンズへの汚染を防ぐことができる。
1-1-1. Repeating unit (a1):
The polymer component (A) obtains an acid diffusion control function by containing the repeating unit (a1) having a nitrogen atom as represented by the general formula (a1), and the acid-sensitive resin composition has an acid. There is no need to add a diffusion control agent. Thus, when this radiation-sensitive resin composition is used as a resist material for immersion exposure, the acid diffusion control agent does not elute into the immersion liquid. Contamination of the diffusion control agent to the lens of the exposure machine can be prevented.
前記一般式(a1)中、R2で示される「炭素数1〜3の直鎖状の2価の炭化水素基」の具体例としては、メチレン基、エチレン基、1,3−プロピレン基等を挙げることができる。 Specific examples of the “linear divalent hydrocarbon group having 1 to 3 carbon atoms” represented by R 2 in the general formula (a1) include a methylene group, an ethylene group, a 1,3-propylene group, and the like. Can be mentioned.
前記一般式(a1)中、R3で示される「炭素数1〜5の直鎖状、分岐状、若しくは環状のアルキル基」の具体例としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基、ペンチル基、i−プロピル基、i−ブチル基、t−ブチル基、i−ペンチル基、ネオペンチル基、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基等を挙げることができる。これらの中でも、繰り返し単位(a1)を与える単量体の重合性を向上させることができるという観点から、メチル基、エチル基等が好ましい。 Specific examples of the “linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 5 carbon atoms” represented by R 3 in the general formula (a1) include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, Examples thereof include an n-butyl group, a pentyl group, an i-propyl group, an i-butyl group, a t-butyl group, an i-pentyl group, a neopentyl group, a cyclopropyl group, a cyclobutyl group, and a cyclopentyl group. Among these, a methyl group, an ethyl group, and the like are preferable from the viewpoint that the polymerizability of the monomer that gives the repeating unit (a1) can be improved.
前記一般式(a1)中、2つのR3が相互に結合して、両者が結合している窒素原子と共に形成される「4〜10員環の複素環構造」は、前記窒素原子以外にも、炭素原子以外の原子を含む複素環であることが好ましい。また、前記窒素原子に隣接する炭素原子がカルボニル基で置換されていることも好ましい。このような複素環構造の具体例としては、下記式(a1−b1)〜(a1−b4)で表される環構造等を挙げることができる。 In the general formula (a1), two R 3 may combine with each other to form a "heterocyclic structure having 4 to 10 membered ring" to which both are formed together with the nitrogen atom to which they are bonded, in addition to the nitrogen atom A heterocyclic ring containing an atom other than a carbon atom is preferred. It is also preferred that the carbon atom adjacent to the nitrogen atom is substituted with a carbonyl group. Specific examples of such a heterocyclic structure include ring structures represented by the following formulas (a1-b1) to (a1-b4).
繰り返し単位(a1)は、前記一般式(a1−A)で表される繰り返し単位(a1−A)及び前記一般式(a1−B)で表される繰り返し単位(a1−B)の少なくともいずれかであることが好ましい。 The repeating unit (a1) is at least one of the repeating unit (a1-A) represented by the general formula (a1-A) and the repeating unit (a1-B) represented by the general formula (a1-B). It is preferable that
また、繰り返し単位(a1)は、下記一般式(a1−A−1)〜(a1−A−3)、(a1−B−1)、又は(a1−B−2)で表される繰り返し単位であることが特に好ましい。 The repeating unit (a1) is a repeating unit represented by the following general formulas (a1-A-1) to (a1-A-3), (a1-B-1), or (a1-B-2). It is particularly preferred that
前記一般式(a1−A−1)〜(a1−A−3)、(a1−B−1)、及び(a1−B−2)中、R1は、それぞれ独立に、水素原子又はメチル基を示す。なお、繰り返し単位(a1)は、一種単独で、又は二種以上を組み合わせて用いることができる。 In the general formulas (a1-A-1) to (a1-A-3), (a1-B-1), and (a1-B-2), each R 1 independently represents a hydrogen atom or a methyl group. Indicates. In addition, a repeating unit (a1) can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
1−1−2.繰り返し単位(a2):
重合体成分(A)は、前記一般式(a2)で表されるような環状カーボネート構造を有する繰り返し単位(a2)を含有することにより、塩基性置換基を有する重合体を含むレジストにおいても解像性及びLWR性能に優れたレジストパターンを形成することができる。
1-1-2. Repeating unit (a2):
The polymer component (A) contains a repeating unit (a2) having a cyclic carbonate structure represented by the general formula (a2), so that the polymer component (A) can be used in a resist including a polymer having a basic substituent. A resist pattern excellent in image quality and LWR performance can be formed.
前記一般式(a2)中、R4で示される「炭素数1〜10の直鎖状、分岐状、若しくは環状の2価の炭化水素基」の具体例としては、メチレン基、エチレン基、プロピレン基(1,3−プロピレン基、1,2−プロピレン基)、テトラメチレン基、ペンタメチレン基、ヘキサメチレン基、ヘプタメチレン基、オクタメチレン基、ノナメチレン基、デカメチレン基、1−メチル−1,3−プロピレン基、2−メチル−1,3−プロピレン基、2−メチル−1,2−プロピレン基、1−メチル−1,4−ブチレン基、2−メチル−1,4−ブチレン基、エチリデン基、1−プロピリデン基、2−プロピリデン基等の鎖状炭化水素基;1,3−シクロブチレン基等のシクロブチレン基、1,3−シクロペンチレン基等のシクロペンチレン基、1,4−シクロヘキシレン基等のシクロヘキシレン基、1,5−シクロオクチレン基等のシクロオクチレン基をはじめとする炭素数3〜10のシクロアルキレン基等の単環式炭化水素環基;1,4−ノルボルニレン基や2,5−ノルボルニレン基等のノルボルニレン基、1,5−アダマンチレン基や2,6−アダマンチレン基等のアダマンチレン基等の2〜4環式の炭素数4〜30の炭化水素環基等の架橋環式炭化水素環基を挙げることができる。これらの中でも、繰り返し単位(a2)を与える単量体の入手が容易であるという観点から、メチレン基等が好ましい。 Specific examples of the “linear, branched or cyclic divalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms” represented by R 4 in the general formula (a2) include a methylene group, an ethylene group, and propylene. Group (1,3-propylene group, 1,2-propylene group), tetramethylene group, pentamethylene group, hexamethylene group, heptamethylene group, octamethylene group, nonamethylene group, decamethylene group, 1-methyl-1,3 -Propylene group, 2-methyl-1,3-propylene group, 2-methyl-1,2-propylene group, 1-methyl-1,4-butylene group, 2-methyl-1,4-butylene group, ethylidene group Chain hydrocarbon groups such as 1-propylidene group and 2-propylidene group; cyclobutylene groups such as 1,3-cyclobutylene group, cyclopentylene groups such as 1,3-cyclopentylene group, 1,4 A monocyclic hydrocarbon ring group such as a cycloalkylene group having 3 to 10 carbon atoms including a cyclohexylene group such as a cyclohexylene group and a cyclooctylene group such as a 1,5-cyclooctylene group; Carbonization of 2 to 4 cyclic carbon atoms such as norbornylene group such as norbornylene group and 2,5-norbornylene group, adamantylene group such as 1,5-adamantylene group and 2,6-adamantylene group, etc. Examples thereof include a bridged cyclic hydrocarbon ring group such as a hydrogen ring group. Among these, a methylene group and the like are preferable from the viewpoint that it is easy to obtain a monomer that gives the repeating unit (a2).
前記一般式(a2)中、A1で示される「3価の有機基」としては、例えば、炭素数1〜30の3価の鎖状炭化水素基、炭素数3〜30の3価の脂環式炭化水素基、炭素数6〜30の3価の芳香族炭化水素基等を挙げることができる。なお、これらの炭化水素基は、その骨格中に酸素原子、カルボニル基、イミノ基等を有していてもよく、また、水酸基等の置換基を有していてもよい。但し、繰り返し単位(a2)は、A1で示される「3価の有機基」の一部と共に、下記一般式(a2−a)で表される部分構造を必ず有していなければならない。 In the general formula (a2), as the "trivalent organic group" represented by A 1, for example, trivalent chain-like hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms, cycloaliphatic trivalent having 3 to 30 carbon atoms Examples thereof include a cyclic hydrocarbon group and a trivalent aromatic hydrocarbon group having 6 to 30 carbon atoms. Note that these hydrocarbon groups may have an oxygen atom, a carbonyl group, an imino group, or the like in the skeleton, or may have a substituent such as a hydroxyl group. However, the repeating unit (a2), together with a part of the "trivalent organic group" represented by A 1, must always have a partial structure represented by the following formula (a2-a).
前記一般式(a2−a)中、kは、1〜4の整数を示す。 In the general formula (a2-a), k represents an integer of 1 to 4.
繰り返し単位(a2)は、下記一般式(a2−1)〜(a2−12)で表される繰り返し単位であることが特に好ましい。 The repeating unit (a2) is particularly preferably a repeating unit represented by the following general formulas (a2-1) to (a2-12).
前記一般式(a2−1)〜(a2−12)中、R1は、水素原子又はメチル基を示す。なお、繰り返し単位(a2)は、一種単独で、又は二種以上を組み合わせて用いることができる。 In the general formulas (a2-1) to (a2-12), R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group. In addition, a repeating unit (a2) can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
1−1−3.繰り返し単位(a3):
重合体成分(A)は、前記一般式(a3)で表される繰り返し単位(a3)を少なくとも含有する重合体を含むものであることが好ましい。即ち、重合体成分(A)は、上述の繰り返し単位(a1)及び(a2)以外に、前記一般式(a3)で表される繰り返し単位(a3)を含有していることが好ましい。なお、「繰り返し単位(a3)を少なくとも含有する重合体」は、上述の繰り返し単位(a1)、(a2)、又はその両方を、含有する重合体であっても良く、含有しない重合体であっても良い。
1-1-3. Repeating unit (a3):
The polymer component (A) preferably contains a polymer containing at least the repeating unit (a3) represented by the general formula (a3). That is, it is preferable that the polymer component (A) contains the repeating unit (a3) represented by the general formula (a3) in addition to the above-described repeating units (a1) and (a2). The “polymer containing at least the repeating unit (a3)” may be a polymer containing the above-mentioned repeating unit (a1), (a2), or both, and may not contain a polymer. May be.
繰り返し単位(a3)は、酸解離性基を有する繰り返し単位であり、このような繰り返し単位(a3)を含有する重合体は、酸と作用することによりこの酸解離性基が脱離し、アルカリ可溶性となる。そのため、重合体成分(A)は、繰り返し単位(a3)を含有することにより、レジストの解像性能を向上させることができる。 The repeating unit (a3) is a repeating unit having an acid-dissociable group, and a polymer containing such a repeating unit (a3) reacts with an acid to release the acid-dissociable group, thereby causing alkali solubility. It becomes. Therefore, the polymer component (A) can improve the resolution performance of the resist by containing the repeating unit (a3).
前記一般式(a3)中、R5で示される「炭素数1〜4の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基」の具体例としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、i−ブチル基、t−ブチル基を挙げることができる。 Specific examples of the “linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms” represented by R 5 in the general formula (a3) include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, and i-propyl. Group, n-butyl group, i-butyl group and t-butyl group.
前記一般式(a3)中、1つのR5で示される、又は2つのR5が相互に結合して両者が結合している炭素原子と共に形成される「炭素数4〜20の脂環式炭化水素基」の具体例としては、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロオクチル基等のシクロアルキル基;トリシクロデシル基、テトラシクロデシル基、アダマンチル基等の有橋多環式炭化水素基等を挙げることができる。 In the general formula (a3), one R 5 or two R 5 are bonded to each other and formed together with the carbon atom to which both are bonded, “C 4-20 alicyclic carbonization” Specific examples of “hydrogen group” include cycloalkyl groups such as cyclobutyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group and cyclooctyl group; bridged polycyclic hydrocarbon groups such as tricyclodecyl group, tetracyclodecyl group and adamantyl group, etc. Can be mentioned.
繰り返し単位(a3)は、下記一般式(a3−1)〜(a3−18)で表される繰り返し単位であることが特に好ましい。 The repeating unit (a3) is particularly preferably a repeating unit represented by the following general formulas (a3-1) to (a3-18).
前記一般式(a3−1)〜(a3−18)中、R1は、水素原子又はメチル基を示す。なお、繰り返し単位(a3)は、一種単独で、又は二種以上を組み合わせて用いることができる。 In the general formulas (a3-1) to (a3-18), R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group. In addition, a repeating unit (a3) can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
1−1−4.繰り返し単位(a4):
重合体成分(A)は、ラクトン骨格を有する繰り返し単位(a4)を少なくとも含有する重合体を含むものであることが好ましい。即ち、重合体成分(A)は、上述の繰り返し単位(a1)〜(a3)以外にも、ラクトン骨格を有する繰り返し単位(a4)を含有していることが好ましい。なお、「繰り返し単位(a4)を少なくとも含有する重合体」は、上述の繰り返し単位(a1)、(a2)、及び(a3)からなる群より選択される少なくとも一種の繰り返し単位を、含有する重合体であっても良く、含有しない重合体であっても良い。
1-1-4. Repeating unit (a4):
The polymer component (A) preferably contains a polymer containing at least the repeating unit (a4) having a lactone skeleton. That is, it is preferable that the polymer component (A) contains a repeating unit (a4) having a lactone skeleton in addition to the above-described repeating units (a1) to (a3). The “polymer containing at least the repeating unit (a4)” is a polymer containing at least one repeating unit selected from the group consisting of the above-mentioned repeating units (a1), (a2), and (a3). It may be a polymer or a polymer not containing it.
重合体成分(A)は、下記一般式(a4−A)〜(a4−E)のうち少なくともいずれかで表される繰り返し単位(a4)を含有することにより、レジストパターンの剛直性が高くなり、解像性及びレジストパターンの矩形性を向上させることができる。 When the polymer component (A) contains the repeating unit (a4) represented by at least one of the following general formulas (a4-A) to (a4-E), the rigidity of the resist pattern is increased. The resolution and the rectangularity of the resist pattern can be improved.
前記一般式(a4−A)〜(a4−E)中、R1は、水素原子又はメチル基を示す。前記一般式(a4−A)中、R6は、水素原子又は炭素数1〜4の直鎖状又は分岐状のアルキル基を示し、pは、1〜3の整数を示す。前記一般式(a4−D)及び(a4−E)中、R7は、水素原子又は酸素原子含有炭化水素基を示す。前記一般式(a4−B)〜(a4−E)中、A3は、単結合、メチレン基、又はエチレン基を示す。前記一般式(a4−C)及び(a4−E)中、A4は、メチレン基又は酸素原子を示す。前記一般式(a4−B)及び(a4−C)中、qは、0又は1を示す。 In the general formulas (a4-A) to (a4-E), R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group. In the general formula (a4-A), R 6 represents a hydrogen atom or a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and p represents an integer of 1 to 3. In the general formulas (a4-D) and (a4-E), R 7 represents a hydrogen atom or an oxygen atom-containing hydrocarbon group. In the general formulas (a4-B) to (a4-E), A 3 represents a single bond, a methylene group, or an ethylene group. In the general formulas (a4-C) and (a4-E), A 4 represents a methylene group or an oxygen atom. In the general formulas (a4-B) and (a4-C), q represents 0 or 1.
前記一般式(a4−A)中、R6で示される「炭素数1〜4の直鎖状又は分岐状のアルキル基」の具体例としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、i−ブチル基、t−ブチル基等を挙げることができる。 In the general formula (a4-A), specific examples of the “C1-C4 linear or branched alkyl group” represented by R 6 include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, i -Propyl group, n-butyl group, i-butyl group, t-butyl group and the like can be mentioned.
前記一般式(a4−D)及び(a4−E)中、R7で示される「酸素原子含有炭化水素基」の具体例としては、メトキシ基、エトキシ基、アセトキシ基等を挙げることができる。なお、R7で示される基の結合部位は、ラクトン環のアルカリに対する溶解性を維持するという観点から、ラクトン環以外の部分であり、重合体主鎖との連結基(A3)が結合する炭素原子に隣接する炭素原子であることが好ましい。 In the general formulas (a4-D) and (a4-E), specific examples of the “oxygen atom-containing hydrocarbon group” represented by R 7 include a methoxy group, an ethoxy group, and an acetoxy group. The bonding site of the group represented by R 7 is a part other than the lactone ring from the viewpoint of maintaining the solubility of the lactone ring in alkali, and the linking group (A 3 ) with the polymer main chain is bonded. A carbon atom adjacent to the carbon atom is preferred.
繰り返し単位(a4)の具体例としては、下記一般式(a4−1)〜(a4−8)で表される繰り返し単位が特に好ましい。 As specific examples of the repeating unit (a4), repeating units represented by the following general formulas (a4-1) to (a4-8) are particularly preferable.
前記一般式(a4−1)〜(a4−8)中、R1は、水素原子又はメチル基を示す。なお、繰り返し単位(a4)は、一種単独で、又は二種以上を組み合わせて用いることができる。 In the general formulas (a4-1) to (a4-8), R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group. In addition, a repeating unit (a4) can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
1−1−5.繰り返し単位(a5):
重合体成分(A)は、上述の繰り返し単位(a1)〜(a4)以外に、これらと共重合することができ、(メタ)アクリル酸エステルに由来する繰り返し単位(以下、「繰り返し単位(a5)」とも記載する)を、本発明の効果が損なわれない範囲で含有していても良い。このような繰り返し単位(a5)としては、レジストの現像性、パターン剥がれ耐性等を向上させることができるという観点から、親水性基を有する繰り返し単位が好ましい。親水性基を有する繰り返し単位の具体例としては、下記一般式(a5−1)〜(a5−14)で表される繰り返し単位を挙げることができる。
1-1-5. Repeating unit (a5):
The polymer component (A) can be copolymerized with these in addition to the above repeating units (a1) to (a4), and is a repeating unit derived from (meth) acrylic acid ester (hereinafter referred to as “repeating unit (a5)”. ) ”) May be contained within a range not impairing the effects of the present invention. As such a repeating unit (a5), a repeating unit having a hydrophilic group is preferable from the viewpoint of improving resist developability, resistance to pattern peeling, and the like. Specific examples of the repeating unit having a hydrophilic group include repeating units represented by the following general formulas (a5-1) to (a5-14).
前記一般式(a5−1)〜(a5−14)中、R1は、水素原子又はメチル基を示す。 In the general formulas (a5-1) to (a5-14), R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group.
繰り返し単位(a5)としては、前記一般式(a5−1)〜(a5−14)以外にも、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸ブチル、ラウリル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸−ビシクロ[2.2.1]ヘプチルエステル、(メタ)アクリル酸−シクロヘキシルエステル、(メタ)アクリル酸−ビシクロ[4.4.0]デカニルエステル、(メタ)アクリル酸−ビシクロ[2.2.2]オクチルエステル、(メタ)アクリル酸−トリシクロ[5.2.1.02,6]デカニルエステル、(メタ)アクリル酸−アダマンチル、(メタ)アクリル酸−トリシクロ[3.3.1.13,7]デカニルエステル等のアルキル(メタ)アクリレートを含有していても良い。なお、繰り返し単位(a5)は、一種単独で、又は二種以上を組み合わせて用いることができる。 As the repeating unit (a5), in addition to the general formulas (a5-1) to (a5-14), methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, butyl (meth) acrylate, lauryl (meth) ) Acrylate, (meth) acrylic acid cyclohexyl, (meth) acrylic acid-bicyclo [2.2.1] heptyl ester, (meth) acrylic acid-cyclohexyl ester, (meth) acrylic acid-bicyclo [4.4.0] Decanyl ester, (meth) acrylic acid-bicyclo [2.2.2] octyl ester, (meth) acrylic acid-tricyclo [5.2.1.0 2,6 ] decanyl ester, (meth) acrylic acid- Contains alkyl (meth) acrylates such as adamantyl, (meth) acrylic acid-tricyclo [3.3.1.1 3,7 ] decanyl ester May be. In addition, a repeating unit (a5) can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
1−1−6.含有割合:
重合体成分(A)中、繰り返し単位(a1)の含有割合は、全繰り返し単位の合計に対して、0.01〜20mol%であることが好ましく、0.01〜10mol%であることが更に好ましく、0.01〜5mol%であることが特に好ましい。繰り返し単位(a1)の含有割合が、0.01〜20mol%であることにより、レジストの解像性能を向上させ、良好なレジストパターンを形成することができる。なお、本明細書中、「全繰り返し単位の合計」とは、重合体成分(A)に含有される全ての繰り返し単位の合計を意味する。即ち、重合体成分(A)が複数の重合体を含む場合には、全ての重合体に含有される全ての繰り返し単位の合計(総計)を意味する。
1-1-6. Content ratio:
In the polymer component (A), the content of the repeating unit (a1) is preferably 0.01 to 20 mol%, more preferably 0.01 to 10 mol%, based on the total of all repeating units. Preferably, it is 0.01-5 mol% especially preferable. When the content ratio of the repeating unit (a1) is 0.01 to 20 mol%, the resolution performance of the resist can be improved and a good resist pattern can be formed. In the present specification, the “total of all repeating units” means the total of all repeating units contained in the polymer component (A). That is, when the polymer component (A) includes a plurality of polymers, it means the total (total) of all repeating units contained in all the polymers.
重合体成分(A)中、繰り返し単位(a2)の含有割合は、全繰り返し単位の合計に対して、5〜80mol%であることが好ましく、20〜70mol%であることが更に好ましく、30〜50mol%であることが特に好ましい。繰り返し単位(a2)の含有割合が、5〜80mol%であることにより、レジストの解像性能及び低LWR性を向上させることができる。 In the polymer component (A), the content ratio of the repeating unit (a2) is preferably 5 to 80 mol%, more preferably 20 to 70 mol%, based on the total of all repeating units, 30 to Particularly preferred is 50 mol%. When the content ratio of the repeating unit (a2) is 5 to 80 mol%, the resolution performance and low LWR property of the resist can be improved.
重合体成分(A)中、繰り返し単位(a3)の含有割合は、全繰り返し単位の合計に対して、5〜80mol%であることが好ましく、10〜80mol%であることが更に好ましく、20〜70mol%であることが特に好ましい。 In the polymer component (A), the content ratio of the repeating unit (a3) is preferably 5 to 80 mol%, more preferably 10 to 80 mol%, more preferably 20 to 20 mol% based on the total of all repeating units. It is especially preferable that it is 70 mol%.
重合体成分(A)中、繰り返し単位(a4)の含有割合は、全繰り返し単位の合計に対して、70mol%以下であることが好ましい。 In the polymer component (A), the content ratio of the repeating unit (a4) is preferably 70 mol% or less with respect to the total of all repeating units.
重合体成分(A)中、繰り返し単位(a5)の含有割合は、全繰り返し単位の合計に対して、50mol%以下であることが好ましい。 In the polymer component (A), the content of the repeating unit (a5) is preferably 50 mol% or less with respect to the total of all repeating units.
1−1−7.重合:
重合体成分(A)に含まれる重合体を重合する方法としては、特に制限なく、従来公知のラジカル重合法を適用することができる。例えば、単量体及びラジカル開始剤を含有する溶液を、重合溶媒又は単量体を含有する溶液に滴下して重合反応させる方法(1);単量体を含有する溶液と、ラジカル開始剤を含有する溶液とを、それぞれ別々に、重合溶媒又は単量体を含有する溶液に滴下して重合反応させる方法(2);各単量体を1種類ずつ含有する複数種の溶液と、ラジカル開始剤を含有する溶液とを、それぞれ別々に、重合溶媒又は単量体を含有する溶液に滴下して重合反応させる方法(3)等の方法で重合することが好ましい。
1-1-7. polymerization:
The method for polymerizing the polymer contained in the polymer component (A) is not particularly limited, and conventionally known radical polymerization methods can be applied. For example, a method (1) in which a solution containing a monomer and a radical initiator is dropped into a polymerization solvent or a solution containing a monomer to cause a polymerization reaction; a solution containing the monomer and a radical initiator A method (2) in which each of the contained solutions is dropped separately into a polymerization solvent or a monomer-containing solution to cause a polymerization reaction; a plurality of types of solutions each containing one type of each monomer; and radical initiation It is preferable to perform polymerization by a method such as a method (3) in which a solution containing an agent is separately dropped into a solution containing a polymerization solvent or a monomer to cause a polymerization reaction.
なお、単量体を含有する溶液に、単量体を含有する溶液を滴下して反応させる場合、滴下される溶液中の単量体の割合は、重合に用いられる全単量体の合計に対して、30mol%以上であることが好ましく、50mol%以上であることが更に好ましく、70mol%以上であることが特に好ましい。 In addition, when the solution containing the monomer is dropped and reacted with the solution containing the monomer, the ratio of the monomer in the dropped solution is the sum of all monomers used for the polymerization. On the other hand, it is preferably 30 mol% or more, more preferably 50 mol% or more, and particularly preferably 70 mol% or more.
上述の各方法で重合する場合、反応温度は、ラジカル開始剤の種類に応じて適宜決定すれば良く、通常、30〜180℃であり、40〜160℃であることが好ましく、50〜140℃であることが更に好ましい。 When polymerizing by the above-described methods, the reaction temperature may be appropriately determined according to the type of radical initiator, and is usually 30 to 180 ° C, preferably 40 to 160 ° C, and preferably 50 to 140 ° C. More preferably.
滴下時間は、反応温度、ラジカル開始剤の種類、単量体の種類、量等の条件によって適宜決定すれば良く、通常、30分〜8時間であり、45分〜6時間であることが好ましく、1〜5時間であることが更に好ましい。また、滴下開始時点からの全反応時間は、滴下時間と同様の条件によって適宜決定すれば良く、通常30分〜8時間であり、45分〜7時間であることが好ましく、1〜6時間であることが更に好ましい。 The dropping time may be appropriately determined according to the reaction temperature, the type of radical initiator, the type of monomer, the amount, etc., and is usually 30 minutes to 8 hours, preferably 45 minutes to 6 hours. 1 to 5 hours is more preferable. Further, the total reaction time from the start of dropping may be appropriately determined according to the same conditions as the dropping time, and is usually 30 minutes to 8 hours, preferably 45 minutes to 7 hours, preferably 1 to 6 hours. More preferably it is.
ラジカル開始剤としては、2,2’−アゾビス(4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2’−アゾビス(2−シクロプロピルプロピオニトリル)、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)等を挙げることができる。これらのラジカル開始剤は一種単独で、又は二種以上を混合して使用することができる。 As radical initiators, 2,2′-azobis (4-methoxy-2,4-dimethylvaleronitrile), 2,2′-azobis (2-cyclopropylpropionitrile), 2,2′-azobis (2 , 4-dimethylvaleronitrile) and the like. These radical initiators can be used alone or in combination of two or more.
重合溶媒としては、単量体を溶解することができ、重合を阻害しない溶媒であれば、特に制限なく従来公知の重合溶媒を用いることができ、例えば、アルコール類、エーテル類、ケトン類、アミド類、エステル・ラクトン類、ニトリル類等を挙げることができる。これらの重合溶媒は、一種単独で、又は二種以上を混合して用いることができる。なお、重合を阻害する溶媒としては、例えば、重合禁止効果を有するニトロベンゼン、連鎖移動効果を有するメルカプト化合物等がある。 As the polymerization solvent, any known polymerization solvent can be used without particular limitation as long as it can dissolve the monomer and does not inhibit the polymerization. For example, alcohols, ethers, ketones, amides can be used. , Esters / lactones, nitriles and the like. These polymerization solvents can be used alone or in combination of two or more. Examples of the solvent that inhibits polymerization include nitrobenzene having a polymerization inhibiting effect, mercapto compound having a chain transfer effect, and the like.
上述の重合反応により得られた重合体は、再沈殿法により精製することが好ましい。即ち、重合反応終了後、重合溶液を再沈溶媒に投入することにより、目的の重合体を粉体として精製する。 The polymer obtained by the above polymerization reaction is preferably purified by a reprecipitation method. That is, after completion of the polymerization reaction, the polymer is purified as a powder by putting the polymerization solution into a reprecipitation solvent.
再沈殿法以外にも、分液操作により、不純物を除去して、重合体を精製することもできる。即ち、重合反応終了後、重合溶液を適宜濃縮し、例えば、メタノール/ヘプタンなどの2液に分離する溶媒系を加え、重合溶液から不純物を除去し、適宜必要な溶媒系(プロピレングリコールモノメチルエーテル等)に置換し、目的の重合体を溶液として精製する。 In addition to the reprecipitation method, the polymer can also be purified by removing impurities by a liquid separation operation. That is, after completion of the polymerization reaction, the polymerization solution is appropriately concentrated, for example, a solvent system that separates into two liquids such as methanol / heptane is added, impurities are removed from the polymerization solution, and a necessary solvent system (such as propylene glycol monomethyl ether) ) To purify the target polymer as a solution.
上述の精製により得られる重合体溶液に残留する低分子量成分の含有割合は、重合体の総量に対して、0.1質量%以下であることが好ましく、0.07質量%以下であるこが更に好ましく、0.05質量%以下であることが特に好ましい。低分子量成分の含有割合が0.1質量%以下であると、液浸露光の際、液浸液への溶出物の量が低減し、また、レジスト保管中に異物が析出するこがなく、レジストを塗布する際にも塗布ムラが発生しない等の効果がある。即ち、レジストパターン形成時の欠陥を十分に抑制することができる。なお、低分子量成分量は、高速液体クロマトグラフィー(HPLC)による分析で定量した値である。 The content ratio of the low molecular weight component remaining in the polymer solution obtained by the above-described purification is preferably 0.1% by mass or less, more preferably 0.07% by mass or less, based on the total amount of the polymer. Preferably, it is particularly preferably 0.05% by mass or less. When the content ratio of the low molecular weight component is 0.1% by mass or less, the amount of eluate in the immersion liquid is reduced during immersion exposure, and foreign matter does not precipitate during resist storage. Even when the resist is applied, there is an effect that uneven application does not occur. That is, defects at the time of resist pattern formation can be sufficiently suppressed. In addition, the amount of low molecular weight components is a value quantified by analysis by high performance liquid chromatography (HPLC).
本明細書中、「低分子量成分」とは、残留単量体及びそれに由来するオリゴマー等のことであり、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によるポリスチレン換算の質量平均分子量(以下、「Mw」と記載する)が500以下の成分を意味するものとする。低分子量成分の具体例としては、モノマーや、ダイマー、トリマー等のオリゴマーである。なお、これらの低分子量成分は、上述の化学的精製法や、それら科学的精製法と限外ろ過、遠心分離等の物理的精製法とを組み合わせた方法等により除去することができる。 In the present specification, the “low molecular weight component” means a residual monomer, an oligomer derived from the residual monomer, and the like, and a polystyrene-reduced mass average molecular weight (hereinafter referred to as “Mw”) by gel permeation chromatography (GPC). "Describe" means a component of 500 or less. Specific examples of the low molecular weight component include monomers and oligomers such as dimers and trimers. These low molecular weight components can be removed by the chemical purification method described above or a method in which these chemical purification methods are combined with a physical purification method such as ultrafiltration or centrifugation.
重合体成分(A)に含まれる重合体のGPCによるポリスチレン換算のMwは、特に限定されないが、1,000〜100,000であることが好ましく、1,000〜30,000であることが更に好ましく、1,000〜20,000であることが特に好ましい。重合体のMwが1,000未満であると、レジストとしたときの耐熱性が低下する傾向がある。一方、重合体のMwが100,000を超えると、レジストとしたときの現像性が低下する傾向がある。 The Mw in terms of polystyrene by GPC of the polymer contained in the polymer component (A) is not particularly limited, but is preferably 1,000 to 100,000, and more preferably 1,000 to 30,000. Preferably, it is 1,000-20,000. If the Mw of the polymer is less than 1,000, the heat resistance when used as a resist tends to decrease. On the other hand, if the Mw of the polymer exceeds 100,000, the developability when used as a resist tends to decrease.
重合体成分(A)に含まれる重合体のGPCによるポリスチレン換算の数平均分子量(以下、「Mn」と記載する)に対するMwの比(Mw/Mn)は、通常、1.0〜5.0であり、1.0〜3.0であることが好ましく、1.0〜2.0であることが更に好ましい。 The ratio (Mw / Mn) of Mw to the number average molecular weight (hereinafter referred to as “Mn”) in terms of polystyrene by GPC of the polymer contained in the polymer component (A) is usually 1.0 to 5.0. It is preferable that it is 1.0-3.0, and it is still more preferable that it is 1.0-2.0.
1−2.酸発生剤(B):
感放射線性酸発生剤は、放射線照射により、酸を発生するものである。この酸により、重合体成分(A)に含まれる重合体中の酸解離性基が脱保護(解離)し、重合体がアルカリ可溶性となる。酸発生剤(B)としては、特に制限なく、従来公知の感放射線性酸発生剤を用いることができる。
1-2. Acid generator (B):
The radiation-sensitive acid generator generates an acid upon irradiation with radiation. By this acid, the acid dissociable group in the polymer contained in the polymer component (A) is deprotected (dissociated), and the polymer becomes alkali-soluble. As an acid generator (B), a conventionally well-known radiation sensitive acid generator can be used without a restriction | limiting in particular.
酸発生剤(B)は、下記一般式(B1)で表される酸発生剤(B1)を含むものであることが好ましい。 The acid generator (B) preferably contains an acid generator (B1) represented by the following general formula (B1).
前記一般式(B1)中、R8は、水素原子、フッ素原子、水酸基、炭素数1〜10のアルキル基、炭素数1〜10のアルコキシル基、又は炭素数2〜11のアルコキシカルボニル基を示し、R9は、炭素数1〜10のアルキル基、炭素数1〜10のアルコキシル基、又は炭素数1〜10のアルカンスルホニル基を示し、R10は、それぞれ独立に、炭素数1〜10のアルキル基、フェニル基、又はナフチル基を示す。但し、2つのR10が相互に結合して、炭素数2〜10の2価の基を形成していてもよい。sは0〜2の整数を示し、rは0〜10の整数を示し、X−は下記一般式(b1)〜(b4)で表されるアニオンを示す。 In the general formula (B1), R 8 represents a hydrogen atom, a fluorine atom, a hydroxyl group, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkoxyl group having 1 to 10 carbon atoms, or an alkoxycarbonyl group having 2 to 11 carbon atoms. , R 9 represents an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkoxyl group having 1 to 10 carbon atoms, or an alkanesulfonyl group having 1 to 10 carbon atoms, and each R 10 independently has 1 to 10 carbon atoms. An alkyl group, a phenyl group, or a naphthyl group is shown. However, two R 10 may be bonded to each other to form a divalent group having 2 to 10 carbon atoms. s represents an integer of 0 to 2, r represents an integer of 0 to 10, and X − represents an anion represented by the following general formulas (b1) to (b4).
前記一般式(b1)及び(b2)中、R11は、水素原子、フッ素原子、又は炭素数1〜12の炭化水素基を示す。前記一般式(b1)中、tは、1〜10の整数を示す。前記一般式(b3)及び(b4)中、R12は、それぞれ独立に、炭素数1〜10のフッ素置換アルキル基を示す。但し、2つのR12が相互に結合して、炭素数2〜10の2価のフッ素置換アルキレン基を形成していてもよい。 In the general formulas (b1) and (b2), R 11 represents a hydrogen atom, a fluorine atom, or a hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms. In the general formula (b1), t represents an integer of 1 to 10. In said general formula (b3) and (b4), R < 12 > shows a C1-C10 fluorine substituted alkyl group each independently. However, two R < 12 > may couple | bond together and may form a C2-C10 bivalent fluorine substituted alkylene group.
酸発生剤(B1)のカチオンとしては、トリフェニルスルホニウムカチオン、トリ−1−ナフチルスルホニウムカチオン、トリ−tert−ブチルフェニルスルホニウムカチオン、4−フルオロフェニル−ジフェニルスルホニウムカチオン、ジ−4−フルオロフェニル−フェニルスルホニウムカチオン、トリ−4−フルオロフェニルスルホニウムカチオン、4−シクロヘキシルフェニル−ジフェニルスルホニウムカチオン、4−メタンスルホニルフェニル−ジフェニルスルホニウムカチオン、4−シクロヘキサンスルホニル−ジフェニルスルホニウムカチオン、1−ナフチルジメチルスルホニウムカチオン、1−ナフチルジエチルスルホニウムカチオン、1−(4−ヒドロキシナフチル)ジメチルスルホニウムカチオン、1−(4−メチルナフチル)ジメチルスルホニウムカチオン、1−(4−メチルナフチル)ジエチルスルホニウムカチオン、1−(4−シアノナフチル)ジメチルスルホニウムカチオン、1−(4−シアノナフチル)ジエチルスルホニウムカチオン、1−(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)テトラヒドロチオフェニウムカチオン、1−(4−メトキシナフチル)テトラヒドロチオフェニウムカチオン、1−(4−エトキシナフチル)テトラヒドロチオフェニウムカチオン、1−(4−n−プロポキシナフチル)テトラヒドロチオフェニウムカチオン、1−(4−n−ブトキシナフチル)テトラヒドロチオフェニウムカチオン、2−(7−メトキシナフチル)テトラヒドロチオフェニウムカチオン、2−(7−エトキシナフチル)テトラヒドロチオフェニウムカチオン、2−(7−n−プロポキシナフチル)テトラヒドロチオフェニウムカチオン、2−(7−n−ブトキシナフチル)テトラヒドロチオフェニウムカチオン等が好ましい。 As a cation of the acid generator (B1), triphenylsulfonium cation, tri-1-naphthylsulfonium cation, tri-tert-butylphenylsulfonium cation, 4-fluorophenyl-diphenylsulfonium cation, di-4-fluorophenyl-phenyl Sulfonium cation, tri-4-fluorophenylsulfonium cation, 4-cyclohexylphenyl-diphenylsulfonium cation, 4-methanesulfonylphenyl-diphenylsulfonium cation, 4-cyclohexanesulfonyl-diphenylsulfonium cation, 1-naphthyldimethylsulfonium cation, 1-naphthyl Diethylsulfonium cation, 1- (4-hydroxynaphthyl) dimethylsulfonium cation, 1- (4-methylnaphthane Til) dimethylsulfonium cation, 1- (4-methylnaphthyl) diethylsulfonium cation, 1- (4-cyanonaphthyl) dimethylsulfonium cation, 1- (4-cyanonaphthyl) diethylsulfonium cation, 1- (3,5-dimethyl) -4-hydroxyphenyl) tetrahydrothiophenium cation, 1- (4-methoxynaphthyl) tetrahydrothiophenium cation, 1- (4-ethoxynaphthyl) tetrahydrothiophenium cation, 1- (4-n-propoxynaphthyl) Tetrahydrothiophenium cation, 1- (4-n-butoxynaphthyl) tetrahydrothiophenium cation, 2- (7-methoxynaphthyl) tetrahydrothiophenium cation, 2- (7-ethoxynaphthyl) tetrahydrothioff Cation, 2- (7-n- propoxy-naphthyl) tetrahydrothiophenium cation, 2- (7-n- butoxynaphthyl) tetrahydrothiophenium cation, and the like are preferable.
前記一般式(B1)のアニオンとしては、トリフルオロメタンスルホネートアニオン、パーフルオロ−n−ブタンスルホネートアニオン、パーフルオロ−n−オクタンスルホネートアニオン、2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−2−イル)−1,1,2,2−テトラフルオロエタンスルホネートアニオン、2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−2−イル)−1,1−ジフルオロエタンスルホネートアニオン、1−アダマンチルスルホネートアニオンの他、下記式(b3−a)〜(b3−g)で示されるアニオン等が好ましい。 Examples of the anion of the general formula (B1) include trifluoromethanesulfonate anion, perfluoro-n-butanesulfonate anion, perfluoro-n-octanesulfonate anion, 2- (bicyclo [2.2.1] hept-2-yl ) -1,1,2,2-tetrafluoroethanesulfonate anion, 2- (bicyclo [2.2.1] hept-2-yl) -1,1-difluoroethanesulfonate anion, 1-adamantylsulfonate anion, Anions and the like represented by the following formulas (b3-a) to (b3-g) are preferable.
酸発生剤(B)は、上述のカチオン及びアニオンの組合せで構成される。但し、その組合せは特に限定されるものでない。 The acid generator (B) is composed of a combination of the above-described cation and anion. However, the combination is not particularly limited.
酸発生剤(B)としては、酸発生剤(B1)以外にも、その他の酸発生剤を併用してもよい。その他の酸発生剤としては、例えば、オニウム塩化合物、ハロゲン含有化合物、ジアゾケトン化合物、スルホン化合物、スルホン酸化合物等を挙げることができる。 As the acid generator (B), in addition to the acid generator (B1), other acid generators may be used in combination. Examples of other acid generators include onium salt compounds, halogen-containing compounds, diazoketone compounds, sulfone compounds, and sulfonic acid compounds.
これらの酸発生剤は、一種単独で、又は二種以上を混合して使用することができる。 These acid generators can be used singly or in combination of two or more.
本発明の感放射線性樹脂組成物中、酸発生剤(B)の配合割合は、レジストとしての感度及び現像性を確保する観点から、重合体成分(A)100質量部に対して、通常、0.1〜30質量部であり、0.5〜20質量部であることが好ましい。酸発生剤(B)の配合割合が0.1質量部未満であると、感度及び現像性が低下する傾向がある。一方、酸発生剤(B)の配合割合が30質量部超であると、放射線に対する透明性が低下して、矩形のレジストパターンが得られ難くなる傾向がある。また、その他の酸発生剤の使用割合は、酸発生剤(B)の全量に対して、80質量%以下であることが好ましく、60質量%以下であることが更に好ましい。 In the radiation sensitive resin composition of the present invention, the blending ratio of the acid generator (B) is usually 100 parts by mass of the polymer component (A) from the viewpoint of ensuring the sensitivity and developability as a resist. It is 0.1-30 mass parts, and it is preferable that it is 0.5-20 mass parts. There exists a tendency for a sensitivity and developability to fall that the mixture ratio of an acid generator (B) is less than 0.1 mass part. On the other hand, when the blending ratio of the acid generator (B) is more than 30 parts by mass, the transparency to radiation is lowered, and it is difficult to obtain a rectangular resist pattern. Moreover, it is preferable that the usage-amount of another acid generator is 80 mass% or less with respect to the whole quantity of an acid generator (B), and it is still more preferable that it is 60 mass% or less.
1−3.溶剤(C):
溶剤(C)としては、重合体成分(A)、酸発生剤(B)、場合により添加剤を溶解することができる溶剤であれば、特に制限なく従来公知の溶剤を用いることができ、例えば、アルコール類、エーテル類、ケトン類、アミド類、エステル・ラクトン類、ニトリル類等を挙げることができる。
1-3. Solvent (C):
As the solvent (C), a conventionally known solvent can be used without particular limitation as long as it is a solvent capable of dissolving the polymer component (A), the acid generator (B), and optionally the additive. , Alcohols, ethers, ketones, amides, esters / lactones, nitriles and the like.
溶剤(C)の具体例としては、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等のプロピレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類、シクロヘキサノン等のケトン類、2−ヒドロキシプロピオン酸アルキル類、3−アルコキシプロピオン酸アルキル類、γ−ブチロラクトン等が好ましく、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、シクロヘキサノン、γ−ブチロラクトン等が更に好ましく、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートが特に好ましい。なお、これらの溶剤は、一種単独で、又は二種以上を混合して用いることができる。 Specific examples of the solvent (C) include propylene glycol monoalkyl ether acetates such as propylene glycol monomethyl ether acetate, ketones such as cyclohexanone, alkyl 2-hydroxypropionate, alkyl 3-alkoxypropionate, and γ-butyrolactone. Are preferred, propylene glycol monomethyl ether acetate, cyclohexanone, γ-butyrolactone and the like are more preferred, and propylene glycol monomethyl ether acetate is particularly preferred. In addition, these solvents can be used individually by 1 type or in mixture of 2 or more types.
感放射線性樹脂組成物中、溶剤(C)の配合割合としては、重合体成分(A)の固形分濃度が3〜30質量%となる割合が好ましく、3〜20質量%となる割合が更に好ましく、3〜15質量%となる割合が特に好ましい。 In the radiation-sensitive resin composition, the proportion of the solvent (C) is preferably such that the solid content concentration of the polymer component (A) is 3 to 30% by mass, and further the proportion of 3 to 20% by mass. A ratio of 3 to 15% by mass is particularly preferable.
1−4.添加剤:
本発明の感放射線性樹脂組成物は、所望により、添加剤を含んでいても良い。このような添加剤としては、例えば、界面活性剤、増感剤、脂肪族添加剤、フッ素含有樹脂、染料、顔料、接着助剤、ハレーション防止剤、保存安定化剤、消泡剤等を挙げることができる。また、本発明の効果を損なわない範囲で、低分子の窒素含有化合物を酸拡散制御剤として用いることもできる。
1-4. Additive:
The radiation sensitive resin composition of the present invention may contain an additive as desired. Examples of such additives include surfactants, sensitizers, aliphatic additives, fluorine-containing resins, dyes, pigments, adhesion aids, antihalation agents, storage stabilizers, antifoaming agents, and the like. be able to. Moreover, a low molecular nitrogen-containing compound can also be used as an acid diffusion control agent as long as the effects of the present invention are not impaired.
(1)界面活性剤:
界面活性剤は、レジストの塗布性、ストリエーション、現像性等を改良する作用を示す成分である。
(1) Surfactant:
The surfactant is a component that exhibits an effect of improving resist coatability, striation, developability, and the like.
なお、これらの界面活性剤は、一種単独で、又は二種以上を組み合わせて用いてもよい。 In addition, you may use these surfactant individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
界面活性剤の配合割合は、重合体成分(A)100質量部に対して、0.001〜2質量部であることが好ましい。 The blending ratio of the surfactant is preferably 0.001 to 2 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polymer component (A).
(2)増感剤:
増感剤は、放射線のエネルギーを吸収し、その吸収したエネルギーを酸発生剤(B)に伝達して酸の生成量を増加させる作用を有するものであり、感放射線性樹脂組成物のみかけの感度を向上させる効果を有するものである。
(2) Sensitizer:
The sensitizer absorbs radiation energy and transmits the absorbed energy to the acid generator (B) to increase the amount of acid generated. The apparent sensitivity of the radiation-sensitive resin composition It has the effect of improving sensitivity.
増感剤としては、例えば、カルバゾール類、アセトフェノン類、ベンゾフェノン類、ナフタレン類、フェノール類、ビアセチル、エオシン、ローズベンガル、ピレン類、アントラセン類、フェノチアジン類等を挙げることができる。 Examples of the sensitizer include carbazoles, acetophenones, benzophenones, naphthalenes, phenols, biacetyl, eosin, rose bengal, pyrenes, anthracenes, and phenothiazines.
なお、これらの増感剤は、一種単独で、又は二種以上を組み合わせて用いてもよい。 In addition, you may use these sensitizers individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
増感剤の配合割合は、重合体成分(A)100質量部に対して、0.1〜10質量部であることが好ましい。 The blending ratio of the sensitizer is preferably 0.1 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polymer component (A).
(3)脂肪族添加剤:
脂環族添加剤は、ドライエッチング耐性、パターン形状、基板との接着性等を更に改善する作用を有する成分である。
(3) Aliphatic additive:
The alicyclic additive is a component having an action of further improving dry etching resistance, pattern shape, adhesion to the substrate, and the like.
脂環族添加剤の具体例としては、1−アダマンタンカルボン酸、2−アダマンタノン、1−アダマンタンカルボン酸t−ブチル、1−アダマンタンカルボン酸t−ブトキシカルボニルメチル、1−アダマンタンカルボン酸α−ブチロラクトンエステル、1,3−アダマンタンジカルボン酸ジ−t−ブチル、1−アダマンタン酢酸t−ブチル、1−アダマンタン酢酸t−ブトキシカルボニルメチル、1,3−アダマンタンジ酢酸ジ−t−ブチル、2,5−ジメチル−2,5−ジ(アダマンチルカルボニルオキシ)ヘキサン等のアダマンタン誘導体類;デオキシコール酸t−ブチル、デオキシコール酸t−ブトキシカルボニルメチル、デオキシコール酸2−エトキシエチル、デオキシコール酸2−シクロヘキシルオキシエチル、デオキシコール酸3−オキソシクロヘキシル、デオキシコール酸テトラヒドロピラニル、デオキシコール酸メバロノラクトンエステル等のデオキシコール酸エステル類;リトコール酸t−ブチル、リトコール酸t−ブトキシカルボニルメチル、リトコール酸2−エトキシエチル、リトコール酸2−シクロヘキシルオキシエチル、リトコール酸3−オキソシクロヘキシル、リトコール酸テトラヒドロピラニル、リトコール酸メバロノラクトンエステル等のリトコール酸エステル類;アジピン酸ジメチル、アジピン酸ジエチル、アジピン酸ジプロピル、アジピン酸ジn−ブチル、アジピン酸ジt−ブチル等のアルキルカルボン酸エステル類や、3−〔2−ヒドロキシ−2,2−ビス(トリフルオロメチル)エチル〕テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカン等を挙げることができる。なお、これらの脂環族添加剤は、一種単独で、又は二種以上を組み合わせて用いてもよい。 Specific examples of the alicyclic additive include 1-adamantanecarboxylic acid, 2-adamantanone, 1-adamantanecarboxylic acid t-butyl, 1-adamantanecarboxylic acid t-butoxycarbonylmethyl, 1-adamantanecarboxylic acid α-butyrolactone Ester, 1,3-adamantane dicarboxylate di-t-butyl, 1-adamantane acetate t-butyl, 1-adamantane acetate t-butoxycarbonylmethyl, 1,3-adamantane diacetate di-t-butyl, 2,5- Adamantane derivatives such as dimethyl-2,5-di (adamantylcarbonyloxy) hexane; deoxycholic acid t-butyl, deoxycholic acid t-butoxycarbonylmethyl, deoxycholic acid 2-ethoxyethyl, deoxycholic acid 2-cyclohexyloxy Ethyl, deoxycholic acid -Deoxycholic acid esters such as oxocyclohexyl, deoxycholic acid tetrahydropyranyl, deoxycholic acid mevalonolactone ester; lithocholic acid t-butyl, lithocholic acid t-butoxycarbonylmethyl, lithocholic acid 2-ethoxyethyl, lithocholic acid 2 -Lithocholic acid esters such as cyclohexyloxyethyl, lithocholic acid 3-oxocyclohexyl, lithocholic acid tetrahydropyranyl, lithocholic acid mevalonolactone ester; dimethyl adipate, diethyl adipate, dipropyl adipate, di-n-butyl adipate, Alkyl carboxylic acid esters such as di-t-butyl adipate and 3- [2-hydroxy-2,2-bis (trifluoromethyl) ethyl] tetracyclo [4.4.0.1 2,5 . 1 7,10 ] dodecane and the like. In addition, you may use these alicyclic additives individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
脂環族添加剤の配合割合は、重合体成分(A)100質量部に対して、0.5〜20質量部であることが好ましい。脂環族添加剤の配合割合が20質量部超であると、形成したレジスト被膜の耐熱性が低下するおそれがある。 The blending ratio of the alicyclic additive is preferably 0.5 to 20 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polymer component (A). There exists a possibility that the heat resistance of the formed resist film may fall that the compounding ratio of an alicyclic additive exceeds 20 mass parts.
(4)フッ素含有樹脂:
フッ素含有樹脂は、特に液浸露光において、レジスト膜表面の撥水性を発現させる作用を示す。また、フッ素含有樹脂は、レジスト膜から液浸液へ感放射線性樹脂組成物中の諸成分が溶出することを抑制し、高速スキャンにより液浸露光を行ったとしても液滴を残すことがないため、結果としてウォーターマーク欠陥等の液浸露光に由来する欠陥を抑制する効果を有する成分である。
(4) Fluorine-containing resin:
The fluorine-containing resin exhibits an effect of developing water repellency on the resist film surface, particularly in immersion exposure. In addition, the fluorine-containing resin suppresses the dissolution of various components in the radiation-sensitive resin composition from the resist film to the immersion liquid, and does not leave droplets even when immersion exposure is performed by high-speed scanning. Therefore, as a result, it is a component having the effect of suppressing defects derived from immersion exposure such as watermark defects.
フッ素含有樹脂としては、特に制限されず、例えば、以下のようなフッ素含有樹脂を挙げることができる。
(1)アルカリ不溶性であるが、酸の作用によりアルカリ可溶性となるフッ素含有樹脂
(2)アルカリ可溶性であるが、酸の作用によりアルカリ可溶性が増大するフッ素含有樹脂
(3)アルカリ不溶性であるが、アルカリの作用によりアルカリ可溶性となるフッ素含有樹脂
(4)アルカリ可溶性であるが、アルカリの作用によりアルカリ可溶性が増大するフッ素含有樹脂
The fluorine-containing resin is not particularly limited, and examples thereof include the following fluorine-containing resins.
(1) Fluorine-containing resin that is insoluble in alkali but becomes alkali-soluble by the action of acid (2) Fluorine-containing resin that is alkali-soluble but increases in alkali-solubility by the action of acid (3) Fluorine-containing resin that becomes alkali-soluble by the action of alkali (4) Fluorine-containing resin that is alkali-soluble but increases its alkali-solubility by the action of alkali
フッ素含有樹脂としては、前述の繰り返し単位(4)及び後述するフッ素含有繰り返し単位の少なくとも一方を含有する樹脂を挙げることができる。また、フッ素含有樹脂は、前述の繰り返し単位(1)、(2)、(3)、(5)、及び(6)からなる群より選択される少なくとも一種の繰り返し単位を更に含有していることが好ましい。 Examples of the fluorine-containing resin include a resin containing at least one of the above-mentioned repeating unit (4) and a fluorine-containing repeating unit described later. The fluorine-containing resin further contains at least one repeating unit selected from the group consisting of the repeating units (1), (2), (3), (5), and (6). Is preferred.
フッ素含有繰り返し単位を与える単量体としては、例えば、トリフルオロメチル(メタ)アクリレート、2,2,2−トリフルオロエチル(メタ)アクリレート、パーフルオロエチル(メタ)アクリレート等を挙げることができる。 Examples of the monomer that gives a fluorine-containing repeating unit include trifluoromethyl (meth) acrylate, 2,2,2-trifluoroethyl (meth) acrylate, perfluoroethyl (meth) acrylate, and the like.
フッ素含有樹脂としては、下記一般式(D−1)〜(D−6)で表される各繰り返し単位の組を有する樹脂(D−1)〜(D−6)等が好ましい。なお、これらのフッ素含有樹脂は、一種単独で、又は二種以上を組み合わせて用いることができる。また、これらのフッ素含有樹脂中、フッ素原子の含有割合は、5〜50質量%であることが好ましい。 As the fluorine-containing resin, resins (D-1) to (D-6) having groups of repeating units represented by the following general formulas (D-1) to (D-6) are preferable. In addition, these fluorine-containing resin can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types. Moreover, it is preferable that the content rate of a fluorine atom is 5-50 mass% in these fluorine-containing resin.
フッ素含有樹脂の含有割合は、重合体成分(A)100質量部に対して、0.5〜20質量であることが好ましい。フッ素含有樹脂の含有割合が20質量部超であると、レジストの解像性能が低下するおそれがある。 It is preferable that the content rate of fluorine-containing resin is 0.5-20 mass with respect to 100 mass parts of polymer components (A). If the content ratio of the fluorine-containing resin is more than 20 parts by mass, the resolution performance of the resist may be deteriorated.
本発明の感放射線性樹脂組成物中、添加剤の合計量は、重合体成分(A)100質量部に対して、0.1〜20質量部であることが好ましい。 In the radiation-sensitive resin composition of the present invention, the total amount of additives is preferably 0.1 to 20 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polymer component (A).
2.レジストパターン形成:
本発明の感放射線性樹脂組成物は、化学増幅型レジスト被膜を成膜可能な材料として有用であり、所望の形状のポジ型のレジストパターンを形成することができるものである。
2. Resist pattern formation:
The radiation sensitive resin composition of the present invention is useful as a material capable of forming a chemically amplified resist film, and can form a positive resist pattern having a desired shape.
本発明の感放射線性樹脂組成物を用いてレジストパターンを形成するには、まず、前述の重合体成分(A)、酸発生剤(B)、溶剤(C)、及び場合により添加剤を混合し、例えば、孔径200nmのフィルターでろ過した感放射線性樹脂組成物を基板上に塗布することよってレジスト被膜を形成する。その後、場合によっては70〜160℃程度の温度で加熱処理(以下、「PB」と記載する)を行ってもよい。 In order to form a resist pattern using the radiation sensitive resin composition of the present invention, first, the aforementioned polymer component (A), acid generator (B), solvent (C), and optionally additives are mixed. For example, a resist film is formed by applying a radiation-sensitive resin composition filtered through a filter having a pore diameter of 200 nm on a substrate. Thereafter, in some cases, heat treatment (hereinafter referred to as “PB”) may be performed at a temperature of about 70 to 160 ° C.
感放射線性樹脂組成物としては、例えば、全固形分濃度を調整した後、孔径0.2μm程度のフィルターでろ過したものを用いることができる。基板としては、例えば、シリコンウェハー、アルミニウムで被覆されたウェハー等を用いることができる。感放射線性樹脂組成物を塗布する方法としては、従来公知の方法を適宜採用することができ、具体的には、回転塗布、流延塗布、ロール塗布等を挙げることができる。 As the radiation-sensitive resin composition, for example, a composition obtained by adjusting the total solid content concentration and then filtering with a filter having a pore diameter of about 0.2 μm can be used. As the substrate, for example, a silicon wafer, a wafer coated with aluminum, or the like can be used. As a method for applying the radiation-sensitive resin composition, conventionally known methods can be appropriately employed, and specific examples include spin coating, cast coating, roll coating, and the like.
本発明においては、感放射線性樹脂組成物の潜在能力を最大限に引き出すため、例えば、特公平6−12452号公報(特開昭59−93448号公報)等に開示されているように、基板上に有機系又は無機系の反射防止膜を形成してもよい。また、環境雰囲気中に含まれる塩基性不純物等の影響を防止するため、例えば、特開平5−188598号公報等に開示されているように、レジスト被膜上に保護膜を設けることもできる。なお、これらの技術は併用することができる。 In the present invention, in order to maximize the potential of the radiation-sensitive resin composition, for example, as disclosed in Japanese Patent Publication No. 6-12452 (Japanese Patent Laid-Open No. 59-93448) and the like, An organic or inorganic antireflection film may be formed thereon. Further, in order to prevent the influence of basic impurities contained in the environmental atmosphere, a protective film can be provided on the resist film as disclosed in, for example, JP-A-5-188598. These techniques can be used in combination.
また、液浸露光を行う場合には、液浸液とレジスト膜とが直接接触することを防止するために、液浸液不溶性の液浸用保護膜をレジスト膜上に設けてもよい。液浸用保護膜としては、後述する現像工程の前に溶剤により剥離する溶剤剥離型保護膜(例えば、特開2006−227632号公報参照)、現像工程において現像液により剥離する、現像液剥離型保護膜(例えば、国際公開第2005/069076号パンフレット、国際公開第2006/035790号パンフレット参照)のいずれを用いてもよい。但し、スループットの観点からは、現像液剥離型液浸用保護膜を用いることが好ましい。 When immersion exposure is performed, an immersion protection insoluble immersion film may be provided on the resist film in order to prevent the immersion liquid and the resist film from coming into direct contact. As the protective film for immersion, a solvent-removable protective film that is peeled off by a solvent before the developing step described later (see, for example, JP-A-2006-227632), a developer-peelable type that is peeled off by a developer in the developing step Any of the protective films (for example, see International Publication No. 2005/069096 pamphlet and International Publication No. 2006/035790 pamphlet) may be used. However, from the viewpoint of throughput, it is preferable to use a developer peeling type immersion protective film.
次に、所定のレジストパターンが形成されるように、水等の液浸液を介して、このレジスト被膜を露光する。この露光により、露光部の感放射線性酸発生剤から酸が発生し、重合体中の酸解離性基が脱保護(解離)し、アルカリ可溶性となる。 Next, this resist film is exposed through an immersion liquid such as water so that a predetermined resist pattern is formed. By this exposure, an acid is generated from the radiation-sensitive acid generator in the exposed portion, and the acid-dissociable group in the polymer is deprotected (dissociated) to become alkali-soluble.
この露光に使用することができる放射線としては、例えば、KrFエキシマレーザー(波長248nm)、ArFエキシマレーザー(波長193nm)、EUV(極紫外線、波長13.5nm等)等の(極)遠紫外線、シンクロトロン放射線等のX線、EB(電子線)等の荷電粒子線等を挙げることができる。また、露光量等の露光条件は、感放射線性樹脂組成物の配合組成や添加剤の種類等に応じて適宜選定することができる。 Examples of radiation that can be used for this exposure include (extreme) far ultraviolet rays such as KrF excimer laser (wavelength 248 nm), ArF excimer laser (wavelength 193 nm), EUV (extreme ultraviolet light, wavelength 13.5 nm, etc.), and synchro Examples thereof include X-rays such as tron radiation, and charged particle beams such as EB (electron beam). Moreover, exposure conditions, such as exposure amount, can be suitably selected according to the composition of the radiation-sensitive resin composition, the type of additive, and the like.
露光後には、加熱処理(以下、「PEB」とも記載する)を行うことが好ましい。このPEBにより、重合体成分(A)に含まれる重合体中の酸解離性基の脱離を更に円滑に進行させることが可能となる。PEBの加熱条件は、感放射線性樹脂組成物の配合組成によって適宜選定することができるが、30〜200℃であることが好ましく、50〜170℃であることが更に好ましい。 After the exposure, heat treatment (hereinafter also referred to as “PEB”) is preferably performed. By this PEB, it becomes possible to proceed more smoothly the elimination of the acid-dissociable group in the polymer contained in the polymer component (A). The heating condition of PEB can be appropriately selected depending on the composition of the radiation sensitive resin composition, but is preferably 30 to 200 ° C, and more preferably 50 to 170 ° C.
次に、露光されたレジスト被膜を現像する。即ち、露光によりアルカリ可溶性となったレジスト被膜の露光部をアルカリ現像液に溶解させ、露光部のレジスト被膜を除去する。最後に、洗浄し、乾燥させることにより、非露光部にのみレジスト被膜が残存するポジ型のレジストパターンが得られる。 Next, the exposed resist film is developed. That is, the exposed portion of the resist film that has become alkali-soluble by exposure is dissolved in an alkaline developer, and the resist film in the exposed portion is removed. Finally, by washing and drying, a positive resist pattern in which the resist film remains only in the non-exposed area is obtained.
現像に使用される現像液としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、けい酸ナトリウム、メタけい酸ナトリウム、アンモニア水、エチルアミン、n−プロピルアミン、ジエチルアミン、ジ−n−プロピルアミン、トリエチルアミン、メチルジエチルアミン、エチルジメチルアミン、トリエタノールアミン、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、ピロール、ピペリジン、コリン、1,8−ジアザビシクロ−[5.4.0]−7−ウンデセン、1,5−ジアザビシクロ−[4.3.0]−5−ノネン等のアルカリ性化合物の少なくとも一種を溶解したアルカリ性水溶液が好ましい。 Examples of the developer used for development include sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, sodium silicate, sodium metasilicate, aqueous ammonia, ethylamine, n-propylamine, diethylamine, and di-n-propylamine. , Triethylamine, methyldiethylamine, ethyldimethylamine, triethanolamine, tetramethylammonium hydroxide, pyrrole, piperidine, choline, 1,8-diazabicyclo- [5.4.0] -7-undecene, 1,5-diazabicyclo- An alkaline aqueous solution in which at least one of alkaline compounds such as [4.3.0] -5-nonene is dissolved is preferable.
アルカリ性水溶液の濃度は、10質量%以下であることが好ましい。アルカリ性水溶液の濃度が10質量%超であると、非露光部も現像液に溶解するおそれがある。また、現像液は、具体的には、pH8〜14であることが好ましく、pH9〜14であることが更に好ましい。 The concentration of the alkaline aqueous solution is preferably 10% by mass or less. If the concentration of the alkaline aqueous solution is more than 10% by mass, the unexposed area may be dissolved in the developer. Further, specifically, the developer preferably has a pH of 8 to 14, and more preferably a pH of 9 to 14.
前記現像液には、例えば、有機溶媒を添加することもできる。有機溶媒としては、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、メチルi−ブチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、3−メチルシクロペンタノン、2,6−ジメチルシクロヘキサノン等のケトン類;メチルアルコール、エチルアルコール、n−プロピルアルコール、i−プロピルアルコール、n−ブチルアルコール、t−ブチルアルコール、シクロペンタノール、シクロヘキサノール、1,4−ヘキサンジオール、1,4−ヘキサンジメチロール等のアルコール類;テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル類;酢酸エチル、酢酸n−ブチル、酢酸i−アミル等のエステル類;トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類や、フェノール、アセトニルアセトン、ジメチルホルムアミド等を挙げることができる。これらの有機溶媒は、一種単独で、又は二種以上を組み合わせて用いてもよい。 For example, an organic solvent can be added to the developer. Examples of organic solvents include ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, methyl i-butyl ketone, cyclopentanone, cyclohexanone, 3-methylcyclopentanone, and 2,6-dimethylcyclohexanone; methyl alcohol, ethyl alcohol, n-propyl alcohol Alcohols such as i-propyl alcohol, n-butyl alcohol, t-butyl alcohol, cyclopentanol, cyclohexanol, 1,4-hexanediol and 1,4-hexanedimethylol; ethers such as tetrahydrofuran and dioxane; Examples thereof include esters such as ethyl acetate, n-butyl acetate and i-amyl acetate; aromatic hydrocarbons such as toluene and xylene; phenol, acetonylacetone and dimethylformamide. These organic solvents may be used alone or in combination of two or more.
有機溶媒の配合量は、アルカリ性水溶液100体積部に対して、100体積部以下であることが好ましい。前記配合量が100体積部超であると、現像性が低下して、露光部の現像残りが多くなるおそれがある。また、現像液には、界面活性剤等を適量添加することもできる。 The blending amount of the organic solvent is preferably 100 parts by volume or less with respect to 100 parts by volume of the alkaline aqueous solution. If the blending amount is more than 100 parts by volume, the developability is lowered, and there is a possibility that the remaining development in the exposed part increases. An appropriate amount of a surfactant or the like can be added to the developer.
以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。なお、実施例、比較例中の「%」は、特に断らない限り質量基準である。また、各種物性値の測定方法、及び諸特性の評価方法を以下に示す。 EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated concretely based on an Example, this invention is not limited to these Examples. “%” In Examples and Comparative Examples is based on mass unless otherwise specified. Moreover, the measuring method of various physical-property values and the evaluation method of various characteristics are shown below.
[質量平均分子量(Mw)及び数平均分子量(Mn)]
GPCカラム(G2000HXL 2本、G3000HXL 1本、G4000HXL 1本、以上東ソー社製)を使用して、流量:1.0ml/分、溶出溶媒:テトラヒドロフラン、カラム温度:40℃の分析条件で、単分散ポリスチレンを標準とするゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定した。
[Mass average molecular weight (Mw) and number average molecular weight (Mn)]
Using GPC columns (2 G2000HXL, 1 G3000HXL, 1 G4000HXL, manufactured by Tosoh Corporation), monodisperse under analytical conditions of flow rate: 1.0 ml / min, elution solvent: tetrahydrofuran, column temperature: 40 ° C. It was measured by gel permeation chromatography (GPC) using polystyrene as a standard.
[1H−NMR分析及び13C−NMR分析]
核磁気共鳴装置(商品名「JNM−ECX400」、日本電子社製)を使用して測定した。
[ 1 H-NMR analysis and 13 C-NMR analysis]
Measurement was performed using a nuclear magnetic resonance apparatus (trade name “JNM-ECX400”, manufactured by JEOL Ltd.).
〔感度(単位:mJ/cm2)〕
直径8インチのウェハー表面に、下層反射防止膜形成剤(商品名「ARC29A」、日産化学社製)を用いて、膜厚77nmの下層反射防止膜を形成した。この下層反射防止膜の表面に、感放射線性樹脂組成物をスピンコートすることにより塗布した。次いで、ホットプレート上にて、下記表2に示す温度で60秒間SB(Soft Bake)を行うことにより、膜厚150nmのレジスト被膜を形成した。
[Sensitivity (unit: mJ / cm 2 )]
A lower antireflection film having a film thickness of 77 nm was formed on the surface of a wafer having a diameter of 8 inches using a lower antireflection film forming agent (trade name “ARC29A”, manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.). The surface of the lower antireflection film was applied by spin coating the radiation sensitive resin composition. Next, a SB (Soft Bake) was performed on the hot plate at a temperature shown in Table 2 for 60 seconds to form a resist film having a thickness of 150 nm.
このレジスト被膜を、フルフィールド縮小投影露光装置(商品名「NSR−S306C」、ニコン社製、光源:ArFエキシマレーザー、開口数:0.78)を使用し、ライン部の線幅が75nmの1:1のラインアンドスペース(以下、「75nm1L1S」とも記載する)パターンを与えるマスクを介して露光した。次いで、下記表2に示す温度で60秒間PEB(Post Exposure Bake)を行った後、2.38質量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液により、25℃で30秒間現像した。その後、水洗し、乾燥させて、ポジ型のレジストパターンを形成した。 Using this resist film, a full-field reduction projection exposure apparatus (trade name “NSR-S306C”, manufactured by Nikon Corporation, light source: ArF excimer laser, numerical aperture: 0.78) was used. The film was exposed through a mask giving a 1 line and space (hereinafter also referred to as “75 nm 1L1S”) pattern. Subsequently, PEB (Post Exposure Bake) was performed for 60 seconds at the temperature shown in Table 2 below, followed by development with an aqueous 2.38 mass% tetramethylammonium hydroxide solution at 25 ° C. for 30 seconds. Thereafter, it was washed with water and dried to form a positive resist pattern.
このレジストパターンが75nm1L1Sとなるように形成される場合の露光量(mJ/cm2)を最適露光量とし、この最適露光量を「感度(mJ/cm2)」として評価した。なお、レジストパターンの測長には、走査型電子顕微鏡(商品名「S9260」、日立ハイテクノロジーズ社製)を使用した。 The exposure amount (mJ / cm 2 ) when this resist pattern was formed to be 75 nm1L1S was regarded as the optimum exposure amount, and this optimum exposure amount was evaluated as “sensitivity (mJ / cm 2 )”. For measuring the resist pattern, a scanning electron microscope (trade name “S9260”, manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation) was used.
〔LWR〕
上述の感度の評価方法において、75nm1L1Sパターンを与えるマスクを介して最適露光量で75nm1L1Sのレジストパターンを解像した。このレジストパターンを、基盤に対して垂直方向から、走査型電子顕微鏡(商品名「S9260」、日立ハイテクノロジーズ社製)を使用して、倍率120,000倍で撮影した。撮影した画像中、任意の10点でライン部の線幅を測定した。測定したライン部の線幅から求められる3シグマ値をLWR(nm)とし、LWRが9.0nm以下である場合は「良好」、LWRが9.0nm超である場合は「不良」と評価した。なお、「3シグマ値」とは、測定した任意の10点におけるライン部の線幅から求められる標準偏差(シグマ値)を3倍した値のことである。
[LWR]
In the sensitivity evaluation method described above, a resist pattern of 75 nm1L1S was resolved at an optimal exposure amount through a mask that gave a 75 nm1L1S pattern. This resist pattern was photographed at a magnification of 120,000 using a scanning electron microscope (trade name “S9260”, manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation) from a direction perpendicular to the substrate. In the photographed image, the line width of the line portion was measured at arbitrary 10 points. The 3 sigma value obtained from the line width of the measured line part was defined as LWR (nm), and when LWR was 9.0 nm or less, it was evaluated as “good”, and when LWR was more than 9.0 nm, it was evaluated as “bad”. . The “3 sigma value” is a value obtained by multiplying the standard deviation (sigma value) obtained from the line width of the line portion at any 10 measured points by 3 times.
(合成例1)重合体(A−1)の合成:
下記式(M3−1)で表される単量体(M3−1)30.31g(55mol%)と、下記式(M2−1)で表される単量体(M2−1)19.66g(44.9mol%)と、下記式(M1−1)で表される単量体(M1−1)0.07g(0.1mol%)と、を2−ブタノン180gに溶解し、開始剤としてジメチル2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオネート)1.93g(5mol%)を添加して単量体溶液(A−1)を調製した。
(Synthesis Example 1) Synthesis of polymer (A-1):
30.31 g (55 mol%) of a monomer (M3-1) represented by the following formula (M3-1) and 19.66 g of a monomer (M2-1) represented by the following formula (M2-1) (44.9 mol%) and 0.07 g (0.1 mol%) of a monomer (M1-1) represented by the following formula (M1-1) are dissolved in 180 g of 2-butanone, and used as an initiator. 1.93 g (5 mol%) of dimethyl 2,2′-azobis (2-methylpropionate) was added to prepare a monomer solution (A-1).
温度計及び滴下漏斗を備えた500mlの三口フラスコに50gの2−ブタノンを投入し、30分間窒素パージした。窒素パージ後、フラスコ内をマグネティックスターラーで撹拌しながら80℃まで加熱した。滴下漏斗を用いて、調整しておいた単量体溶液(A−1)を3時間かけて滴下した。滴下開始時刻を重合開始時刻として、6時間重合反応させた後、重合溶液を水冷により30℃以下に冷却した。冷却後、重合溶液を1000gのヘキサンに投入し、析出した白色粉末をろ別回収した。ろ別回収された白色粉末を、200gの2−ブタノンに再溶解させ、この2−ブタノン溶液を1000gのヘキサンに投入し、析出した白色粉末をろ別回収して、洗浄した。同様の洗浄操作をもう一度行った。その後、ろ別して得られた白色粉末を、50℃で17時間乾燥させ、白色粉末の共重合体を38.0g得た(収率76.0%)。この共重合体を重合体(A−1)とした。 A 500 ml three-necked flask equipped with a thermometer and a dropping funnel was charged with 50 g of 2-butanone and purged with nitrogen for 30 minutes. After purging with nitrogen, the inside of the flask was heated to 80 ° C. while stirring with a magnetic stirrer. Using the dropping funnel, the prepared monomer solution (A-1) was added dropwise over 3 hours. The polymerization start time was set as the polymerization start time, and after 6 hours of polymerization reaction, the polymerization solution was cooled to 30 ° C. or less by water cooling. After cooling, the polymerization solution was put into 1000 g of hexane, and the precipitated white powder was collected by filtration. The white powder collected by filtration was redissolved in 200 g of 2-butanone, this 2-butanone solution was added to 1000 g of hexane, and the precipitated white powder was collected by filtration and washed. The same washing operation was performed once again. Thereafter, the white powder obtained by filtration was dried at 50 ° C. for 17 hours to obtain 38.0 g of a white powder copolymer (yield 76.0%). This copolymer was designated as a polymer (A-1).
重合体(A−1)は、Mwが7500、Mw/Mnが1.46であり、13C−NMR分析の結果、単量体(M3−1)、単量体(M2−1)、及び単量体(M1−1)に由来する各繰り返し単位の含有割合(mol%)は、51.9:48.0:0.1であった。 The polymer (A-1) has Mw of 7500 and Mw / Mn of 1.46. As a result of 13 C-NMR analysis, the monomer (M3-1), the monomer (M2-1), and The content ratio (mol%) of each repeating unit derived from the monomer (M1-1) was 51.9: 48.0: 0.1.
(合成例2)重合体(A−2)の合成:
単量体(M3−1)32.59g(60mol%)と、単量体(M2−1)15.10g(35mol%)と、前記式(M1−2)で表される単量体(M1−2)2.31g(5mol%)と、を2−ブタノン180gに溶解し、開始剤としてジメチル2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオネート)1.90g(5mol%)を添加して単量体溶液(A−2)を調製したこと以外は、合成例1と同様にして重合体(A−2)を37.4g得た(収率74.8%)。
(Synthesis Example 2) Synthesis of Polymer (A-2):
Monomer (M3-1) 32.59 g (60 mol%), monomer (M2-1) 15.10 g (35 mol%), monomer represented by the formula (M1-2) (M1) -2) 2.31 g (5 mol%) was dissolved in 180 g of 2-butanone, and 1.90 g (5 mol%) of dimethyl 2,2′-azobis (2-methylpropionate) was added as an initiator. Except that the monomer solution (A-2) was prepared, 37.4 g of the polymer (A-2) was obtained in the same manner as in Synthesis Example 1 (yield 74.8%).
重合体(A−2)は、Mwが7600、Mw/Mnが1.47であり、13C−NMR分析の結果、単量体(M3−1)、単量体(M2−1)、及び単量体(M1−2)に由来する各繰り返し単位の含有割合(mol%)は、52.3:43.6:4.1であった。 The polymer (A-2) has Mw of 7600 and Mw / Mn of 1.47. As a result of 13 C-NMR analysis, the monomer (M3-1), the monomer (M2-1), and The content ratio (mol%) of each repeating unit derived from the monomer (M1-2) was 52.3: 43.6: 4.1.
(合成例3)重合体(A−3)の合成:
単量体(M3−1)32.69g(60mol%)と、単量体(M2−1)17.31g(40mol%)と、を2−ブタノン180gに溶解し、開始剤としてジメチル2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオネート)1.91g(5mol%)を添加して単量体溶液(A−3)を調製したこと以外は、合成例1と同様にして重合体(A−3)を36.9g得た(収率73.8%)。
(Synthesis Example 3) Synthesis of Polymer (A-3):
Monomer (M3-1) 32.69 g (60 mol%) and monomer (M2-1) 17.31 g (40 mol%) were dissolved in 180 g of 2-butanone, and dimethyl 2,2 was used as an initiator. A polymer (A-) was prepared in the same manner as in Synthesis Example 1 except that 1.91 g (5 mol%) of '-azobis (2-methylpropionate) was added to prepare a monomer solution (A-3). 36.9g of 3) was obtained (yield 73.8%).
重合体(A−3)は、Mwが7580、Mw/Mnが1.46であり、13C−NMR分析の結果、単量体(M3−1)、及び単量体(M2−1)に由来する各繰り返し単位の含有割合(mol%)は、55.5:44.5であった。 The polymer (A-3) has Mw of 7580 and Mw / Mn of 1.46. As a result of 13 C-NMR analysis, the monomer (M3-1) and the monomer (M2-1) The content rate (mol%) of each derived repeating unit was 55.5: 44.5.
(合成例4)重合体(A−4)の合成:
単量体(M3−1)27.19g(50mol%)と、前記式(M4−1)で表される単量体(M4−1)10.97g(20mol%)と、前記式(M5−1)で表される単量体(M5−1)11.81g(29.9mol%)と、単量体(M1−1)0.04g(0.1mol%)と、を2−ブタノン100gに溶解し、開始剤としてジメチル2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオネート)1.91g(5mol%)を添加して単量体溶液(A−4)を調製したこと以外は、合成例1と同様にして重合体(A−4)を40.1g得た(収率80.2%)。
(Synthesis Example 4) Synthesis of Polymer (A-4):
27.19 g (50 mol%) of monomer (M3-1), 10.97 g (20 mol%) of monomer (M4-1) represented by formula (M4-1), and formula (M5- 1) 11.81 g (29.9 mol%) of the monomer (M5-1) represented by 1) and 0.04 g (0.1 mol%) of the monomer (M1-1) were converted into 100 g of 2-butanone. Example of synthesis except that 1.91 g (5 mol%) of dimethyl 2,2′-azobis (2-methylpropionate) was added as an initiator to prepare a monomer solution (A-4). In the same manner as in Example 1, 40.1 g of the polymer (A-4) was obtained (yield: 80.2%).
重合体(A−4)は、Mwが7400、Mw/Mnが1.41であり、13C−NMR分析の結果、単量体(M3−1)、単量体(M4−1)、単量体(M5−1)、及び単量体(M1−1)に由来する各繰り返し単位の含有割合(mol%)は、44.2:34.4:21.3:0.1であった。 The polymer (A-4) has Mw of 7400 and Mw / Mn of 1.41, and as a result of 13 C-NMR analysis, the monomer (M3-1), monomer (M4-1), The content ratio (mol%) of each repeating unit derived from the monomer (M5-1) and the monomer (M1-1) was 44.2: 34.4: 21.3: 0.1. .
(実施例1)
下記表1に示すように、重合体(A−1)100質量部に対して、酸発生剤(B)として、酸発生剤(B−1)(トリフェニルスルホニウムノナフルオロブタンスルホネート)7.5部と、溶剤(C)として、溶剤(C−1)(プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート)1500部、溶剤(C−2)(シクロヘキサノン)650部、及び溶剤(C−3)(γ−ブチロラクトン)30部と、を混合し、孔径200nmのフィルターでろ過して、感放射線性樹脂組成物(実施例1)を得た。得られた感放射線性樹脂組成物(実施例1)について、各種評価を行った結果、感度は43.7(mJ/cm2)であり、LWRは「良好」であった。これらの結果を表2に示す。
Example 1
As shown in Table 1 below, the acid generator (B-1) (triphenylsulfonium nonafluorobutanesulfonate) 7.5 is used as the acid generator (B) with respect to 100 parts by mass of the polymer (A-1). Parts, and solvent (C), solvent (C-1) (propylene glycol monomethyl ether acetate) 1500 parts, solvent (C-2) (cyclohexanone) 650 parts, and solvent (C-3) (γ-butyrolactone) 30 Were mixed and filtered through a filter having a pore diameter of 200 nm to obtain a radiation sensitive resin composition (Example 1). The obtained radiation-sensitive resin composition (Example 1) was subjected to various evaluations. As a result, the sensitivity was 43.7 (mJ / cm 2 ) and the LWR was “good”. These results are shown in Table 2.
(実施例2)
下記表1に示すように、重合体成分として、重合体(A−2)2質量部及び重合体(A−3)98質量部(合計100質量部)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、感放射線性樹脂組成物(実施例2)を得た。得られた感放射線性樹脂組成物(実施例2)について、各種評価を行った結果、感度は44.9(mJ/cm2)であり、LWRは「良好」であった。これらの結果を表2に示す。
(Example 2)
As shown in Table 1 below, Example 1 was used except that 2 parts by mass of the polymer (A-2) and 98 parts by mass of the polymer (A-3) (100 parts by mass in total) were used as the polymer components. In the same manner as described above, a radiation sensitive resin composition (Example 2) was obtained. The obtained radiation-sensitive resin composition (Example 2) was subjected to various evaluations. As a result, the sensitivity was 44.9 (mJ / cm 2 ) and the LWR was “good”. These results are shown in Table 2.
(比較例1)
下記表1に示すように、重合体成分として、重合体(A−4)100質量部を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、感放射線性樹脂組成物(実施例2)を得た。得られた感放射線性樹脂組成物(実施例2)について、各種評価を行った結果、感度は41.5(mJ/cm2)であり、LWRは「不良」であった。これらの結果を表2に示す。
(Comparative Example 1)
As shown in Table 1 below, the radiation-sensitive resin composition (Example 2) was prepared in the same manner as in Example 1 except that 100 parts by mass of the polymer (A-4) was used as the polymer component. Obtained. The obtained radiation-sensitive resin composition (Example 2) was subjected to various evaluations. As a result, the sensitivity was 41.5 (mJ / cm 2 ) and the LWR was “bad”. These results are shown in Table 2.
表1及び2の結果から、含窒素化合物構造を有する繰り返し単位と共に、環状カーボネート構造を有する繰り返し単位を重合体に含有させたレジスト材料は、感度だけでなく、LWR性能にも優れていることが明らかである。 From the results of Tables 1 and 2, the resist material containing a repeating unit having a cyclic carbonate structure together with a repeating unit having a nitrogen-containing compound structure is excellent not only in sensitivity but also in LWR performance. it is obvious.
本発明の感放射線性樹脂組成物は、液浸露光を利用するフォトリソグラフィー工程で使用される化学増幅型レジストの材料として好適であり、今後更に微細化が進行すると予測されている半導体デバイスを製造するためのレジスト材料として極めて有用である。 The radiation-sensitive resin composition of the present invention is suitable as a material for a chemically amplified resist used in a photolithography process using immersion exposure, and manufactures semiconductor devices that are expected to be further miniaturized in the future. Therefore, it is extremely useful as a resist material.
Claims (8)
前記重合体成分(A)が、下記一般式(a1)で表される繰り返し単位(a1)及び下記一般式(a2)で表される繰り返し単位(a2)を含有する感放射線性樹脂組成物。
The radiation sensitive resin composition in which the polymer component (A) contains a repeating unit (a1) represented by the following general formula (a1) and a repeating unit (a2) represented by the following general formula (a2).
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