JP5624858B2 - Pattern formation method - Google Patents
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Description
本発明は、第一の化学増幅型ポジ型レジスト組成物を用いて第一のレジストパターンを形成した後、その上にパターン反転用組成物を塗布してパターン反転用膜を形成し、アルカリ現像を行うことにより、前記パターン反転用膜に、前記第一のレジストパターンのイメージが反転したパターンを形成するパターン形成方法に関する。 In the present invention, after a first resist pattern is formed using the first chemically amplified positive resist composition, a pattern reversal composition is applied thereon to form a pattern reversal film, and alkali development The present invention relates to a pattern forming method for forming a pattern in which the image of the first resist pattern is reversed on the pattern reversal film.
支持体の上に微細なパターンを形成し、これをマスクとしてエッチングを行うことによって該パターンの下層を加工する技術(パターン形成技術)は、半導体分野においてICデバイスの作成等に広く採用され、大きな注目を浴びている。
微細パターンは、通常、有機材料からなり、例えばリソグラフィー法やナノインプリント法等の技術によって形成される。たとえばリソグラフィー法においては、基板等の支持体上に、レジスト材料からなるレジスト膜を形成し、該レジスト膜に対し、光、電子線等の放射線にて選択的露光を行い、現像処理を施すことにより、前記レジスト膜に所定形状のレジストパターンを形成する工程が行われる。そして、上記レジストパターンをマスクとして、基板をエッチングにより加工する工程を経て半導体素子等が製造される。露光した部分の現像液に対する溶解性が増大するレジスト材料をポジ型、露光した部分の現像液に対する溶解性が低下するレジスト材料をネガ型という。
近年、リソグラフィー技術の進歩により急速にパターンの微細化が進んでいる。レジストパターンの微細化の手法としては、一般に、露光光源の短波長化が行われている。具体的には、従来は、g線、i線に代表される紫外線が用いられていたが、現在では、KrFエキシマレーザーや、ArFエキシマレーザーを用いた半導体素子の量産が開始されており、たとえばArFエキシマレーザーを用いたリソグラフィーにより、45nmレベルの解像性でのパターン形成が可能となっている。また、解像性の更なる向上のために、これらエキシマレーザーより短波長のF2エキシマレーザー、電子線、EUV(極紫外線)やX線などについても検討が行われている。
レジスト材料には、これらの露光光源に対する感度、微細な寸法のパターンを再現できる解像性等のリソグラフィー特性が求められる。このような要求を満たすレジスト材料として、露光により酸を発生する酸発生剤を含有する化学増幅型レジスト組成物が用いられている。化学増幅型レジスト組成物には、一般的に、前記酸発生剤とともに、酸の作用によりアルカリ現像液に対する溶解性が変化する基材成分が配合されている。たとえばポジ型の化学増幅型レジストの基材成分としては、酸の作用によりアルカリ現像液に対する溶解性が増大するものが用いられている(たとえば、特許文献1参照)。
また、化学増幅型レジスト組成物の基材成分としては主に樹脂が用いられている。
A technique (pattern formation technique) for forming a fine pattern on a support and etching the lower layer of the pattern by using this as a mask is widely adopted for the creation of IC devices in the semiconductor field. Has attracted attention.
The fine pattern is usually made of an organic material, and is formed by a technique such as a lithography method or a nanoimprint method. For example, in a lithography method, a resist film made of a resist material is formed on a support such as a substrate, and the resist film is subjected to selective exposure with radiation such as light or an electron beam, followed by development processing. Thus, a step of forming a resist pattern having a predetermined shape on the resist film is performed. And a semiconductor element etc. are manufactured through the process of processing a board | substrate by an etching using the said resist pattern as a mask. A resist material in which the solubility of the exposed portion in the developer increases is referred to as a positive type, and a resist material in which the solubility of the exposed portion in the developer decreases is referred to as a negative type.
In recent years, pattern miniaturization is rapidly progressing due to the advancement of lithography technology. As a technique for miniaturizing a resist pattern, the exposure light source is generally shortened in wavelength. Specifically, conventionally, ultraviolet rays typified by g-line and i-line have been used, but now mass production of semiconductor elements using KrF excimer laser and ArF excimer laser has been started. Lithography using an ArF excimer laser enables pattern formation with a resolution of 45 nm level. In addition, in order to further improve the resolution, studies have been made on F 2 excimer lasers, electron beams, EUV (extreme ultraviolet rays), X-rays, and the like having shorter wavelengths than these excimer lasers.
Resist materials are required to have lithography characteristics such as sensitivity to these exposure light sources and resolution capable of reproducing a pattern with fine dimensions. As a resist material that satisfies such requirements, a chemically amplified resist composition containing an acid generator that generates an acid upon exposure is used. In general, the chemically amplified resist composition is mixed with a base material component whose solubility in an alkaline developer is changed by the action of an acid, together with the acid generator. For example, as a base material component of a positive chemically amplified resist, a material whose solubility in an alkaline developer is increased by the action of an acid is used (for example, see Patent Document 1).
Resins are mainly used as the base component of the chemically amplified resist composition.
解像性の更なる向上のための手法の1つとして、露光機の対物レンズと試料との間に、空気よりも高屈折率の液体(液浸媒体)を介在させて露光(浸漬露光)を行うリソグラフィー法、所謂、液浸リソグラフィー(Liquid Immersion Lithography。以下、液浸露光ということがある。)が知られている(たとえば、非特許文献1参照)。
液浸露光によれば、同じ露光波長の光源を用いても、より短波長の光源を用いた場合や高NAレンズを用いた場合と同様の高解像性を達成でき、しかも焦点深度幅の低下もないといわれている。また、液浸露光は、既存の露光装置を応用して行うことができる。そのため、液浸露光は、低コストで、高解像性で、かつ焦点深度幅にも優れるレジストパターンの形成を実現できると予想され、多額な設備投資を必要とする半導体素子の製造において、コスト的にも、解像度等のリソグラフィー特性的にも、半導体産業に多大な効果を与えるものとして大変注目されている。
液浸露光は、あらゆるパターン形状の形成において有効であり、更に、現在検討されている位相シフト法、変形照明法などの超解像技術と組み合わせることも可能であるとされている。現在、液浸露光技術としては、主に、ArFエキシマレーザーを光源とする技術が活発に研究されている。また、現在、液浸媒体としては、主に水が検討されている。
As one of the methods for further improving the resolution, exposure (immersion exposure) is performed by interposing a liquid (immersion medium) having a higher refractive index than air between the objective lens of the exposure machine and the sample. A so-called immersion lithography (hereinafter referred to as “immersion exposure”) is known (for example, see Non-Patent Document 1).
According to immersion exposure, even when a light source having the same exposure wavelength is used, the same high resolution as when using a light source with a shorter wavelength or using a high NA lens can be achieved, and the depth of focus can be reduced. It is said that there is no decline. In addition, immersion exposure can be performed by applying an existing exposure apparatus. For this reason, immersion exposure is expected to be able to form resist patterns with low cost, high resolution, and excellent depth of focus. In particular, in terms of lithography characteristics such as resolution, the semiconductor industry is attracting a great deal of attention.
Immersion exposure is effective in forming all pattern shapes, and can be combined with super-resolution techniques such as the phase shift method and the modified illumination method that are currently being studied. Currently, as an immersion exposure technique, a technique mainly using an ArF excimer laser as a light source is being actively researched. Currently, water is mainly studied as an immersion medium.
最近提案されているリソグラフィー技術の1つとして、パターニングを2回以上行ってレジストパターンを形成するダブルパターニングプロセスがある(たとえば、非特許文献2〜3参照)。
ダブルパターニングプロセスにはいくつか種類があり、たとえば、(1)リソグラフィー工程(レジスト組成物の塗布から露光、現像まで)およびエッチング工程を2回以上繰り返してパターンを形成する方法、(2)リソグラフィー工程を続けて2回以上繰り返す方法等がある。
(1)の方法によるパターンの形成は、たとえば以下の手順で実施される。まず、基板と下層膜とハードマスクとが積層された積層体を用意する。次に、ハードマスク上にレジスト膜を設け、該レジスト膜を、フォトマスクを介して選択的に露光し、現像することにより、所定のサイズのレジストパターンが複数、所定の位置に配置された第一のレジストパターンを形成する。次に、該第一のレジストパターンをマスクとしてハードマスクのエッチングを行った後、残った第一のレジストパターンを除去する。これにより、第一のレジストパターンが転写されたハードマスクが得られる。次に、該ハードマスク上にレジスト組成物を塗布することにより、ハードマスク内の空隙を充填するレジスト膜を形成する。そして、該レジスト膜を、パターン配置の異なるフォトマスクを介して選択的に露光し、現像して第二のレジストパターンを形成する。次に、該第二のレジストパターンをマスクとしてハードマスクのエッチングを行った後、残った第二のレジストパターンを除去する。これにより、第一のレジストパターンおよび第二のレジストパターンが転写されたハードマスクが得られる。このハードマスクをマスクとしてエッチングを行うことにより、下層膜にハードマスクのパターンが転写され、結果、使用したフォトマスクよりも狭ピッチのパターンが形成される。
(2)の方法では、たとえば、支持体上に第一のレジスト膜を形成し、該第一のレジスト膜をパターニングすることにより複数のレジストパターン(第一のレジストパターン)を形成した後、その上に第二のレジスト材料を塗布して前記複数のレジストパターン間の空隙を充填する第二のレジスト膜を形成し、該第二のレジスト膜をパターニングする。
これらのダブルパターニングプロセスによれば、同じ露光波長の光源を用いても、また、同じレジスト組成物を用いても、1回のリソグラフィー工程で形成する場合(シングルパターニング)よりも高解像性のレジストパターンを形成することが可能である。また、ダブルパターニングプロセスは、既存の露光装置を用いて行うことができる。
One recently proposed lithography technique is a double patterning process in which a resist pattern is formed by performing patterning twice or more (see, for example, Non-Patent
There are several types of double patterning processes. For example, (1) a method of forming a pattern by repeating a lithography step (from application of a resist composition to exposure and development) and an etching step twice or more, and (2) a lithography step There is a method of repeating the above twice or more.
Formation of the pattern by the method (1) is performed, for example, according to the following procedure. First, a laminate in which a substrate, an underlayer film, and a hard mask are laminated is prepared. Next, a resist film is provided on the hard mask, and the resist film is selectively exposed through a photomask and developed, whereby a plurality of resist patterns of a predetermined size are arranged at predetermined positions. One resist pattern is formed. Next, after etching the hard mask using the first resist pattern as a mask, the remaining first resist pattern is removed. Thereby, a hard mask to which the first resist pattern is transferred is obtained. Next, by applying a resist composition on the hard mask, a resist film that fills the voids in the hard mask is formed. Then, the resist film is selectively exposed through a photomask having a different pattern arrangement and developed to form a second resist pattern. Next, after etching the hard mask using the second resist pattern as a mask, the remaining second resist pattern is removed. Thereby, a hard mask to which the first resist pattern and the second resist pattern are transferred is obtained. By performing etching using this hard mask as a mask, the pattern of the hard mask is transferred to the lower layer film, and as a result, a pattern having a narrower pitch than the photomask used is formed.
In the method (2), for example, a first resist film is formed on a support, and a plurality of resist patterns (first resist patterns) are formed by patterning the first resist film. A second resist material is applied thereon to form a second resist film that fills the gaps between the plurality of resist patterns, and the second resist film is patterned.
According to these double patterning processes, even if a light source having the same exposure wavelength is used or the same resist composition is used, the resolution is higher than that in the case of forming in one lithography process (single patterning). It is possible to form a resist pattern. The double patterning process can be performed using an existing exposure apparatus.
また、最近提案されているリソグラフィー技術として、酸によって脱離する酸不安定基を持つ構造を有する繰り返し単位を有し、上記酸不安定基の脱離によってアルカリ現像液に可溶になる樹脂と、高エネルギー線の露光により酸を発生する光酸発生剤又は光酸発生剤と加熱により酸を発生する熱酸発生剤と、有機溶剤とを含有する化学増幅ポジ型レジスト膜形成用組成物を用いてポジ型パターンを得る工程、該工程で得られたポジ型パターンを露光もしくは加熱して酸あるいは熱により、該ポジ型パターン中の上記樹脂の酸不安定基を脱離させてアルカリ溶解性を向上させ、かつ該樹脂にアルカリ性ウェットエッチング液に対する溶解性を失わない範囲で架橋を形成させて、上記ポジ型パターンに反転用膜形成用組成物に使用される有機溶剤に対する耐性を与える工程、反転用膜形成用組成物を用いて反転用膜を形成する工程、上記架橋が形成されたポジ型パターンをアルカリ性ウェットエッチング液で溶解除去する工程を含む、ポジネガ反転を用いたパターン形成方法、が提案されている(特許文献2参照)。 Further, as a recently proposed lithography technique, there is a resin having a repeating unit having a structure having an acid labile group that is eliminated by an acid, and being soluble in an alkali developer by the elimination of the acid labile group. A composition for forming a chemically amplified positive resist film, comprising a photoacid generator that generates an acid upon exposure to high energy rays, a thermal acid generator that generates an acid upon heating, and an organic solvent. A step of obtaining a positive type pattern, exposing or heating the positive type pattern obtained in the step and removing the acid labile group of the resin in the positive type pattern by acid or heat to dissolve the alkali And by forming a crosslink in the resin in such a range that the solubility in an alkaline wet etching solution is not lost, the organic solution used in the composition for forming a film for reversal in the positive pattern is formed. Using positive / negative reversal, including a step of imparting resistance to the above, a step of forming a reversal film using a composition for forming a reversal film, and a step of dissolving and removing the above-mentioned cross-linked positive pattern with an alkaline wet etching solution A pattern forming method has been proposed (see Patent Document 2).
レジスト膜にスペースパターンやホールパターンを形成する場合、ラインパターンやドットパターンを形成する場合に比べて、弱い光入射強度下でのパターン形成を強いられ、露光部および未露光部にそれぞれ入射する光の強度のコントラストも小さい。そのため、レジストパターン形成における解像力やリソグラフィーマージン(たとえば露光量に対する余裕度(ELマージン)、焦点深度に対する余裕度(DOFマージン)、パターン形状の垂直性等といったパターン形成能に制限が生じやすく、高解像のレジストパターンを形成することが難しい傾向がある。
高解像のレジストパターンを形成できる技術として、上述のようなダブルパターニングプロセスを用いることも考えられる。しかし、上記のようなダブルパターニングプロセスのうち、(1)の方法は、基板上にパターンを形成するためには、レジスト膜のパターニングを少なくとも2回、その下層のハードマスクのエッチングを少なくとも2回行う必要があるなど、工程数の増大や薬液使用量の増大、それらに伴う製造コストの増大が問題となる。また、(2)の方法は、ラインアンドスペースパターンの形成には適しているものの、孤立スペースパターン(トレンチパターン)やホールパターンの形成には適していない。
When a space pattern or hole pattern is formed on a resist film, light that is forced to form a pattern under a weak light incident intensity compared to the case of forming a line pattern or dot pattern, and is incident on an exposed area and an unexposed area, respectively. The contrast of intensity is small. For this reason, the resolution and lithography margin in resist pattern formation (for example, allowance for exposure dose (EL margin), allowance for depth of focus (DOF margin), pattern shape verticality, etc.) are likely to be limited, and high resolution is achieved. It tends to be difficult to form an image resist pattern.
As a technique capable of forming a high-resolution resist pattern, it is conceivable to use a double patterning process as described above. However, in the double patterning process as described above, in the method (1), in order to form a pattern on the substrate, the resist film is patterned at least twice, and the underlying hard mask is etched at least twice. The increase in the number of processes, the amount of chemicals used, and the accompanying increase in manufacturing costs are problematic. The method (2) is suitable for forming a line and space pattern, but is not suitable for forming an isolated space pattern (trench pattern) or a hole pattern.
また、特許文献2に記載されたパターン形成方法においては、ポジ型パターンを得た後、光酸発生剤から酸を発生させるための露光工程をあらたに設ける必要が生じる。また、熱酸発生剤を用いた場合、ポジ型パターン(第一のレジストパターン)の形成において、露光後加熱により熱酸発生剤から発生する酸の影響でコントラストが弱まり、解像性が低下する、パターンが形成できない等の不具合を生じるおそれがある。さらに、ポジ型パターンの形成に用いる化学増幅ポジ型レジスト膜形成用組成物に配合する前記樹脂として架橋を形成し得るものを選択する必要があるため、通常用いられる化学増幅型ポジ型レジスト組成物をそのまま使うことができない。
Moreover, in the pattern formation method described in
そのため、スペースパターン、ホールパターン等のパターンを、通常用いられる化学増幅型ポジ型レジスト組成物を用いて、できるだけ工程数を減らした簡便な方法で、かつ、高い解像性で形成できる新規な技術が求められる。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、微細パターンの形成に有用なパターン形成方法を提供することを課題とする。
Therefore, a new technology that can form a pattern such as a space pattern and a hole pattern with a high resolution with a simple method with as few steps as possible using a commonly used chemically amplified positive resist composition. Is required.
This invention is made | formed in view of the said situation, Comprising: It aims at providing the pattern formation method useful for formation of a fine pattern.
上記の課題を解決するために、本発明は以下の構成を採用した。
すなわち、本発明のパターン形成方法は、支持体上に、第一の化学増幅型ポジ型レジスト組成物を塗布して第一のレジスト膜を形成し、該第一のレジスト膜を露光し、露光後ベークを行い、アルカリ現像して第一のレジストパターンを形成する工程(1)と、前記第一のレジストパターンを、酸性のリソグラフィー用洗浄液を用いて洗浄する工程(2)と、前記の洗浄後の第一のレジストパターンをベークする工程(3)と、前記第一のレジストパターンが形成された前記支持体上に、前記第一のレジスト膜を溶解しない有機溶剤を含有するパターン反転用組成物を塗布してパターン反転用膜を形成し、アルカリ現像することにより前記第一のレジストパターンを除去してレジストパターンを形成する工程(4)とを有し、前記リソグラフィー用洗浄液は、界面活性剤を含有する酸性溶液であることを特徴とする。
In order to solve the above problems, the present invention employs the following configuration.
That is, in the pattern forming method of the present invention, a first chemically amplified positive resist composition is coated on a support to form a first resist film, the first resist film is exposed, and exposure is performed. A step (1) of performing post-baking and alkali development to form a first resist pattern, a step (2) of cleaning the first resist pattern with an acidic lithography cleaning solution, and the cleaning Step (3) for baking the subsequent first resist pattern, and a pattern reversal composition containing an organic solvent that does not dissolve the first resist film on the support on which the first resist pattern is formed objects coated to form a pattern reversal film, possess a step (4) to form a resist pattern by removing the first resist pattern by alkali development, the lithographic Use washing liquid, characterized by an acidic solution der Rukoto containing a surfactant.
本明細書および本特許請求の範囲において、「アルキル基」は、特に断りがない限り、直鎖状、分岐鎖状および環状の1価の飽和炭化水素基を包含するものとする。
「アルキレン基」は、特に断りがない限り、直鎖状、分岐鎖状および環状の2価の飽和炭化水素基を包含するものとする。
「低級アルキル基」は、炭素原子数1〜5のアルキル基である。
「ハロゲン化アルキル基」は、アルキル基の水素原子の一部又は全部がハロゲン原子で置換された基であり、該ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられる。
「脂肪族」とは、芳香族に対する相対的な概念であって、芳香族性を持たない基、化合物等を意味するものと定義する。
「構成単位」とは、高分子化合物(重合体、共重合体)を構成するモノマー単位(単量体単位)を意味する。
「露光」は、放射線の照射全般を含む概念とする。
In the present specification and claims, the “alkyl group” includes linear, branched and cyclic monovalent saturated hydrocarbon groups unless otherwise specified.
Unless otherwise specified, the “alkylene group” includes linear, branched and cyclic divalent saturated hydrocarbon groups.
The “lower alkyl group” is an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms.
The “halogenated alkyl group” is a group in which part or all of the hydrogen atoms of the alkyl group are substituted with a halogen atom, and examples of the halogen atom include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom.
“Aliphatic” is a relative concept with respect to aromatics, and is defined to mean groups, compounds, etc. that do not have aromaticity.
The “structural unit” means a monomer unit (monomer unit) constituting a polymer compound (polymer, copolymer).
“Exposure” is a concept including general irradiation of radiation.
「(メタ)アクリル酸」とは、α位に水素原子が結合したアクリル酸と、α位にメチル基が結合したメタクリル酸の一方あるいは両方を意味する。
「(メタ)アクリル酸エステル」とは、α位に水素原子が結合したアクリル酸エステルと、α位にメチル基が結合したメタクリル酸エステルの一方あるいは両方を意味する。
「(メタ)アクリレート」とは、α位に水素原子が結合したアクリレートと、α位にメチル基が結合したメタクリレートの一方あるいは両方を意味する。
“(Meth) acrylic acid” means one or both of acrylic acid having a hydrogen atom bonded to the α-position and methacrylic acid having a methyl group bonded to the α-position.
“(Meth) acrylic acid ester” means one or both of an acrylic acid ester having a hydrogen atom bonded to the α-position and a methacrylic acid ester having a methyl group bonded to the α-position.
“(Meth) acrylate” means one or both of an acrylate having a hydrogen atom bonded to the α-position and a methacrylate having a methyl group bonded to the α-position.
本発明によれば、微細パターンの形成に有用なパターン形成方法を提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the pattern formation method useful for formation of a fine pattern can be provided.
≪パターン形成方法≫
本発明のパターン形成方法は、支持体上に、第一の化学増幅型ポジ型レジスト組成物を塗布して第一のレジスト膜を形成し、該第一のレジスト膜を露光し、露光後ベークを行い、アルカリ現像して第一のレジストパターンを形成する工程(1)と、前記第一のレジストパターンを、酸性のリソグラフィー用洗浄液を用いて洗浄する工程(2)と、前記の洗浄後の第一のレジストパターンをベークする工程(3)と、前記第一のレジストパターンが形成された前記支持体上に、前記第一のレジスト膜を溶解しない有機溶剤を含有するパターン反転用組成物を塗布してパターン反転用膜を形成し、アルカリ現像することにより前記第一のレジストパターンを除去してレジストパターンを形成する工程(4)とを有する。
≪Pattern formation method≫
In the pattern forming method of the present invention, a first chemically amplified positive resist composition is coated on a support to form a first resist film, the first resist film is exposed, and post-exposure baking is performed. Step (1) of forming a first resist pattern by alkali development, step (2) of cleaning the first resist pattern with an acidic lithography cleaning solution, and after the cleaning A step (3) of baking the first resist pattern, and a pattern reversal composition containing an organic solvent that does not dissolve the first resist film on the support on which the first resist pattern is formed. And a step (4) of forming a pattern reversal film by coating and removing the first resist pattern by alkali development to form a resist pattern.
以下、本発明のパターン形成方法について、図面を参照しながら説明する。ただし本発明はこれに限定されるものではない。
図1〜3に、本発明のパターン形成方法の実施形態例を示す。
本実施形態では、工程(1)を図1に示す手順で行う。
すなわち、まず、図1(a)に示すように、支持体1上に、第一の化学増幅型ポジ型レジスト組成物を塗布して第一のレジスト膜2を形成する。
次に、第一のレジスト膜2を、図1(b)に示すように、所定のパターンが形成されたフォトマスク3を介して露光し、露光後ベーク(ポストエクスポージャーベーク(PEB))を行う。これにより、第一のレジスト膜2のうち、露光された領域(露光部)のアルカリ現像液に対する溶解性が増大し、一方、露光されていない領域(未露光部)のアルカリ現像液に対する溶解性は変化しないか、変化してもその変化量がわずかであるため、露光部と未露光部との間にアルカリ現像液に対する溶解速度の差(溶解コントラスト)が生じる。そのため、アルカリ現像液による現像を行うと、第一のレジスト膜2の露光部が除去され、未露光部が残留し、その結果、図1(c)に示すように、支持体1上に、離間配置された複数のレジストパターン2aから構成されるパターン(第一のレジストパターン)が形成される。
The pattern forming method of the present invention will be described below with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to this.
1 to 3 show an embodiment of the pattern forming method of the present invention.
In the present embodiment, step (1) is performed according to the procedure shown in FIG.
That is, first, as shown in FIG. 1A, a first resist
Next, as shown in FIG. 1B, the first resist
次に、工程(2)と工程(3)を図2に示す手順で行う。
前記工程(1)における現像後に形成された複数のレジストパターン2a(図2(a))を、酸性のリソグラフィー用洗浄液を用いて洗浄する(工程(2))。
当該洗浄は、通常、現像後に行われている純水等によるリンス処理に相当する操作である。すなわち、リンス液として通常の純水等の代わりに、酸性のリソグラフィー用洗浄液を用い、レジストパターン2aに当該リソグラフィー用洗浄液を塗布し又は吹き付け(塗出し)、振り切り乾燥等を行うことによりレジストパターン2aを洗浄する。これにより、レジストパターン2aは、前記リソグラフィー用洗浄液に溶存していた酸成分を含むレジストパターン2sに変化する(図2(b))。
次に、複数のレジストパターン2sをベークする(工程(3))。これにより、レジストパターン2sを構成する成分と前記酸成分とが反応し、アルカリ現像液に対する溶解性が増大したレジストパターン2bに変化する(図2(c))。そして、次の工程(4)のアルカリ現像液による現像でレジストパターン2bは除去される。
Next, step (2) and step (3) are performed according to the procedure shown in FIG.
The plurality of resist
The washing is an operation corresponding to a rinsing process with pure water or the like usually performed after development. That is, instead of using ordinary pure water or the like as the rinsing liquid, an acidic lithography cleaning liquid is used. Wash. As a result, the resist
Next, the plurality of resist
次に、工程(4)を図3に示す手順で行う。
工程(4)では、まず、複数のレジストパターン2bから構成されるパターンが形成された支持体1(図3(a))上に、第一のレジスト膜2を溶解しない有機溶剤を含有するパターン反転用組成物を塗布し、図3(b)に示すように、複数のレジストパターン2b間の間隙を充填するパターン反転用膜6を形成する。
次に、アルカリ現像液による現像を行うと、レジストパターン2bが除去される一方、レジストパターン2b間に充填されたパターン反転用膜6は除去されずに残る。パターン反転用膜6のうち、レジストパターン2bの上面に存在する部分は、その厚さが薄いため、アルカリ現像時にレジストパターン2bとともに除去される。その結果、図3(c)に示すように、レジストパターン2bのあった位置6cに、該レジストパターン2bのイメージが反転したレジストパターン(反転パターン)が形成される。
Next, a process (4) is performed in the procedure shown in FIG.
In step (4), first, a pattern containing an organic solvent that does not dissolve the first resist
Next, when developing with an alkaline developer, the resist
以下、本実施形態における工程(1)〜(4)について、より詳細に説明する。 Hereinafter, steps (1) to (4) in the present embodiment will be described in more detail.
[工程(1)]
支持体としては、特に限定されず、従来公知のものを用いることができ、例えば、電子部品用の基板や、これに所定の配線パターンが形成されたもの等を例示することができる。より具体的には、シリコンウェーハ、銅、クロム、鉄、アルミニウム等の金属製の基板や、ガラス基板等が挙げられる。配線パターンの材料としては、例えば銅、アルミニウム、ニッケル、金等が使用可能である。
また、支持体としては、上述のような基板上に、無機系および/または有機系の膜が設けられたものであってもよい。無機系の膜としては、無機反射防止膜(無機BARC)が挙げられる。有機系の膜としては、有機反射防止膜(有機BARC)や多層レジスト法における下層膜が挙げられる。特に、有機膜が設けられていると、基板上に、高アスペクト比のパターンを形成でき、半導体の製造等において有用であることから好ましい。
ここで、多層レジスト法とは、基板上に、少なくとも一層の有機膜(下層膜)と、少なくとも一層のレジスト膜とを設け、上層のレジスト膜に形成したレジストパターンをマスクとして下層のパターニングを行う方法であり、高アスペクト比のパターンを形成できるとされている。多層レジスト法には、基本的に、上層のレジスト膜と下層膜との二層構造とする方法と、これらのレジスト膜と下層膜との間に一層以上の中間層(金属薄膜等)を設けた三層以上の多層構造とする方法と、に分けられる。多層レジスト法によれば、下層膜により所要の厚みを確保することにより、レジスト膜を薄膜化し、高アスペクト比の微細パターン形成が可能となる。
無機系の膜は、たとえばシリコン系材料などの無機系の反射防止膜組成物を基材上に塗工し、焼成等することにより形成できる。
有機系の膜は、たとえば、当該膜を構成する樹脂成分等を有機溶剤に溶解した有機膜形成用材料を基板にスピンナー等で塗布し、好ましくは200〜300℃、好ましくは30〜300秒間、より好ましくは60〜180秒間の加熱条件でベーク処理することにより形成できる。
[Step (1)]
The support is not particularly limited, and a conventionally known one can be used, and examples thereof include a substrate for electronic components and a substrate on which a predetermined wiring pattern is formed. More specifically, a silicon substrate, a metal substrate such as copper, chromium, iron, and aluminum, a glass substrate, and the like can be given. As a material for the wiring pattern, for example, copper, aluminum, nickel, gold or the like can be used.
Further, the support may be a substrate in which an inorganic and / or organic film is provided on the above-described substrate. An inorganic antireflection film (inorganic BARC) is an example of the inorganic film. Examples of the organic film include an organic antireflection film (organic BARC) and a lower layer film in a multilayer resist method. In particular, it is preferable to provide an organic film because a pattern with a high aspect ratio can be formed on the substrate, which is useful in manufacturing semiconductors.
Here, the multilayer resist method is a method in which at least one organic film (lower film) and at least one resist film are provided on a substrate, and the lower layer is patterned using the resist pattern formed on the upper resist film as a mask. It is said that a high aspect ratio pattern can be formed. In the multilayer resist method, basically, a method having a two-layer structure of an upper resist film and a lower film, and one or more intermediate layers (metal thin film, etc.) are provided between the resist film and the lower film. And a method of forming a multilayer structure of three or more layers. According to the multilayer resist method, by securing a required thickness with the lower layer film, the resist film can be thinned and a fine pattern with a high aspect ratio can be formed.
The inorganic film can be formed, for example, by applying an inorganic antireflective film composition such as a silicon-based material on a substrate and baking it.
The organic film is formed by, for example, applying an organic film forming material in which a resin component or the like constituting the film is dissolved in an organic solvent to a substrate with a spinner or the like, preferably 200 to 300 ° C., preferably 30 to 300 seconds, More preferably, it can be formed by baking under heating conditions of 60 to 180 seconds.
第一の化学増幅型ポジ型レジスト組成物(以下単に「第一のポジ型レジスト組成物」ということがある。)は、特に限定されず、公知の化学増幅型ポジ型レジスト組成物のなかから適宜選択して用いることができる。
ここで、「化学増幅型レジスト組成物」は、露光により酸を発生する酸発生剤成分を必須の成分として含有するものであり、該酸の作用により、当該化学増幅型レジスト組成物全体のアルカリ現像液に対する溶解性が変化する性質を有する。たとえばポジ型の場合、アルカリ現像液に対する溶解性が増大する。
たとえば、化学増幅型ポジ型レジスト組成物としては、前記酸発生剤成分とともに、酸解離性溶解抑制基を有する化合物(たとえば後述する(A)成分)が配合されたものが一般的に用いられている。このような組成物に対して露光および露光後ベークを行うと、前記酸発生剤成分から発生した酸の作用により当該化合物から酸解離性溶解抑制基が解離する。
この酸解離性溶解抑制基は、解離前は当該化合物全体をアルカリ現像液に対して難溶とするアルカリ溶解抑制性を有するとともに、酸発生剤成分から発生した酸の作用により解離する性質を有する基であり、この酸解離性溶解抑制基が解離することで、当該化合物のアルカリ現像液に対する溶解性が増大する。そのため、該化学増幅型ポジ型レジスト組成物を用いて形成されるレジスト膜に対して選択的露光および露光後ベークを行うと、レジスト膜の露光部が、酸発生剤成分から発生した酸の作用によりアルカリ現像液に対する溶解性が増大する一方で、未露光部はアルカリ現像液に対する溶解性が変化しないため、アルカリ現像により露光部のみが溶解除去され、レジストパターンが形成される。
かかる第一の化学増幅型ポジ型レジスト組成物の具体例について、詳しくは後述する。
The first chemically amplified positive resist composition (hereinafter sometimes simply referred to as “first positive resist composition”) is not particularly limited, and is selected from known chemical amplified positive resist compositions. It can be appropriately selected and used.
Here, the “chemically amplified resist composition” contains an acid generator component that generates an acid upon exposure as an essential component, and an alkali of the entire chemically amplified resist composition by the action of the acid. It has the property of changing the solubility in a developer. For example, in the case of a positive type, the solubility in an alkali developer increases.
For example, as a chemically amplified positive resist composition, a compound in which a compound having an acid dissociable, dissolution inhibiting group (for example, component (A) described later) is blended with the acid generator component is generally used. Yes. When exposure and post-exposure baking are performed on such a composition, the acid dissociable, dissolution inhibiting group is dissociated from the compound by the action of the acid generated from the acid generator component.
This acid dissociable, dissolution inhibiting group has an alkali dissolution inhibiting property that makes the entire compound difficult to dissolve in an alkali developer before dissociation, and has a property of dissociating by the action of an acid generated from an acid generator component. When the acid dissociable, dissolution inhibiting group is dissociated, the solubility of the compound in an alkaline developer increases. Therefore, when selective exposure and post-exposure baking are performed on the resist film formed using the chemically amplified positive resist composition, the exposed portion of the resist film is affected by the action of the acid generated from the acid generator component. As a result, the solubility in an alkali developer increases while the solubility in an unexposed portion does not change in the alkali developer. Therefore, only the exposed portion is dissolved and removed by alkali development, and a resist pattern is formed.
Specific examples of the first chemically amplified positive resist composition will be described later in detail.
支持体1上に、第一のポジ型レジスト組成物を塗布して第一のレジスト膜2を形成する方法としては、特に限定されず、従来公知の方法により形成できる。
具体的には、たとえば支持体1上に、スピンナーを用いる等の従来公知の方法を用いて第一のポジ型レジスト組成物を塗布し、好ましくは80〜150℃の温度条件下、ベーク処理(プレベーク)を40〜120秒間、より好ましくは60〜90秒間施し、有機溶剤を揮発させることにより第一のレジスト膜2を形成できる。
第一のレジスト膜2の厚さは、好ましくは50〜500nm、より好ましくは50〜450nmである。この範囲内とすることにより、レジストパターンを高解像度で形成できる、エッチングに対する充分な耐性が得られる等の効果がある。
A method for forming the first resist
Specifically, for example, the first positive resist composition is applied onto the
The thickness of the first resist
次に、上記のようにして形成した第一のレジスト膜2を、フォトマスク3を介して選択的に露光し、PEB処理を施し、現像して第一のレジストパターンを形成する。
露光に用いる波長は、特に限定されず、KrFエキシマレーザー、ArFエキシマレーザー、F2エキシマレーザー、EUV(極紫外線)、VUV(真空紫外線)、EB(電子線)、X線、軟X線などの放射線を用いて行うことができる。微細なレジストパターンを形成しやすいことから、ArFエキシマレーザー、EUV、EBのいずれかが好ましく、ArFエキシマレーザーが特に好ましい。
フォトマスク3としては、特に限定されず、公知のものを利用でき、たとえば、遮光部の透過率が0%のバイナリーマスク(Binary−Mask)や、遮光部の透過率が6%のハーフトーン型位相シフトマスク(HT−Mask)を用いることができる。
当該バイナリーマスクは、一般的には石英ガラス基板上に、遮光部としてクロム膜、酸化クロム膜等が形成されたものが用いられる。
当該ハーフトーン型位相シフトマスクは、一般的には石英ガラス基板上に、遮光部としてMoSi(モリブデン・シリサイド)膜、クロム膜、酸化クロム膜、酸窒化シリコン膜等が形成されたものが用いられる。
なお、本実施形態では、フォトマスク3を介して露光を行っているが、本発明はこれに限定されず、フォトマスクを介さない露光、たとえばEB等による描画により選択的露光を行ってもよい。
Next, the first resist
The wavelength used for the exposure is not particularly limited, and includes KrF excimer laser, ArF excimer laser, F 2 excimer laser, EUV (extreme ultraviolet), VUV (vacuum ultraviolet), EB (electron beam), X-ray, soft X-ray, etc. Can be done using radiation. One of ArF excimer laser, EUV, and EB is preferable, and an ArF excimer laser is particularly preferable because a fine resist pattern can be easily formed.
The photomask 3 is not particularly limited, and a known one can be used. For example, a binary mask (Binary-Mask) in which the transmittance of the light shielding portion is 0%, or a halftone type in which the transmittance of the light shielding portion is 6%. A phase shift mask (HT-Mask) can be used.
The binary mask is generally formed by forming a chromium film, a chromium oxide film or the like as a light shielding portion on a quartz glass substrate.
As the halftone phase shift mask, generally, a quartz glass substrate on which a MoSi (molybdenum silicide) film, a chromium film, a chromium oxide film, a silicon oxynitride film, or the like is formed as a light shielding portion is used. .
In the present embodiment, the exposure is performed through the photomask 3, but the present invention is not limited to this, and the selective exposure may be performed by exposure not through the photomask, for example, drawing by EB or the like. .
第一のレジスト膜2の露光は、空気や窒素等の不活性ガス中で行う通常の露光(ドライ露光)により行ってもよく、液浸露光により行ってもよい。
液浸露光では、上述したように、露光時に、従来は空気や窒素等の不活性ガスで満たされているレンズと支持体上のレジスト膜との間の部分を、空気の屈折率よりも大きい屈折率を有する溶媒(液浸媒体)で満たした状態で露光を行う。
より具体的には、液浸露光は、上記のようにして得られたレジスト膜と露光装置の最下位置のレンズ間を、空気の屈折率よりも大きい屈折率を有する溶媒(液浸媒体)で満たし、その状態で、所望のフォトマスクを介して露光(浸漬露光)することによって実施できる。
液浸媒体としては、空気の屈折率よりも大きく、かつ、当該浸漬露光によって露光されるレジスト膜(工程(1)においては第一のレジスト膜2)の有する屈折率よりも小さい屈折率を有する溶媒が好ましい。かかる溶媒の屈折率としては、前記範囲内であれば特に制限されない。
空気の屈折率よりも大きく、かつ、レジスト膜の屈折率よりも小さい屈折率を有する溶媒としては、例えば、水、フッ素系不活性液体、シリコン系溶剤、炭化水素系溶剤等が挙げられる。
フッ素系不活性液体の具体例としては、C3HCl2F5、C4F9OCH3、C4F9OC2H5、C5H3F7等のフッ素系化合物を主成分とする液体等が挙げられ、沸点が70〜180℃のものが好ましく、80〜160℃のものがより好ましい。フッ素系不活性液体が上記範囲の沸点を有するものであると、露光終了後に、液浸に用いた媒体を、簡便な方法で除去できることから好ましい。
フッ素系不活性液体としては、特に、アルキル基の水素原子が全てフッ素原子で置換されたパーフロオロアルキル化合物が好ましい。パーフロオロアルキル化合物として具体的には、パーフルオロアルキルエーテル化合物やパーフルオロアルキルアミン化合物を挙げることができる。
さらに、具体的には、前記パーフルオロアルキルエーテル化合物としては、パーフルオロ(2−ブチル−テトラヒドロフラン)(沸点102℃)を挙げることができ、前記パーフルオロアルキルアミン化合物としては、パーフルオロトリブチルアミン(沸点174℃)を挙げることができる。
The exposure of the first resist
In immersion exposure, as described above, at the time of exposure, the portion between the lens, which is conventionally filled with an inert gas such as air or nitrogen, and the resist film on the support is larger than the refractive index of air. Exposure is performed in a state filled with a solvent having a refractive index (immersion medium).
More specifically, the immersion exposure is a solvent (immersion medium) having a refractive index larger than the refractive index of air between the resist film obtained as described above and the lowermost lens of the exposure apparatus. And in that state, exposure (immersion exposure) is performed through a desired photomask.
The immersion medium has a refractive index that is larger than the refractive index of air and smaller than the refractive index of the resist film (first resist
Examples of the solvent having a refractive index larger than the refractive index of air and smaller than the refractive index of the resist film include water, a fluorine-based inert liquid, a silicon-based solvent, and a hydrocarbon-based solvent.
Specific examples of the fluorine-based inert liquid include a fluorine-based compound such as C 3 HCl 2 F 5 , C 4 F 9 OCH 3 , C 4 F 9 OC 2 H 5 , and C 5 H 3 F 7 as a main component. Examples thereof include liquids, and those having a boiling point of 70 to 180 ° C are preferable, and those having a boiling point of 80 to 160 ° C are more preferable. It is preferable that the fluorine-based inert liquid has a boiling point in the above range since the medium used for immersion can be removed by a simple method after the exposure is completed.
As the fluorine-based inert liquid, a perfluoroalkyl compound in which all hydrogen atoms of the alkyl group are substituted with fluorine atoms is particularly preferable. Specific examples of the perfluoroalkyl compound include a perfluoroalkyl ether compound and a perfluoroalkylamine compound.
More specifically, examples of the perfluoroalkyl ether compound include perfluoro (2-butyl-tetrahydrofuran) (boiling point: 102 ° C.). Examples of the perfluoroalkylamine compound include perfluorotributylamine ( Boiling point of 174 ° C.).
工程(1)では、第一のレジスト膜2の露光部のアルカリ現像液に対する溶解性が増大するように、露光量およびPEB温度を設定する。つまり、露光およびPEBにより第一のレジスト膜2の露光部に供給されるエネルギー量が、該露光部のアルカリ現像液に対する溶解性は増大し、一方、未露光部のアルカリ現像液に対する溶解性は増大しないエネルギー量となるように、露光およびPEBを実施する。
より詳細に説明すると、化学増幅型ポジ型レジスト組成物からなる第一のレジスト膜2は、露光およびPEBを行うことで、酸発生剤成分からの酸の発生と、発生した酸の当該レジスト膜2内での拡散と、該酸の作用による当該レジスト膜のアルカリ現像液に対する溶解性の増大とが進行する。このとき、露光量およびPEBのベーク温度(PEB温度)が充分でなく、供給されるエネルギー量が充分でないと、露光部において、酸の発生および拡散が充分に進行せず、露光部のアルカリ現像液に対する溶解性が充分に増加しない。
そのため、露光部と未露光部との間のアルカリ現像液に対する溶解速度の差(溶解コントラスト)が小さく、現像しても良好なレジストパターンを形成できない。つまり、第一のレジストパターンを形成するためには、当該第一のレジスト膜2の露光、PEBおよび現像を行った際に、該レジスト膜2の露光部が、アルカリ現像液で溶解除去されるのに充分なアルカリ現像溶解性を発現する露光量およびPEB温度で、露光およびPEBを行う必要がある。
第一のレジスト膜2のアルカリ現像液に対する溶解性を増大させるためには、露光量、PEB温度ともにある程度以上の値が必要となる。たとえば露光量が少なすぎると、PEB温度を高くしても、アルカリ現像液に対する溶解性の増大は見られない。また、露光量が多くても、PEB温度が低すぎると、アルカリ現像液に対する溶解性の増大は見られない。
以下、露光後のレジスト膜に、アルカリ現像液で溶解除去されるのに充分なアルカリ現像溶解性を発現させることができるPEB温度を有効PEB温度ということがある。
In step (1), the exposure amount and the PEB temperature are set so that the solubility of the exposed portion of the first resist
More specifically, the first resist
For this reason, the difference in dissolution rate (dissolution contrast) between the exposed portion and the unexposed portion in the alkaline developer is small, and a good resist pattern cannot be formed even when developed. That is, in order to form the first resist pattern, when the first resist
In order to increase the solubility of the first resist
Hereinafter, the PEB temperature at which the resist film after exposure can exhibit sufficient alkali development solubility to be dissolved and removed with an alkaline developer may be referred to as an effective PEB temperature.
上記のうち、露光量については、第一のレジスト膜2のアルカリ現像液に対する溶解性が増大し得る温度であればよく、通常、第一のレジスト膜2の最適露光量(Eop1)が用いられる。ここで、「最適露光量」とは、当該レジスト膜を選択的に露光し、所定のPEB温度にてPEBを行い、現像した際に、レジストパターンが、設計パターン寸法の通りに忠実に再現される露光量をいう。
工程(1)でのPEB温度(Tpeb1)は、当該露光量にて露光された第一のレジスト膜2の露光部のアルカリ現像液に対する溶解性が増大し得る温度、つまり、第一のレジスト膜2の有効PEB温度の最低値(Tmin1)以上の温度であればよい。すなわち、Tmin1≦Tpeb1であればよい。
Tpeb1は、使用する第一のポジ型レジスト組成物の組成によっても異なるが、通常、70〜150℃の範囲内であり、80〜140℃が好ましく、85〜135℃がより好ましい。
該PEB処理におけるベーク時間は、通常、40〜120秒間であり、好ましくは60〜90秒間施される。
Among the above, the exposure amount may be a temperature at which the solubility of the first resist
The PEB temperature (T peb1 ) in the step (1) is a temperature at which the solubility of the exposed portion of the first resist
T peb1 varies depending on the composition of the first positive resist composition to be used, but is usually in the range of 70 to 150 ° C, preferably 80 to 140 ° C, and more preferably 85 to 135 ° C.
The baking time in the PEB treatment is usually 40 to 120 seconds, preferably 60 to 90 seconds.
適用しようとする露光量およびPEB温度が、第一のレジスト膜2のアルカリ現像液に対する溶解性が増大するものであるかどうかは、以下の手順により判定できる。
第一のレジスト膜2に対し、工程(1)で使用する露光光源(たとえばArFエキシマレーザー、EB、EUV等)にて、露光量を変化させて露光し、所定のベーク温度で30〜120秒間のPEB処理を行い、現像液として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(23℃)を用いて現像を行う。
このとき、所定のベーク温度にて露光量を増加させていった際に、露光量が所定値以上になると、第一のレジスト膜2の露光部のアルカリ現像液に対する溶解速度が1nm/秒以上となる場合は、当該ベーク温度が、第一のレジスト膜2のアルカリ現像液に対する溶解性が増大するベーク温度(第一のレジスト膜2のTmin1以上の温度)であると判定される。一方、露光量を増加させていっても、第一のレジスト膜2の露光部の現像液に対する溶解速度が1nm/秒以上とはならず、それよりも低い溶解速度で飽和を示す場合は、当該ベーク温度が、第一のレジスト膜2のアルカリ現像液に対する溶解性が増大しないベーク温度(第一のレジスト膜2のTmin1未満の温度)であると判定される。
また、このとき、アルカリ現像液に対する溶解速度が1nm/秒以上となる変化が生じた時点の露光量以上の露光量が、当該PEB温度において、第一のレジスト膜2のアルカリ現像液に対する溶解性が増大する露光量であると判定される。
Whether the exposure amount to be applied and the PEB temperature increase the solubility of the first resist
The first resist
At this time, when the exposure amount is increased at a predetermined baking temperature and the exposure amount becomes a predetermined value or more, the dissolution rate of the exposed portion of the first resist
At this time, the exposure amount equal to or higher than the exposure amount at the time when the change in dissolution rate in the alkaline developer becomes 1 nm / second or more is the solubility of the first resist
上記PEB処理後、第一のレジスト膜2のアルカリ現像を行う。アルカリ現像は、一般的に現像液として用いられているアルカリ水溶液、例えば濃度0.1〜10質量%のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)水溶液を用いて、公知の方法により実施できる。かかるアルカリ現像により、第一のレジスト膜2の露光部が除去されてレジストパターン2aが形成される。
After the PEB treatment, alkali development of the first resist
第一のレジストパターンは、上述した工程(1)の操作を繰り返すことにより形成することもできる。この場合に形成される第一のレジストパターンは、化学増幅型ポジ型レジスト組成物を用いたパターニングを2回以上行うことにより形成されたレジストパターンであることが好ましい。かかるレジストパターン形成方法によれば、第一のレジストパターンを、より微細な寸法で、かつ、簡便に形成できる。
具体的には、化学増幅型ポジ型レジスト組成物を用いてレジスト膜を形成して露光し、アルカリ現像してレジストパターンを形成した後、該レジストパターンのスペース部分に、別の化学増幅型ポジ型レジスト組成物を塗布して同様のパターニング操作を行う方法が挙げられる。
その際、別の化学増幅型ポジ型レジスト組成物を塗布して形成されるレジスト膜の膜厚は、すでに形成されているレジストパターンの高さ(厚さ)と同程度になるように塗布することが好ましい。このようにすることで、その後の反転用組成物による反転パターン形状が良好になりやすい。
また、別の化学増幅型ポジ型レジスト組成物には、すでに形成されているレジストパターンをできるだけ溶解しない有機溶剤を配合することが好ましい。このような有機溶剤としては、後述のパターン反転用組成物に用いられる、第一のレジスト膜を溶解しない有機溶剤と同様のものが挙げられる。
The first resist pattern can also be formed by repeating the operation of step (1) described above. The first resist pattern formed in this case is preferably a resist pattern formed by performing patterning using a chemically amplified positive resist composition twice or more. According to such a resist pattern forming method, the first resist pattern can be easily formed with finer dimensions.
Specifically, a chemically amplified positive resist composition is used to form a resist film, which is then exposed and alkali-developed to form a resist pattern. Then, another chemically amplified positive resist is formed in the space portion of the resist pattern. And a similar patterning operation by applying a mold resist composition.
At that time, the resist film formed by applying another chemically amplified positive resist composition is applied so that the thickness (thickness) of the resist pattern already formed is about the same. It is preferable. By doing in this way, the reverse pattern shape by the subsequent inversion composition tends to become favorable.
Moreover, it is preferable to mix | blend the organic solvent which does not melt | dissolve the resist pattern already formed in another chemical amplification type positive resist composition as much as possible. Examples of such an organic solvent include the same organic solvents that are used in the pattern reversal composition described below and do not dissolve the first resist film.
[工程(2)]
次いで、前記工程(1)における現像後に形成された複数のレジストパターン2aを、酸性のリソグラフィー用洗浄液を用いて洗浄する。
リソグラフィー用洗浄液は、酸性溶液であり、そのpHは4.5以下であることが好ましく、そのpHは4以下であることがより好ましく、そのpHは2〜3.5であることがさらに好ましい。
前記リソグラフィー用洗浄液のpHは、常温(25℃)で、市販のpH/ORPメーターにより測定される値を示す。
このように、酸性の洗浄液を用いて洗浄を行うことにより、複数のレジストパターン2aは、当該洗浄液に溶存する酸成分を含むレジストパターン2sに変化する。そして、この酸成分の作用によってアルカリ現像液に対する溶解性が増大する。
[Step (2)]
Next, the plurality of resist
The cleaning liquid for lithography is an acidic solution, and its pH is preferably 4.5 or less, more preferably 4 or less, and further preferably 2 to 3.5.
The pH of the cleaning liquid for lithography shows a value measured by a commercially available pH / ORP meter at room temperature (25 ° C.).
Thus, by performing cleaning using an acidic cleaning solution, the plurality of resist
リソグラフィー用洗浄液は、酸性溶液であれば特に限定されず、なかでもパターン倒れの抑制、アルカリ現像後の不溶物のレジスト膜表面への再付着防止を図ることができることから、界面活性剤を含有する洗浄液であることが好ましい。
ただし、本発明におけるリソグラフィー用洗浄液は、界面活性剤を含有する洗浄液に限定されるものではなく、界面活性剤を含有していない洗浄液も用いることができる。
The lithography cleaning solution is not particularly limited as long as it is an acidic solution. In particular, it contains a surfactant because it can suppress pattern collapse and prevent redeposition of insoluble matter after alkali development to the resist film surface. A cleaning liquid is preferred.
However, the cleaning liquid for lithography in the present invention is not limited to a cleaning liquid containing a surfactant, and a cleaning liquid not containing a surfactant can also be used.
(溶媒)
リソグラフィー用洗浄液の溶媒としては、たとえば、水、水と水混和性有機溶剤との混合溶媒が好適なものとして挙げられる。
水混和性有機溶剤は、一価アルコール又は多価アルコールを用いることができる。
上記一価アルコールとしては、例えば、メタノール、エタノール、プロパノールが挙げられ、多価アルコールとしては、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、グリセリン、又はこれらのアルキルエーテル化物若しくはエステル化物が挙げられる。
水混和性有機溶剤の含有割合としては、混合溶媒中、0.01〜10質量%が好ましく、0.1〜5質量%がより好ましい。
リソグラフィー用洗浄液において、上述のような水と水混和性有機溶剤との混合溶媒を用いることにより、前記第一のレジストパターンを洗浄する際にリソグラフィー用洗浄液を、前記第一のレジストパターン表面に効率よく濡らすことができる。
リソグラフィー用洗浄液中、溶媒の含有量は、90〜99.99質量%であることが好ましく、95〜99.95質量%であることがより好ましい。
(solvent)
Suitable examples of the solvent for the lithography cleaning liquid include water and a mixed solvent of water and a water-miscible organic solvent.
As the water-miscible organic solvent, a monohydric alcohol or a polyhydric alcohol can be used.
Examples of the monohydric alcohol include methanol, ethanol, and propanol. Examples of the polyhydric alcohol include ethylene glycol, propylene glycol, diethylene glycol, glycerin, and alkyl etherified products or esterified products thereof.
As a content rate of a water-miscible organic solvent, 0.01-10 mass% is preferable in a mixed solvent, and 0.1-5 mass% is more preferable.
By using a mixed solvent of water and a water-miscible organic solvent as described above in the cleaning liquid for lithography, the cleaning liquid for lithography is efficiently applied to the surface of the first resist pattern when cleaning the first resist pattern. Can get wet well.
In the cleaning liquid for lithography, the content of the solvent is preferably 90 to 99.99% by mass, and more preferably 95 to 99.95% by mass.
(界面活性剤)
本発明のパターン形成方法において、界面活性剤を含有するリソグラフィー用洗浄液を用いる場合、その界面活性剤としては、たとえば従来公知のアニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤、両性界面活性剤、ノニオン界面活性剤が挙げられ、なかでも前記第一のレジストパターンのアルカリ現像液に対する溶解性が増大しやすいことから、親水性部がアニオン性基となるアニオン界面活性剤が好ましい。
アニオン性基としては、たとえばカルボン酸基、スルホン酸基、リン酸基が挙げられ、スルホン酸基が好ましい。
本発明において「アニオン界面活性剤」は、中和処理された塩タイプ、中和処理前の酸タイプのいずれも包含する。いずれのタイプもリソグラフィー用洗浄液中ではイオンに解離し、後述の工程(3)におけるベークにより、第一のレジストパターンに作用してアルカリ現像溶解性を増大する成分である。
アニオン界面活性剤として具体的には、たとえば、炭素数8〜20のアルキル基を有する高級脂肪酸、高級アルキル硫酸エステル、高級アルキルスルホン酸、高級アルキルアリールスルホン酸、スルホン酸基を有するその他の界面活性剤、若しくは高級アルコールリン酸エステル、又はそれらの塩が挙げられる。
上記炭素数8〜20のアルキル基は、直鎖状又は分岐鎖状のいずれであってもよく、分子鎖中にフェニレン基又は酸素原子等が介在していてもよいし、アルキル基中の水素原子の一部が水酸基やカルボキシ基で置換されていてもよい。
(Surfactant)
In the pattern forming method of the present invention, when a lithography cleaning liquid containing a surfactant is used, examples of the surfactant include conventionally known anionic surfactants, cationic surfactants, amphoteric surfactants, and nonionic surfactants. Among them, an anionic surfactant having a hydrophilic part as an anionic group is preferable because the solubility of the first resist pattern in an alkaline developer is likely to increase.
Examples of the anionic group include a carboxylic acid group, a sulfonic acid group, and a phosphoric acid group, and a sulfonic acid group is preferable.
In the present invention, the “anionic surfactant” includes both a salt type subjected to neutralization treatment and an acid type before neutralization treatment. Either type is a component that dissociates into ions in the lithography cleaning liquid and acts on the first resist pattern by baking in step (3) described later to increase the alkali development solubility.
Specific examples of anionic surfactants include, for example, higher fatty acids having higher alkyl groups having 8 to 20 carbon atoms, higher alkyl sulfates, higher alkyl sulfonic acids, higher alkyl aryl sulfonic acids, and other surface activities having sulfonic acid groups. Agents, higher alcohol phosphates, or salts thereof.
The alkyl group having 8 to 20 carbon atoms may be linear or branched, a phenylene group or an oxygen atom may be present in the molecular chain, or hydrogen in the alkyl group. A part of the atoms may be substituted with a hydroxyl group or a carboxy group.
上記の高級脂肪酸の具体例としては、ドデカン酸、テトラデカン酸、ステアリン酸等が挙げられる。
高級アルキル硫酸エステルの具体例としては、デシル硫酸エステル、ドデシル硫酸エステル等が挙げられる。
高級アルキルスルホン酸の具体例としては、デカンスルホン酸、ドデカンスルホン酸、テトラデカンスルホン酸、ペンタデカンスルホン酸、ステアリン酸スルホン酸等が挙げられる。
高級アルキルアリールスルホン酸の具体例としては、ドデシルベンゼンスルホン酸、デシルナフタレンスルホン酸等が挙げられる。
スルホン酸基を有するその他の界面活性剤としては、ドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸等のアルキルジフェニルエーテルジスルホン酸、ジオクチルスルホサクシネート等のジアルキルスルホサクシネート等が挙げられる。
高級アルコールリン酸エステルの具体例としては、パルミチルリン酸エステル、ヒマシ油アルキルリン酸エステル、ヤシ油アルキルリン酸エステル等が挙げられる。
Specific examples of the higher fatty acid include dodecanoic acid, tetradecanoic acid, stearic acid and the like.
Specific examples of higher alkyl sulfates include decyl sulfate, dodecyl sulfate and the like.
Specific examples of the higher alkyl sulfonic acid include decane sulfonic acid, dodecane sulfonic acid, tetradecane sulfonic acid, pentadecane sulfonic acid, stearic acid sulfonic acid, and the like.
Specific examples of higher alkylaryl sulfonic acids include dodecylbenzene sulfonic acid and decylnaphthalene sulfonic acid.
Examples of other surfactants having a sulfonic acid group include alkyl diphenyl ether disulfonic acids such as dodecyl diphenyl ether disulfonic acid, and dialkyl sulfosuccinates such as dioctyl sulfosuccinate.
Specific examples of higher alcohol phosphates include palmityl phosphate, castor oil alkyl phosphate, coconut oil alkyl phosphate, and the like.
上記のアニオン界面活性剤のなかでも、スルホン酸基を有する界面活性剤が好ましく、具体的には、アルキルスルホン酸、アルキルベンゼンスルホン酸、オレフィンスルホン酸、アルキルジフェニルエーテルジスルホン酸、アルキルナフタレンスルホン酸、又はこれらの塩;ジアルキルスルホサクシネート等が挙げられる。
これらのなかでも、アルキルスルホン酸、アルキルベンゼンスルホン酸、アルキルジフェニルエーテルジスルホン酸、又はこれらの塩;ジアルキルスルホサクシネートがより好ましい。
アルキルスルホン酸のアルキル基の平均炭素数は9〜21が好ましく、12〜18がより好ましい。
アルキルベンゼンスルホン酸のアルキル基の平均炭素数は6〜18が好ましく、9〜15がより好ましい。
アルキルジフェニルエーテルジスルホン酸のアルキル基の平均炭素数は6〜18が好ましく、9〜15がより好ましい。
ジアルキルスルホサクシネートのアルキル基の平均炭素数は4〜12が好ましく、6〜10がより好ましい。
上記の中でも、平均炭素数15のアルキル基を有するアルキルスルホン酸又はその塩、平均炭素数12のアルキル基を有するアルキルベンゼンスルホン酸又はその塩が特に好ましい。
Among the above-mentioned anionic surfactants, surfactants having a sulfonic acid group are preferable. Specifically, alkylsulfonic acid, alkylbenzenesulfonic acid, olefinsulfonic acid, alkyldiphenyl ether disulfonic acid, alkylnaphthalenesulfonic acid, or these Salt of dialkylsulfosuccinate and the like.
Among these, alkylsulfonic acid, alkylbenzenesulfonic acid, alkyldiphenyl ether disulfonic acid, or a salt thereof; dialkylsulfosuccinate is more preferable.
9-21 are preferable and, as for the average carbon number of the alkyl group of alkylsulfonic acid, 12-18 are more preferable.
6-18 are preferable and, as for the average carbon number of the alkyl group of alkylbenzenesulfonic acid, 9-15 are more preferable.
6-18 are preferable and, as for the average carbon number of the alkyl group of alkyl diphenyl ether disulfonic acid, 9-15 are more preferable.
4-12 are preferable and, as for the average carbon number of the alkyl group of dialkyl sulfosuccinate, 6-10 are more preferable.
Among these, alkylsulfonic acid having an alkyl group having an average carbon number of 15 or a salt thereof, and alkylbenzenesulfonic acid having an alkyl group having an average carbon number of 12 or a salt thereof are particularly preferable.
塩の形態としては、ナトリウム、カリウム等のアルカリ金属の塩;カルシウム、マグネシウム等のアルカリ土類金属の塩;モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン等のアルカノールアミン塩;アンモニウム塩が挙げられる。 Examples of the salt include salts of alkali metals such as sodium and potassium; salts of alkaline earth metals such as calcium and magnesium; alkanolamine salts such as monoethanolamine, diethanolamine and triethanolamine; and ammonium salts.
リソグラフィー用洗浄液中、界面活性剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。
リソグラフィー用洗浄液中、界面活性剤の含有量(質量基準)は、10ppm以上1質量%以下であることが好ましく、500〜5000ppmであることがより好ましい。界面活性剤の含有量が10ppm以上、より好ましくは500ppm以上であることにより、前記第一のレジストパターンのアルカリ現像液に対する溶解性が増大しやすくなる。また、リソグラフィー用洗浄液の表面張力を充分に低下させることができ、パターン倒れを有効に抑制できる。界面活性剤の含有量が1質量%以下であることにより、リソグラフィー用洗浄液に対してレジストパターンが溶解しにくくなり、第一のレジストパターンの寸法変動がより抑制される。
In the cleaning liquid for lithography, one kind of surfactant may be used alone, or two or more kinds may be mixed and used.
In the cleaning liquid for lithography, the content (mass basis) of the surfactant is preferably 10 ppm or more and 1% by mass or less, and more preferably 500 to 5000 ppm. When the content of the surfactant is 10 ppm or more, more preferably 500 ppm or more, the solubility of the first resist pattern in the alkaline developer tends to increase. Further, the surface tension of the lithography cleaning liquid can be sufficiently reduced, and pattern collapse can be effectively suppressed. When the content of the surfactant is 1% by mass or less, the resist pattern is hardly dissolved in the lithography cleaning liquid, and the dimensional variation of the first resist pattern is further suppressed.
リソグラフィー用洗浄液は、上述した溶媒、界面活性剤以外に、たとえばアミン化合物、又はNH3(アンモニア水)等のpH調整用成分を含有していてもよい。 The lithography cleaning liquid may contain, for example, an amine compound or a pH adjusting component such as NH 3 (ammonia water) in addition to the solvent and the surfactant described above.
(アミン化合物)
リソグラフィー用洗浄液にアミン化合物を含有させることにより、たとえば界面活性剤としてアニオン界面活性剤を用いた場合、アニオン界面活性剤の一部と塩を形成して、アニオン界面活性剤の第一のレジスト膜への過度の浸透を抑制することができる。これにより、リソグラフィー用洗浄液に対して第一のレジストパターンが溶解しにくくなり、寸法変動がさらに抑制される。
(Amine compound)
By including an amine compound in the cleaning liquid for lithography, for example, when an anionic surfactant is used as the surfactant, a part of the anionic surfactant forms a salt to form a first resist film of the anionic surfactant. Excessive penetration into can be suppressed. As a result, the first resist pattern is hardly dissolved in the lithography cleaning liquid, and the dimensional variation is further suppressed.
アミン化合物としては、水溶性を有するアミン化合物が好ましく、例えば、炭素数2〜5のアルキレン基又はアルキル基を有する、アルカノールアミン、アルキルアルカノールアミン;第四級アミン化合物を挙げることができる。 The amine compound is preferably an amine compound having water solubility, and examples thereof include alkanolamines, alkylalkanolamines; quaternary amine compounds having an alkylene group or alkyl group having 2 to 5 carbon atoms.
アルカノールアミンとしては、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミンが例示できる。
アルキルアルカノールアミンとしては、エチルモノエタノールアミン、ブチルモノエタノールアミン、ジメチルエタノールアミン、ジエチルエタノールアミン、エチルジエタノールアミン、ブチルジエタノールアミン、ジブチルエタノールアミンが例示できる。
Examples of alkanolamines include monoethanolamine, diethanolamine, and triethanolamine.
Examples of the alkyl alkanolamine include ethyl monoethanolamine, butyl monoethanolamine, dimethylethanolamine, diethylethanolamine, ethyldiethanolamine, butyldiethanolamine, and dibutylethanolamine.
第四級アミン化合物としては、第四級アンモニウム水酸化物、第四級アンモニウムハロゲン化物等が挙げられ、第四級アンモニウム水酸化物が好ましい。
かかる第四級アンモニウム水酸化物の中でも、総炭素数4〜24のアルキル基又はアルケニル基を有する第四級アンモニウム水酸化物が好ましい。
ここで、アルキル基としては、メチル基、エチル基、直鎖状若しくは分枝鎖状のプロピル基、直鎖状若しくは分枝鎖状のブチル基、直鎖状若しくは分枝鎖状のペンチル基、又は直鎖状若しくは分枝鎖状のヘキシル基が挙げられる。また、アルケニル基としては、エチレン基、直鎖状若しくは分枝鎖状のプロピレン基、直鎖状若しくは分枝鎖状のブチレン基、直鎖状若しくは分枝鎖状のペンテニル基、又は直鎖状若しくは分枝鎖状のヘキセニル基が挙げられる。
このような第四級アンモニウム水酸化物は、上記のアルキル基及びアルケニル基の中から最大4つまで任意の組み合わせで含むことができる。このような第四級アンモニウム水酸化物としては、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、2−ヒドロキシエチルトリメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラプロピルアンモニウムヒドロキシド、メチルトリプロピルアンモニウムヒドロキシド、テトラブチルアンモニウムヒドロキシド、テトラペンチルアンモニウムヒドロキシド、メチルトリブチルアンモニウムヒドロキシド等が挙げられる。
これらの中でも、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、テトラプロピルアンモニウムヒドロキシド、テトラブチルアンモニウムヒドロキシド、テトラペンチルアンモニウムヒドロキシドが好ましく、テトラメチルアンモニウムシドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシドが特に好ましい。
Examples of the quaternary amine compound include quaternary ammonium hydroxides and quaternary ammonium halides, with quaternary ammonium hydroxides being preferred.
Among such quaternary ammonium hydroxides, quaternary ammonium hydroxides having an alkyl group or an alkenyl group having 4 to 24 carbon atoms are preferable.
Here, as the alkyl group, a methyl group, an ethyl group, a linear or branched propyl group, a linear or branched butyl group, a linear or branched pentyl group, Or a linear or branched hexyl group is mentioned. Examples of the alkenyl group include an ethylene group, a linear or branched propylene group, a linear or branched butylene group, a linear or branched pentenyl group, or a linear Or a branched hexenyl group is mentioned.
Such quaternary ammonium hydroxides can be included in any combination of up to four of the above alkyl and alkenyl groups. Such quaternary ammonium hydroxides include tetramethylammonium hydroxide, tetraethylammonium hydroxide, 2-hydroxyethyltrimethylammonium hydroxide, tetrapropylammonium hydroxide, methyltripropylammonium hydroxide, tetrabutylammonium hydroxide. And tetrapentylammonium hydroxide and methyltributylammonium hydroxide.
Among these, tetramethylammonium hydroxide, tetraethylammonium hydroxide, tetrapropylammonium hydroxide, tetrabutylammonium hydroxide, and tetrapentylammonium hydroxide are preferable, and tetramethylammonium chloride and tetraethylammonium hydroxide are particularly preferable.
上記のアミン化合物の中でも、モノエタノールアミン、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、ジエタノールアミン、トリエタノールアミンが好ましく、モノエタノールアミン、テトラメチルアンモニウムヒドロキシドがより好ましい。 Among the above amine compounds, monoethanolamine, tetramethylammonium hydroxide, diethanolamine, and triethanolamine are preferable, and monoethanolamine and tetramethylammonium hydroxide are more preferable.
リソグラフィー用洗浄液中、アミン化合物は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。
リソグラフィー用洗浄液中、アミン化合物の含有量(質量基準)は、10ppm以上1質量%以下であることが好ましく、10〜1000ppmであることがより好ましい。
In the cleaning liquid for lithography, the amine compound may be used alone or in combination of two or more.
In the cleaning liquid for lithography, the content (mass basis) of the amine compound is preferably 10 ppm or more and 1% by mass or less, and more preferably 10 to 1000 ppm.
また、界面活性剤としてアニオン界面活性剤を用いた場合、アニオン界面活性剤と、アミン化合物との混合比率(質量比)は、30:1〜1:2であることが好ましく、10:1〜1:1であることがより好ましい。
当該含有比率が上記範囲内であることにより、アニオン界面活性剤とアミン化合物との含有量のバランスを良好に保つことができ、アニオン界面活性剤の一部とアミン化合物との塩が形成されやすくなって第一のレジストパターンの寸法変動がより抑制される。また、酸タイプのアニオン界面活性剤を用いた場合、リソグラフィー用洗浄液のpHを酸性領域に容易に調整できる。
アニオン界面活性剤とアミン化合物とで形成される塩のなかで好適なものとしては、平均炭素数9〜21のアルキル基を有するアルキルスルホン酸のアルカノールアミン塩(好ましくはモノエタノールアミン塩、ジエタノールアミン塩)、テトラメチルアンモニウム塩、又はテトラエチルアンモニウム塩;
平均炭素数6〜18のアルキル基を有するアルキルベンゼンスルホン酸のアルカノールアミン塩(好ましくはモノエタノールアミン塩、ジエタノールアミン塩)、テトラメチルアンモニウム塩、又はテトラエチルアンモニウム塩が挙げられる。
なかでも、平均炭素数9〜21のアルキル基を有するアルキルスルホン酸のアルカノールアミン塩がより好ましく。平均炭素数15のアルキル基を有するアルキルスルホン酸とモノエタノールアミンとの塩が最も好ましい。
Further, when an anionic surfactant is used as the surfactant, the mixing ratio (mass ratio) of the anionic surfactant and the amine compound is preferably 30: 1 to 1: 2, and 10: 1 to More preferably, it is 1: 1.
When the content ratio is within the above range, the balance of the content of the anionic surfactant and the amine compound can be kept good, and a salt of a part of the anionic surfactant and the amine compound is easily formed. Thus, the dimensional variation of the first resist pattern is further suppressed. Further, when an acid type anionic surfactant is used, the pH of the lithography cleaning solution can be easily adjusted to an acidic region.
Among the salts formed with an anionic surfactant and an amine compound, alkanolamine salts of alkylsulfonic acids having an alkyl group having an average carbon number of 9 to 21 (preferably monoethanolamine salts and diethanolamine salts) are preferable. ), Tetramethylammonium salt, or tetraethylammonium salt;
Examples thereof include alkanolamine salts (preferably monoethanolamine salts and diethanolamine salts), tetramethylammonium salts, and tetraethylammonium salts of alkylbenzenesulfonic acids having an alkyl group having an average carbon number of 6 to 18.
Especially, the alkanolamine salt of the alkylsulfonic acid which has a C9-C21 alkyl group is more preferable. Most preferred is a salt of an alkylsulfonic acid having an alkyl group with an average carbon number of 15 and monoethanolamine.
工程(2)において、前記第一のレジストパターンとリソグラフィー用洗浄液とを接触させる時間(洗浄時間)は、第一の化学増幅型ポジ型レジスト組成物の種類、用途に応じて適宜設定することができ、5〜90秒間とすることが好ましく、5〜30秒間とすることがより好ましい。
また、前記第一のレジストパターンにリソグラフィー用洗浄液を接触させる方法としては、たとえば、リソグラフィー用洗浄液をレジストパターン表面に塗布したり、ノズル等から吹き付け(塗出し)たり、又はレジストパターンをリソグラフィー用洗浄液に浸漬させたりする方法が挙げられる。
なお、本発明のパターン形成方法においては、工程(1)の現像の後、工程(2)の前に、所望により、純水によるリンスを行う工程を有していてもよい。
In the step (2), the time (cleaning time) for bringing the first resist pattern into contact with the lithography cleaning liquid can be appropriately set according to the type and application of the first chemical amplification type positive resist composition. Preferably 5 to 90 seconds, more preferably 5 to 30 seconds.
Further, as a method for bringing the lithography cleaning solution into contact with the first resist pattern, for example, a lithography cleaning solution is applied to the resist pattern surface, sprayed (coated) from a nozzle or the like, or the resist pattern is applied to the lithography cleaning solution. And a method of immersing the film in water.
In addition, in the pattern formation method of this invention, after the image development of a process (1), you may have the process of performing the rinse with a pure water if desired before a process (2).
[工程(3)]
次に、工程(2)で洗浄した後の複数のレジストパターン2sをベークする。
かかるベークは、ベーク温度を、当該ベーク後のレジストパターン2bが工程(4)のアルカリ現像により除去されるように設定して行う。
工程(2)の洗浄と、工程(3)のベークとを行うと、第一のレジストパターンに酸成分が吸着残存し、当該酸成分と、第一のレジストパターンを構成する成分とが反応して、
第一のレジストパターンのアルカリ現像液に対する溶解性が増大する。そのため、後段の工程(4)において、アルカリ現像を行うと、レジストパターン2bが除去される。
[Step (3)]
Next, the plurality of resist
Such baking is performed by setting the baking temperature so that the resist
When the cleaning in the step (2) and the baking in the step (3) are performed, the acid component is adsorbed and remains on the first resist pattern, and the acid component reacts with the component constituting the first resist pattern. And
The solubility of the first resist pattern in an alkaline developer increases. Therefore, the resist
ベーク温度は、使用するパターン反転用組成物の組成によっても異なるが、100℃以上であることが好ましく、110℃以上であることがより好ましく、120〜160℃がさらに好ましい。ベーク温度が100℃以上であると、第一のレジストパターンのアルカリ現像液に対する溶解性が増大しやすくなる。たとえば前記第一のポジ型レジスト組成物における酸解離性溶解抑制基においては脱保護が起こりやすくなる。
ベーク時間は、40〜120秒間が好ましく、60〜90秒間がより好ましい。
The bake temperature varies depending on the composition of the pattern reversal composition to be used, but is preferably 100 ° C. or higher, more preferably 110 ° C. or higher, and further preferably 120 to 160 ° C. When the baking temperature is 100 ° C. or higher, the solubility of the first resist pattern in the alkaline developer tends to increase. For example, deprotection tends to occur in the acid dissociable, dissolution inhibiting group in the first positive resist composition.
The baking time is preferably 40 to 120 seconds, more preferably 60 to 90 seconds.
[工程(4)]
次に、第一のレジストパターンが形成された支持体1上に、第一のレジスト膜2を溶解しない有機溶剤(以下、(S’)成分という。)を含有するパターン反転用組成物を塗布し、レジストパターン2b間の空隙を充填するパターン反転用膜6を形成する。
パターン反転用組成物が(S’)成分を含有することで、パターン反転用組成物を塗布した際の、パターン反転用組成物中の有機溶剤によるレジストパターン2bの溶解を抑制でき、レジストパターン2bの形状の悪化や消失、レジストパターン2bとパターン反転用膜6との界面でのミキシングの発生等を防止することができる。
[Step (4)]
Next, a pattern reversal composition containing an organic solvent (hereinafter referred to as (S ′) component) that does not dissolve the first resist
When the pattern reversal composition contains the component (S ′), dissolution of the resist
ここで、(S’)成分における「第一のレジスト膜を溶解しない」とは、支持体上に第一のポジ型レジスト組成物を塗布し、乾燥させて、23℃条件下、膜厚0.2μmのレジスト膜を形成し、これを当該有機溶剤に浸漬したときに、60分後においても、当該レジスト膜の消失または膜厚の顕著な変動が生じない(好ましくは、該レジスト膜の膜厚が0.16μm以下とならない。)ことを示す。
(S’)成分としては、第一のレジスト膜を溶解せず、かつ、パターン反転用組成物に配合される成分を溶解し得るものであればよい。なかでも、アルコール系有機溶剤、フッ素系有機溶剤および水酸基を有さないエーテル系有機溶剤からなる群から選択される少なくとも一種であることが好ましい。そのなかでも、塗布性、樹脂成分などの材料の溶解性の点から、アルコール系有機溶剤が好ましい。
ここで、「アルコール系有機溶剤」とは、脂肪族炭化水素の水素原子の少なくとも1つが水酸基で置換された化合物であって、常温、常圧下で液体である化合物である。前記脂肪族炭化水素を構成する主鎖の構造は、鎖状構造であってもよく、環状構造であってもよく、該鎖状構造中に環状構造を有していてもよく、また、該鎖状構造中にエーテル結合を含むものであってもよい。
「フッ素系有機溶剤」とは、フッ素原子を含む化合物であって、常温、常圧下で液体である化合物である。
「水酸基を有さないエーテル系有機溶剤」とは、その構造中にエーテル結合(C−O−C)を有し、水酸基を有さず、かつ、常温常圧下で液体である化合物である。該水酸基を有さないエーテル系有機溶剤は、さらに、水酸基に加えてカルボニル基も有さないことが好ましい。
Here, “does not dissolve the first resist film” in the component (S ′) means that the first positive resist composition is applied on a support and dried, and the film thickness is 0 at 23 ° C. When a resist film having a thickness of 2 μm is formed and immersed in the organic solvent, the resist film disappears or the film thickness does not change significantly even after 60 minutes (preferably the film of the resist film The thickness does not become 0.16 μm or less.)
As the component (S ′), any component that does not dissolve the first resist film and can dissolve the components blended in the pattern reversal composition may be used. Especially, it is preferable that it is at least 1 type selected from the group which consists of an alcohol type organic solvent, a fluorine type organic solvent, and an ether type organic solvent which does not have a hydroxyl group. Among these, alcohol-based organic solvents are preferable from the viewpoint of applicability and solubility of materials such as resin components.
Here, the “alcohol-based organic solvent” is a compound in which at least one of the hydrogen atoms of the aliphatic hydrocarbon is substituted with a hydroxyl group, and is a compound that is liquid at normal temperature and normal pressure. The structure of the main chain constituting the aliphatic hydrocarbon may be a chain structure, may be a cyclic structure, may have a cyclic structure in the chain structure, The chain structure may contain an ether bond.
The “fluorine-based organic solvent” is a compound containing a fluorine atom and is a liquid at normal temperature and normal pressure.
The “ether-based organic solvent having no hydroxyl group” is a compound that has an ether bond (C—O—C) in its structure, does not have a hydroxyl group, and is liquid at normal temperature and pressure. The ether organic solvent having no hydroxyl group preferably further has no carbonyl group in addition to the hydroxyl group.
アルコール系有機溶剤としては、1価アルコール、2価アルコール、2価アルコールの誘導体等が好ましい。
1価アルコールとしては、炭素数にもよるが、1級または2級の1価アルコールが好ましく、なかでも1級の1価アルコールが最も好ましい。
ここで1価アルコールとは、炭素および水素のみから構成される炭化水素化合物の水素原子の1つが水酸基で置換された化合物を意味し、2価以上の多価アルコールの誘導体は含まれない。該炭化水素化合物は、鎖状構造のものであってもよく、環状構造を有するものであってもよい。
2価アルコールとは、前記炭化水素化合物の水素原子の2つが水酸基で置換された化合物を意味し、3価以上の多価アルコールの誘導体は含まれない。
2価アルコールの誘導体としては、2価アルコールの水酸基の1つが置換基(アルコキシ基、アルコキシアルキルオキシ基等)で置換された化合物が挙げられる。
As the alcohol organic solvent, monohydric alcohols, dihydric alcohols, derivatives of dihydric alcohols, and the like are preferable.
As the monohydric alcohol, although depending on the number of carbon atoms, a primary or secondary monohydric alcohol is preferable, and a primary monohydric alcohol is most preferable.
Here, the monohydric alcohol means a compound in which one of the hydrogen atoms of a hydrocarbon compound composed only of carbon and hydrogen is substituted with a hydroxyl group, and does not include a dihydric or higher polyhydric alcohol derivative. The hydrocarbon compound may have a chain structure or a cyclic structure.
The dihydric alcohol means a compound in which two hydrogen atoms of the hydrocarbon compound are substituted with a hydroxyl group, and does not include a trihydric or higher polyhydric alcohol derivative.
Examples of the dihydric alcohol derivative include compounds in which one of the hydroxyl groups of the dihydric alcohol is substituted with a substituent (such as an alkoxy group or an alkoxyalkyloxy group).
アルコール系有機溶剤の沸点(常圧下)は、80〜160℃であることが好ましく、90〜150℃であることがさらに好ましく、100〜135℃であることが塗布性、保存時の組成の安定性、およびPAB工程やPEB工程の加熱温度の観点から最も好ましい。
かかるアルコール系有機溶剤として具体的には、鎖状構造のものとして、プロピレングリコール(PG);1−ブトキシ−2−プロパノール(PGB)、n−ヘキサノール、2−ヘプタノール、3−ヘプタノール、1−ヘプタノール、5−メチル−1−ヘキサノール、6−メチル−2−ヘプタノール、1−オクタノール、2−オクタノール、3−オクタノール、4−オクタノール、2−エチル−1−ヘキサノール、2−(2−ブトキシエトキシ)エタノール、n−ペンチルアルコール、s−ペンチルアルコール、t−ペンチルアルコール、イソペンチルアルコール、イソブタノール(イソブチルアルコール又は2−メチル−1−プロパノールとも称する。)、イソプロピルアルコール、2−エチルブタノール、ネオペンチルアルコール、n−ブタノール、s−ブタノール、t−ブタノール、1−プロパノール、2−メチル−1−ブタノール、2−メチル−2−ブタノール、4−メチル−2−ペンタノール(メチルイソブチルカルビノール)等が挙げられる。
また、環状構造を有するものとして、シクロペンタンメタノール、1−シクロペンチルエタノール、シクロヘキサノール、シクロヘキサンメタノール(CM)、シクロヘキサンエタノール、1,2,3,6−テトラヒドロベンジルアルコール、exo−ノルボルネオール、2−メチルシクロヘキサノール、シクロヘプタノール、3,5−ジメチルシクロヘキサノール、ベンジルアルコール等が挙げられる。
The boiling point (under normal pressure) of the alcohol-based organic solvent is preferably 80 to 160 ° C., more preferably 90 to 150 ° C., and 100 to 135 ° C. for coating properties and stable composition during storage. And the most preferable from the viewpoint of the heating temperature in the PAB process and PEB process.
Specific examples of the alcohol-based organic solvent include propylene glycol (PG); 1-butoxy-2-propanol (PGB), n-hexanol, 2-heptanol, 3-heptanol, and 1-heptanol as those having a chain structure. 5-methyl-1-hexanol, 6-methyl-2-heptanol, 1-octanol, 2-octanol, 3-octanol, 4-octanol, 2-ethyl-1-hexanol, 2- (2-butoxyethoxy) ethanol N-pentyl alcohol, s-pentyl alcohol, t-pentyl alcohol, isopentyl alcohol, isobutanol (also referred to as isobutyl alcohol or 2-methyl-1-propanol), isopropyl alcohol, 2-ethylbutanol, neopentyl alcohol, n- Ethanol, s- butanol, t-butanol, 1-propanol, 2-methyl-1-butanol, 2-methyl-2-butanol, 4-methyl-2-pentanol (methyl isobutyl carbinol), and the like.
In addition, as those having a cyclic structure, cyclopentanemethanol, 1-cyclopentylethanol, cyclohexanol, cyclohexanemethanol (CM), cyclohexaneethanol, 1,2,3,6-tetrahydrobenzyl alcohol, exo-norbornol, 2-methyl Examples include cyclohexanol, cycloheptanol, 3,5-dimethylcyclohexanol, and benzyl alcohol.
アルコール系有機溶剤のなかでは、鎖状構造の1価アルコールまたは2価アルコールの誘導体が好ましく、1−ブトキシ−2−プロパノール(PGB);イソブタノール(2−メチル−1−プロパノール)、4−メチル−2−ペンタノール(メチルイソブチルカルビノール)、n−ブタノールが好ましく、イソブタノール(2−メチル−1−プロパノール)、1−ブトキシ−2−プロパノール(PGB)が最も好ましい。 Among alcohol-based organic solvents, chain-structured monohydric alcohols or dihydric alcohol derivatives are preferred, such as 1-butoxy-2-propanol (PGB); isobutanol (2-methyl-1-propanol), 4-methyl. 2-Pentanol (methyl isobutyl carbinol) and n-butanol are preferred, and isobutanol (2-methyl-1-propanol) and 1-butoxy-2-propanol (PGB) are most preferred.
フッ素系有機溶剤としては、パーフルオロ−2−ブチルテトラヒドロフラン等が挙げられる。 Examples of the fluorine-based organic solvent include perfluoro-2-butyltetrahydrofuran.
水酸基を有さないエーテル系有機溶剤としては、下記一般式(s−1)で表される化合物が好適なものとして挙げられる。
R40−O−R41 …(s−1)
[式中、R40、R41はそれぞれ独立して1価の炭化水素基であり、R40とR41とが結合して環を形成していてもよい。−O−はエーテル結合を示す。]
Preferred examples of the ether organic solvent having no hydroxyl group include compounds represented by the following general formula (s-1).
R 40 —O—R 41 (s-1)
[Wherein, R 40 and R 41 each independently represent a monovalent hydrocarbon group, and R 40 and R 41 may combine to form a ring. -O- represents an ether bond. ]
前記式中、R40、R41の炭化水素基としては、たとえばアルキル基、アリール基等が挙げられ、アルキル基が好ましい。なかでも、R40、R41のいずれもアルキル基であることが好ましく、R40とR41とが、同じアルキル基であることがより好ましい。
R40、R41の各アルキル基としては、特に制限はなく、たとえば炭素数1〜20の直鎖状、分岐鎖状または環状のアルキル基等が挙げられる。該アルキル基は、その水素原子の一部または全部がハロゲン原子等で置換されていてもよく、されていなくてもよい。
該アルキル基としては、レジスト組成物の塗布性が良好なこと等から、炭素数1〜15であることが好ましく、炭素数1〜10であることがより好ましい。具体的には、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、n−ペンチル基、イソペンチル基、シクロペンチル基、ヘキシル基等が挙げられ、n−ブチル基、イソペンチル基が特に好ましい。
前記アルキル基の水素原子が置換されていてもよいハロゲン原子としては、フッ素原子であることが好ましい。
R40、R41の各アリール基としては、特に制限はなく、たとえば炭素数6〜12のアリール基であって、該アリール基は、その水素原子の一部または全部がアルキル基、アルコキシ基、ハロゲン原子等で置換されていてもよく、されていなくてもよい。
該アリール基としては、安価に合成可能なことから、炭素数6〜10のアリール基が好ましい。具体的には、たとえばフェニル基、ベンジル基、ナフチル基等が挙げられる。
前記アリール基の水素原子が置換されていてもよいアルキル基としては、炭素数1〜5のアルキル基が好ましく、メチル基、エチル基、プロピル基、n−ブチル基、tert−ブチル基であることがより好ましい。
前記アリール基の水素原子が置換されていてもよいアルコキシ基としては、炭素数1〜5のアルコキシ基が好ましく、メトキシ基、エトキシ基がより好ましい。
前記アリール基の水素原子が置換されていてもよいハロゲン原子としては、フッ素原子であることが好ましい。
また、上記式においては、R40とR41とが結合して環を形成していてもよい。
R40およびR41は、それぞれ独立に直鎖状または分岐鎖状のアルキレン基(好ましくは炭素数1〜10のアルキレン基)であって、R40の末端と、R41の末端とが結合して環を形成する。また、アルキレン基の炭素原子は、酸素原子で置換されていてもよい。
かかるエーテル系有機溶剤の具体例としては、たとえば1,8−シネオール、テトラヒドロフラン、ジオキサン等が挙げられる。
In the above formula, examples of the hydrocarbon group for R 40 and R 41 include an alkyl group and an aryl group, and an alkyl group is preferred. Among them, it is preferable that any of R 40, R 41 is an alkyl group, and R 40 and R 41 is more preferably the same alkyl group.
As each of the alkyl groups of R 40, R 41, not particularly limited, for example, straight, branched or cyclic alkyl group, and the like. In the alkyl group, part or all of the hydrogen atoms may or may not be substituted with a halogen atom or the like.
The alkyl group preferably has 1 to 15 carbon atoms, more preferably 1 to 10 carbon atoms, because the coating properties of the resist composition are good. Specific examples include an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, an n-pentyl group, an isopentyl group, a cyclopentyl group, and a hexyl group, and an n-butyl group and an isopentyl group are particularly preferable. .
The halogen atom that may be substituted for the hydrogen atom of the alkyl group is preferably a fluorine atom.
Each aryl group for R 40 and R 41 is not particularly limited, and is, for example, an aryl group having 6 to 12 carbon atoms, in which part or all of the hydrogen atoms are alkyl groups, alkoxy groups, It may or may not be substituted with a halogen atom or the like.
The aryl group is preferably an aryl group having 6 to 10 carbon atoms because it can be synthesized at a low cost. Specifically, a phenyl group, a benzyl group, a naphthyl group, etc. are mentioned, for example.
The alkyl group that may be substituted for the hydrogen atom of the aryl group is preferably an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and is a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an n-butyl group, or a tert-butyl group. Is more preferable.
As the alkoxy group which may substitute the hydrogen atom of the said aryl group, a C1-C5 alkoxy group is preferable and a methoxy group and an ethoxy group are more preferable.
The halogen atom that may be substituted for the hydrogen atom of the aryl group is preferably a fluorine atom.
In the above formula, R 40 and R 41 may combine to form a ring.
R 40 and R 41 are each independently a linear or branched alkylene group (preferably an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms), and the end of R 40 is bonded to the end of R 41. To form a ring. In addition, the carbon atom of the alkylene group may be substituted with an oxygen atom.
Specific examples of the ether organic solvent include 1,8-cineol, tetrahydrofuran, dioxane and the like.
水酸基を有さないエーテル系有機溶剤の沸点(常圧下)は、30〜300℃であることが好ましく、100〜200℃であることがより好ましく、140〜180℃であることがさらに好ましい。該温度範囲の下限値以上であることにより、レジスト組成物の塗布時のスピンコート中、(S’)成分が蒸発しにくくなって塗布ムラが抑制され、塗布性が向上する。一方、上限値以下であることにより、プリベークによって(S’)成分がレジスト膜中から充分に除かれ、パターン反転用膜の形成性が向上する。また、該温度範囲であると、レジストパターンの膜減り低減効果、保存時の組成の安定性がより向上する。また、PAB工程やPEB工程の加熱温度の観点からも好ましい。
水酸基を有さないエーテル系有機溶剤の具体例としては、たとえば1,8−シネオール(沸点176℃)、ジブチルエーテル(沸点142℃)、ジイソペンチルエーテル(沸点171℃)、ジオキサン(沸点101℃)、アニソール(沸点155℃)、エチルベンジルエーテル(沸点189℃)、ジフェニルエーテル(沸点259℃)、ジベンジルエーテル(沸点297℃)、フェネトール(沸点170℃)、ブチルフェニルエーテル、テトラヒドロフラン(沸点66℃)、エチルプロピルエーテル(沸点63℃)、ジイソプロピルエーテル(沸点69℃)、ジヘキシルエーテル(沸点226℃)、ジプロピルエーテル(沸点91℃)等が挙げられる。
水酸基を有さないエーテル系有機溶剤としては、レジストパターンの膜減り低減効果が良好なことから、環状または鎖状のエーテル系有機溶剤であることが好ましく、なかでも1,8−シネオール、ジブチルエーテルおよびジイソペンチルエーテルからなる群から選択される少なくとも一種が好ましい。
The boiling point (under normal pressure) of the ether-based organic solvent having no hydroxyl group is preferably 30 to 300 ° C, more preferably 100 to 200 ° C, and further preferably 140 to 180 ° C. By being above the lower limit of the temperature range, the component (S ′) is less likely to evaporate during spin coating during application of the resist composition, so that application unevenness is suppressed and application properties are improved. On the other hand, by being below the upper limit, the (S ′) component is sufficiently removed from the resist film by pre-baking, and the formability of the pattern inversion film is improved. Moreover, when the temperature is within this range, the effect of reducing the film thickness of the resist pattern and the stability of the composition during storage are further improved. Moreover, it is preferable also from a viewpoint of the heating temperature of a PAB process or a PEB process.
Specific examples of ether organic solvents having no hydroxyl group include, for example, 1,8-cineol (boiling point 176 ° C.), dibutyl ether (boiling point 142 ° C.), diisopentyl ether (boiling point 171 ° C.), dioxane (boiling point 101 ° C.). ), Anisole (boiling point 155 ° C.), ethyl benzyl ether (boiling point 189 ° C.), diphenyl ether (boiling point 259 ° C.), dibenzyl ether (boiling point 297 ° C.), phenetole (boiling point 170 ° C.), butyl phenyl ether, tetrahydrofuran (boiling point 66 ° C.) ), Ethyl propyl ether (boiling point 63 ° C.), diisopropyl ether (boiling point 69 ° C.), dihexyl ether (boiling point 226 ° C.), dipropyl ether (boiling point 91 ° C.) and the like.
The ether-based organic solvent having no hydroxyl group is preferably a cyclic or chain-shaped ether-based organic solvent because it has a good effect of reducing the film loss of the resist pattern. Among them, 1,8-cineole, dibutyl ether is preferable. And at least one selected from the group consisting of diisopentyl ether is preferred.
パターン反転用組成物に用いられる(S’)成分は、1種単独であってもよく、2種以上であってもよい。
また、パターン反転用組成物は、(S’)成分を用いることによる効果を損なわない範囲で、(S’)成分以外の有機溶剤(以下、(S”)成分という。)を含有してもよい。
(S”)成分としては、パターン反転用組成物に配合される成分を溶解し得るものが好ましい。具体的には、後述する第一のポジ型レジスト組成物の説明で挙げる(S)成分と同様のものが挙げられる。
(S”)成分の配合量は、パターン反転用組成物に用いられる全有機溶剤中、0〜20質量%が好ましく、1〜15質量%がより好ましい。
パターン反転用組成物に用いられる全有機溶剤の使用量は、特に限定されず、通常、当該パターン反転用組成物が、支持体上に塗布可能な濃度の液体となる量が用いられる。
The (S ′) component used in the pattern reversal composition may be a single type or two or more types.
The pattern reversal composition may contain an organic solvent other than the (S ′) component (hereinafter referred to as the (S ″) component) as long as the effect of using the (S ′) component is not impaired. Good.
As the component (S ″), those capable of dissolving the components blended in the pattern reversal composition are preferable. Specifically, the component (S) described in the description of the first positive resist composition described later The same thing is mentioned.
The compounding amount of the component (S ″) is preferably 0 to 20% by mass and more preferably 1 to 15% by mass in the total organic solvent used in the pattern reversal composition.
The amount of the total organic solvent used in the pattern reversal composition is not particularly limited, and is usually an amount that makes the pattern reversal composition a liquid having a concentration that can be applied onto the support.
工程(4)において、パターン反転用組成物を用いて形成されるパターン反転用膜6は、前記工程(3)後における第一のレジストパターンよりも低いアルカリ現像溶解性を有することが好ましい。第一のレジストパターンに比べてアルカリ現像溶解性が低いことで、第一のレジストパターンは、アルカリ現像液に対してパターン反転用膜6より溶解しやすい。そのため、第一のレジストパターンはアルカリ現像によって除去されやすいものとなり、反転パターンを良好に形成できる。
In the step (4), the
パターン反転用組成物の組成の具体例について、詳しくは後述するが、第一のポジ型レジスト組成物の組成に応じて適宜設定すればよい。 A specific example of the composition of the pattern reversal composition will be described later in detail, but may be appropriately set according to the composition of the first positive resist composition.
パターン反転用膜6は、第一のレジスト膜2と同様、従来公知の方法によって形成することができる。
本発明においては、パターン反転用膜6の膜厚(レジストパターン2b間の空隙を充填している部分の膜厚の最小値)が、レジストパターン2bの高さと同じか、それよりも薄いことが好ましい。この場合、レジストパターン2bの上面を覆うパターン反転用膜6の厚さが、工程(4)でのアルカリ現像時に容易に除去できる程度に薄いものとなる。つまり、この部分のパターン反転用膜6(レジストパターン2b上に形成された膜)は、膜厚が薄いため、アルカリ現像による膜減りが生じやすい。そのため、現像時にレジストパターン2bとともに溶解して除去される。そのため、反転パターンを良好に形成できる。
一方、パターン反転用膜6の厚さが厚すぎると、工程(4)でのアルカリ現像時にレジストパターン2bの上面のパターン反転用膜6がうまく取り除けず、良好な反転パターンが形成できないおそれがある。
Similar to the first resist
In the present invention, the film thickness of the pattern inversion film 6 (the minimum value of the film thickness of the portion filling the gap between the resist
On the other hand, if the
また、パターン反転用膜6は、アルカリ現像による膜減り量が60nm以下であることが好ましく、50nm以下であることがより好ましく、30〜50nmであることがさらに好ましい。
当該膜減り量が上限値以下であれば、現像時にレジストパターン2bとともに溶解し、解像性の良好な反転パターンが形成されやすくなる。
前記アルカリ現像による膜減り量は、以下のようにして測定できる。
すなわち、8インチのシリコン基板上に、パターン反転用組成物を、スピンナーを用いて均一にそれぞれ塗布し、ホットプレート上で、100℃、60秒間のベーク処理を行うことにより、パターン反転用膜を形成する。このパターン反転用膜を、23℃、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60秒間浸漬させ、当該浸漬前後の膜厚の差(膜減り量)を求める。
The
If the film reduction amount is less than or equal to the upper limit value, the resist
The amount of film loss due to alkali development can be measured as follows.
That is, a pattern reversal composition is uniformly applied on an 8-inch silicon substrate using a spinner, and baked on a hot plate at 100 ° C. for 60 seconds to form a pattern reversal film. Form. This pattern reversal film is immersed in a 2.38 mass% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution at 23 ° C. for 60 seconds, and the difference in film thickness (film reduction amount) before and after the immersion is determined.
パターン反転用膜6を形成した後、アルカリ現像を行う。これにより、レジストパターン2bが除去される一方、レジストパターン2b間に充填されたパターン反転用膜6は除去されずに残る。パターン反転用膜6のうち、レジストパターン2bの上面に存在する部分は、その厚さが薄いため、アルカリ現像時にレジストパターン2bと共に除去される。その結果、図3(c)に示すように、レジストパターン2bのあった位置6cに、該レジストパターン2bのイメージが反転したパターン(反転パターン)が形成される。
たとえば第一のレジストパターンがラインパターンの場合、該ラインパターンと同じ位置に、該ラインパターンの寸法(ライン幅)と同じ寸法(スペース幅)のスペースパターンが反転パターンとして形成される。また、第一のレジストパターンがドットパターンの場合、該ドットパターンと同じ位置に、該ドットパターンの寸法(ドット直径)と同じ寸法(ホール直径)のホールパターンが反転パターンとして形成される。
After the
For example, when the first resist pattern is a line pattern, a space pattern having the same dimension (space width) as the line pattern dimension (line width) is formed as an inverted pattern at the same position as the line pattern. When the first resist pattern is a dot pattern, a hole pattern having the same dimension (hole diameter) as that of the dot pattern (hole diameter) is formed as an inverted pattern at the same position as the dot pattern.
アルカリ現像は、アルカリ水溶液、例えば濃度0.1〜10質量%のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)水溶液を用いて、公知の方法により実施できる。
上記アルカリ現像後、純水等によるリンス処理を行ってもよい。
また、上記アルカリ現像後、さらに、ベーク処理(ポストベーク)を行ってもよい。ポストベークは(アルカリ現像やリンス処理後の水分をとばす目的で行われるため)通常100℃程度の条件で行われ、処理時間は、好ましくは30〜90秒間である。
The alkali development can be carried out by a known method using an aqueous alkali solution, for example, an aqueous tetramethylammonium hydroxide (TMAH) solution having a concentration of 0.1 to 10% by mass.
After the alkali development, a rinse treatment with pure water or the like may be performed.
Further, after the alkali development, a baking process (post-bake) may be further performed. Post baking is usually performed under conditions of about 100 ° C. (because it is performed for the purpose of removing water after alkali development and rinsing), and the processing time is preferably 30 to 90 seconds.
本実施形態においては、第一のレジストパターンとして、ラインパターンおよび/またはドットパターンを形成することで、スペースパターンおよび/またはホールパターンを反転パターンとして得ることができる。
このように反転パターンとして形成されるスペースパターンやホールパターンは、1回のリソグラフィー工程で直接形成される場合に比べて、解像力や形状、リソグラフィーマージン(たとえば露光量に対する余裕度(ELマージン)、焦点深度に対する余裕度(DOFマージン)、パターン形状の垂直性等)のパターン形成能に優れたものである。すなわち、レジスト膜の極一部、微細な領域を除去する必要があるスペースパターンやホールパターンを直接形成する場合、上述したように、弱い光入射強度下でのパターン形成を強いられ、パターン形成能に制限が大きいが、上記反転パターンを形成する際のパターン形成能は、第一のレジストパターン(孤立ラインパターンやドットパターン、ラインアンドスペースパターン等)を形成する際のパターン形成能に依存するため、スペースパターンやホールパターンを直接形成する場合に比べてパターン形成能に制限が少なく、良好なレジストパターンを形成できる。
In the present embodiment, a space pattern and / or a hole pattern can be obtained as an inverted pattern by forming a line pattern and / or a dot pattern as the first resist pattern.
Thus, the space pattern and hole pattern formed as a reversal pattern have a resolution, a shape, a lithography margin (for example, a margin with respect to an exposure amount (EL margin), a focal point, and the like, compared with a case where the space pattern and hole pattern are directly formed in one lithography process. It is excellent in pattern forming ability such as a margin with respect to depth (DOF margin), verticality of pattern shape, and the like. That is, when directly forming a space pattern or a hole pattern that requires removal of a very small part or a fine region of the resist film, as described above, it is forced to form a pattern under weak light incident intensity, and the pattern forming ability However, the pattern forming ability when forming the reverse pattern depends on the pattern forming ability when forming the first resist pattern (isolated line pattern, dot pattern, line and space pattern, etc.). Compared with the case of directly forming a space pattern or a hole pattern, the pattern forming ability is less limited, and a good resist pattern can be formed.
本実施形態のパターン形成方法においては、工程(2)及び工程(3)により、第一のレジストパターンを、工程(4)でのアルカリ現像により除去可能にしている。そのため、工程(4)においては、ダブルパターニングプロセスの2回目のパターニングと比較し、露光又はベークを行う必要がなく、アルカリ現像のみで反転パターンを形成できる。また、工程(2)における洗浄は、通常、アルカリ現像後に行っている純水等によるリンス処理に相当する操作である。したがって、かかるパターン形成方法は、従来のダブルパターニングプロセスに比べて、工程数が少なく、簡便な方法であると云え、スループットが向上する。
また、かかるパターン形成方法においては、上述したような架橋形成能を有する等の特定のレジスト組成物を用いなければならない等の制限はなく、第一の化学増幅型ポジ型レジスト組成物及びパターン反転用組成物のいずれも、これまで提案されているレジスト組成物及び樹脂組成物等をそのまま用いることができる。
In the pattern forming method of the present embodiment, the first resist pattern can be removed by alkali development in step (4) in steps (2) and (3). Therefore, in the step (4), compared with the second patterning of the double patterning process, it is not necessary to perform exposure or baking, and a reverse pattern can be formed only by alkali development. The washing in step (2) is an operation corresponding to a rinse treatment with pure water or the like usually performed after alkali development. Therefore, such a pattern forming method has a smaller number of steps than the conventional double patterning process and is a simple method, and the throughput is improved.
Further, in such a pattern forming method, there is no restriction such as having to use a specific resist composition such as having the above-mentioned crosslink forming ability, the first chemically amplified positive resist composition and pattern inversion Any of the compositions for use can use the resist composition and the resin composition proposed so far as they are.
本発明においては、パターン反転用組成物としてポジ型レジスト組成物を用いた場合、上記工程(4)の後、パターン反転用膜6のパターニングを行ってもよい。すなわち、上記のようにして反転パターンが形成されたパターン反転用膜6を選択的に露光し、現像してレジストパターンを形成する操作を行ってもよい。これにより、さらに狭ピッチのより密なパターンや複雑な形状のパターンを形成することができる。
In the present invention, when a positive resist composition is used as the pattern reversal composition, the
また、本発明においては、上記工程(4)の後、形成されたパターンをマスクとして用いて、支持体1のエッチングを行ってもよい。支持体1をエッチングすることにより、半導体デバイス等を製造することができる。
エッチングの方法は、公知の方法が利用できる。たとえば有機膜(レジストパターン、有機系の反射防止膜等)のエッチングは、ドライエッチングが好ましい。特に、酸素プラズマエッチング、またはCF4ガスもしくはCHF3ガスを用いたエッチングが好ましく、中でも酸素プラズマエッチングが特に好ましい。基板や無機系の反射防止膜のエッチングは、ハロゲンガスを用いたエッチングが好ましく、フッ化炭素系ガスを用いたエッチングがより好ましく、特にCF4ガス又はCHF3ガスを用いたエッチングが好ましい。
In the present invention, after the step (4), the
A known method can be used as the etching method. For example, the etching of the organic film (resist pattern, organic antireflection film, etc.) is preferably dry etching. In particular, oxygen plasma etching or etching using CF 4 gas or CHF 3 gas is preferable, and oxygen plasma etching is particularly preferable. Etching of the substrate and the inorganic antireflection film is preferably performed using a halogen gas, more preferably using a fluorocarbon-based gas, and particularly preferably using a CF 4 gas or a CHF 3 gas.
<第一のポジ型レジスト組成物>
本発明のパターン形成方法において第一のポジ型レジスト組成物として用いられる化学増幅型ポジ型レジスト組成物は、特に限定されず、これまで提案されている多数の化学増幅型レジスト組成物のなかから適宜選択して用いることができる。
該化学増幅型ポジ型レジスト組成物としては、たとえば、酸解離性溶解抑制基を有する基材成分(A)(以下、(A)成分という。)および露光により酸を発生する酸発生剤成分(B)(以下、(B)成分という。)を含有するものが一般的である。
かかるポジ型レジスト組成物においては、露光により(B)成分から酸が発生すると、該酸の作用により(A)成分の酸解離性溶解抑制基が解離し、(A)成分のアルカリ現像液に対する溶解性が増大する。そのため、レジストパターンの形成において、当該ポジ型レジスト組成物を用いて形成されるレジスト膜に対して選択的に露光すると、露光部はアルカリ現像液に対して可溶性へ転じる一方で、未露光部はアルカリ現像液に対して難溶性のまま変化しないため、アルカリ現像により露光部のみが除去され、レジストパターンが形成される。
<First positive resist composition>
The chemically amplified positive resist composition used as the first positive resist composition in the pattern forming method of the present invention is not particularly limited, and is selected from among many chemically amplified resist compositions that have been proposed so far. It can be appropriately selected and used.
Examples of the chemically amplified positive resist composition include a base material component (A) having an acid dissociable, dissolution inhibiting group (hereinafter referred to as “component (A)”) and an acid generator component that generates acid upon exposure ( What contains B) (henceforth (B) component) is common.
In such a positive resist composition, when an acid is generated from the component (B) by exposure, the acid dissociable, dissolution inhibiting group of the component (A) is dissociated by the action of the acid, and Solubility increases. Therefore, in the formation of the resist pattern, when the resist film formed using the positive resist composition is selectively exposed, the exposed portion turns soluble in an alkali developer, while the unexposed portion is Since it remains hardly soluble in the alkali developer, the exposed portion is removed by alkali development, and a resist pattern is formed.
[(A)成分]
「基材成分」とは、膜形成能を有する有機化合物である。基材成分としては、好ましくは分子量が500以上の有機化合物が用いられる。該有機化合物の分子量が500以上であることにより、膜形成能が向上し、また、ナノレベルのレジストパターンを形成しやすい。
前記基材成分として用いられる「分子量が500以上の有機化合物」は、非重合体と重合体とに大別される。
非重合体としては、通常、分子量が500以上4000未満のものが用いられる。以下、分子量が500以上4000未満の非重合体を「低分子化合物」という。
重合体としては、通常、分子量が1000以上のものが用いられる。以下、分子量が1000以上の重合体を「樹脂」ということがある。
重合体の場合、「分子量」としてはGPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)によるポリスチレン換算の質量平均分子量を用いるものとする。
(A)成分は、酸の作用によりアルカリ現像液に対する溶解性が増大する樹脂成分(A1)(以下、(A1)成分ということがある。)であってもよく、酸の作用によりアルカリ現像液に対する溶解性が増大する低分子化合物成分(A2)(以下、(A2)成分ということがある。)であってもよく、これらの混合物であってもよい。
本発明においては、(A)成分が(A1)成分を含有することが好ましい。
以下、(A1)成分および(A2)成分の好ましい態様をより具体的に説明する。
[(A) component]
The “base material component” is an organic compound having a film forming ability. As the substrate component, an organic compound having a molecular weight of 500 or more is preferably used. When the molecular weight of the organic compound is 500 or more, the film-forming ability is improved and a nano-level resist pattern is easily formed.
“Organic compounds having a molecular weight of 500 or more” used as the base component are roughly classified into non-polymers and polymers.
As the non-polymer, those having a molecular weight of 500 or more and less than 4000 are usually used. Hereinafter, a non-polymer having a molecular weight of 500 or more and less than 4000 is referred to as a “low molecular compound”.
As the polymer, those having a molecular weight of 1000 or more are usually used. Hereinafter, a polymer having a molecular weight of 1000 or more may be referred to as “resin”.
In the case of a polymer, the “molecular weight” is a polystyrene-reduced mass average molecular weight measured by GPC (gel permeation chromatography).
The component (A) may be a resin component (A1) (hereinafter also referred to as (A1) component) whose solubility in an alkali developer is increased by the action of an acid. It may be a low molecular compound component (A2) (hereinafter, also referred to as (A2) component) that increases the solubility in, or a mixture thereof.
In the present invention, the component (A) preferably contains the component (A1).
Hereinafter, preferred embodiments of the component (A1) and the component (A2) will be described more specifically.
[(A1)成分]
(A1)成分としては、従来の化学増幅型のKrF用ポジ型レジスト組成物、ArF用ポジ型レジスト組成物、EB用ポジ型レジスト組成物、EUV用ポジ型レジスト組成物等のベース樹脂として提案されているもののなかから、レジストパターン形成時に用いる露光光源の種類に応じて適宜選択できる。
前記ベース樹脂として、具体的には、親水基(水酸基、カルボキシ基等)を有する樹脂の当該親水基を酸解離性溶解抑制基で保護したものが挙げられる。
当該親水基を有する樹脂としては、たとえばノボラック樹脂、ポリヒドロキシスチレン(PHS)やヒドロキシスチレン−スチレン共重合体等の、ヒドロキシスチレンから誘導される構成単位を有する樹脂(PHS系樹脂)、アクリル酸エステルから誘導される構成単位を有するアクリル系樹脂等が挙げられる。これらは、いずれか1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
[(A1) component]
Component (A1) is proposed as a base resin for conventional chemically amplified KrF positive resist compositions, ArF positive resist compositions, EB positive resist compositions, EUV positive resist compositions, etc. Among these, it can be appropriately selected depending on the type of exposure light source used when forming the resist pattern.
Specific examples of the base resin include those obtained by protecting the hydrophilic group of a resin having a hydrophilic group (hydroxyl group, carboxy group, etc.) with an acid dissociable, dissolution inhibiting group.
Examples of the resin having a hydrophilic group include a novolak resin, a resin having a structural unit derived from hydroxystyrene (PHS resin) such as polyhydroxystyrene (PHS) and a hydroxystyrene-styrene copolymer, and an acrylic ester. An acrylic resin having a structural unit derived from Any of these may be used alone or in combination of two or more.
本明細書および特許請求の範囲において、「ヒドロキシスチレンから誘導される構成単位」とは、ヒドロキシスチレンのエチレン性二重結合が開裂して形成される構成単位である。
「ヒドロキシスチレン」とは、α位の炭素原子(フェニル基が結合する炭素原子)に水素原子が結合しているヒドロキシスチレンのほか、α位の炭素原子に置換基(水素原子以外の原子または基)が結合しているもの、並びにそれらの誘導体も含む概念とする。具体的には、少なくともベンゼン環と、該ベンゼン環に結合する水酸基が維持されており、たとえば、ヒドロキシスチレンのα位に結合する水素原子が、炭素数1〜5のアルキル基、炭素数1〜5のハロゲン化アルキル基、ヒドロキシアルキル基等の置換基に置換されたもの、ならびに、ヒドロキシスチレンの水酸基が結合したベンゼン環に、さらに炭素数1〜5のアルキル基が結合したものや、この水酸基が結合したベンゼン環に、さらに1〜2個の水酸基が結合したもの(このとき、水酸基の数の合計は2〜3である。)等を包含するものとする。
「アクリル酸エステルから誘導される構成単位」とは、アクリル酸エステルのエチレン性二重結合が開裂して構成される構成単位を意味する。
「アクリル酸エステル」は、α位の炭素原子(アクリル酸のカルボニル基が結合する炭素原子)に水素原子が結合しているアクリル酸エステルのほか、α位の炭素原子に置換基(水素原子以外の原子または基)が結合しているものも含む概念とする。該α位の炭素原子に結合する置換基としては、炭素数1〜5のアルキル基、炭素数1〜5のハロゲン化アルキル基、ヒドロキシアルキル基等が挙げられる。なお、アクリル酸エステルのα位の炭素原子とは、特に断りがない限り、アクリル酸のカルボニル基が結合している炭素原子のことである。
ヒドロキシスチレンまたはアクリル酸エステルにおいて、α位の置換基としてのアルキル基は、直鎖状または分岐鎖状のアルキル基が好ましく、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基等が挙げられる。
また、α位の置換基としてのハロゲン化アルキル基は、具体的には、上記「α位の置換基としてのアルキル基」の水素原子の一部または全部を、ハロゲン原子で置換した基が挙げられる。該ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられ、特にフッ素原子が好ましい。
また、α位の置換基としてのヒドロキシアルキル基は、具体的には、上記「α位の置換基としてのアルキル基」の水素原子の一部または全部を、水酸基で置換した基が挙げられる。該ヒドロキシアルキル基における水酸基の数は、1〜5が好ましく、1が最も好ましい。
本発明において、ヒドロキシスチレンまたはアクリル酸エステルのα位に結合しているのは、水素原子、炭素数1〜5のアルキル基または炭素数1〜5のハロゲン化アルキル基が好ましく、水素原子、炭素数1〜5のアルキル基または炭素数1〜5のフッ素化アルキル基がより好ましく、工業上の入手の容易さから、水素原子またはメチル基が最も好ましい。
In the present specification and claims, the “structural unit derived from hydroxystyrene” is a structural unit formed by cleavage of an ethylenic double bond of hydroxystyrene.
“Hydroxystyrene” refers to hydroxystyrene in which a hydrogen atom is bonded to the α-position carbon atom (carbon atom to which the phenyl group is bonded), and a substituent (an atom or group other than a hydrogen atom) to the α-position carbon atom. ) And the derivatives thereof. Specifically, at least a benzene ring and a hydroxyl group bonded to the benzene ring are maintained. For example, a hydrogen atom bonded to the α-position of hydroxystyrene is an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, 5 substituted with a substituent such as a halogenated alkyl group of 5 or a hydroxyalkyl group, a benzene ring to which a hydroxyl group of hydroxystyrene is bonded, and an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, And a benzene ring to which 1 to 2 hydroxyl groups are further bonded (in this case, the total number of hydroxyl groups is 2 to 3).
“A structural unit derived from an acrylate ester” means a structural unit formed by cleavage of an ethylenic double bond of an acrylate ester.
“Acrylic acid esters” are not only acrylic acid esters in which a hydrogen atom is bonded to the carbon atom at the α-position (carbon atom to which the carbonyl group of acrylic acid is bonded), but also substituents (other than hydrogen atoms) on the carbon atom in the α-position. In which the atoms or groups are bonded. Examples of the substituent bonded to the α-position carbon atom include an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, a halogenated alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and a hydroxyalkyl group. The α-position carbon atom of the acrylate ester is a carbon atom to which a carbonyl group of acrylic acid is bonded unless otherwise specified.
In the hydroxystyrene or acrylate ester, the alkyl group as a substituent at the α-position is preferably a linear or branched alkyl group, specifically, a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, n -Butyl group, isobutyl group, tert-butyl group, pentyl group, isopentyl group, neopentyl group and the like can be mentioned.
Specific examples of the halogenated alkyl group as the substituent at the α-position include groups in which part or all of the hydrogen atoms of the above-mentioned “alkyl group as the substituent at the α-position” are substituted with a halogen atom. It is done. Examples of the halogen atom include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom, and a fluorine atom is particularly preferable.
Specific examples of the hydroxyalkyl group as a substituent at the α-position include a group in which part or all of the hydrogen atoms of the “alkyl group as the substituent at the α-position” are substituted with a hydroxyl group. 1-5 are preferable and, as for the number of the hydroxyl groups in this hydroxyalkyl group, 1 is the most preferable.
In the present invention, the hydrogen atom, the alkyl group having 1 to 5 carbon atoms or the halogenated alkyl group having 1 to 5 carbon atoms is preferably bonded to the α-position of hydroxystyrene or acrylate ester. An alkyl group having 1 to 5 carbon atoms or a fluorinated alkyl group having 1 to 5 carbon atoms is more preferable, and a hydrogen atom or a methyl group is most preferable in terms of industrial availability.
本発明において、第一のポジ型レジスト組成物における(A1)成分としては、アクリル酸エステルから誘導される構成単位を有するものが好ましい。
(A1)成分は、特に、酸解離性溶解抑制基を含むアクリル酸エステルから誘導される構成単位(a1)を有することが好ましい。
また、(A1)成分は、構成単位(a1)に加えて、さらに、ラクトン含有環式基を含むアクリル酸エステルから誘導される構成単位(a2)を有することが好ましい。
また、(A1)成分は、構成単位(a1)に加えて、または構成単位(a1)および(a2)に加えて、さらに、−SO2−含有環式基を含むアクリル酸エステルから誘導される構成単位(a0)を有することが好ましい。
(A1)成分は、構成単位(a1)に加えて、構成単位(a1)および(a2)に加えて、または構成単位(a1)と(a2)と(a0)に加えて、さらに、極性基含有脂肪族炭化水素基を含むアクリル酸エステルから誘導される構成単位(a3)を有することが好ましい。
In the present invention, the component (A1) in the first positive resist composition preferably has a structural unit derived from an acrylate ester.
The component (A1) particularly preferably has a structural unit (a1) derived from an acrylate ester containing an acid dissociable, dissolution inhibiting group.
In addition to the structural unit (a1), the component (A1) preferably further has a structural unit (a2) derived from an acrylate ester containing a lactone-containing cyclic group.
Further, the component (A1) is derived from an acrylate ester containing a —SO 2 — containing cyclic group, in addition to the structural unit (a1) or in addition to the structural units (a1) and (a2). It preferably has a structural unit (a0).
In addition to the structural unit (a1), the component (A1) is added to the structural units (a1) and (a2), or in addition to the structural units (a1), (a2), and (a0), It is preferable to have a structural unit (a3) derived from an acrylate ester containing a containing aliphatic hydrocarbon group.
・構成単位(a1):
構成単位(a1)は、酸解離性溶解抑制基を含むアクリル酸エステルから誘導される構成単位である。
構成単位(a1)における酸解離性溶解抑制基は、解離前は(A1)成分全体をアルカリ現像液に対して難溶とするアルカリ溶解抑制性を有するとともに、露光により(B)成分から発生した酸の作用により解離してこの(A1)成分全体のアルカリ現像液に対する溶解性を増大させるものである。
構成単位(a1)における酸解離性溶解抑制基としては、これまで、化学増幅型レジスト用のベース樹脂の酸解離性溶解抑制基として提案されているものを使用することができる。一般的には、(メタ)アクリル酸等におけるカルボキシ基と環状または鎖状の第3級アルキルエステルを形成する基;アルコキシアルキル基等のアセタール型酸解離性溶解抑制基などが広く知られている。
「第3級アルキルエステル」とは、カルボキシ基の水素原子が、鎖状または環状のアルキル基で置換されることによりエステルを形成しており、そのカルボニルオキシ基(−C(=O)−O−)の末端の酸素原子に、前記鎖状または環状のアルキル基の第3級炭素原子が結合している構造を示す。この第3級アルキルエステルにおいては、酸が作用すると、酸素原子と第3級炭素原子との間で結合が切断される。
なお、前記鎖状または環状のアルキル基は置換基を有していてもよい。
以下、カルボキシ基と第3級アルキルエステルを構成することにより、酸解離性となっている基を、便宜上、「第3級アルキルエステル型酸解離性溶解抑制基」という。
-Structural unit (a1):
The structural unit (a1) is a structural unit derived from an acrylate ester containing an acid dissociable, dissolution inhibiting group.
The acid dissociable, dissolution inhibiting group in the structural unit (a1) has an alkali dissolution inhibiting property that makes the entire component (A1) hardly soluble in an alkali developer before dissociation, and is generated from the component (B) by exposure. It is dissociated by the action of an acid to increase the solubility of the entire component (A1) in an alkaline developer.
As the acid dissociable, dissolution inhibiting group in the structural unit (a1), those proposed so far as the acid dissociable, dissolution inhibiting group of the base resin for chemically amplified resist can be used. In general, a group that forms a cyclic or chain tertiary alkyl ester with a carboxy group in (meth) acrylic acid or the like; an acetal-type acid dissociable, dissolution inhibiting group such as an alkoxyalkyl group is widely known. .
The “tertiary alkyl ester” is an ester formed by replacing a hydrogen atom of a carboxy group with a chain or cyclic alkyl group, and the carbonyloxy group (—C (═O) —O The structure in which the tertiary carbon atom of the chain or cyclic alkyl group is bonded to the oxygen atom at the terminal of-). In this tertiary alkyl ester, when an acid acts, a bond is cut between an oxygen atom and a tertiary carbon atom.
The chain or cyclic alkyl group may have a substituent.
Hereinafter, a group that is acid dissociable by constituting a carboxy group and a tertiary alkyl ester is referred to as a “tertiary alkyl ester type acid dissociable, dissolution inhibiting group” for convenience.
第3級アルキルエステル型酸解離性溶解抑制基としては、脂肪族分岐鎖状酸解離性溶解抑制基、脂肪族環式基を含有する酸解離性溶解抑制基が挙げられる。
ここで、「脂肪族分岐鎖状」とは、芳香族性を持たない分岐鎖状の構造を有することを示す。「脂肪族分岐鎖状酸解離性溶解抑制基」の構造は、炭素および水素からなる基(炭化水素基)であることに限定はされないが、炭化水素基であることが好ましい。また、「炭化水素基」は飽和又は不飽和のいずれでもよいが、通常は飽和であることが好ましい。
脂肪族分岐鎖状酸解離性溶解抑制基としては、たとえば、−C(R71)(R72)(R73)で表される基が挙げられる。式中、R71〜R73は、それぞれ独立に、炭素数1〜5の直鎖状のアルキル基である。−C(R71)(R72)(R73)で表される基は、炭素数が4〜8であることが好ましく、具体的にはtert−ブチル基、2−メチル−2−ブチル基、2−メチル−2−ペンチル基、3−メチル−3−ペンチル基などが挙げられる。特にtert−ブチル基が好ましい。
Examples of the tertiary alkyl ester type acid dissociable, dissolution inhibiting group include an aliphatic branched acid dissociable, dissolution inhibiting group and an acid dissociable, dissolution inhibiting group containing an aliphatic cyclic group.
Here, “aliphatic branched” means having a branched structure having no aromaticity. The structure of the “aliphatic branched acid dissociable, dissolution inhibiting group” is not limited to a group consisting of carbon and hydrogen (hydrocarbon group), but is preferably a hydrocarbon group. Further, the “hydrocarbon group” may be either saturated or unsaturated, but is usually preferably saturated.
Examples of the aliphatic branched acid dissociable, dissolution inhibiting group include a group represented by -C (R 71 ) (R 72 ) (R 73 ). Wherein, R 71 to R 73 each independently represents a linear alkyl group of 1 to 5 carbon atoms. The group represented by —C (R 71 ) (R 72 ) (R 73 ) preferably has 4 to 8 carbon atoms, specifically, a tert-butyl group or a 2-methyl-2-butyl group. , 2-methyl-2-pentyl group, 3-methyl-3-pentyl group and the like. A tert-butyl group is particularly preferable.
「脂肪族環式基」は、芳香族性を持たない単環式基または多環式基であることを示す。
「脂肪族環式基を含有する酸解離性溶解抑制基」における脂肪族環式基は、置換基を有していてもよいし、有していなくてもよい。置換基としては、炭素数1〜5のアルキル基、炭素数1〜5のアルコキシ基、フッ素原子、フッ素原子で置換された炭素数1〜5のフッ素化アルキル基、酸素原子(=O)等が挙げられる。
該脂肪族環式基の置換基を除いた基本の環の構造は、炭素および水素からなる基(炭化水素基)であることに限定はされないが、炭化水素基であることが好ましい。また、該炭化水素基は、飽和または不飽和のいずれでもよいが、通常は飽和であることが好ましい。
該脂肪族環式基は、多環式基であることが好ましい。
該脂肪族環式基としては、例えば、炭素数1〜5のアルキル基、フッ素原子またはフッ素化アルキル基で置換されていてもよいし、されていなくてもよいモノシクロアルカンから1個以上の水素原子を除いた基、ビシクロアルカン、トリシクロアルカン、テトラシクロアルカンなどのポリシクロアルカンから1個以上の水素原子を除いた基などが挙げられる。より具体的には、シクロペンタン、シクロヘキサン等のモノシクロアルカンから1個以上の水素原子を除いた基や、アダマンタン、ノルボルナン、イソボルナン、トリシクロデカン、テトラシクロドデカンなどのポリシクロアルカンから1個以上の水素原子を除いた基などが挙げられる。また、これらのモノシクロアルカンから1個以上の水素原子を除いた基またはポリシクロアルカンから1個以上の水素原子を除いた基の環を構成する炭素原子の一部がエーテル性酸素原子(−O−)で置換されたものであってもよい。
脂肪族環式基を含有する酸解離性溶解抑制基としては、たとえば、
(i)1価の脂肪族環式基の環骨格上、当該酸解離性溶解抑制基に隣接する原子(たとえば−C(=O)−O−における−O−)と結合する炭素原子に置換基(水素原子以外の原子または基)が結合して第3級炭素原子が形成されている基;
(ii)1価の脂肪族環式基と、これに結合する第3級炭素原子を有する分岐鎖状アルキレンとを有する基等が挙げられる。
前記(i)の基において、脂肪族環式基の環骨格上、当該酸解離性溶解抑制基に隣接する原子と結合する炭素原子に結合する置換基としては、たとえばアルキル基が挙げられる。該アルキル基としては、たとえば後述する式(1−1)〜(1−9)中のR14と同様のものが挙げられる。
前記(i)の基の具体例としては、たとえば、下記一般式(1−1)〜(1−9)で表される基等が挙げられる。
前記(ii)の基の具体例としては、たとえば、下記一般式(2−1)〜(2−6)で表される基等が挙げられる。
The “aliphatic cyclic group” means a monocyclic group or a polycyclic group having no aromaticity.
The aliphatic cyclic group in the “acid dissociable, dissolution inhibiting group containing an aliphatic cyclic group” may or may not have a substituent. Examples of the substituent include an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms, a fluorine atom, a fluorinated alkyl group having 1 to 5 carbon atoms substituted with a fluorine atom, an oxygen atom (= O), and the like. Is mentioned.
The basic ring structure excluding the substituent of the aliphatic cyclic group is not limited to a group consisting of carbon and hydrogen (hydrocarbon group), but is preferably a hydrocarbon group. The hydrocarbon group may be either saturated or unsaturated, but is usually preferably saturated.
The aliphatic cyclic group is preferably a polycyclic group.
Examples of the aliphatic cyclic group include one or more monocycloalkanes which may or may not be substituted with an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, a fluorine atom or a fluorinated alkyl group. Examples thereof include a group in which one or more hydrogen atoms have been removed from a polycycloalkane such as a bicycloalkane, tricycloalkane, tetracycloalkane, or the like. More specifically, a group obtained by removing one or more hydrogen atoms from a monocycloalkane such as cyclopentane or cyclohexane or one or more polycycloalkanes such as adamantane, norbornane, isobornane, tricyclodecane or tetracyclododecane. And a group in which a hydrogen atom is removed. Further, a part of the carbon atoms constituting the ring of a group obtained by removing one or more hydrogen atoms from these monocycloalkanes or a group obtained by removing one or more hydrogen atoms from polycycloalkanes are etheric oxygen atoms (- O-) may be substituted.
Examples of the acid dissociable, dissolution inhibiting group containing an aliphatic cyclic group include:
(I) Substitution with a carbon atom bonded to an atom adjacent to the acid dissociable, dissolution inhibiting group (for example, —O— in —C (═O) —O—) on the ring skeleton of a monovalent aliphatic cyclic group A group in which a group (atom or group other than a hydrogen atom) is bonded to form a tertiary carbon atom;
(Ii) a group having a monovalent aliphatic cyclic group and a branched alkylene having a tertiary carbon atom bonded to the monovalent aliphatic cyclic group.
In the group (i), examples of the substituent bonded to the carbon atom bonded to the atom adjacent to the acid dissociable, dissolution inhibiting group on the ring skeleton of the aliphatic cyclic group include an alkyl group. Examples of the alkyl group include those similar to R 14 in formulas (1-1) to (1-9) described later.
Specific examples of the group (i) include groups represented by the following general formulas (1-1) to (1-9).
Specific examples of the group (ii) include groups represented by the following general formulas (2-1) to (2-6).
上記R14のアルキル基としては、直鎖状または分岐鎖状のアルキル基が好ましい。
該直鎖状のアルキル基は、炭素数が1〜5であることが好ましく、1〜4がより好ましく、1または2がさらに好ましい。具体的には、メチル基、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基、n−ペンチル基等が挙げられる。これらの中でも、メチル基、エチル基またはn−ブチル基が好ましく、メチル基またはエチル基がより好ましい。
該分岐鎖状のアルキル基は、炭素数が3〜10であることが好ましく、3〜5がより好ましい。具体的には、イソプロピル基、イソブチル基、tert−ブチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基等が挙げられ、イソプロピル基であることが最も好ましい。
gは0〜3の整数が好ましく、1〜3の整数がより好ましく、1または2がさらに好ましい。
R15〜R16のアルキル基としては、R14のアルキル基と同様のものが挙げられる。
上記式(1−1)〜(1−9)、(2−1)〜(2−6)中、環を構成する炭素原子の一部がエーテル性酸素原子(−O−)で置換されていてもよい。
また、式(1−1)〜(1−9)、(2−1)〜(2−6)中、環を構成する炭素原子に結合した水素原子が置換基で置換されていてもよい。該置換基としては、炭素数1〜5のアルキル基、フッ素原子、フッ素化アルキル基が挙げられる。
The alkyl group for R 14 is preferably a linear or branched alkyl group.
The linear alkyl group preferably has 1 to 5 carbon atoms, more preferably 1 to 4, and still more preferably 1 or 2. Specific examples include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an n-butyl group, and an n-pentyl group. Among these, a methyl group, an ethyl group, or an n-butyl group is preferable, and a methyl group or an ethyl group is more preferable.
The branched alkyl group preferably has 3 to 10 carbon atoms, and more preferably 3 to 5 carbon atoms. Specific examples include isopropyl group, isobutyl group, tert-butyl group, isopentyl group, neopentyl group and the like, and isopropyl group is most preferable.
g is preferably an integer of 0 to 3, more preferably an integer of 1 to 3, and still more preferably 1 or 2.
Examples of the alkyl group for R 15 to R 16 include the same alkyl groups as those for R 14 .
In the formulas (1-1) to (1-9) and (2-1) to (2-6), a part of the carbon atoms constituting the ring is substituted with an etheric oxygen atom (—O—). May be.
In formulas (1-1) to (1-9) and (2-1) to (2-6), a hydrogen atom bonded to a carbon atom constituting the ring may be substituted with a substituent. Examples of the substituent include an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, a fluorine atom, and a fluorinated alkyl group.
「アセタール型酸解離性溶解抑制基」は、一般的に、カルボキシ基、水酸基等のアルカリ可溶性基末端の水素原子と置換して酸素原子と結合している。そして、露光により酸が発生すると、この酸が作用して、アセタール型酸解離性溶解抑制基と、当該アセタール型酸解離性溶解抑制基が結合した酸素原子との間で結合が切断される。
アセタール型酸解離性溶解抑制基としては、たとえば、下記一般式(p1)で表される基が挙げられる。
The “acetal-type acid dissociable, dissolution inhibiting group” is generally bonded to an oxygen atom by substituting a hydrogen atom at the terminal of an alkali-soluble group such as a carboxy group or a hydroxyl group. When an acid is generated by exposure, the acid acts to break the bond between the acetal acid dissociable, dissolution inhibiting group and the oxygen atom to which the acetal acid dissociable, dissolution inhibiting group is bonded.
Examples of the acetal type acid dissociable, dissolution inhibiting group include a group represented by the following general formula (p1).
前記式(p1)中、nは、0〜2の整数であることが好ましく、0または1がより好ましく、0が最も好ましい。
R1’,R2’のアルキル基としては、上記アクリル酸エステルについての説明で、α位の置換基として挙げたアルキル基と同様のものが挙げられ、メチル基またはエチル基が好ましく、メチル基が最も好ましい。
本発明においては、R1’,R2’のうち少なくとも1つが水素原子であることが好ましい。すなわち、酸解離性溶解抑制基(p1)が、下記一般式(p1−1)で表される基であることが好ましい。
In the formula (p1), n is preferably an integer of 0 to 2, more preferably 0 or 1, and most preferably 0.
Examples of the alkyl group for R 1 ′ and R 2 ′ include the same alkyl groups as those described above for the α-position substituent in the description of the acrylic ester, and a methyl group or an ethyl group is preferable. Is most preferred.
In the present invention, it is preferable that at least one of R 1 ′ and R 2 ′ is a hydrogen atom. That is, the acid dissociable, dissolution inhibiting group (p1) is preferably a group represented by the following general formula (p1-1).
Yのアルキル基としては、上記アクリル酸エステルについての説明で、α位の置換基として挙げたアルキル基と同様のものが挙げられる。
Yの脂肪族環式基は、従来ArFレジスト等において多数提案されている単環又は多環式の脂肪族環式基の中から適宜選択して用いることができ、たとえば上記「脂肪族環式基を含有する酸解離性溶解抑制基」で挙げた脂肪族環式基と同様のものが例示できる。
Examples of the alkyl group for Y include the same alkyl groups as those described as the α-position substituent in the description of the acrylic ester.
The aliphatic cyclic group of Y can be appropriately selected from monocyclic or polycyclic aliphatic cyclic groups conventionally proposed in a number of ArF resists and the like. For example, the above “aliphatic cyclic group” Examples are the same as the aliphatic cyclic groups mentioned in “Acid dissociable, dissolution inhibiting groups containing groups”.
また、アセタール型酸解離性溶解抑制基としては、下記一般式(p2)で示される基も挙げられる。 Examples of the acetal type acid dissociable, dissolution inhibiting group also include a group represented by the following general formula (p2).
R17、R18において、アルキル基の炭素数は、好ましくは1〜15であり、直鎖状、分岐鎖状のいずれでもよく、エチル基、メチル基が好ましく、メチル基が最も好ましい。
特にR17、R18の一方が水素原子で、他方がメチル基であることが好ましい。
R19は直鎖状、分岐鎖状または環状のアルキル基であり、炭素数は好ましくは1〜15であり、直鎖状、分岐鎖状又は環状のいずれでもよい。
R19が直鎖状、分岐鎖状の場合は炭素数1〜5であることが好ましく、エチル基、メチル基がさらに好ましく、特にエチル基が最も好ましい。
R19が環状の場合は炭素数4〜15であることが好ましく、炭素数4〜12であることがさらに好ましく、炭素数5〜10が最も好ましい。具体的には、フッ素原子またはフッ素化アルキル基で置換されていてもよいし、されていなくてもよいモノシクロアルカン;ビシクロアルカン、トリシクロアルカン、テトラシクロアルカン等のポリシクロアルカンから1個以上の水素原子を除いた基などを例示できる。具体的には、シクロペンタン、シクロヘキサン等のモノシクロアルカンや、アダマンタン、ノルボルナン、イソボルナン、トリシクロデカン、テトラシクロドデカン等のポリシクロアルカンから1個以上の水素原子を除いた基などが挙げられる。中でもアダマンタンから1個以上の水素原子を除いた基が好ましい。
また、上記式(p2)においては、R17及びR19がそれぞれ独立に直鎖状または分岐鎖状のアルキレン基(好ましくは炭素数1〜5のアルキレン基)であって、R19の末端とR17の末端とが結合していてもよい。
この場合、R17と、R19と、R19が結合した酸素原子と、該酸素原子およびR17が結合した炭素原子とにより環式基が形成されている。該環式基としては、4〜7員環が好ましく、4〜6員環がより好ましい。該環式基の具体例としては、テトラヒドロピラニル基、テトラヒドロフラニル基等が挙げられる。
In R 17 and R 18 , the alkyl group preferably has 1 to 15 carbon atoms, may be linear or branched, and is preferably an ethyl group or a methyl group, and most preferably a methyl group.
In particular, it is preferable that one of R 17 and R 18 is a hydrogen atom and the other is a methyl group.
R 19 is a linear, branched or cyclic alkyl group, preferably having 1 to 15 carbon atoms, and may be any of linear, branched or cyclic.
When R 19 is linear or branched, it preferably has 1 to 5 carbon atoms, more preferably an ethyl group or a methyl group, and most preferably an ethyl group.
When R 19 is cyclic, it preferably has 4 to 15 carbon atoms, more preferably 4 to 12 carbon atoms, and most preferably 5 to 10 carbon atoms. Specifically, a monocycloalkane which may or may not be substituted with a fluorine atom or a fluorinated alkyl group; one or more polycycloalkanes such as bicycloalkane, tricycloalkane and tetracycloalkane And the like, in which a hydrogen atom is removed. Specific examples include monocycloalkanes such as cyclopentane and cyclohexane, and groups obtained by removing one or more hydrogen atoms from polycycloalkanes such as adamantane, norbornane, isobornane, tricyclodecane, and tetracyclododecane. Among them, a group obtained by removing one or more hydrogen atoms from adamantane is preferable.
In the formula (p2), R 17 and R 19 are each independently a linear or branched alkylene group (preferably an alkylene group having 1 to 5 carbon atoms), and the end of R 19 is The terminal of R 17 may be bonded.
In this case, a cyclic group is formed by R 17 , R 19 , the oxygen atom to which R 19 is bonded, and the carbon atom to which the oxygen atom and R 17 are bonded. The cyclic group is preferably a 4- to 7-membered ring, and more preferably a 4- to 6-membered ring. Specific examples of the cyclic group include a tetrahydropyranyl group and a tetrahydrofuranyl group.
構成単位(a1)として、より具体的には、下記一般式(a1−0−1)で表される構成単位、下記一般式(a1−0−2)で表される構成単位等が挙げられる。 More specifically, examples of the structural unit (a1) include structural units represented by general formula (a1-0-1) shown below, structural units represented by general formula (a1-0-2) shown below, and the like. .
一般式(a1−0−1)において、Rのアルキル基、ハロゲン化アルキル基は、それぞれ、上記アクリル酸エステルについての説明で、α位の置換基として挙げたアルキル基、ハロゲン化アルキル基と同様のものが挙げられる。Rとしては、水素原子、炭素数1〜5のアルキル基または炭素数1〜5のフッ素化アルキル基が好ましく、水素原子またはメチル基が最も好ましい。
X1は、酸解離性溶解抑制基であれば特に限定されることはなく、たとえば上述した第3級アルキルエステル型酸解離性溶解抑制基、アセタール型酸解離性溶解抑制基などを挙げることができ、第3級アルキルエステル型酸解離性溶解抑制基が好ましい。
一般式(a1−0−2)において、Rは上記と同様である。
X2は、式(a1−0−1)中のX1と同様である。
Y2の2価の連結基としては、特に限定されず、たとえばアルキレン基、2価の脂肪族環式基、2価の芳香族環式基、ヘテロ原子を含む2価の連結基等が挙げられる。
Y2がアルキレン基である場合、炭素数1〜10であることが好ましく、炭素数1〜6であることがさらに好ましく、炭素数1〜4であることが特に好ましく、炭素数1〜3であることが最も好ましい。
Y2が2価の脂肪族環式基である場合、該脂肪族環式基としては、水素原子が2個以上除かれた基であること以外は上記「脂肪族環式基を含有する酸解離性溶解抑制基」で挙げた脂肪族環式基と同様のものが挙げられる。Y2における脂肪族環式基としては、シクロペンタン、シクロヘキサン、ノルボルナン、イソボルナン、アダマンタン、トリシクロデカンまたはテトラシクロドデカンから水素原子が2個以上除かれた基が特に好ましい。
Y2が2価の芳香族環式基である場合、該芳香族環式基としては、置換基を有していてもよい芳香族炭化水素環から2個の水素原子を除いた基が挙げられる。芳香族炭化水素環としては、炭素数が6〜15であることが好ましく、例えば、ベンゼン環、ナフタレン環、フェナントレン環、アントラセン環等が挙げられる。これらの中でも、ベンゼン環又はナフタレン環が特に好ましい。
芳香族炭化水素環が有してもよい置換基としては、たとえば、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、ハロゲン化低級アルキル基、酸素原子(=O)等が挙げられる。ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、ヨウ素原子、臭素原子等が挙げられる。
In general formula (a1-0-1), the alkyl group and halogenated alkyl group represented by R are the same as the alkyl group and halogenated alkyl group mentioned as the substituent at the α-position in the description of the acrylate ester, respectively. Can be mentioned. R is preferably a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms or a fluorinated alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and most preferably a hydrogen atom or a methyl group.
X 1 is not particularly limited as long as it is an acid dissociable, dissolution inhibiting group, and examples thereof include the above-described tertiary alkyl ester type acid dissociable, dissolution inhibiting group and acetal type acid dissociable, dissolution inhibiting group. And tertiary alkyl ester type acid dissociable, dissolution inhibiting groups are preferred.
In general formula (a1-0-2), R is the same as defined above.
X 2 is the same as X 1 in formula (a1-0-1).
The divalent linking group for Y 2 is not particularly limited, and examples thereof include an alkylene group, a divalent aliphatic cyclic group, a divalent aromatic cyclic group, and a divalent linking group containing a hetero atom. It is done.
When Y 2 is an alkylene group, it is preferably 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 6 carbon atoms, particularly preferably 1 to 4 carbon atoms, and 1 to 3 carbon atoms. Most preferably it is.
When Y 2 is a divalent aliphatic cyclic group, the aliphatic cyclic group is the above-mentioned “acid containing an aliphatic cyclic group” except that it is a group in which two or more hydrogen atoms have been removed. Examples thereof include the same aliphatic cyclic groups as mentioned in the “Dissociable dissolution inhibiting group”. As the aliphatic cyclic group for Y 2, a group in which two or more hydrogen atoms have been removed from cyclopentane, cyclohexane, norbornane, isobornane, adamantane, tricyclodecane or tetracyclododecane is particularly preferable.
When Y 2 is a divalent aromatic cyclic group, examples of the aromatic cyclic group include groups in which two hydrogen atoms have been removed from an optionally substituted aromatic hydrocarbon ring. It is done. The aromatic hydrocarbon ring preferably has 6 to 15 carbon atoms, and examples thereof include a benzene ring, a naphthalene ring, a phenanthrene ring, and an anthracene ring. Among these, a benzene ring or a naphthalene ring is particularly preferable.
Examples of the substituent that the aromatic hydrocarbon ring may have include a halogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, a halogenated lower alkyl group, and an oxygen atom (═O). Examples of the halogen atom include a fluorine atom, a chlorine atom, an iodine atom, and a bromine atom.
Y2がヘテロ原子を含む2価の連結基である場合、ヘテロ原子を含む2価の連結基としては、−O−、−C(=O)−O−、−C(=O)−、−O−C(=O)−O−、−C(=O)−NH−、−NH−(Hはアルキル基、アシル基等の置換基で置換されていてもよい。)、−S−、−S(=O)2−、−S(=O)2−O−、式−A−O−B−で表される基、式−[A−C(=O)−O]m’−B−で表される基等が挙げられる。ここで、式−A−O−B−または−[A−C(=O)−O]m’−B−中、AおよびBは、それぞれ独立して置換基を有していてもよい2価の炭化水素基であり、−O−は酸素原子であり、m’は0〜3の整数である。
Y2が−NH−である場合、そのHはアルキル基、アシル基等の置換基で置換されていてもよい。該置換基(アルキル基、アシル基等)は、炭素数が1〜10であることが好ましく、1〜8であることがさらに好ましく、1〜5であることが特に好ましい。
When Y 2 is a divalent linking group containing a hetero atom, examples of the divalent linking group containing a hetero atom include —O—, —C (═O) —O—, —C (═O) —, —O—C (═O) —O—, —C (═O) —NH—, —NH— (H may be substituted with a substituent such as an alkyl group or an acyl group), —S—. , —S (═O) 2 —, —S (═O) 2 —O—, a group represented by the formula —A—O—B—, a formula — [A—C (═O) —O] m ′. Group represented by -B-, etc. are mentioned. Here, in the formula —A—O—B— or — [A—C (═O) —O] m ′ —B—, A and B may each independently have a substituent. Is a valent hydrocarbon group, -O- is an oxygen atom, and m 'is an integer of 0 to 3.
When Y 2 is —NH—, H may be substituted with a substituent such as an alkyl group or an acyl group. The substituent (alkyl group, acyl group, etc.) preferably has 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 8 carbon atoms, and particularly preferably 1 to 5 carbon atoms.
Y2が−A−O−B−または−[A−C(=O)−O]m’−B−である場合、AおよびBは、それぞれ独立して、置換基を有していてもよい2価の炭化水素基である。炭化水素基が「置換基を有する」とは、該炭化水素基における水素原子の一部または全部が、水素原子以外の基または原子で置換されていることを意味する。
Aにおける炭化水素基は、脂肪族炭化水素基であってもよく、芳香族炭化水素基であってもよい。脂肪族炭化水素基は、芳香族性を持たない炭化水素基を意味する。Aにおける脂肪族炭化水素基は、飽和であってもよく、不飽和であってもよく、通常は飽和であることが好ましい。
Aにおける脂肪族炭化水素基として、より具体的には、直鎖状または分岐鎖状の脂肪族炭化水素基、構造中に環を含む脂肪族炭化水素基等が挙げられる。
直鎖状または分岐鎖状の脂肪族炭化水素基は、炭素数が1〜10であることが好ましく、1〜8がより好ましく、2〜5がさらに好ましく、2が最も好ましい。
直鎖状の脂肪族炭化水素基としては、直鎖状のアルキレン基が好ましく、具体的には、メチレン基、エチレン基[−(CH2)2−]、トリメチレン基[−(CH2)3−]、テトラメチレン基[−(CH2)4−]、ペンタメチレン基[−(CH2)5−]等が挙げられる。
分岐鎖状の脂肪族炭化水素基としては、分岐鎖状のアルキレン基が好ましく、具体的には、−CH(CH3)−、−CH(CH2CH3)−、−C(CH3)2−、−C(CH3)(CH2CH3)−、−C(CH3)(CH2CH2CH3)−、−C(CH2CH3)2−等のアルキルメチレン基;−CH(CH3)CH2−、−CH(CH3)CH(CH3)−、−C(CH3)2CH2−、−CH(CH2CH3)CH2−等のアルキルエチレン基;−CH(CH3)CH2CH2−、−CH2CH(CH3)CH2−等のアルキルトリメチレン基;−CH(CH3)CH2CH2CH2−、−CH2CH(CH3)CH2CH2−等のアルキルテトラメチレン基などのアルキルアルキレン基等が挙げられる。アルキルアルキレン基におけるアルキル基としては、炭素数1〜5の直鎖状のアルキル基が好ましい。
これら直鎖状または分岐鎖状の脂肪族炭化水素基は、置換基を有していてもよく、有していなくてもよい。該置換基としては、フッ素原子、フッ素原子で置換された炭素数1〜5のフッ素化アルキル基、酸素原子(=O)等が挙げられる。
When Y 2 is —A—O—B— or — [A—C (═O) —O] m ′ —B—, A and B may each independently have a substituent. It is a good divalent hydrocarbon group. The hydrocarbon group having “substituent” means that part or all of the hydrogen atoms in the hydrocarbon group are substituted with groups or atoms other than hydrogen atoms.
The hydrocarbon group in A may be an aliphatic hydrocarbon group or an aromatic hydrocarbon group. An aliphatic hydrocarbon group means a hydrocarbon group having no aromaticity. The aliphatic hydrocarbon group for A may be saturated or unsaturated, and is usually preferably saturated.
Specific examples of the aliphatic hydrocarbon group for A include a linear or branched aliphatic hydrocarbon group, and an aliphatic hydrocarbon group containing a ring in the structure.
The linear or branched aliphatic hydrocarbon group preferably has 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 8, still more preferably 2 to 5, and most preferably 2.
As the linear aliphatic hydrocarbon group, a linear alkylene group is preferable. Specifically, a methylene group, an ethylene group [— (CH 2 ) 2 —], a trimethylene group [— (CH 2 ) 3 -], tetramethylene group [- (CH 2) 4 - ], a pentamethylene group [- (CH 2) 5 - ] , and the like.
As the branched aliphatic hydrocarbon group, a branched alkylene group is preferred, and specifically, —CH (CH 3 ) —, —CH (CH 2 CH 3 ) —, —C (CH 3 ). 2 -, - C (CH 3 ) (
These linear or branched aliphatic hydrocarbon groups may or may not have a substituent. Examples of the substituent include a fluorine atom, a fluorinated alkyl group having 1 to 5 carbon atoms substituted with a fluorine atom, an oxygen atom (= O), and the like.
環を含む脂肪族炭化水素基としては、環状の脂肪族炭化水素基(脂肪族炭化水素環から水素原子を2個除いた基)、該環状の脂肪族炭化水素基が前述した鎖状の脂肪族炭化水素基の末端に結合するか、又は鎖状の脂肪族炭化水素基の途中に介在する基などが挙げられる。
環状の脂肪族炭化水素基は、炭素数が3〜20であることが好ましく、3〜12であることがより好ましい。
環状の脂肪族炭化水素基は、多環式基であってもよく、単環式基であってもよい。単環式基としては、炭素数3〜6のモノシクロアルカンから2個の水素原子を除いた基が好ましく、該モノシクロアルカンとしてはシクロペンタン、シクロヘキサン等が例示できる。
多環式基としては、炭素数7〜12のポリシクロアルカンから2個の水素原子を除いた基が好ましく、該ポリシクロアルカンとして具体的には、アダマンタン、ノルボルナン、イソボルナン、トリシクロデカン、テトラシクロドデカン等が挙げられる。
環状の脂肪族炭化水素基は、置換基を有していてもよいし、有していなくてもよい。置換基としては、炭素数1〜5の低級アルキル基、フッ素原子、フッ素原子で置換された炭素数1〜5のフッ素化低級アルキル基、酸素原子(=O)等が挙げられる。
Examples of the aliphatic hydrocarbon group containing a ring include a cyclic aliphatic hydrocarbon group (a group obtained by removing two hydrogen atoms from an aliphatic hydrocarbon ring), Examples include a group bonded to the terminal of the aromatic hydrocarbon group or interposed in the middle of the chain aliphatic hydrocarbon group.
The cyclic aliphatic hydrocarbon group preferably has 3 to 20 carbon atoms, and more preferably 3 to 12 carbon atoms.
The cyclic aliphatic hydrocarbon group may be a polycyclic group or a monocyclic group. As the monocyclic group, a group in which two hydrogen atoms have been removed from a monocycloalkane having 3 to 6 carbon atoms is preferable, and examples of the monocycloalkane include cyclopentane and cyclohexane.
As the polycyclic group, a group in which two hydrogen atoms are removed from a polycycloalkane having 7 to 12 carbon atoms is preferable. Specific examples of the polycycloalkane include adamantane, norbornane, isobornane, tricyclodecane, tetra And cyclododecane.
The cyclic aliphatic hydrocarbon group may or may not have a substituent. Examples of the substituent include a lower alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, a fluorine atom, a fluorinated lower alkyl group having 1 to 5 carbon atoms substituted with a fluorine atom, an oxygen atom (= O), and the like.
Aとしては、直鎖状の脂肪族炭化水素基が好ましく、直鎖状のアルキレン基がより好ましく、炭素数1〜5の直鎖状のアルキレン基がさらに好ましく、メチレン基またはエチレン基が特に好ましい。
Bとしては、直鎖状または分岐鎖状の脂肪族炭化水素基が好ましく、メチレン基、エチレン基またはアルキルメチレン基がより好ましい。該アルキルメチレン基におけるアルキル基は、炭素数1〜5の直鎖状のアルキル基が好ましく、炭素数1〜3の直鎖状のアルキル基が好ましく、メチル基が最も好ましい。
また、式−[A−C(=O)−O]m’−B−で表される基において、m’は0〜3の整数であり、0〜2の整数であることが好ましく、0または1がより好ましく、1が最も好ましい。
A is preferably a linear aliphatic hydrocarbon group, more preferably a linear alkylene group, still more preferably a linear alkylene group having 1 to 5 carbon atoms, and particularly preferably a methylene group or an ethylene group. .
B is preferably a linear or branched aliphatic hydrocarbon group, more preferably a methylene group, an ethylene group or an alkylmethylene group. The alkyl group in the alkylmethylene group is preferably a linear alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, more preferably a linear alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, and most preferably a methyl group.
In the group represented by the formula-[AC (═O) —O] m ′ -B—, m ′ is an integer of 0 to 3, preferably an integer of 0 to 2, Or 1 is more preferable and 1 is most preferable.
構成単位(a1)として、より具体的には、下記一般式(a1−1)〜(a1−4)で表される構成単位が挙げられる。 More specifically, examples of the structural unit (a1) include structural units represented by the following general formulas (a1-1) to (a1-4).
式中、X’は、前記第3級アルキルエステル型酸解離性溶解抑制基と同様のものが挙げられる。
R1’、R2’、n、Yとしては、それぞれ、上述の「アセタール型酸解離性溶解抑制基」の説明において挙げた一般式(p1)におけるR1’、R2’、n、Yと同様のものが挙げられる。
Y2としては、上記一般式(a1−0−2)におけるY2と同様のものが挙げられる。
以下に、上記一般式(a1−1)〜(a1−4)で表される構成単位の具体例を示す。
以下の各式中、Rαは、水素原子、メチル基またはトリフルオロメチル基を示す。
In the formula, X ′ is the same as the tertiary alkyl ester type acid dissociable, dissolution inhibiting group.
R 1 ', R 2', n, as the Y, respectively, R 1 in the general formula listed in the description of "acetal-type acid dissociable, dissolution inhibiting group" described above (p1) ', R 2' , n, Y The same thing is mentioned.
The Y 2, the same groups as those described above for Y 2 in the general formula (a1-0-2).
Specific examples of the structural units represented by the general formulas (a1-1) to (a1-4) are shown below.
In the following formulas, R α represents a hydrogen atom, a methyl group or a trifluoromethyl group.
構成単位(a1)としては、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
構成単位(a1)としては、上記の中でも、一般式(a1−1)または(a1−3)で表される構成単位が好ましく、具体的には、前記式(a1−1−1)〜(a1−1−4)、(a1−1−20)〜(a1−1−23)、式(a1−1−26)、式(a1−1−32)〜(a1−1−33)および式(a1−3−25)〜(a1−3−32)で表される構成単位からなる群から選択される少なくとも1種を用いることがより好ましい。
さらに、構成単位(a1)としては、式(a1−1−1)〜(a1−1−3)および式(a1−1−26)で表される構成単位を包括する下記一般式(a1−1−01)で表されるもの、式(a1−1−16)〜(a1−1−17)、(a1−1−20)〜(a1−1−23)および式(a1−1−32)〜(a1−1−33)で表される構成単位を包括する下記一般式(a1−1−02)で表されるもの、式(a1−3−25)〜(a1−3−26)で表される構成単位を包括する下記一般式(a1−3−01)で表されるもの、式(a1−3−27)〜(a1−3−28)で表される構成単位を包括する下記一般式(a1−3−02)で表されるもの、式(a1−3−29)〜(a1−3−32)の構成単位を包括する下記一般式(a1−3−03)で表されるものが好ましい。
As the structural unit (a1), one type may be used alone, or two or more types may be used in combination.
Among the above, the structural unit (a1) is preferably a structural unit represented by the general formula (a1-1) or (a1-3). Specifically, the structural unit (a1-1) to ( a1-1-4), (a1-1-20) to (a1-1-23), formula (a1-1-26), formula (a1-1-32) to (a1-1-33) and formula It is more preferable to use at least one selected from the group consisting of structural units represented by (a1-3-25) to (a1-3-32).
Furthermore, as the structural unit (a1), the following general formula (a1-) including the structural units represented by the formulas (a1-1-1) to (a1-1-3) and the formula (a1-1-26) 1-01), formulas (a1-1-16) to (a1-1-17), (a1-1-20) to (a1-1-23) and formula (a1-1-32) ) To (a1-1-33) and those represented by the following general formula (a1-1-02), which includes the structural units represented by formulas (a1-3-25) to (a1-3-26) The structural unit represented by the following general formula (a1-3-01), which includes the structural unit represented by formula (a1-3-27) to (a1-3-28) is included. What is represented by the following general formula (a1-3-02), the following general formula (a1) including structural units of the formulas (a1-3-29) to (a1-3-32) Are preferably those represented by 3-03).
一般式(a1−1−01)において、Rについては上記と同様である。
R11のアルキル基は、Rにおけるアルキル基と同様のものが挙げられ、メチル基、エチル基またはイソプロピル基が好ましい。
一般式(a1−1−02)において、Rについては上記と同様である。
R12のアルキル基は、Rにおけるアルキル基と同様ものが挙げられ、メチル基、エチル基またはイソプロピル基が好ましい。
hは1又は2が好ましく、2が最も好ましい。
In general formula (a1-1-01), R is the same as defined above.
Examples of the alkyl group for R 11 include the same alkyl groups as those described above for R, and a methyl group, an ethyl group, or an isopropyl group is preferable.
In general formula (a1-1-02), R is the same as defined above.
Examples of the alkyl group for R 12 include the same alkyl groups as those described above for R, and a methyl group, an ethyl group, or an isopropyl group is preferable.
h is preferably 1 or 2, and most preferably 2.
式(a1−3−01)または(a1−3−02)中、Rについては上記と同様である。
R13は、水素原子が好ましい。
R14のアルキル基は、前記式(1−1)〜(1−9)中のR14と同様であり、メチル基、エチル基またはイソプロピル基が好ましい。
yは、1〜8の整数が好ましく、2〜5の整数が特に好ましく、2が最も好ましい。
n’は1または2が最も好ましい。
In formula (a1-3-01) or (a1-3-02), R is the same as described above.
R 13 is preferably a hydrogen atom.
Alkyl group for R 14 is the formula (1-1) is the same as R 14 in - (1-9), a methyl group, an ethyl group or an isopropyl group.
y is preferably an integer of 1 to 8, particularly preferably an integer of 2 to 5, and most preferably 2.
n ′ is most preferably 1 or 2.
式(a1−3−03)中、Y2’、Y2” における2価の連結基としては、前記一般式(a1−3)におけるY2と同様のものが挙げられる。
Y2’としては、置換基を有していてもよい2価の炭化水素基が好ましく、直鎖状の脂肪族炭化水素基がより好ましく、直鎖状のアルキレン基がさらに好ましい。中でも、炭素数1〜5の直鎖状のアルキレン基が好ましく、メチレン基、エチレン基が最も好ましい。
Y2”としては、置換基を有していてもよい2価の炭化水素基が好ましく、直鎖状の脂肪族炭化水素基がより好ましく、直鎖状のアルキレン基がさらに好ましい。中でも、炭素数1〜5の直鎖状のアルキレン基が好ましく、メチレン基、エチレン基が最も好ましい。
X’における酸解離性溶解抑制基は、前記と同様のものが挙げられ、第3級アルキルエステル型酸解離性溶解抑制基であることが好ましく、上述した(i)1価の脂肪族環式基の環骨格上に第3級炭素原子を有する基がより好ましく、中でも、前記一般式(1−1)で表される基が好ましい。
wは0〜3の整数であり、wは、0〜2の整数であることが好ましく、0または1がより好ましく、1が最も好ましい。
In formula (a1-3-03), examples of the divalent linking group for Y 2 ′ and Y 2 ″ include the same groups as those described above for Y 2 in formula (a1-3).
Y 2 ′ is preferably a divalent hydrocarbon group which may have a substituent, more preferably a linear aliphatic hydrocarbon group, and even more preferably a linear alkylene group. Among these, a linear alkylene group having 1 to 5 carbon atoms is preferable, and a methylene group and an ethylene group are most preferable.
Y 2 ″ is preferably a divalent hydrocarbon group which may have a substituent, more preferably a linear aliphatic hydrocarbon group, and still more preferably a linear alkylene group. A linear alkylene group of 1 to 5 is preferable, and a methylene group and an ethylene group are most preferable.
Examples of the acid dissociable, dissolution inhibiting group in X ′ include the same groups as described above, and are preferably tertiary alkyl ester type acid dissociable, dissolution inhibiting groups, and (i) the monovalent aliphatic cyclic group described above. A group having a tertiary carbon atom on the ring skeleton of the group is more preferable, and among them, the group represented by the general formula (1-1) is preferable.
w is an integer of 0 to 3, and w is preferably an integer of 0 to 2, more preferably 0 or 1, and most preferably 1.
(A1)成分中、構成単位(a1)の割合は、当該(A1)成分を構成する全構成単位に対し、10〜80モル%が好ましく、20〜70モル%がより好ましく、25〜50モル%がさらに好ましい。下限値以上とすることによって、レジスト組成物とした際に容易にパターンを得ることができ、上限値以下とすることにより他の構成単位とのバランスをとることができる。 In the component (A1), the proportion of the structural unit (a1) is preferably 10 to 80 mol%, more preferably 20 to 70 mol%, more preferably 25 to 50 mol, based on all structural units constituting the component (A1). % Is more preferable. By setting it to the lower limit value or more, a pattern can be easily obtained when the resist composition is used, and by setting it to the upper limit value or less, it is possible to balance with other structural units.
・構成単位(a2):
構成単位(a2)は、ラクトン含有環式基を含むアクリル酸エステルから誘導される構成単位である。
ここで、ラクトン含有環式基とは、−O−C(=O)−構造を含むひとつの環(ラクトン環)を含有する環式基を示す。ラクトン環をひとつの目の環として数え、ラクトン環のみの場合は単環式基、さらに他の環構造を有する場合は、その構造に関わらず多環式基と称する。
構成単位(a2)のラクトン環式基は、(A1)成分をレジスト膜の形成に用いた場合に、レジスト膜の基板への密着性を高めたり、水を含有する現像液との親和性を高めたりするうえで有効なものである。
構成単位(a2)におけるラクトン環式基としては、特に限定されることなく任意のものが使用可能である。具体的には、ラクトン含有単環式基としては、4〜6員環ラクトンから水素原子を1つ除いた基、たとえばβ−プロピオノラクトンから水素原子を1つ除いた基、γ−ブチロラクトンから水素原子1つを除いた基、δ−バレロラクトンから水素原子を1つ除いた基等が挙げられる。また、ラクトン含有多環式基としては、ラクトン環を有するビシクロアルカン、トリシクロアルカン、テトラシクロアルカンから水素原子一つを除いた基が挙げられる。
構成単位(a2)の例として、より具体的には、下記一般式(a2−1)〜(a2−5)で表される構成単位が挙げられる。
Structural unit (a2):
The structural unit (a2) is a structural unit derived from an acrylate ester containing a lactone-containing cyclic group.
Here, the lactone-containing cyclic group refers to a cyclic group containing one ring (lactone ring) containing a —O—C (═O) — structure. The lactone ring is counted as the first ring, and when it is only the lactone ring, it is called a monocyclic group, and when it has another ring structure, it is called a polycyclic group regardless of the structure.
When the component (A1) is used for forming a resist film, the lactone cyclic group of the structural unit (a2) increases the adhesion of the resist film to the substrate or has an affinity for a developer containing water. It is effective in raising.
The lactone cyclic group in the structural unit (a2) is not particularly limited, and any one can be used. Specifically, the lactone-containing monocyclic group is a group obtained by removing one hydrogen atom from a 4- to 6-membered ring lactone, such as a group obtained by removing one hydrogen atom from β-propionolactone, or γ-butyrolactone. Examples thereof include a group in which one hydrogen atom has been removed and a group in which one hydrogen atom has been removed from δ-valerolactone. Examples of the lactone-containing polycyclic group include groups in which one hydrogen atom has been removed from a bicycloalkane, tricycloalkane, or tetracycloalkane having a lactone ring.
More specifically, examples of the structural unit (a2) include structural units represented by general formulas (a2-1) to (a2-5) shown below.
一般式(a2−1)〜(a2−5)におけるRは、前記構成単位(a1)におけるRと同様である。
R’の炭素数1〜5のアルキル基としては、例えばメチル基、エチル基、プロピル基、n−ブチル基、tert−ブチル基が挙げられる。
R’の炭素数1〜5のアルコキシ基としては、例えばメトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、iso−プロポキシ基、n−ブトキシ基、tert−ブトキシ基が挙げられる。
R’は、工業上入手が容易であること等を考慮すると、水素原子が好ましい。
R”におけるアルキル基は、直鎖状、分岐鎖状、環状のいずれであってもよい。
R”が直鎖状または分岐鎖状のアルキル基の場合は、炭素数1〜10であることが好ましく、炭素数1〜5であることがさらに好ましい。
R”が環状のアルキル基の場合は、炭素数3〜15であることが好ましく、炭素数4〜12であることがさらに好ましく、炭素数5〜10が最も好ましい。具体的には、フッ素原子またはフッ素化アルキル基で置換されていてもよいし、されていなくてもよいモノシクロアルカン、ビシクロアルカン、トリシクロアルカン、テトラシクロアルカンなどのポリシクロアルカンから1個以上の水素原子を除いた基などを例示できる。具体的には、シクロペンタン、シクロヘキサン等のモノシクロアルカンや、アダマンタン、ノルボルナン、イソボルナン、トリシクロデカン、テトラシクロドデカンなどのポリシクロアルカンから1個以上の水素原子を除いた基などが挙げられる。
A”は、炭素数1〜5のアルキレン基、酸素原子(−O−)または硫黄原子(−S−)であることが好ましく、炭素数1〜5のアルキレン基または−O−がより好ましい。炭素数1〜5のアルキレン基としては、メチレン基またはジメチルメチレン基がより好ましく、メチレン基が最も好ましい。
R29は単結合または2価の連結基である。該2価の連結基としては、前記一般式(a1−0−2)中のY2で説明した2価の連結基と同様ものが挙げられる。それらの中でも、アルキレン基、エステル結合(−C(=O)−O−)、またはそれらの組み合わせが好ましい。R29における2価の連結基としてのアルキレン基は、直鎖状又は分岐鎖状のアルキレン基がより好ましい。具体的には、前記Y2の説明中、Aにおける脂肪族炭化水素基で挙げた直鎖状のアルキレン基、分岐鎖状のアルキレン基と同様のものが挙げられる。
R29としては、特に、単結合または−R29’−C(=O)−O−[式中、R29’は直鎖状または分岐鎖状のアルキレン基である。]が好ましい。R29’における直鎖状または分岐鎖状のアルキレン基は、炭素数が1〜10であることが好ましく、1〜8がより好ましく、1〜5がさらに好ましい。
式(a2−1)中、s”は1〜2であることが好ましい。
以下に、前記一般式(a2−1)〜(a2−5)で表される構成単位の具体例を例示する。以下の各式中、Rαは、水素原子、メチル基またはトリフルオロメチル基を示す。
R in the general formulas (a2-1) to (a2-5) is the same as R in the structural unit (a1).
Examples of the alkyl group having 1 to 5 carbon atoms of R ′ include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an n-butyl group, and a tert-butyl group.
Examples of the alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms of R ′ include a methoxy group, an ethoxy group, an n-propoxy group, an iso-propoxy group, an n-butoxy group, and a tert-butoxy group.
R ′ is preferably a hydrogen atom in view of industrial availability.
The alkyl group in R ″ may be linear, branched or cyclic.
When R ″ is a linear or branched alkyl group, it preferably has 1 to 10 carbon atoms, and more preferably 1 to 5 carbon atoms.
When R ″ is a cyclic alkyl group, it preferably has 3 to 15 carbon atoms, more preferably 4 to 12 carbon atoms, and most preferably 5 to 10 carbon atoms. Specifically, a fluorine atom Or a group in which one or more hydrogen atoms have been removed from a polycycloalkane such as monocycloalkane, bicycloalkane, tricycloalkane, and tetracycloalkane, which may or may not be substituted with a fluorinated alkyl group Specifically, a group in which one or more hydrogen atoms have been removed from a monocycloalkane such as cyclopentane or cyclohexane, or a polycycloalkane such as adamantane, norbornane, isobornane, tricyclodecane, or tetracyclododecane. Etc.
A ″ is preferably an alkylene group having 1 to 5 carbon atoms, an oxygen atom (—O—) or a sulfur atom (—S—), more preferably an alkylene group having 1 to 5 carbon atoms or —O—. The alkylene group having 1 to 5 carbon atoms is more preferably a methylene group or dimethylmethylene group, and most preferably a methylene group.
R 29 is a single bond or a divalent linking group. Examples of the divalent linking group include the same divalent linking groups as those described for Y 2 in formula (a1-0-2). Among these, an alkylene group, an ester bond (—C (═O) —O—), or a combination thereof is preferable. The alkylene group as the divalent linking group for R 29 is more preferably a linear or branched alkylene group. Specifically, in the description of Y 2 , the same as the linear alkylene group and branched alkylene group mentioned as the aliphatic hydrocarbon group for A can be used.
As R 29 , in particular, a single bond or —R 29 ′ —C (═O) —O— [wherein R 29 ′ is a linear or branched alkylene group. ] Is preferable. The linear or branched alkylene group for R 29 ′ preferably has 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 8 carbon atoms, and still more preferably 1 to 5 carbon atoms.
In formula (a2-1), s ″ is preferably 1 to 2.
Specific examples of the structural units represented by the general formulas (a2-1) to (a2-5) are shown below. In the following formulas, R α represents a hydrogen atom, a methyl group or a trifluoromethyl group.
(A1)成分において、構成単位(a2)としては、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
構成単位(a2)としては、前記一般式(a2−1)〜(a2−5)で表される構成単位からなる群から選択される少なくとも1種が好ましく、一般式(a2−1)〜(a2−3)で表される構成単位からなる群から選択される少なくとも1種がより好ましい。なかでも、化学式(a2−1−1)、(a2−1−2)、(a2−2−1)、(a2−2−7)、(a2−3−1)および(a2−3−5)で表される構成単位からなる群から選択される少なくとも1種が好ましい。
(A1)成分中、構成単位(a2)の割合は、当該(A1)成分を構成する全構成単位の合計に対し、5〜60モル%が好ましく、10〜50モル%がより好ましく、20〜50モル%がさらに好ましい。下限値以上とすることにより構成単位(a2)を含有させることによる効果が充分に得られ、上限値以下とすることにより他の構成単位とのバランスをとることができる。
In the component (A1), as the structural unit (a2), one type may be used alone, or two or more types may be used in combination.
As the structural unit (a2), at least one selected from the group consisting of structural units represented by the general formulas (a2-1) to (a2-5) is preferable, and the general formulas (a2-1) to ( At least one selected from the group consisting of structural units represented by a2-3) is more preferred. Among them, chemical formulas (a2-1-1), (a2-1-2), (a2-2-1), (a2-2-7), (a2-3-1) and (a2-3-5) And at least one selected from the group consisting of structural units represented by
In the component (A1), the proportion of the structural unit (a2) is preferably 5 to 60 mol%, more preferably 10 to 50 mol%, with respect to the total of all structural units constituting the component (A1). 50 mol% is more preferable. By making it the lower limit value or more, the effect of containing the structural unit (a2) can be sufficiently obtained, and by making it the upper limit value or less, it is possible to balance with other structural units.
・構成単位(a3):
構成単位(a3)は、極性基含有脂肪族炭化水素基を含むアクリル酸エステルから誘導される構成単位である。
(A1)成分が構成単位(a3)を有することにより、(A)成分の親水性が高まり、現像液との親和性が高まって、露光部でのアルカリ溶解性が向上し、解像性の向上に寄与する。
極性基としては、水酸基、シアノ基、カルボキシ基、フッ素化アルコール基(アルキル基の水素原子の一部がフッ素原子で置換されたヒドロキシアルキル基)等が挙げられ、特に水酸基が好ましい。
構成単位(a3)において、脂肪族炭化水素基に結合する極性基の数は、特に限定されないが、1〜3個が好ましく、1個が最も好ましい。
前記極性基が結合する脂肪族炭化水素基としては、炭素数1〜10の直鎖状または分岐鎖状の炭化水素基(好ましくはアルキレン基)や、環状の脂肪族炭化水素基(環式基)が挙げられる。該環式基としては、単環式基でも多環式基でもよく、例えばArFエキシマレーザー用レジスト組成物用の樹脂において、多数提案されているものの中から適宜選択して用いることができる。該環式基としては多環式基であることが好ましく、炭素数は7〜30であることがより好ましい。
構成単位(a3)としては、水酸基、シアノ基、カルボキシ基またはフッ素化アルコール基を含有する脂肪族多環式基を含むアクリル酸エステルから誘導される構成単位が好ましい。該多環式基としては、ビシクロアルカン、トリシクロアルカン、テトラシクロアルカンなどから2個以上の水素原子を除いた基などを例示できる。具体的には、アダマンタン、ノルボルナン、イソボルナン、トリシクロデカン、テトラシクロドデカンなどのポリシクロアルカンから2個以上の水素原子を除いた基などが挙げられる。これらの多環式基の中でも、アダマンタンから2個以上の水素原子を除いた基、ノルボルナンから2個以上の水素原子を除いた基、テトラシクロドデカンから2個以上の水素原子を除いた基が工業上好ましい。
-Structural unit (a3):
The structural unit (a3) is a structural unit derived from an acrylate ester containing a polar group-containing aliphatic hydrocarbon group.
When the component (A1) has the structural unit (a3), the hydrophilicity of the component (A) is increased, the affinity with the developer is increased, the alkali solubility in the exposed area is improved, and the resolution is improved. Contributes to improvement.
Examples of the polar group include a hydroxyl group, a cyano group, a carboxy group, and a fluorinated alcohol group (a hydroxyalkyl group in which a part of the hydrogen atoms of the alkyl group is substituted with a fluorine atom). A hydroxyl group is particularly preferable.
In the structural unit (a3), the number of polar groups bonded to the aliphatic hydrocarbon group is not particularly limited, but is preferably 1 to 3, and most preferably 1.
Examples of the aliphatic hydrocarbon group to which the polar group is bonded include a linear or branched hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms (preferably an alkylene group) and a cyclic aliphatic hydrocarbon group (cyclic group). ). The cyclic group may be a monocyclic group or a polycyclic group. For example, a resin for a resist composition for an ArF excimer laser can be appropriately selected from those proposed. The cyclic group is preferably a polycyclic group, and more preferably 7 to 30 carbon atoms.
The structural unit (a3) is preferably a structural unit derived from an acrylate ester containing an aliphatic polycyclic group containing a hydroxyl group, a cyano group, a carboxy group or a fluorinated alcohol group. Examples of the polycyclic group include groups in which two or more hydrogen atoms have been removed from bicycloalkane, tricycloalkane, tetracycloalkane and the like. Specific examples include groups in which two or more hydrogen atoms have been removed from a polycycloalkane such as adamantane, norbornane, isobornane, tricyclodecane, and tetracyclododecane. Among these polycyclic groups, there are groups in which two or more hydrogen atoms have been removed from adamantane, groups in which two or more hydrogen atoms have been removed from norbornane, and groups in which two or more hydrogen atoms have been removed from tetracyclododecane. Industrially preferable.
極性基含有脂肪族炭化水素基における炭化水素基が炭素数1〜10の直鎖状または分岐鎖状の炭化水素基の場合、構成単位(a3)としては、アクリル酸のヒドロキシエチルエステルから誘導される構成単位が好ましい。
また、極性基含有脂肪族炭化水素基における炭化水素基が多環式基の場合、構成単位(a3)としては、下記式(a3−1)で表される構成単位、一般式(a3−2)で表される構成単位、一般式(a3−3)で表される構成単位等が好ましい。中でも、一般式(a3−1)で表される構成単位が好ましい。
When the hydrocarbon group in the polar group-containing aliphatic hydrocarbon group is a linear or branched hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, the structural unit (a3) is derived from hydroxyethyl ester of acrylic acid. Are preferred.
When the hydrocarbon group in the polar group-containing aliphatic hydrocarbon group is a polycyclic group, the structural unit (a3) is a structural unit represented by the following formula (a3-1), a general formula (a3-2) ), A structural unit represented by the general formula (a3-3), and the like are preferable. Especially, the structural unit represented by general formula (a3-1) is preferable.
式(a3−1)中、jは1又は2であることが好ましく、1であることがさらに好ましい。jが2の場合は、水酸基がアダマンチル基の3位と5位に結合しているものが好ましい。jが1の場合は、水酸基がアダマンチル基の3位に結合しているものが好ましい。
jは1であることが好ましく、特に水酸基がアダマンチル基の3位に結合しているものが好ましい。
式(a3−2)中、kは1であることが好ましい。シアノ基はノルボルニル基の5位または6位に結合していることが好ましい。
式(a3−3)中、t’は1であることが好ましい。lは1であることが好ましい。sは1であることが好ましい。これらはアクリル酸のカルボキシ基の末端に2−ノルボルニル基または3−ノルボルニル基が結合していることが好ましい。フッ素化アルキルアルコールはノルボルニル基の5又は6位に結合していることが好ましい。
In formula (a3-1), j is preferably 1 or 2, and more preferably 1. When j is 2, it is preferable that the hydroxyl group is bonded to the 3rd and 5th positions of the adamantyl group. When j is 1, it is preferable that the hydroxyl group is bonded to the 3-position of the adamantyl group.
j is preferably 1, and a hydroxyl group bonded to the 3rd position of the adamantyl group is particularly preferred.
In formula (a3-2), k is preferably 1. The cyano group is preferably bonded to the 5th or 6th position of the norbornyl group.
In formula (a3-3), t ′ is preferably 1. l is preferably 1. s is preferably 1. These preferably have a 2-norbornyl group or a 3-norbornyl group bonded to the terminal of the carboxy group of acrylic acid. The fluorinated alkyl alcohol is preferably bonded to the 5th or 6th position of the norbornyl group.
構成単位(a3)としては、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
(A1)成分中、構成単位(a3)の割合は、当該(A1)成分を構成する全構成単位に対し、5〜50モル%であることが好ましく、5〜40モル%がより好ましく、5〜25モル%がさらに好ましい。下限値以上とすることにより構成単位(a3)を含有させることによる効果が充分に得られ、上限値以下とすることにより他の構成単位とのバランスをとることができる。
As the structural unit (a3), one type may be used alone, or two or more types may be used in combination.
In the component (A1), the proportion of the structural unit (a3) is preferably 5 to 50 mol%, more preferably 5 to 40 mol%, based on all structural units constituting the component (A1). More preferred is ˜25 mol%. By setting it to the lower limit value or more, the effect of containing the structural unit (a3) can be sufficiently obtained, and by setting it to the upper limit value or less, it is possible to balance with other structural units.
・構成単位(a0):
構成単位(a0)は、−SO2−含有環式基を含むアクリル酸エステルから誘導される構成単位である。
構成単位(a0)のなかで好適なものとしては、たとえば下記一般式(a0−1)で表される構成単位が挙げられる。
-Structural unit (a0):
The structural unit (a0) is a structural unit derived from an acrylate ester containing a —SO 2 — containing cyclic group.
Preferred examples of the structural unit (a0) include structural units represented by general formula (a0-1) shown below.
前記式(a0−1)中、Rは、前記構成単位(a1)におけるRと同様である。
前記式(a0−1)中、R2は2価の連結基である。
R2としては、置換基を有していてもよい2価の炭化水素基、ヘテロ原子を含む2価の連結基等が好適なものとして挙げられる。
R2における炭化水素基は、脂肪族炭化水素基であってもよく、芳香族炭化水素基であってもよく、上記一般式(a1−0−2)中のY2についての説明のなかで例示した「Aにおける炭化水素基」と同様である。
R2におけるヘテロ原子を含む2価の連結基は、上記一般式(a1−0−2)中のY2における「ヘテロ原子を含む2価の連結基」と同様である。
In the formula (a0-1), R is the same as R in the structural unit (a1).
In Formula (a0-1), R 2 is a divalent linking group.
Preferred examples of R 2 include a divalent hydrocarbon group which may have a substituent and a divalent linking group containing a hetero atom.
The hydrocarbon group in R 2 may be an aliphatic hydrocarbon group or an aromatic hydrocarbon group, and in the description of Y 2 in the general formula (a1-0-2), This is the same as the exemplified “hydrocarbon group in A”.
The divalent linking group containing a hetero atom in R 2 is the same as the “divalent linking group containing a hetero atom” in Y 2 in the general formula (a1-0-2).
本発明において、R2の2価の連結基としては、アルキレン基、2価の脂肪族環式基またはヘテロ原子を含む2価の連結基が好ましい。これらの中でも、アルキレン基が特に好ましい。
R2がアルキレン基である場合、該アルキレン基は、炭素数1〜10であることが好ましく、炭素数1〜6であることがさらに好ましく、炭素数1〜4であることが特に好ましく、炭素数1〜3であることが最も好ましい。具体的には、前記で挙げた直鎖状のアルキレン基、分岐鎖状のアルキレン基と同様のものが挙げられる。
R2が2価の脂肪族環式基である場合、該脂肪族環式基としては、前記「構造中に環を含む脂肪族炭化水素基」で挙げた環状の脂肪族炭化水素基と同様のものが挙げられる。
該脂肪族環式基としては、シクロペンタン、シクロヘキサン、ノルボルナン、イソボルナン、アダマンタン、トリシクロデカン、テトラシクロドデカンから水素原子が二個以上除かれた基であることが特に好ましい。
In the present invention, the divalent linking group for R 2 is preferably an alkylene group, a divalent aliphatic cyclic group or a divalent linking group containing a hetero atom. Among these, an alkylene group is particularly preferable.
When R 2 is an alkylene group, the alkylene group preferably has 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 6 carbon atoms, and particularly preferably 1 to 4 carbon atoms. It is most preferable that it is number 1-3. Specific examples include the same linear alkylene groups and branched alkylene groups as mentioned above.
When R 2 is a divalent aliphatic cyclic group, the aliphatic cyclic group is the same as the cyclic aliphatic hydrocarbon group mentioned in the above “aliphatic hydrocarbon group containing a ring in the structure”. Can be mentioned.
The aliphatic cyclic group is particularly preferably a group in which two or more hydrogen atoms have been removed from cyclopentane, cyclohexane, norbornane, isobornane, adamantane, tricyclodecane or tetracyclododecane.
R2がヘテロ原子を含む2価の連結基である場合、該連結基として好ましいものとしては、−O−、−C(=O)−O−、−C(=O)−、−O−C(=O)−O−、−C(=O)−NH−、−NR04−(R04はアルキル基、アシル基等の置換基である。)、−S−、−S(=O)2−、−S(=O)2−O−、式−A−O−B−で表される基、式−[A−C(=O)−O]q’−B−で表される基等が挙げられる。ここで、AおよびBはそれぞれ独立して置換基を有していてもよい2価の炭化水素基であり、上述したA、Bと同様である。q’は0〜3の整数である。
AおよびBにおける置換基を有していてもよい2価の炭化水素基としては、上述したR2における「置換基を有していてもよい2価の炭化水素基」として挙げたものと同様のものが挙げられる。
Aとしては、直鎖状の脂肪族炭化水素基が好ましく、直鎖状のアルキレン基がより好ましく、炭素数1〜5の直鎖状のアルキレン基がさらに好ましく、メチレン基またはエチレン基が特に好ましい。
Bとしては、直鎖状または分岐鎖状の脂肪族炭化水素基が好ましく、メチレン基、エチレン基またはアルキルメチレン基がより好ましい。該アルキルメチレン基におけるアルキル基は、炭素数1〜5の直鎖状のアルキル基が好ましく、炭素数1〜3の直鎖状のアルキル基が好ましく、メチル基が最も好ましい。
また、式−[A−C(=O)−O]q’−B−で表される基において、q’は0〜3の整数であり、0〜2の整数であることが好ましく、0または1がより好ましく、1が最も好ましい。
When R 2 is a divalent linking group containing a hetero atom, preferred examples of the linking group include —O—, —C (═O) —O—, —C (═O) —, —O—. C (= O) -O-, -C (= O) -NH-, -NR 04- (R 04 is a substituent such as an alkyl group, an acyl group, etc.), -S-, -S (= O ) 2 —, —S (═O) 2 —O—, a group represented by the formula —A—O—B—, represented by the formula — [A—C (═O) —O] q ′ —B—. And the like. Here, A and B are each independently a divalent hydrocarbon group which may have a substituent, and are the same as A and B described above. q ′ is an integer of 0 to 3.
Examples of the divalent hydrocarbon group which may have a substituent in A and B are the same as those mentioned as the “divalent hydrocarbon group which may have a substituent” in R 2 described above. Can be mentioned.
A is preferably a linear aliphatic hydrocarbon group, more preferably a linear alkylene group, still more preferably a linear alkylene group having 1 to 5 carbon atoms, and particularly preferably a methylene group or an ethylene group. .
B is preferably a linear or branched aliphatic hydrocarbon group, more preferably a methylene group, an ethylene group or an alkylmethylene group. The alkyl group in the alkylmethylene group is preferably a linear alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, more preferably a linear alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, and most preferably a methyl group.
In the group represented by the formula-[AC (= O) -O] q ' -B-, q' is an integer of 0 to 3, preferably an integer of 0 to 2, Or 1 is more preferable and 1 is most preferable.
R2は、その構造中に酸解離性部位を有していてもよいし、有していなくてもよい。
「酸解離性部位」とは、R2の構造内における、露光により発生する酸が作用して解離する部位をいう。R2が酸解離性部位を有する場合、好ましくは第三級炭素原子を有する酸解離性部位を有することが好ましい。
R 2 may or may not have an acid dissociable site in its structure.
The “acid-dissociable site” refers to a site in the structure of R 2 that is dissociated by the action of an acid generated by exposure. When R 2 has an acid dissociable portion, it is preferable that it preferably has an acid dissociable portion having a tertiary carbon atom.
前記式(a0−1)中、R3は、その環骨格中に−SO2−を含む環式基である。具体的には、R3は、−SO2−における硫黄原子(S)が環式基の環骨格の一部を形成する環式基である。
R3における環式基とは、その環骨格中に−SO2−を含む環を含有する環式基を示し、該環をひとつの目の環として数え、該環のみの場合は単環式基、さらに他の環構造を有する場合は、その構造に関わらず多環式基と称する。R3における環式基は、単環式基であってもよく、多環式基であってもよい。
なかでも、R3は、その環骨格中に−O−SO2−を含む環式基、すなわち−O−SO2−中のーO−S−が環骨格の一部を形成するスルトン(sultone)環、であることが特に好ましい。
R3における環式基は、炭素数が3〜30であることが好ましく、4〜20であることがより好ましく、4〜15であることがさらに好ましく、4〜12であることが特に好ましい。
ただし、該炭素数は、環骨格を構成する炭素原子の数であり、置換基における炭素数を含まないものとする。
R3における環式基は、脂肪族環式基であってもよく、芳香族環式基であってもよく、脂肪族環式基であることが好ましい。
R3における脂肪族環式基としては、上述したR2における炭化水素基、すなわち「Aにおける炭化水素基」の説明において例示した環状の脂肪族炭化水素基の環骨格を構成する炭素原子の一部が−SO2−または−O−SO2−で置換されたものが挙げられる。
より具体的には、たとえば、前記単環式基としては、その環骨格を構成する−CH2−が−SO2−で置換されたモノシクロアルカンから水素原子1つを除いた基、その環を構成する−CH2−CH2−が−O−SO2−で置換されたモノシクロアルカンから水素原子1つを除いた基等が挙げられる。また、前記多環式基としては、その環骨格を構成する−CH2−が−SO2−で置換されたポリシクロアルカン(ビシクロアルカン、トリシクロアルカン、テトラシクロアルカン等)から水素原子1つを除いた基、その環を構成する−CH2−CH2−が−O−SO2−で置換されたポリシクロアルカンから水素原子1つを除いた基等が挙げられる。
In the formula (a0-1), R 3 is a cyclic group containing —SO 2 — in the ring skeleton. Specifically, R 3 is a cyclic group in which the sulfur atom (S) in —SO 2 — forms part of the cyclic skeleton of the cyclic group.
The cyclic group in R 3 represents a cyclic group containing a ring containing —SO 2 — in the ring skeleton, and the ring is counted as the first ring. When the group has another ring structure, it is called a polycyclic group regardless of the structure. The cyclic group for R 3 may be a monocyclic group or a polycyclic group.
Among them, R 3 is, -O-SO 2 within the ring skeleton thereof - sultone (sultone that over O-S- medium forms part of the ring skeleton - cyclic group containing, i.e. -O-SO 2 ) Ring.
The cyclic group for R 3 preferably has 3 to 30 carbon atoms, more preferably 4 to 20 carbon atoms, still more preferably 4 to 15 carbon atoms, and particularly preferably 4 to 12 carbon atoms.
However, the carbon number is the number of carbon atoms constituting the ring skeleton, and does not include the carbon number in the substituent.
The cyclic group for R 3 may be an aliphatic cyclic group or an aromatic cyclic group, and is preferably an aliphatic cyclic group.
As the aliphatic cyclic group for R 3 , one of carbon atoms constituting the ring skeleton of the cyclic aliphatic hydrocarbon group exemplified in the description of the hydrocarbon group for R 2 described above, that is, the “hydrocarbon group for A” described above. And those in which the moiety is substituted with —SO 2 — or —O—SO 2 —.
More specifically, for example, the monocyclic group includes a group obtained by removing one hydrogen atom from a monocycloalkane in which —CH 2 — constituting the ring skeleton is substituted with —SO 2 —, and the ring And a group obtained by removing one hydrogen atom from a monocycloalkane in which —CH 2 —CH 2 — constituting R 1 is substituted with —O—SO 2 —. The polycyclic group includes one hydrogen atom from a polycycloalkane (bicycloalkane, tricycloalkane, tetracycloalkane, etc.) in which —CH 2 — constituting the ring skeleton is substituted with —SO 2 —. And a group obtained by removing one hydrogen atom from a polycycloalkane in which —CH 2 —CH 2 — constituting the ring is substituted with —O—SO 2 —.
R3における環式基は、置換基を有していてもよい。該置換基としては、たとえばアルキル基、アルコキシ基、ハロゲン原子、ハロゲン化アルキル基、水酸基、酸素原子(=O)、−COOR”、−OC(=O)R”、ヒドロキシアルキル基、シアノ基等が挙げられる。R”は水素原子又はアルキル基を示し、上述したR”と同様である。
該置換基としてのアルキル基は、炭素数1〜6のアルキル基が好ましい。該アルキル基は、直鎖状または分岐鎖状であることが好ましい。具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、ヘキシル基等が挙げられる。これらの中でも、メチル基またはエチル基が好ましく、メチル基が特に好ましい。
該置換基としてのアルコキシ基は、炭素数1〜6のアルコキシ基が好ましい。該アルコキシ基は、直鎖状または分岐鎖状であることが好ましい。具体的には、前記置換基としてのアルキル基として挙げたアルキル基に酸素原子(−O−)に結合した基が挙げられる。
該置換基としてのハロゲン原子は、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられ、フッ素原子が好ましい。
該置換基のハロゲン化アルキル基は、前記アルキル基の水素原子の一部または全部が前記ハロゲン原子で置換された基が挙げられる。
該置換基としてのハロゲン化アルキル基は、前記置換基としてのアルキル基として挙げたアルキル基の水素原子の一部または全部が前記ハロゲン原子で置換された基が挙げられる。該ハロゲン化アルキル基としてはフッ素化アルキル基が好ましく、特にパーフルオロアルキル基が好ましい。
前記−COOR”、−OC(=O)R”におけるR”は、いずれも、水素原子または炭素数1〜15の直鎖状、分岐鎖状もしくは環状のアルキル基であることが好ましい。
R”が直鎖状もしくは分岐鎖状のアルキル基の場合は、炭素数1〜10であることが好ましく、炭素数1〜5であることがさらに好ましく、メチル基またはエチル基であることが特に好ましい。
R”が環状のアルキル基の場合は、炭素数3〜15であることが好ましく、炭素数4〜12であることがさらに好ましく、炭素数5〜10が最も好ましい。具体的には、フッ素原子またはフッ素化アルキル基で置換されていてもよいし、されていなくてもよいモノシクロアルカン;ビシクロアルカン、トリシクロアルカン、テトラシクロアルカンなどのポリシクロアルカンから1個以上の水素原子を除いた基などを例示できる。より具体的には、シクロペンタン、シクロヘキサン等のモノシクロアルカンや、アダマンタン、ノルボルナン、イソボルナン、トリシクロデカン、テトラシクロドデカンなどのポリシクロアルカンから1個以上の水素原子を除いた基などが挙げられる。
該置換基としてのヒドロキシアルキル基としては、炭素数が1〜6であるものが好ましく、具体的には、前記置換基としてのアルキル基として挙げたアルキル基の水素原子の少なくとも1つが水酸基で置換された基が挙げられる。
R3として、より具体的には、下記一般式(3−1)〜(3−4)で表される基が挙げられる。
The cyclic group for R 3 may have a substituent. Examples of the substituent include an alkyl group, an alkoxy group, a halogen atom, a halogenated alkyl group, a hydroxyl group, an oxygen atom (═O), —COOR ″, —OC (═O) R ″, a hydroxyalkyl group, a cyano group, and the like. Is mentioned. R ″ represents a hydrogen atom or an alkyl group, and is the same as R ″ described above.
The alkyl group as the substituent is preferably an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms. The alkyl group is preferably linear or branched. Specific examples include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, a tert-butyl group, a pentyl group, an isopentyl group, a neopentyl group, and a hexyl group. Among these, a methyl group or an ethyl group is preferable, and a methyl group is particularly preferable.
The alkoxy group as the substituent is preferably an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms. The alkoxy group is preferably linear or branched. Specifically, the group couple | bonded with the oxygen atom (-O-) to the alkyl group quoted as the alkyl group as the said substituent is mentioned.
Examples of the halogen atom as the substituent include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom, and a fluorine atom is preferable.
Examples of the halogenated alkyl group for the substituent include groups in which part or all of the hydrogen atoms of the alkyl group have been substituted with the halogen atoms.
Examples of the halogenated alkyl group as the substituent include a group in which part or all of the hydrogen atoms of the alkyl group mentioned as the alkyl group as the substituent are substituted with the halogen atom. As the halogenated alkyl group, a fluorinated alkyl group is preferable, and a perfluoroalkyl group is particularly preferable.
R ″ in —COOR ″ and —OC (═O) R ″ is preferably a hydrogen atom or a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 15 carbon atoms.
When R ″ is a linear or branched alkyl group, it preferably has 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 5 carbon atoms, and particularly preferably a methyl group or an ethyl group. preferable.
When R ″ is a cyclic alkyl group, it preferably has 3 to 15 carbon atoms, more preferably 4 to 12 carbon atoms, and most preferably 5 to 10 carbon atoms. Specifically, a fluorine atom Or a monocycloalkane which may or may not be substituted with a fluorinated alkyl group; a group in which one or more hydrogen atoms have been removed from a polycycloalkane such as a bicycloalkane, tricycloalkane or tetracycloalkane More specifically, one or more hydrogen atoms are removed from a monocycloalkane such as cyclopentane or cyclohexane, or a polycycloalkane such as adamantane, norbornane, isobornane, tricyclodecane, or tetracyclododecane. Group and the like.
The hydroxyalkyl group as the substituent is preferably one having 1 to 6 carbon atoms. Specifically, at least one of the hydrogen atoms of the alkyl group mentioned as the alkyl group as the substituent is substituted with a hydroxyl group. Group.
More specifically, examples of R 3 include groups represented by the following general formulas (3-1) to (3-4).
前記一般式(3−1)〜(3−4)中、A’は、酸素原子(−O−)若しくは硫黄原子(−S−)を含んでいてもよい炭素数1〜5のアルキレン基、酸素原子又は硫黄原子である。
A’における炭素数1〜5のアルキレン基としては、直鎖状または分岐鎖状のアルキレン基が好ましく、メチレン基、エチレン基、n−プロピレン基、イソプロピレン基等が挙げられる。
該アルキレン基が酸素原子または硫黄原子を含む場合、その具体例としては、前記アルキレン基の末端または炭素原子間に−O−または−S−が介在する基が挙げられ、たとえば−O−CH2−、−CH2−O−CH2−、−S−CH2−、−CH2−S−CH2−等が挙げられる。
A’としては、炭素数1〜5のアルキレン基または−O−が好ましく、炭素数1〜5のアルキレン基がより好ましく、メチレン基が最も好ましい。
tは0〜2の整数のいずれであってもよく、0が最も好ましい。
tが2である場合、複数のR28は、それぞれ同じであってもよく、異なっていてもよい。
R28におけるアルキル基、アルコキシ基、ハロゲン化アルキル基、−COOR”、−OC(=O)R”、ヒドロキシアルキル基としては、それぞれ、前記R3における環式基が有していてもよい置換基として挙げたアルキル基、アルコキシ基、ハロゲン化アルキル基、−COOR”、−OC(=O)R”、ヒドロキシアルキル基と同様のものが挙げられる。
以下に、前記一般式(3−1)〜(3−4)で表される具体的な環式基を例示する。なお、式中の「Ac」はアセチル基を示す。
In the general formulas (3-1) to (3-4), A ′ represents an alkylene group having 1 to 5 carbon atoms which may contain an oxygen atom (—O—) or a sulfur atom (—S—), An oxygen atom or a sulfur atom.
The alkylene group having 1 to 5 carbon atoms in A ′ is preferably a linear or branched alkylene group, and examples thereof include a methylene group, an ethylene group, an n-propylene group, and an isopropylene group.
When the alkylene group contains an oxygen atom or a sulfur atom, specific examples thereof include a group in which —O— or —S— is interposed between the terminal or carbon atoms of the alkylene group, such as —O—CH 2. -, - CH 2 -O-CH 2 -, - S-CH 2 -, - CH 2 -S-CH 2 - , and the like.
A ′ is preferably an alkylene group having 1 to 5 carbon atoms or —O—, more preferably an alkylene group having 1 to 5 carbon atoms, and most preferably a methylene group.
t may be any integer from 0 to 2, and 0 is most preferred.
When t is 2, the plurality of R 28 may be the same or different.
As the alkyl group, alkoxy group, halogenated alkyl group, —COOR ″, —OC (═O) R ″, and hydroxyalkyl group in R 28 , each of the cyclic groups in R 3 may have a substituent. Examples thereof include the same alkyl groups, alkoxy groups, halogenated alkyl groups, —COOR ″, —OC (═O) R ″, and hydroxyalkyl groups mentioned as groups.
Below, the specific cyclic group represented by the said general formula (3-1)-(3-4) is illustrated. In the formula, “Ac” represents an acetyl group.
上記の中でも、R3としては、前記一般式(3−1)、(3−3)又は(3−4)で表される環式基が好ましく、前記一般式(3−1)で表される環式基であることが特に好ましい。
R3として具体的には、前記化学式(3−1−1)、(3−1−18)、(3−3−1)及び(3−4−1)で表される環式基からなる群から選択される少なくとも一種を用いることがより好ましく、前記化学式(3−1−1)で表される環式基が最も好ましい。
Among the above, R 3 is preferably a cyclic group represented by the general formula (3-1), (3-3) or (3-4), and represented by the general formula (3-1). A cyclic group is particularly preferable.
Specifically, R 3 includes a cyclic group represented by the chemical formulas (3-1-1), (3-1-18), (3-3-1), and (3-4-1). It is more preferable to use at least one selected from the group, and the cyclic group represented by the chemical formula (3-1-1) is most preferable.
本発明において、構成単位(a0)としては、下記一般式(a0−1−11)で表される構成単位が特に好ましい。 In the present invention, the structural unit (a0) is particularly preferably a structural unit represented by the following general formula (a0-1-11).
R02における直鎖状または分岐鎖状のアルキレン基は、炭素数が1〜10であることが好ましく、1〜8がより好ましく、1〜5がさらに好ましく、1〜3が特に好ましく、1〜2が最も好ましい。
−A−C(=O)−O−B−において、A、Bは、それぞれ直鎖状または分岐鎖状のアルキレン基が好ましく、炭素数1〜5のアルキレン基がさらに好ましく、メチレン基、エチレン基が特に好ましい。具体的には、−(CH2)2−C(=O)−O−(CH2)2−、−(CH2)2−O−C(=O)−(CH2)2−が挙げられる。
A’はメチレン基、酸素原子(−O−)または硫黄原子(−S−)であることが好ましい。
The linear or branched alkylene group for R 02 preferably has 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 8, still more preferably 1 to 5, particularly preferably 1 to 3, 2 is most preferred.
In -A-C (= O) -OB-, each of A and B is preferably a linear or branched alkylene group, more preferably a C 1-5 alkylene group, a methylene group, ethylene The group is particularly preferred. Specifically, - (CH 2) 2 -C (= O) -O- (CH 2) 2 -, - (CH 2) 2 -O-C (= O) - (CH 2) 2 - include It is done.
A ′ is preferably a methylene group, an oxygen atom (—O—) or a sulfur atom (—S—).
構成単位(a0)は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
(A1)成分中の構成単位(a0)の割合は、(A1)成分を構成する全構成単位の合計に対し、1〜60モル%であることが好ましく、5〜55モル%がより好ましく、10〜50モル%がさらに好ましく、15〜45モル%が最も好ましい。下限値以上とすることにより、形成されるレジストパターンの露光余裕度(ELマージン)、LWR(ラインワイズラフネス)等のリソグラフィー特性に優れる。上限値以下とすることにより、他の構成単位とのバランスをとることができる。
As the structural unit (a0), one type may be used alone, or two or more types may be used in combination.
The proportion of the structural unit (a0) in the component (A1) is preferably 1 to 60 mol%, more preferably 5 to 55 mol%, based on the total of all the structural units constituting the component (A1). 10-50 mol% is more preferable and 15-45 mol% is the most preferable. By setting the lower limit value or more, lithography characteristics such as exposure margin (EL margin) and LWR (line width roughness) of the resist pattern to be formed are excellent. By setting it to the upper limit value or less, it is possible to balance with other structural units.
・他の構成単位:
(A1)成分は、本発明の効果を損なわない範囲で、上記構成単位(a1)〜(a3)、(a0)以外の他の構成単位を含んでいてもよい。
該他の構成単位は、上述の構成単位(a1)〜(a3)、(a0)に分類されない他の構成単位であれば特に限定されるものではなく、ArFエキシマレーザー用、KrFエキシマレーザー用(好ましくはArFエキシマレーザー用)等のレジスト用樹脂に用いられるものとして従来から知られている多数のものが使用可能である。
該他の構成単位としては、例えば、酸非解離性の脂肪族多環式基を含むアクリル酸エステルから誘導される構成単位(a4)、後述の一般式(a5’)で表される構成単位(a5’)等が挙げられる。
・ Other structural units:
The component (A1) may contain other structural units other than the structural units (a1) to (a3) and (a0) as long as the effects of the present invention are not impaired.
The other structural units are not particularly limited as long as they are other structural units that are not classified into the structural units (a1) to (a3) and (a0) described above. A number of hitherto known materials can be used as those used for resist resins (preferably for ArF excimer laser).
Examples of the other structural unit include a structural unit (a4) derived from an acrylate ester containing a non-acid-dissociable aliphatic polycyclic group, and a structural unit represented by the general formula (a5 ′) described later. (A5 ′) and the like.
・・構成単位(a4):
構成単位(a4)における脂肪族多環式基は、例えば、前記の構成単位(a1)の場合に例示したものと同様のものを例示することができ、ArFエキシマレーザー用、KrFエキシマレーザー用(好ましくはArFエキシマレーザー用)等のレジスト組成物の樹脂成分に用いられるものとして従来から知られている多数のものが使用可能である。特にトリシクロデシル基、アダマンチル基、テトラシクロドデシル基、イソボルニル基、ノルボルニル基から選ばれる少なくとも1種であると、工業上入手し易いなどの点で好ましい。これらの多環式基は、炭素数1〜5の直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基を置換基として有していてもよい。
構成単位(a4)として、具体的には、下記一般式(a4−1)〜(a4−5)の構造のものを例示することができる。
..Structural unit (a4):
Examples of the aliphatic polycyclic group in the structural unit (a4) include those similar to those exemplified in the case of the structural unit (a1). For the ArF excimer laser and the KrF excimer laser ( A number of hitherto known materials can be used as the resin component of the resist composition (preferably for ArF excimer laser). In particular, at least one selected from a tricyclodecyl group, an adamantyl group, a tetracyclododecyl group, an isobornyl group, and a norbornyl group is preferable in terms of industrial availability. These polycyclic groups may have a linear or branched alkyl group having 1 to 5 carbon atoms as a substituent.
Specific examples of the structural unit (a4) include those represented by the following general formulas (a4-1) to (a4-5).
構成単位(a4)を(A1)成分に含有させる際には、(A1)成分を構成する全構成単位の合計に対して、構成単位(a4)を1〜30モル%含有させることが好ましく、10〜20モル%含有させることがより好ましい。 When the structural unit (a4) is contained in the component (A1), the structural unit (a4) is preferably contained in an amount of 1 to 30 mol% based on the total of all the structural units constituting the component (A1). It is more preferable to make it contain 10-20 mol%.
・・構成単位(a5’):
構成単位(a5’)を(A1)成分に含有させる際には、(A1)成分を構成する全構成単位の合計に対して、構成単位(a5’)を1〜45モル%含有させることが好ましく、5〜45モル%含有させることがより好ましく、5〜40モル%含有させることがさらに好ましく、5〜35モル%含有させることが特に好ましい。下限値以上とすることにより、アルコール系有機溶剤、フッ素系有機溶剤、水酸基を有さないエーテル系有機溶剤等の有機溶剤への溶解性が向上し、上限値以下であると、他の構成単位とのバランスが良好である。
..Structural unit (a5 ′):
When the structural unit (a5 ′) is contained in the component (A1), the structural unit (a5 ′) is contained in an amount of 1 to 45 mol% with respect to the total of all the structural units constituting the component (A1). Preferably, 5 to 45 mol% is contained, more preferably 5 to 40 mol%, still more preferably 5 to 35 mol%. By setting it to the lower limit value or more, the solubility in an organic solvent such as an alcohol organic solvent, a fluorine organic solvent, or an ether organic solvent having no hydroxyl group is improved. And the balance is good.
(A1)成分は、構成単位(a1)を有する重合体であることが好ましい。また、(A1)成分としては、構成単位(a1)と、構成単位(a0)及び構成単位(a2)からなる群から選択される少なくとも一種の構成単位と、を有する共重合体であることが好ましく、また、これらの構成単位に加えて、さらに、構成単位(a3)を有する共重合体であることも好ましい。
かかる共重合体としては、たとえば、構成単位(a1)、(a2)および(a3)からなる共重合体;構成単位(a1)、(a2)、(a3)および(a0)からなる共重合体;構成単位(a1)、(a2)、(a3)および(a4)からなる共重合体;構成単位(a1)、(a2)、(a3)および(a5’)からなる共重合体等が例示できる。
(A)成分において、(A1)成分としては、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
The component (A1) is preferably a polymer having the structural unit (a1). The component (A1) is a copolymer having the structural unit (a1) and at least one structural unit selected from the group consisting of the structural unit (a0) and the structural unit (a2). In addition to these structural units, it is also preferred that the copolymer further has a structural unit (a3).
Examples of such a copolymer include a copolymer comprising the structural units (a1), (a2) and (a3); a copolymer comprising the structural units (a1), (a2), (a3) and (a0). A copolymer composed of structural units (a1), (a2), (a3) and (a4); a copolymer composed of structural units (a1), (a2), (a3) and (a5 ′), etc. it can.
In the component (A), as the component (A1), one type may be used alone, or two or more types may be used in combination.
(A1)成分の質量平均分子量(Mw)(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によるポリスチレン換算基準)は、特に限定されるものではなく、1000〜50000が好ましく、1500〜30000がより好ましく、2000〜20000が最も好ましい。この範囲の上限値以下であると、レジストとして用いるのに充分なレジスト溶剤への溶解性があり、この範囲の下限値以上であると、耐ドライエッチング性やレジストパターン断面形状が良好である。
また、(A1)成分の分散度(Mw/Mn)は、特に限定されず、1.0〜5.0が好ましく、1.0〜3.0がより好ましく、1.0〜2.5が最も好ましい。なお、Mnは数平均分子量を示す。
The mass average molecular weight (Mw) of the component (A1) (polystyrene conversion standard by gel permeation chromatography (GPC)) is not particularly limited, preferably 1000 to 50000, more preferably 1500 to 30000, and 2000 to 2000 20000 is most preferred. If it is below the upper limit of this range, it has sufficient solubility in a resist solvent to be used as a resist, and if it is above the lower limit of this range, dry etching resistance and resist pattern cross-sectional shape are good.
Further, the dispersity (Mw / Mn) of the component (A1) is not particularly limited, but is preferably 1.0 to 5.0, more preferably 1.0 to 3.0, and 1.0 to 2.5. Most preferred. In addition, Mn shows a number average molecular weight.
(A1)成分は、各構成単位を誘導するモノマーを、例えばアゾビスイソブチロニトリル(AIBN)のようなラジカル重合開始剤を用いた公知のラジカル重合等によって重合させることによって得ることができる。
また、(A1)成分には、上記重合の際に、たとえばHS−CH2−CH2−CH2−C(CF3)2−OHのような連鎖移動剤を併用して用いることにより、末端に−C(CF3)2−OH基を導入してもよい。このように、アルキル基の水素原子の一部がフッ素原子で置換されたヒドロキシアルキル基が導入された共重合体は、現像欠陥の低減やLER(ラインエッジラフネス:ライン側壁の不均一な凹凸)の低減に有効である。
The component (A1) can be obtained by polymerizing a monomer for deriving each structural unit by a known radical polymerization using a radical polymerization initiator such as azobisisobutyronitrile (AIBN).
Further, for the component (A1), in the polymerization, a chain transfer agent such as HS—CH 2 —CH 2 —CH 2 —C (CF 3 ) 2 —OH is used in combination, so that the terminal A —C (CF 3 ) 2 —OH group may be introduced into the. As described above, a copolymer introduced with a hydroxyalkyl group in which a part of hydrogen atoms of an alkyl group is substituted with a fluorine atom reduces development defects and LER (line edge roughness: uneven unevenness of line side walls). It is effective in reducing
各構成単位を誘導するモノマーは、市販のものを用いてもよく、公知の方法を利用して合成してもよい。
たとえば、構成単位(a0)を誘導するモノマーとしては、下記一般式(a0−1−0)で表される化合物(以下「化合物(a0−1−0)」という。)が挙げられる。
A commercially available monomer may be used as the monomer for deriving each structural unit, or the monomer may be synthesized using a known method.
For example, as a monomer for deriving the structural unit (a0), a compound represented by the following general formula (a0-1-0) (hereinafter referred to as “compound (a0-1-0)”) can be given.
かかる化合物(a0−1−0)の製造方法は特に限定されず、公知の方法を利用して製造できる。
たとえば、塩基の存在下、下記一般式(X−1)で表される化合物(X−1)が反応溶媒に溶解した溶液に、下記一般式(X−2)で表される化合物(X−2)を添加し、反応させることにより、上記化合物(a0−1−0)が得られる。
塩基としては、たとえば水素化ナトリウム、K2CO3、Cs2CO3等の無機塩基;トリエチルアミン、4−ジメチルアミノピリジン(DMAP)、ピリジン等の有機塩基等が挙げられる。縮合剤としては、例えばエチルジイソプロピルアミノカルボジイミド(EDCI)塩酸塩、ジシクロヘキシルカルボキシイミド(DCC)、ジイソプロピルカルボジイミド、カルボジイミダゾール等のカルボジイミド試薬やテトラエチルピロホスフェイト、ベンゾトリアゾール−N−ヒドロキシトリスジメチルアミノホスホニウムヘキサフルオロリン化物塩(Bop試薬)等が挙げられる。
また、必要に応じて酸を用いてもよい。酸としては、脱水縮合等で通常用いられるものを使用することができ、具体的には塩酸、硫酸、リン酸等の無機酸類や、メタンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、p−トルエンスルホン酸等の有機酸類が挙げられる。これらは単独で使用してもよいし、2種類以上を組み合わせて使用してもよい。
The manufacturing method of this compound (a0-1-0) is not specifically limited, It can manufacture using a well-known method.
For example, in the presence of a base, a compound (X-) represented by the following general formula (X-2) is added to a solution in which the compound (X-1) represented by the following general formula (X-1) is dissolved in the reaction solvent. The compound (a0-1-0) is obtained by adding and reacting 2).
Examples of the base include inorganic bases such as sodium hydride, K 2 CO 3 and Cs 2 CO 3 ; organic bases such as triethylamine, 4-dimethylaminopyridine (DMAP) and pyridine. Examples of the condensing agent include carbodiimide reagents such as ethyldiisopropylaminocarbodiimide (EDCI) hydrochloride, dicyclohexylcarboimide (DCC), diisopropylcarbodiimide, carbodiimidazole, tetraethylpyrophosphate, benzotriazole-N-hydroxytrisdimethylaminophosphonium hexa Fluorophosphide salt (Bop reagent) and the like.
Moreover, you may use an acid as needed. As the acid, those usually used in dehydration condensation and the like can be used. Specifically, inorganic acids such as hydrochloric acid, sulfuric acid, phosphoric acid, methanesulfonic acid, trifluoromethanesulfonic acid, benzenesulfonic acid, p- Organic acids such as toluenesulfonic acid can be mentioned. These may be used alone or in combination of two or more.
[(A2)成分]
(A2)成分としては、分子量が500以上4000未満であって、上述の(A1)成分の説明で例示したような酸解離性溶解抑制基と、親水性基とを有する低分子化合物が好ましい。具体的には、複数のフェノール骨格を有する化合物の水酸基の水素原子の一部が上記酸解離性溶解抑制基で置換されたものが挙げられる。
(A2)成分は、たとえば、非化学増幅型のg線やi線レジストにおける増感剤や、耐熱性向上剤として知られている低分子量フェノール化合物の水酸基の水素原子の一部を上記酸解離性溶解抑制基で置換したものが好ましく、そのようなものから任意に用いることができる。
かかる低分子量フェノール化合物としては、たとえば、ビス(4−ヒドロキシフェニル)メタン、ビス(2,3,4−トリヒドロキシフェニル)メタン、ビス(4−ヒドロキシ−3−メチルフェニル)−3,4−ジヒドロキシフェニルメタン、ビス(3−シクロヘキシル−4−ヒドロキシ−6−メチルフェニル)−4−ヒドロキシフェニルメタン、ビス(3−シクロヘキシル−4−ヒドロキシ−6−メチルフェニル)−3,4−ジヒドロキシフェニルメタン、1−[1−(4−ヒドロキシフェニル)イソプロピル]−4−[1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)エチル]ベンゼン、ビス(2,3,−トリヒドロキシフェニル)メタン、ビス(2,4−ジヒドロキシフェニル)メタン、2,3,4−トリヒドロキシフェニル−4'−ヒドロキシフェニルメタン、2−(2,3,4−トリヒドロキシフェニル)−2−(2',3',4'−トリヒドロキシフェニル)プロパン、2−(2,4−ジヒドロキシフェニル)−2−(2',4'−ジヒドロキシフェニル)プロパン、2−(4−ヒドロキシフェニル)−2−(4'−ヒドロキシフェニル)プロパン、2−(3−フルオロ−4−ヒドロキシフェニル)−2−(3'−フルオロ−4'−ヒドロキシフェニル)プロパン、2−(2,4−ジヒドロキシフェニル)−2−(4'−ヒドロキシフェニル)プロパン、2−(2,3,4−トリヒドロキシフェニル)−2−(4'−ヒドロキシフェニル)プロパン、及び2−(2,3,4−トリヒドロキシフェニル)−2−(4'−ヒドロキシ−3',5'−ジメチルフェニル)プロパン等のビスフェノール型化合物;トリス(4−ヒドロシキフェニル)メタン、ビス(4−ヒドロキシ−3−メチルフェニル)−2−ヒドロキシフェニルメタン、ビス(4−ヒドロキシ−2,3,5−トリメチルフェニル)−2−ヒドロキシフェニルメタン、ビス(4−ヒドロキシ−3,5−ジメチルフェニル)−4−ヒドロキシフェニルメタン、ビス(4−ヒドロキシ−3,5−ジメチルフェニル)−3−ヒドロキシフェニルメタン、ビス(4−ヒドロキシ−3,5−ジメチルフェニル)−2−ヒドロキシフェニルメタン、ビス(4−ヒドロキシ−2,5−ジメチルフェニル)−4−ヒドロキシフェニルメタン、ビス(4−ヒドロキシ−2,5−ジメチルフェニル)−3−ヒドロキシフェニルメタン、ビス(4−ヒドロキシ−2,5−ジメチルフェニル)−2−ヒドロキシフェニルメタン、ビス(4−ヒドロキシ−3,5−ジメチルフェニル)−3,4−ジヒドロキシフェニルメタン、ビス(4−ヒドロキシ−2,5−ジメチルフェニル)−3,4−ジヒドロキシフェニルメタン、ビス(4−ヒドロキシ−2,5−ジメチルフェニル)−2,4−ジヒドロキシフェニルメタン、ビス(4−ヒドロキシフェニル)−3−メトキシ−4−ヒドロキシフェニルメタン、ビス(5−シクロヘキシル−4−ヒドロキシ−2−メチルフェニル)−4−ヒドロキシフェニルメタン、ビス(5−シクロヘキシル−4−ヒドロキシ−2−メチルフェニル)−3−ヒドロキシフェニルメタン、ビス(5−シクロヘキシル−4−ヒドロキシ−2−メチルフェニル)−2−ヒドロキシフェニルメタン、及びビス(5−シクロヘキシル−4−ヒドロキシ−2−メチルフェニル)−3,4−ジヒドロキシフェニルメタン等のトリスフェノール型化合物;2,4−ビス(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシベンジル)−5−ヒドロキシフェノール、及び2,6−ビス(2,5−ジメチル−4−ヒドロキシベンジル)−4−メチルフェノール等のリニア型3核体フェノール化合物;1,1−ビス[3−(2−ヒドロキシ−5−メチルベンジル)−4−ヒドロキシ−5−シクロヘキシルフェニル]イソプロパン、ビス[2,5−ジメチル−3−(4−ヒドロキシ−5−メチルベンジル)−4−ヒドロキシフェニル]メタン、ビス[2,5−ジメチル−3−(4−ヒドロキシベンジル)−4−ヒドロキシフェニル]メタン、ビス[3−(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシベンジル)−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル]メタン、ビス[3−(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシベンジル)−4−ヒドロキシ−5−エチルフェニル]メタン、ビス[3−(3,5−ジエチル−4−ヒドロキシベンジル)−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル]メタン、ビス[3−(3,5−ジエチル−4−ヒドロキシベンジル)−4−ヒドロキシ−5−エチルフェニル]メタン、ビス[2−ヒドロキシ−3−(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシベンジル)−5−メチルフェニル]メタン、ビス[2−ヒドロキシ−3−(2−ヒドロキシ−5−メチルベンジル)−5−メチルフェニル]メタン、ビス[4−ヒドロキシ−3−(2−ヒドロキシ−5−メチルベンジル)−5−メチルフェニル]メタン、及びビス[2,5−ジメチル−3−(2−ヒドロキシ−5−メチルベンジル)−4−ヒドロキシフェニル]メタン等のリニア型4核体フェノール化合物;2,4−ビス[2−ヒドロキシ−3−(4−ヒドロキシベンジル)−5−メチルベンジル]−6−シクロヘキシルフェノール、2,4−ビス[4−ヒドロキシ−3−(4−ヒドロキシベンジル)−5−メチルベンジル]−6−シクロヘキシルフェノール、及び2,6−ビス[2,5−ジメチル−3−(2−ヒドロキシ−5−メチルベンジル)−4−ヒドロキシベンジル]−4−メチルフェノール等のリニア型5核体フェノール化合物等のリニア型ポリフェノール化合物;1−[1−(4−ヒドロキシフェニル)イソプロピル]−4−[1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)エチル]ベンゼン、及び1−[1−(3−メチル−4−ヒドロキシフェニル)イソプロピル]−4−[1,1−ビス(3−メチル−4−ヒドロキシフェニル)エチル]ベンゼン等の多核枝分かれ型化合物;フェノール、m−クレゾール、p−クレゾールまたはキシレノールなどのフェノール類のホルマリン縮合物の2〜12核体などが挙げられる。勿論これらに限定されるものではない。
酸解離性溶解抑制基も特に限定されず、上記したものが挙げられる。
[(A2) component]
The component (A2) is preferably a low molecular compound having a molecular weight of 500 or more and less than 4000 and having an acid dissociable, dissolution inhibiting group and a hydrophilic group as exemplified in the description of the component (A1). Specifically, a compound in which a part of hydrogen atoms of a hydroxyl group of a compound having a plurality of phenol skeletons is substituted with the acid dissociable, dissolution inhibiting group can be mentioned.
The component (A2) is, for example, a part of the hydrogen atom of the hydroxyl group of a low molecular weight phenol compound known as a sensitizer in a non-chemically amplified g-line or i-line resist or a heat resistance improver. Those substituted with a soluble dissolution inhibiting group are preferred and can be arbitrarily used.
Examples of such low molecular weight phenol compounds include bis (4-hydroxyphenyl) methane, bis (2,3,4-trihydroxyphenyl) methane, and bis (4-hydroxy-3-methylphenyl) -3,4-dihydroxy. Phenylmethane, bis (3-cyclohexyl-4-hydroxy-6-methylphenyl) -4-hydroxyphenylmethane, bis (3-cyclohexyl-4-hydroxy-6-methylphenyl) -3,4-dihydroxyphenylmethane, 1 -[1- (4-hydroxyphenyl) isopropyl] -4- [1,1-bis (4-hydroxyphenyl) ethyl] benzene, bis (2,3, -trihydroxyphenyl) methane, bis (2,4- Dihydroxyphenyl) methane, 2,3,4-trihydroxyphenyl-4′-hydroxy Siphenylmethane, 2- (2,3,4-trihydroxyphenyl) -2- (2 ′, 3 ′, 4′-trihydroxyphenyl) propane, 2- (2,4-dihydroxyphenyl) -2- ( 2 ', 4'-dihydroxyphenyl) propane, 2- (4-hydroxyphenyl) -2- (4'-hydroxyphenyl) propane, 2- (3-fluoro-4-hydroxyphenyl) -2- (3'- Fluoro-4'-hydroxyphenyl) propane, 2- (2,4-dihydroxyphenyl) -2- (4'-hydroxyphenyl) propane, 2- (2,3,4-trihydroxyphenyl) -2- (4 Bisphenol-type conversion such as '-hydroxyphenyl) propane and 2- (2,3,4-trihydroxyphenyl) -2- (4'-hydroxy-3', 5'-dimethylphenyl) propane Compound: Tris (4-hydroxyphenyl) methane, bis (4-hydroxy-3-methylphenyl) -2-hydroxyphenylmethane, bis (4-hydroxy-2,3,5-trimethylphenyl) -2-hydroxy Phenylmethane, bis (4-hydroxy-3,5-dimethylphenyl) -4-hydroxyphenylmethane, bis (4-hydroxy-3,5-dimethylphenyl) -3-hydroxyphenylmethane, bis (4-hydroxy-3) , 5-dimethylphenyl) -2-hydroxyphenylmethane, bis (4-hydroxy-2,5-dimethylphenyl) -4-hydroxyphenylmethane, bis (4-hydroxy-2,5-dimethylphenyl) -3-hydroxy Phenylmethane, bis (4-hydroxy-2,5-dimethylphenyl) -2-hydro Siphenylmethane, bis (4-hydroxy-3,5-dimethylphenyl) -3,4-dihydroxyphenylmethane, bis (4-hydroxy-2,5-dimethylphenyl) -3,4-dihydroxyphenylmethane, bis ( 4-hydroxy-2,5-dimethylphenyl) -2,4-dihydroxyphenylmethane, bis (4-hydroxyphenyl) -3-methoxy-4-hydroxyphenylmethane, bis (5-cyclohexyl-4-hydroxy-2-) Methylphenyl) -4-hydroxyphenylmethane, bis (5-cyclohexyl-4-hydroxy-2-methylphenyl) -3-hydroxyphenylmethane, bis (5-cyclohexyl-4-hydroxy-2-methylphenyl) -2- Hydroxyphenylmethane and bis (5-cyclohexyl- Trisphenol type compounds such as -hydroxy-2-methylphenyl) -3,4-dihydroxyphenylmethane; 2,4-bis (3,5-dimethyl-4-hydroxybenzyl) -5-hydroxyphenol, and 2,6 -Linear trinuclear phenol compounds such as bis (2,5-dimethyl-4-hydroxybenzyl) -4-methylphenol; 1,1-bis [3- (2-hydroxy-5-methylbenzyl) -4- Hydroxy-5-cyclohexylphenyl] isopropane, bis [2,5-dimethyl-3- (4-hydroxy-5-methylbenzyl) -4-hydroxyphenyl] methane, bis [2,5-dimethyl-3- (4) -Hydroxybenzyl) -4-hydroxyphenyl] methane, bis [3- (3,5-dimethyl-4-hydroxybenzyl) -4- Hydroxy-5-methylphenyl] methane, bis [3- (3,5-dimethyl-4-hydroxybenzyl) -4-hydroxy-5-ethylphenyl] methane, bis [3- (3,5-diethyl-4-) Hydroxybenzyl) -4-hydroxy-5-methylphenyl] methane, bis [3- (3,5-diethyl-4-hydroxybenzyl) -4-hydroxy-5-ethylphenyl] methane, bis [2-hydroxy-3 -(3,5-dimethyl-4-hydroxybenzyl) -5-methylphenyl] methane, bis [2-hydroxy-3- (2-hydroxy-5-methylbenzyl) -5-methylphenyl] methane, bis [4 -Hydroxy-3- (2-hydroxy-5-methylbenzyl) -5-methylphenyl] methane and bis [2,5-dimethyl-3- (2- Linear type tetranuclear phenol compounds such as droxy-5-methylbenzyl) -4-hydroxyphenyl] methane; 2,4-bis [2-hydroxy-3- (4-hydroxybenzyl) -5-methylbenzyl] -6 -Cyclohexylphenol, 2,4-bis [4-hydroxy-3- (4-hydroxybenzyl) -5-methylbenzyl] -6-cyclohexylphenol, and 2,6-bis [2,5-dimethyl-3- ( 2-hydroxy-5-methylbenzyl) -4-hydroxybenzyl] -4-polyphenols such as linear polyphenol compounds such as 5-nuclear phenol compounds; 1- [1- (4-hydroxyphenyl) isopropyl]- 4- [1,1-bis (4-hydroxyphenyl) ethyl] benzene, and 1- [1- (3-methyl-4) Polynuclear branched compounds such as hydroxyphenyl) isopropyl] -4- [1,1-bis (3-methyl-4-hydroxyphenyl) ethyl] benzene; phenols such as phenol, m-cresol, p-cresol or xylenol Examples thereof include 2-12 nuclei of formalin condensate. Of course, it is not limited to these.
The acid dissociable, dissolution inhibiting group is not particularly limited, and examples thereof include those described above.
(A)成分としては、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
第一のポジ型レジスト組成物中、(A)成分の含有量は、形成しようとするレジスト膜厚等に応じて調整すればよい。
As the component (A), one type may be used alone, or two or more types may be used in combination.
In the first positive resist composition, the content of the component (A) may be adjusted according to the resist film thickness to be formed.
[(B)成分]
(B)成分としては、特に限定されず、これまで化学増幅型レジスト用の酸発生剤として提案されているものを使用することができる。このような酸発生剤としては、これまで、ヨードニウム塩やスルホニウム塩などのオニウム塩系酸発生剤、オキシムスルホネート系酸発生剤、ビスアルキルまたはビスアリールスルホニルジアゾメタン類、ポリ(ビススルホニル)ジアゾメタン類などのジアゾメタン系酸発生剤、ニトロベンジルスルホネート系酸発生剤、イミノスルホネート系酸発生剤、ジスルホン系酸発生剤など多種のものが知られている。
オニウム塩系酸発生剤として、例えば下記一般式(b−1)または(b−2)で表される化合物を用いることができる。
[Component (B)]
The component (B) is not particularly limited, and those that have been proposed as acid generators for chemically amplified resists can be used. Examples of such acid generators include onium salt acid generators such as iodonium salts and sulfonium salts, oxime sulfonate acid generators, bisalkyl or bisarylsulfonyldiazomethanes, poly (bissulfonyl) diazomethanes, and the like. There are various known diazomethane acid generators, nitrobenzyl sulfonate acid generators, imino sulfonate acid generators, disulfone acid generators, and the like.
As the onium salt acid generator, for example, a compound represented by the following general formula (b-1) or (b-2) can be used.
式(b−1)中、R1”〜R3”はそれぞれ独立に、置換基を有していてもよいアリール基またはアルキル基を表す。なお、式(b−1)におけるR1”〜R3”のうち、いずれか2つが相互に結合して式中のイオウ原子と共に環を形成してもよい。
また、R1”〜R3”のうち、少なくとも1つはアリール基を表す。R1”〜R3”のうち、2以上がアリール基であることが好ましく、R1”〜R3”のすべてがアリール基であることが最も好ましい。
In formula (b-1), R 1 ″ to R 3 ″ each independently represents an aryl group or an alkyl group which may have a substituent. In addition, any two of R 1 ″ to R 3 ″ in formula (b-1) may be bonded to each other to form a ring together with the sulfur atom in the formula.
Further, at least one of R 1 ″ to R 3 ″ represents an aryl group. Of R 1 ″ to R 3 ″, two or more are preferably aryl groups, and most preferably all R 1 ″ to R 3 ″ are aryl groups.
R1”〜R3”のアリール基としては、特に制限はなく、例えば、炭素数6〜20のアリール基が挙げられる。アリール基としては、安価に合成可能なことから、炭素数6〜10のアリール基が好ましい。具体的には、例えばフェニル基、ナフチル基が挙げられる。
該アリール基は、置換基を有していてもよい。「置換基を有する」とは、当該アリール基の水素原子の一部または全部が置換基で置換されていることを意味し、該置換基としては、アルキル基、アルコキシ基、ハロゲン原子、水酸基、アルコキシアルキルオキシ基、−O−R50−C(=O)−(O)n”−R51[式中、R50はアルキレン基または単結合であり、R51は酸解離性基または酸非解離性基であり、n”は0または1である。]等が挙げられる。
前記アリール基の水素原子が置換されていてもよいアルキル基としては、炭素数1〜5のアルキル基が好ましく、メチル基、エチル基、プロピル基、n−ブチル基、tert−ブチル基であることが最も好ましい。
前記アリール基の水素原子が置換されていてもよいアルコキシ基としては、炭素数1〜5のアルコキシ基が好ましく、メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、iso−プロポキシ基、n−ブトキシ基、tert−ブトキシ基が好ましく、メトキシ基、エトキシ基が最も好ましい。
前記アリール基の水素原子が置換されていてもよいハロゲン原子としては、フッ素原子が好ましい。
The aryl group for R 1 ″ to R 3 ″ is not particularly limited, and examples thereof include an aryl group having 6 to 20 carbon atoms. The aryl group is preferably an aryl group having 6 to 10 carbon atoms because it can be synthesized at a low cost. Specific examples include a phenyl group and a naphthyl group.
The aryl group may have a substituent. “Having a substituent” means that part or all of the hydrogen atoms of the aryl group are substituted with a substituent, and examples of the substituent include an alkyl group, an alkoxy group, a halogen atom, a hydroxyl group, An alkoxyalkyloxy group, —O—R 50 —C (═O) — (O) n ″ —R 51 [wherein R 50 represents an alkylene group or a single bond, and R 51 represents an acid-dissociable group or an acid-free group. It is a dissociable group, and n ″ is 0 or 1. ] Etc. are mentioned.
The alkyl group that may be substituted for the hydrogen atom of the aryl group is preferably an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and is a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an n-butyl group, or a tert-butyl group. Is most preferred.
As the alkoxy group that may be substituted for the hydrogen atom of the aryl group, an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms is preferable, and a methoxy group, an ethoxy group, an n-propoxy group, an iso-propoxy group, an n-butoxy group, A tert-butoxy group is preferable, and a methoxy group and an ethoxy group are most preferable.
The halogen atom that may be substituted with the hydrogen atom of the aryl group is preferably a fluorine atom.
前記アリール基の水素原子が置換されていてもよいアルコキシアルキルオキシ基としては、たとえば、−O−C(R47)(R48)−O−R49[式中、R47およびR48はそれぞれ独立して水素原子または直鎖状もしくは分岐鎖状のアルキル基であり、R49はアルキル基であり、R48およびR49は相互に結合して一つの環構造を形成していても良い。ただし、R47およびR48のうち少なくとも1つは水素原子である。]が挙げられる。
R47、R48において、アルキル基の炭素数は好ましくは1〜5であり、エチル基、メチル基が好ましく、メチル基が最も好ましい。
そして、R47およびR48は、一方が水素原子であり、他方が水素原子またはメチル基であることが好ましく、R47およびR48がいずれも水素原子であることが特に好ましい。
R49のアルキル基としては、好ましくは炭素数が1〜15であり、直鎖状、分岐鎖状、環状のいずれであってもよい。
R49における直鎖状、分岐鎖状のアルキル基としては、炭素数が1〜5であることが好ましく、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、n−ブチル基、tert−ブチル基などが挙げられる。
R49における環状のアルキル基としては、炭素数4〜15であることが好ましく、炭素数4〜12であることがさらに好ましく、炭素数5〜10であることが最も好ましい。
具体的には炭素数1〜5のアルキル基、フッ素原子またはフッ素化アルキル基で置換されていてもよいし、されていなくてもよいモノシクロアルカン、ビシクロアルカン、トリシクロアルカン、テトラシクロアルカンなどのポリシクロアルカンから1個以上の水素原子を除いた基などが挙げられる。モノシクロアルカンとしては、シクロペンタン、シクロヘキサン等が挙げられる。ポリシクロアルカンとしては、アダマンタン、ノルボルナン、イソボルナン、トリシクロデカン、テトラシクロドデカン等が挙げられる。中でもアダマンタンから1個以上の水素原子を除いた基が好ましい。
R48およびR49は、相互に結合して一つの環構造を形成していても良い。この場合、R48とR49と、R49が結合した酸素原子と、該酸素原子およびR48が結合した炭素原子とにより環式基が形成されている。該環式基としては、4〜7員環が好ましく、4〜6員環がより好ましい。
As the alkoxyalkyloxy group in which the hydrogen atom of the aryl group may be substituted, for example, —O—C (R 47 ) (R 48 ) —O—R 49 wherein R 47 and R 48 are each It is independently a hydrogen atom or a linear or branched alkyl group, R 49 is an alkyl group, and R 48 and R 49 may be bonded to each other to form one ring structure. However, at least one of R 47 and R 48 is a hydrogen atom. ].
In R 47 and R 48 , the alkyl group preferably has 1 to 5 carbon atoms, preferably an ethyl group or a methyl group, and most preferably a methyl group.
One of R 47 and R 48 is preferably a hydrogen atom, the other is preferably a hydrogen atom or a methyl group, and both R 47 and R 48 are particularly preferably hydrogen atoms.
The alkyl group for R 49 preferably has 1 to 15 carbon atoms and may be linear, branched or cyclic.
The linear or branched alkyl group for R 49 preferably has 1 to 5 carbon atoms, and examples thereof include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an n-butyl group, and a tert-butyl group. Can be mentioned.
The cyclic alkyl group for R 49 preferably has 4 to 15 carbon atoms, more preferably 4 to 12 carbon atoms, and most preferably 5 to 10 carbon atoms.
Specifically, a monocycloalkane, bicycloalkane, tricycloalkane, tetracycloalkane, etc., which may or may not be substituted with an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, a fluorine atom or a fluorinated alkyl group, etc. And a group obtained by removing one or more hydrogen atoms from the polycycloalkane. Examples of the monocycloalkane include cyclopentane and cyclohexane. Examples of the polycycloalkane include adamantane, norbornane, isobornane, tricyclodecane, and tetracyclododecane. Among them, a group obtained by removing one or more hydrogen atoms from adamantane is preferable.
R 48 and R 49 may be bonded to each other to form one ring structure. In this case, a cyclic group is formed by R 48 , R 49 , the oxygen atom to which R 49 is bonded, and the carbon atom to which the oxygen atom and R 48 are bonded. The cyclic group is preferably a 4- to 7-membered ring, and more preferably a 4- to 6-membered ring.
前記アリール基の水素原子が置換されていてもよい「−O−R50−C(=O)−(O)n”−R51」中、R50におけるアルキレン基は、直鎖状または分岐鎖状のアルキレン基が好ましく、その炭素数は1〜5が好ましい。該アルキレン基としては、例えば、メチレン基、エチレン基、トリメチレン基、テトラメチレン基、1,1−ジメチルエチレン基などが挙げられる。
R51における酸解離性基としては、酸(露光時に(B)成分から発生する酸)の作用により解離しうる有機基であれば特に限定されず、たとえば前記(A)成分の説明で挙げた酸解離性溶解抑制基と同様のものが挙げられる。中でも、第3級アルキルエステル型のものが好ましい。
R51における酸非解離性基としては、好ましくはデシル基、トリシクロデシル基、アダマンチル基、1−(1−アダマンチル)メチル基、テトラシクロドデシル基、イソボルニル基、ノルボルニル基が挙げられる。
In the “—O—R 50 —C (═O) — (O) n ″ —R 51 ” in which the hydrogen atom of the aryl group may be substituted, the alkylene group in R 50 is linear or branched. The alkylene group is preferably 1 to 5 carbon atoms. Examples of the alkylene group include a methylene group, an ethylene group, a trimethylene group, a tetramethylene group, and a 1,1-dimethylethylene group.
The acid dissociable group in R 51 is not particularly limited as long as it is an organic group that can be dissociated by the action of an acid (an acid generated from the component (B) at the time of exposure). Examples include the same acid dissociable, dissolution inhibiting groups. Among them, the tertiary alkyl ester type is preferable.
Preferred examples of the acid non-dissociable group for R 51 include a decyl group, a tricyclodecyl group, an adamantyl group, a 1- (1-adamantyl) methyl group, a tetracyclododecyl group, an isobornyl group, and a norbornyl group.
R1”〜R3”のアルキル基としては、特に制限はなく、例えば炭素数1〜10の直鎖状、分岐鎖状または環状のアルキル基等が挙げられる。解像性に優れる点から、炭素数1〜5であることが好ましい。具体的には、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、n−ペンチル基、シクロペンチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、ノニル基、デシル基等が挙げられ、解像性に優れ、また安価に合成可能なことから好ましいものとして、メチル基を挙げることができる。
該アルキル基は、置換基を有していてもよい。「置換基を有する」とは、当該アルキル基の水素原子の一部または全部が置換基で置換されていることを意味し、該置換基としては、前記アリール基が有していてもよい置換基として挙げたものと同様のものが挙げられる。
The alkyl group for
The alkyl group may have a substituent. “Having a substituent” means that part or all of the hydrogen atoms of the alkyl group are substituted with a substituent, and the substituent may be a substituent that the aryl group may have. The thing similar to what was mentioned as a group is mentioned.
式(b−1)中、R1”〜R3”のうち、いずれか2つが相互に結合して式中のイオウ原子と共に環を形成してもよい。該環は、飽和であってもよく、不飽和であってもよい。
また、該環は、単環式であってもよく、多環式であってもよい。たとえば環を形成する2つのうちの一方または両方が環式基(環状のアルキル基またはアリール基)である場合、それらが結合すると、多環式の環(縮合環)が形成される。
R1”〜R3”のうちの2つが結合して環を形成する場合、式中のイオウ原子をその環骨格に含む1つの環が、イオウ原子を含めて、3〜10員環であることが好ましく、5〜7員環であることが特に好ましい。
R1”〜R3”のうちの2つが結合して形成される環の具体例としては、ベンゾチオフェン、ジベンゾチオフェン、9H−チオキサンテン、チオキサントン、チアントレン、フェノキサチイン、テトラヒドロチオフェニウム、テトラヒドロチオピラニウムなどが挙げられる。
R1”〜R3”のうち、いずれか2つが相互に結合して式中のイオウ原子と共に環を形成する場合、残りの1つはアリール基であることが好ましい。
In formula (b-1), any two of R 1 ″ to R 3 ″ may be bonded to each other to form a ring together with the sulfur atom in the formula. The ring may be saturated or unsaturated.
The ring may be monocyclic or polycyclic. For example, when one or both of the two forming a ring is a cyclic group (cyclic alkyl group or aryl group), a polycyclic ring (fused ring) is formed when they are combined.
When two of R 1 ″ to R 3 ″ are combined to form a ring, one ring containing a sulfur atom in the ring skeleton in the formula is a 3 to 10 membered ring including the sulfur atom. Of these, a 5- to 7-membered ring is particularly preferable.
Specific examples of the ring formed by combining two of R 1 ″ to R 3 ″ include benzothiophene, dibenzothiophene, 9H-thioxanthene, thioxanthone, thianthrene, phenoxathiin, tetrahydrothiophenium, tetrahydro Examples include thiopyranium.
When any two of R 1 ″ to R 3 ″ are bonded to each other to form a ring together with the sulfur atom in the formula, the remaining one is preferably an aryl group.
式(b−1)で表される化合物のカチオン部のうち、R1”〜R3”が全て、置換基を有していてもよいフェニル基である場合、つまり当該カチオン部がトリフェニルスルホニウム骨格を有する場合の好ましい具体例としては、たとえば、下記式(I−1−1)〜(I−1−14)で表されるカチオン部が挙げられる。 Of the cation moiety of the compound represented by formula (b-1), when R 1 ″ to R 3 ″ are all phenyl groups that may have a substituent, that is, the cation moiety is triphenylsulfonium. Preferable specific examples in the case of having a skeleton include, for example, cation moieties represented by the following formulas (I-1-1) to (I-1-14).
また、これらのカチオン部におけるフェニル基の一部または全部が、置換基を有していてもよいナフチル基で置換されたものも好ましいものとして挙げられる。3つのフェニル基のうち、ナフチル基で置換されるのは、1または2が好ましい。 Moreover, what substituted a part or all of the phenyl group in these cation parts with the naphthyl group which may have a substituent is mentioned as a preferable thing. Of the three phenyl groups, 1 or 2 is preferably substituted with the naphthyl group.
また、式(b−1)で表される化合物のカチオン部のうち、R1”〜R3”のうちのいずれか2つが相互に結合して式中のイオウ原子と共に環を形成している場合の好ましい具体例としては、たとえば、下記式(I−11−10)〜(I−11−13)で表されるカチオン部が挙げられる。 Moreover, among the cation part of the compound represented by the formula (b-1), any two of R 1 ″ to R 3 ″ are bonded to each other to form a ring together with the sulfur atom in the formula. Preferable specific examples of the case include, for example, cation moieties represented by the following formulas (I-11-10) to (I-11-13).
式(I−11−10)〜(I−11−11)中、R9〜R10において、フェニル基またはナフチル基が有していてもよい置換基としては、R1”〜R3”におけるアリール基が有していてもよい置換基として挙げたものと同様のものが挙げられる。また、R9〜R10におけるアルキル基が有していてもよい置換基としては、R1”〜R3”におけるアルキル基が有していてもよい置換基として挙げたものと同様のものが挙げられる。
uは1〜3の整数であり、1または2が最も好ましい。
式(I−11−12)〜(I−11−13)中、R81、R83〜R86において、アルキル基は、炭素数1〜5のアルキル基が好ましく、なかでも直鎖または分岐鎖状のアルキル基がより好ましく、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、又はtert−ブチル基であることが特に好ましい。
アルコキシ基は、炭素数1〜5のアルコキシ基が好ましく、なかでも直鎖または分岐鎖状のアルコキシ基がより好ましく、メトキシ基、エトキシ基が特に好ましい。
ヒドロキシアルキル基は、上記アルキル基中の一個又は複数個の水素原子がヒドロキシ基に置換した基が好ましく、ヒドロキシメチル基、ヒドロキシエチル基、ヒドロキシプロピル基等が挙げられる。
R81、R83〜R86に付された符号n1〜n6が2以上の整数である場合、複数のR81、R83〜R86はそれぞれ同じであってもよく、異なっていてもよい。
n1は、好ましくは0〜2であり、より好ましくは0又は1であり、さらに好ましくは0である。
n2およびn3は、好ましくはそれぞれ独立して0又は1であり、より好ましくは0である。
n4は、好ましくは0〜2であり、より好ましくは0又は1である。
n5は、好ましくは0又は1であり、より好ましくは0である。
n6は、好ましくは0又は1であり、より好ましくは1である。
In the formulas (I-11-10) to (I-11-11), in R 9 to R 10 , the substituent that the phenyl group or naphthyl group may have may be represented by R 1 ″ to R 3 ″. The thing similar to what was mentioned as a substituent which an aryl group may have is mentioned. As the substituent that the alkyl group have the R 9 ~R 10, R 1 " ~R 3" are the same as those of the substituent which may be alkyl groups have in the Can be mentioned.
u is an integer of 1 to 3, and 1 or 2 is most preferable.
In formulas (I-11-12) to (I-11-13), in R 81 and R 83 to R 86 , the alkyl group is preferably an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and in particular, linear or branched The alkyl group is more preferably a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, or a tert-butyl group.
The alkoxy group is preferably an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms, more preferably a linear or branched alkoxy group, and particularly preferably a methoxy group or an ethoxy group.
The hydroxyalkyl group is preferably a group in which one or more hydrogen atoms in the alkyl group are substituted with a hydroxy group, and examples thereof include a hydroxymethyl group, a hydroxyethyl group, and a hydroxypropyl group.
When the symbols n 1 to n 6 attached to R 81 and R 83 to R 86 are integers of 2 or more, the plurality of R 81 and R 83 to R 86 may be the same or different. Good.
n 1 is preferably 0 to 2, more preferably 0 or 1, and still more preferably 0.
n 2 and n 3 are preferably each independently 0 or 1, more preferably 0.
n 4 is preferably 0 to 2, more preferably 0 or 1.
n 5 is preferably 0 or 1, more preferably 0.
n 6 is preferably 0 or 1, more preferably 1.
式(b−1)〜(b−2)中、R4”は、置換基を有していてもよいアルキル基、ハロゲン化アルキル基、アリール基、またはアルケニル基を表す。
R4”におけるアルキル基は、直鎖状、分岐鎖状、環状のいずれであってもよい。
前記直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基としては、炭素数1〜10であることが好ましく、炭素数1〜8であることがさらに好ましく、炭素数1〜4であることが最も好ましい。
前記環状のアルキル基としては、炭素数4〜15であることが好ましく、炭素数4〜10であることがさらに好ましく、炭素数6〜10であることが最も好ましい。
R4”におけるハロゲン化アルキル基としては、前記直鎖状、分岐鎖状若しくは環状の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基が挙げられる。該ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられ、フッ素原子が好ましい。
ハロゲン化アルキル基においては、当該ハロゲン化アルキル基に含まれるハロゲン原子および水素原子の合計数に対するハロゲン原子の数の割合(ハロゲン化率(%))が、10〜100%であることが好ましく、50〜100%であることが好ましく、100%が最も好ましい。該ハロゲン化率が高いほど、酸の強度が強くなるので好ましい。
前記R4”におけるアリール基は、炭素数6〜20のアリール基であることが好ましい。
前記R4”におけるアルケニル基は、炭素数2〜10のアルケニル基であることが好ましい。
前記R4”において、「置換基を有していてもよい」とは、前記直鎖状、分岐鎖状若しくは環状のアルキル基、ハロゲン化アルキル基、アリール基、またはアルケニル基における水素原子の一部または全部が置換基(水素原子以外の他の原子または基)で置換されていてもよいことを意味する。
R4”における置換基の数は1つであってもよく、2つ以上であってもよい。
In formulas (b-1) to (b-2), R 4 ″ represents an alkyl group, a halogenated alkyl group, an aryl group, or an alkenyl group which may have a substituent.
The alkyl group for R 4 ″ may be linear, branched or cyclic.
The linear or branched alkyl group preferably has 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 8 carbon atoms, and most preferably 1 to 4 carbon atoms.
The cyclic alkyl group preferably has 4 to 15 carbon atoms, more preferably 4 to 10 carbon atoms, and most preferably 6 to 10 carbon atoms.
Examples of the halogenated alkyl group for R 4 ″ include groups in which part or all of the hydrogen atoms of the linear, branched, or cyclic alkyl group have been substituted with halogen atoms. A fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, an iodine atom, etc. are mentioned, A fluorine atom is preferable.
In the halogenated alkyl group, the ratio of the number of halogen atoms to the total number of halogen atoms and hydrogen atoms contained in the halogenated alkyl group (halogenation rate (%)) is preferably 10 to 100%. 50 to 100% is preferable, and 100% is most preferable. The higher the halogenation rate, the better the acid strength.
The aryl group for R 4 ″ is preferably an aryl group having 6 to 20 carbon atoms.
The alkenyl group in R 4 ″ is preferably an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms.
In the above R 4 ″, “may have a substituent” means one of hydrogen atoms in the linear, branched or cyclic alkyl group, halogenated alkyl group, aryl group, or alkenyl group. It means that part or all may be substituted with a substituent (an atom or group other than a hydrogen atom).
The number of substituents in R 4 ″ may be one or two or more.
前記置換基としては、例えば、ハロゲン原子、ヘテロ原子、アルキル基、式:RX−Q5−[式中、Q5は酸素原子を含む2価の連結基であり、RXは置換基を有していてもよい炭素数3〜30の炭化水素基である。]で表される基等が挙げられる。
前記ハロゲン原子、アルキル基としては、R4”において、ハロゲン化アルキル基におけるハロゲン原子、アルキル基として挙げたもの同様のものが挙げられる。
前記ヘテロ原子としては、酸素原子、窒素原子、硫黄原子等が挙げられる。
Examples of the substituent include a halogen atom, a hetero atom, an alkyl group, a formula: R X -Q 5- [where Q 5 is a divalent linking group containing an oxygen atom, and R X represents a substituent. It is a C3-C30 hydrocarbon group which may have. ] Etc. which are represented by these.
Examples of the halogen atom and alkyl group include the same groups as those described above for R 4 ″ as the halogen atom and alkyl group in the halogenated alkyl group.
Examples of the hetero atom include an oxygen atom, a nitrogen atom, and a sulfur atom.
RX−Q5−で表される基において、Q5は酸素原子を含む2価の連結基である。
Q5は、酸素原子以外の原子を含有してもよい。酸素原子以外の原子としては、たとえば炭素原子、水素原子、酸素原子、硫黄原子、窒素原子等が挙げられる。
酸素原子を含む2価の連結基としては、たとえば、酸素原子(エーテル結合;−O−)、エステル結合(−C(=O)−O−)、アミド結合(−C(=O)−NH−)、カルボニル基(−C(=O)−)、カーボネート結合(−O−C(=O)−O−)等の非炭化水素系の酸素原子含有連結基;該非炭化水素系の酸素原子含有連結基とアルキレン基との組み合わせ等が挙げられる。
該組み合わせとしては、たとえば、−R91−O−、−R92−O−C(=O)−、−C(=O)−O−R93−、−C(=O)−O−R93−O−C(=O)−(式中、R91〜R93はそれぞれ独立にアルキレン基である。)等が挙げられる。
R91〜R93におけるアルキレン基としては、直鎖状または分岐鎖状のアルキレン基が好ましく、該アルキレン基の炭素数は、1〜12が好ましく、1〜5がより好ましく、1〜3が特に好ましい。
該アルキレン基として、具体的には、たとえばメチレン基[−CH2−];−CH(CH3)−、−CH(CH2CH3)−、−C(CH3)2−、−C(CH3)(CH2CH3)−、−C(CH3)(CH2CH2CH3)−、−C(CH2CH3)2−等のアルキルメチレン基;エチレン基[−CH2CH2−];−CH(CH3)CH2−、−CH(CH3)CH(CH3)−、−C(CH3)2CH2−、−CH(CH2CH3)CH2−、−CH(CH2CH3)CH2−等のアルキルエチレン基;トリメチレン基(n−プロピレン基)[−CH2CH2CH2−];−CH(CH3)CH2CH2−、−CH2CH(CH3)CH2−等のアルキルトリメチレン基;テトラメチレン基[−CH2CH2CH2CH2−];−CH(CH3)CH2CH2CH2−、−CH2CH(CH3)CH2CH2−等のアルキルテトラメチレン基;ペンタメチレン基[−CH2CH2CH2CH2CH2−]等が挙げられる。
Q5としては、エステル結合またはエーテル結合を含む2価の連結基が好ましく、なかでも、−R91−O−、−R92−O−C(=O)−、−C(=O)−O−、−C(=O)−O−R93−または−C(=O)−O−R93−O−C(=O)−が好ましい。
In the group represented by R X —Q 5 —, Q 5 is a divalent linking group containing an oxygen atom.
Q 5 may contain atoms other than oxygen atoms. Examples of atoms other than oxygen atoms include carbon atoms, hydrogen atoms, oxygen atoms, sulfur atoms, and nitrogen atoms.
Examples of the divalent linking group containing an oxygen atom include an oxygen atom (ether bond; —O—), an ester bond (—C (═O) —O—), and an amide bond (—C (═O) —NH. -), A carbonyl group (-C (= O)-), a non-hydrocarbon oxygen atom-containing linking group such as a carbonate bond (-O-C (= O) -O-); the non-hydrocarbon oxygen atom Examples include a combination of a containing linking group and an alkylene group.
Examples of the combination include —R 91 —O—, —R 92 —O—C (═O) —, —C (═O) —O—R 93 —, —C (═O) —O—R. 93 —O—C (═O) — (wherein R 91 to R 93 are each independently an alkylene group).
The alkylene group for R 91 to R 93 is preferably a linear or branched alkylene group, and the alkylene group preferably has 1 to 12 carbon atoms, more preferably 1 to 5 carbon atoms, and particularly preferably 1 to 3 carbon atoms. preferable.
Specific examples of the alkylene group include a methylene group [—CH 2 —]; —CH (CH 3 ) —, —CH (CH 2 CH 3 ) —, —C (CH 3 ) 2 —, —C ( CH 3) (CH 2 CH 3 ) -, - C (CH 3) (
Q 5 is preferably a divalent linking group containing an ester bond or an ether bond, and among them, —R 91 —O—, —R 92 —O—C (═O) —, —C (═O) — O—, —C (═O) —O—R 93 — or —C (═O) —O—R 93 —O—C (═O) — is preferred.
RX−Q5−で表される基において、RXの炭化水素基は、芳香族炭化水素基であってもよく、脂肪族炭化水素基であってもよい。
芳香族炭化水素基は、芳香環を有する炭化水素基である。該芳香族炭化水素基の炭素数は3〜30であることが好ましく、5〜30であることがより好ましく、5〜20がさらに好ましく、6〜15が特に好ましく、6〜12が最も好ましい。ただし、該炭素数には、置換基における炭素数を含まないものとする。
芳香族炭化水素基として、具体的には、フェニル基、ビフェニル(biphenyl)基、フルオレニル(fluorenyl)基、ナフチル基、アントリル(anthryl)基、フェナントリル基等の、芳香族炭化水素環から水素原子を1つ除いたアリール基、ベンジル基、フェネチル基、1−ナフチルメチル基、2−ナフチルメチル基、1−ナフチルエチル基、2−ナフチルエチル基等のアリールアルキル基等が挙げられる。前記アリールアルキル基中のアルキル鎖の炭素数は、1〜4であることが好ましく、1〜2であることがより好ましく、1であることが特に好ましい。
該芳香族炭化水素基は、置換基を有していてもよい。たとえば当該芳香族炭化水素基が有する芳香環を構成する炭素原子の一部がヘテロ原子で置換されていてもよく、当該芳香族炭化水素基が有する芳香環に結合した水素原子が置換基で置換されていてもよい。
前者の例としては、前記アリール基の環を構成する炭素原子の一部が酸素原子、硫黄原子、窒素原子等のヘテロ原子で置換されたヘテロアリール基、前記アリールアルキル基中の芳香族炭化水素環を構成する炭素原子の一部が前記ヘテロ原子で置換されたヘテロアリールアルキル基等が挙げられる。
後者の例における芳香族炭化水素基の置換基としては、たとえば、アルキル基、アルコキシ基、ハロゲン原子、ハロゲン化アルキル基、水酸基、酸素原子(=O)等が挙げられる。
前記芳香族炭化水素基の置換基としてのアルキル基としては、炭素数1〜5のアルキル基が好ましく、メチル基、エチル基、プロピル基、n−ブチル基、tert−ブチル基であることが最も好ましい。
前記芳香族炭化水素基の置換基としてのアルコキシ基としては、炭素数1〜5のアルコキシ基が好ましく、メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、iso−プロポキシ基、n−ブトキシ基、tert−ブトキシ基が好ましく、メトキシ基、エトキシ基が最も好ましい。
前記芳香族炭化水素基の置換基としてのハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられ、フッ素原子が好ましい。
前記芳香族炭化水素基の置換基としてのハロゲン化アルキル基としては、前記アルキル基の水素原子の一部または全部が前記ハロゲン原子で置換された基が挙げられる。
In the group represented by R X -Q 5- , the hydrocarbon group of R X may be an aromatic hydrocarbon group or an aliphatic hydrocarbon group.
The aromatic hydrocarbon group is a hydrocarbon group having an aromatic ring. The aromatic hydrocarbon group preferably has 3 to 30 carbon atoms, more preferably 5 to 30, more preferably 5 to 20, still more preferably 6 to 15, and most preferably 6 to 12. However, the carbon number does not include the carbon number in the substituent.
Specific examples of the aromatic hydrocarbon group include a hydrogen atom from an aromatic hydrocarbon ring such as a phenyl group, a biphenyl group, a fluorenyl group, a naphthyl group, an anthryl group, and a phenanthryl group. Aryl groups such as aryl group, benzyl group, phenethyl group, 1-naphthylmethyl group, 2-naphthylmethyl group, 1-naphthylethyl group, 2-naphthylethyl group, etc., from which one is removed. The number of carbon atoms in the alkyl chain in the arylalkyl group is preferably 1 to 4, more preferably 1 to 2, and particularly preferably 1.
The aromatic hydrocarbon group may have a substituent. For example, a part of carbon atoms constituting the aromatic ring of the aromatic hydrocarbon group may be substituted with a hetero atom, and the hydrogen atom bonded to the aromatic ring of the aromatic hydrocarbon group is substituted with the substituent. May be.
Examples of the former include heteroaryl groups in which some of the carbon atoms constituting the ring of the aryl group are substituted with heteroatoms such as oxygen atoms, sulfur atoms, nitrogen atoms, and aromatic hydrocarbons in the arylalkyl groups. Examples include heteroarylalkyl groups in which some of the carbon atoms constituting the ring are substituted with the above heteroatoms.
Examples of the substituent of the aromatic hydrocarbon group in the latter example include an alkyl group, an alkoxy group, a halogen atom, a halogenated alkyl group, a hydroxyl group, and an oxygen atom (═O).
The alkyl group as a substituent of the aromatic hydrocarbon group is preferably an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and most preferably a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an n-butyl group, or a tert-butyl group. preferable.
The alkoxy group as a substituent of the aromatic hydrocarbon group is preferably an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms, and is a methoxy group, ethoxy group, n-propoxy group, iso-propoxy group, n-butoxy group, tert- A butoxy group is preferable, and a methoxy group and an ethoxy group are most preferable.
Examples of the halogen atom as a substituent for the aromatic hydrocarbon group include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom, and a fluorine atom is preferable.
Examples of the halogenated alkyl group as the substituent of the aromatic hydrocarbon group include groups in which part or all of the hydrogen atoms of the alkyl group have been substituted with the halogen atoms.
RXにおける脂肪族炭化水素基は、飽和脂肪族炭化水素基であってもよく、不飽和脂肪族炭化水素基であってもよい。また、脂肪族炭化水素基は、直鎖状、分岐鎖状、環状のいずれであってもよい。
RXにおいて、脂肪族炭化水素基は、当該脂肪族炭化水素基を構成する炭素原子の一部がヘテロ原子を含む置換基で置換されていてもよく、当該脂肪族炭化水素基を構成する水素原子の一部または全部がヘテロ原子を含む置換基で置換されていてもよい。
RXにおける「ヘテロ原子」としては、炭素原子および水素原子以外の原子であれば特に限定されず、たとえばハロゲン原子、酸素原子、硫黄原子、窒素原子等が挙げられる。ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、ヨウ素原子、臭素原子等が挙げられる。
「ヘテロ原子を含む置換基」(以下、ヘテロ原子含有置換基ということがある。)は、前記ヘテロ原子のみからなるものであってもよく、前記ヘテロ原子以外の基または原子を含む基であってもよい。
The aliphatic hydrocarbon group for R X may be a saturated aliphatic hydrocarbon group or an unsaturated aliphatic hydrocarbon group. The aliphatic hydrocarbon group may be linear, branched or cyclic.
In R X , the aliphatic hydrocarbon group may be a group in which a part of carbon atoms constituting the aliphatic hydrocarbon group may be substituted with a substituent containing a hetero atom, and hydrogen constituting the aliphatic hydrocarbon group A part or all of the atoms may be substituted with a substituent containing a hetero atom.
The “heteroatom” in R X is not particularly limited as long as it is an atom other than a carbon atom and a hydrogen atom, and examples thereof include a halogen atom, an oxygen atom, a sulfur atom, and a nitrogen atom. Examples of the halogen atom include a fluorine atom, a chlorine atom, an iodine atom, and a bromine atom.
The “substituent containing a heteroatom” (hereinafter sometimes referred to as a heteroatom-containing substituent) may be composed of only the heteroatom, or may be a group containing a group other than the heteroatom or an atom. May be.
前記脂肪族炭化水素基を構成する炭素原子の一部を置換してもよいヘテロ原子含有置換基としては、たとえば−O−、−C(=O)−O−、−C(=O)−、−O−C(=O)−O−、−C(=O)−NH−、−NH−(Hはアルキル基、アシル基等の置換基で置換されていてもよい。)、−S−、−S(=O)2−、−S(=O)2−O−等が挙げられる。−NH−である場合、そのHを置換してもよい置換基(アルキル基、アシル基等)は、炭素数が1〜10であることが好ましく、炭素数1〜8であることがさらに好ましく、炭素数1〜5であることが特に好ましい。
脂肪族炭化水素基が環状である場合、これらの置換基を環構造中に含んでいてもよい。
Examples of the hetero atom-containing substituent that may substitute a part of carbon atoms constituting the aliphatic hydrocarbon group include —O—, —C (═O) —O—, —C (═O) —. , —O—C (═O) —O—, —C (═O) —NH—, —NH— (H may be substituted with a substituent such as an alkyl group or an acyl group), —S. -, -S (= O) 2- , -S (= O) 2- O- and the like. In the case of -NH-, the substituent (alkyl group, acyl group, etc.) that may substitute for H preferably has 1 to 10 carbon atoms, and more preferably 1 to 8 carbon atoms. Particularly preferably, it has 1 to 5 carbon atoms.
When the aliphatic hydrocarbon group is cyclic, these substituents may be included in the ring structure.
前記脂肪族炭化水素基を構成する水素原子の一部または全部を置換してもよいヘテロ原子含有置換基としては、たとえば、ハロゲン原子、アルコキシ基、水酸基、−C(=O)−R80[R80はアルキル基である。]、−COOR79[R79は水素原子またはアルキル基である。]、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン化アルコキシ基、アミノ基、アミド基、ニトロ基、酸素原子(=O)、硫黄原子、スルホニル基(SO2)等が挙げられる。
前記ヘテロ原子含有置換基としてのハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられ、フッ素原子が好ましい。
前記ヘテロ原子含有置換基としてのアルコキシ基におけるアルキル基としては、直鎖状、分岐鎖状、環状の何れであってもよく、それらの組み合わせであってもよい。その炭素数は1〜30が好ましい。該アルキル基が直鎖状または分岐鎖状である場合、その炭素数は1〜20であることが好ましく、1〜17であることがより好ましく、1〜15であることがさらに好ましく、1〜10が特に好ましい。具体的には、この後例示する直鎖状もしくは分岐鎖状の飽和炭化水素基の具体例と同様のものが挙げられる。該アルキル基が環状である場合(シクロアルキル基である場合)、その炭素数は、3〜30であることが好ましく、3〜20がより好ましく、3〜15がさらに好ましく、炭素数4〜12であることが特に好ましく、炭素数5〜10が最も好ましい。該アルキル基は単環式であってもよく、多環式であってもよい。具体的には、モノシクロアルカンから1個以上の水素原子を除いた基、ビシクロアルカン、トリシクロアルカン、テトラシクロアルカンなどのポリシクロアルカンから1個以上の水素原子を除いた基等を例示できる。前記モノシクロアルカンとして、具体的には、シクロペンタン、シクロヘキサン等が挙げられる。また、前記ポリシクロアルカンとして、具体的には、アダマンタン、ノルボルナン、イソボルナン、トリシクロデカン、テトラシクロドデカン等が挙げられる。これらのシクロアルキル基は、その環に結合した水素原子の一部または全部が、フッ素原子、フッ素化アルキル基等の置換基で置換されていてもよいし、されていなくてもよい。
前記ヘテロ原子含有置換基としての−C(=O)−R80、−COOR79において、R80、R79におけるアルキル基としては、前記アルコキシ基におけるアルキル基として挙げたアルキル基と同様のものが挙げられる。
前記ヘテロ原子含有置換基としてのハロゲン化アルキル基におけるアルキル基としては、前記アルコキシ基におけるアルキル基として挙げたアルキル基と同様のものが挙げられる。該ハロゲン化アルキル基としては、フッ素化アルキル基が特に好ましい。
前記ヘテロ原子含有置換基としてのハロゲン化アルコキシ基としては、前記アルコキシ基の水素原子の一部または全部が前記ハロゲン原子で置換された基が挙げられる。該ハロゲン化アルコキシ基としては、フッ素化アルコキシ基が好ましい。
前記ヘテロ原子含有置換基としてのヒドロキシアルキル基としては、前記アルコキシ基におけるアルキル基として挙げたアルキル基の水素原子の少なくとも1つが水酸基で置換された基が挙げられる。ヒドロキシアルキル基が有する水酸基の数は、1〜3が好ましく、1が最も好ましい。
Examples of the hetero atom-containing substituent that may substitute part or all of the hydrogen atoms constituting the aliphatic hydrocarbon group include a halogen atom, an alkoxy group, a hydroxyl group, —C (═O) —R 80 [ R 80 is an alkyl group. ], -COOR 79 [R 79 is a hydrogen atom or an alkyl group. ], Halogenated alkyl groups, halogenated alkoxy groups, amino groups, amide groups, nitro groups, oxygen atoms (= O), sulfur atoms, sulfonyl groups (SO 2 ) and the like.
Examples of the halogen atom as the heteroatom-containing substituent include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom, and a fluorine atom is preferable.
The alkyl group in the alkoxy group as the heteroatom-containing substituent may be linear, branched or cyclic, or a combination thereof. The carbon number is preferably 1-30. When the alkyl group is linear or branched, the carbon number is preferably 1-20, more preferably 1-17, still more preferably 1-15, 10 is particularly preferred. Specific examples thereof include those similar to the specific examples of the linear or branched saturated hydrocarbon group exemplified below. When the alkyl group is cyclic (when it is a cycloalkyl group), the carbon number is preferably 3 to 30, more preferably 3 to 20, still more preferably 3 to 15, and 4 to 12 carbon atoms. It is particularly preferred that the number of carbon atoms is 5-10. The alkyl group may be monocyclic or polycyclic. Specific examples include groups in which one or more hydrogen atoms have been removed from monocycloalkane, groups in which one or more hydrogen atoms have been removed from polycycloalkanes such as bicycloalkane, tricycloalkane, and tetracycloalkane. . Specific examples of the monocycloalkane include cyclopentane and cyclohexane. Specific examples of the polycycloalkane include adamantane, norbornane, isobornane, tricyclodecane, and tetracyclododecane. In these cycloalkyl groups, some or all of the hydrogen atoms bonded to the ring may or may not be substituted with a substituent such as a fluorine atom or a fluorinated alkyl group.
In —C (═O) —R 80 and —COOR 79 as the hetero atom-containing substituent, the alkyl group in R 80 and R 79 is the same as the alkyl group exemplified as the alkyl group in the alkoxy group. Can be mentioned.
Examples of the alkyl group in the halogenated alkyl group as the heteroatom-containing substituent include the same alkyl groups as mentioned for the alkyl group in the alkoxy group. As the halogenated alkyl group, a fluorinated alkyl group is particularly preferred.
Examples of the halogenated alkoxy group as the heteroatom-containing substituent include groups in which some or all of the hydrogen atoms of the alkoxy group have been substituted with the halogen atoms. The halogenated alkoxy group is preferably a fluorinated alkoxy group.
Examples of the hydroxyalkyl group as the heteroatom-containing substituent include groups in which at least one hydrogen atom of the alkyl group mentioned as the alkyl group in the alkoxy group is substituted with a hydroxyl group. The number of hydroxyl groups that the hydroxyalkyl group has is preferably 1 to 3, and most preferably 1.
脂肪族炭化水素基としては、直鎖状もしくは分岐鎖状の飽和炭化水素基、直鎖状もしくは分岐鎖状の1価の不飽和炭化水素基、または環状の脂肪族炭化水素基(脂肪族環式基)が好ましい。
直鎖状の飽和炭化水素基(アルキル基)としては、炭素数が1〜20であることが好ましく、1〜15であることがより好ましく、1〜10が最も好ましい。具体的には、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、トリデシル基、イソトリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基、イソヘキサデシル基、ヘプタデシル基、オクタデシル基、ノナデシル基、イコシル基、ヘンイコシル基、ドコシル基等が挙げられる。
分岐鎖状の飽和炭化水素基(アルキル基)としては、炭素数が3〜20であることが好ましく、3〜15であることがより好ましく、3〜10が最も好ましい。具体的には、例えば、1−メチルエチル基、1−メチルプロピル基、2−メチルプロピル基、1−メチルブチル基、2−メチルブチル基、3−メチルブチル基、1−エチルブチル基、2−エチルブチル基、1−メチルペンチル基、2−メチルペンチル基、3−メチルペンチル基、4−メチルペンチル基などが挙げられる。
不飽和炭化水素基としては、炭素数が2〜10であることが好ましく、2〜5が好ましく、2〜4が好ましく、3が特に好ましい。直鎖状の1価の不飽和炭化水素基としては、例えば、ビニル基、プロペニル基(アリル基)、ブチニル基などが挙げられる。分岐鎖状の1価の不飽和炭化水素基としては、例えば、1−メチルプロペニル基、2−メチルプロペニル基などが挙げられる。不飽和炭化水素基としてはプロペニル基が特に好ましい。
Examples of the aliphatic hydrocarbon group include a linear or branched saturated hydrocarbon group, a linear or branched monovalent unsaturated hydrocarbon group, or a cyclic aliphatic hydrocarbon group (aliphatic ring). Formula group) is preferred.
The linear saturated hydrocarbon group (alkyl group) preferably has 1 to 20 carbon atoms, more preferably 1 to 15 carbon atoms, and most preferably 1 to 10 carbon atoms. Specifically, for example, methyl group, ethyl group, propyl group, butyl group, pentyl group, hexyl group, heptyl group, octyl group, nonyl group, decyl group, undecyl group, dodecyl group, tridecyl group, isotridecyl group, tetradecyl group Group, pentadecyl group, hexadecyl group, isohexadecyl group, heptadecyl group, octadecyl group, nonadecyl group, icosyl group, heicosyl group, docosyl group and the like.
The branched saturated hydrocarbon group (alkyl group) preferably has 3 to 20 carbon atoms, more preferably 3 to 15 carbon atoms, and most preferably 3 to 10 carbon atoms. Specifically, for example, 1-methylethyl group, 1-methylpropyl group, 2-methylpropyl group, 1-methylbutyl group, 2-methylbutyl group, 3-methylbutyl group, 1-ethylbutyl group, 2-ethylbutyl group, Examples include 1-methylpentyl group, 2-methylpentyl group, 3-methylpentyl group, 4-methylpentyl group and the like.
As an unsaturated hydrocarbon group, it is preferable that carbon number is 2-10, 2-5 are preferable, 2-4 are preferable, and 3 is especially preferable. Examples of the linear monovalent unsaturated hydrocarbon group include a vinyl group, a propenyl group (allyl group), and a butynyl group. Examples of the branched monovalent unsaturated hydrocarbon group include a 1-methylpropenyl group and a 2-methylpropenyl group. As the unsaturated hydrocarbon group, a propenyl group is particularly preferable.
脂肪族環式基としては、単環式基であってもよく、多環式基であってもよい。その炭素数は3〜30であることが好ましく、5〜30であることがより好ましく、5〜20がさらに好ましく、6〜15が特に好ましく、6〜12が最も好ましい。
具体的には、たとえば、モノシクロアルカンから1個以上の水素原子を除いた基;ビシクロアルカン、トリシクロアルカン、テトラシクロアルカンなどのポリシクロアルカンから1個以上の水素原子を除いた基などが挙げられる。より具体的には、シクロペンタン、シクロヘキサン等のモノシクロアルカンから1個以上の水素原子を除いた基;アダマンタン、ノルボルナン、イソボルナン、トリシクロデカン、テトラシクロドデカンなどのポリシクロアルカンから1個以上の水素原子を除いた基などが挙げられる。
脂肪族環式基が、その環構造中にヘテロ原子を含む置換基を含まない場合は、脂肪族環式基としては、多環式基が好ましく、ポリシクロアルカンから1個以上の水素原子を除いた基が好ましく、アダマンタンから1個以上の水素原子を除いた基が最も好ましい。
脂肪族環式基が、その環構造中にヘテロ原子を含む置換基を含むものである場合、該ヘテロ原子を含む置換基としては、−O−、−C(=O)−O−、−S−、−S(=O)2−、−S(=O)2−O−が好ましい。かかる脂肪族環式基の具体例としては、たとえば以下の式(L1)〜(L5)、(S1)〜(S4)で表される基等が挙げられる。
The aliphatic cyclic group may be a monocyclic group or a polycyclic group. The number of carbon atoms is preferably 3 to 30, more preferably 5 to 30, further preferably 5 to 20, particularly preferably 6 to 15, and most preferably 6 to 12.
Specifically, for example, a group in which one or more hydrogen atoms are removed from a monocycloalkane; a group in which one or more hydrogen atoms are removed from a polycycloalkane such as bicycloalkane, tricycloalkane, tetracycloalkane, etc. Can be mentioned. More specifically, a group in which one or more hydrogen atoms have been removed from a monocycloalkane such as cyclopentane or cyclohexane; one or more polycycloalkanes such as adamantane, norbornane, isobornane, tricyclodecane, or tetracyclododecane. Examples include a group excluding a hydrogen atom.
When the aliphatic cyclic group does not contain a substituent containing a hetero atom in the ring structure, the aliphatic cyclic group is preferably a polycyclic group, and has one or more hydrogen atoms from the polycycloalkane. Excluded groups are preferred, and most preferred are groups in which one or more hydrogen atoms have been removed from adamantane.
When the aliphatic cyclic group includes a substituent containing a hetero atom in the ring structure, examples of the substituent containing a hetero atom include —O—, —C (═O) —O—, —S—. , —S (═O) 2 — and —S (═O) 2 —O— are preferable. Specific examples of the aliphatic cyclic group include groups represented by the following formulas (L1) to (L5) and (S1) to (S4).
式中、Q”におけるアルキレン基は、直鎖状または分岐鎖状であることが好ましく、その炭素数は1〜5が好ましい。具体的には、メチレン基[−CH2−];−CH(CH3)−、−CH(CH2CH3)−、−C(CH3)2−、−C(CH3)(CH2CH3)−、−C(CH3)(CH2CH2CH3)−、−C(CH2CH3)2−等のアルキルメチレン基;エチレン基[−CH2CH2−];−CH(CH3)CH2−、−CH(CH3)CH(CH3)−、−C(CH3)2CH2−、−CH(CH2CH3)CH2−等のアルキルエチレン基;トリメチレン基(n−プロピレン基)[−CH2CH2CH2−];−CH(CH3)CH2CH2−、−CH2CH(CH3)CH2−等のアルキルトリメチレン基;テトラメチレン基[−CH2CH2CH2CH2−];−CH(CH3)CH2CH2CH2−、−CH2CH(CH3)CH2CH2−等のアルキルテトラメチレン基;ペンタメチレン基[−CH2CH2CH2CH2CH2−]等が挙げられる。これらの中でも、メチレン基またはアルキルメチレン基が好ましく、メチレン基、−CH(CH3)−または−C(CH3)2−が特に好ましい。
該アルキレン基は、酸素原子(−O−)もしくは硫黄原子(−S−)を含んでいてもよい。その具体例としては、前記アルキレン基の末端または炭素原子間に−O−または−S−が介在する基が挙げられ、たとえば−O−R94−、−S−R95−、−R96−O−R97−、−R98−S−R99−等が挙げられる。ここで、R94〜R99はそれぞれ独立にアルキレン基である。該アルキレン基としては、前記Q”におけるアルキレン基として挙げたアルキレン基と同様のものが挙げられる。中でも、−O−CH2−、−CH2−O−CH2−、−S−CH2−、−CH2−S−CH2−等が好ましい。
In the formula, the alkylene group in Q ″ is preferably linear or branched, and preferably has 1 to 5 carbon atoms. Specifically, a methylene group [—CH 2 —]; —CH ( CH 3) -, - CH (
The alkylene group may contain an oxygen atom (—O—) or a sulfur atom (—S—). Specific examples thereof include groups in which —O— or —S— is interposed between the terminal or carbon atoms of the alkylene group, and examples thereof include —O—R 94 —, —S—R 95 —, and —R 96 —. O-R <97 > -, -R < 98 > -S-R <99> -etc. are mentioned. Here, R 94 to R 99 are each independently an alkylene group. Examples of the alkylene group include the same alkylene groups exemplified as the alkylene group for Q "Among them, -O-CH 2 -., - CH 2 -O-CH 2 -, - S-CH 2 - , —CH 2 —S—CH 2 — and the like are preferable.
これらの脂肪族環式基は、水素原子の一部または全部が置換基で置換されていてもよい。該置換基としては、たとえば、アルキル基、ハロゲン原子、アルコキシ基、水酸基、−C(=O)−R80[R80はアルキル基である。]、−COOR79[R79は水素原子またはアルキル基である。]、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン化アルコキシ基、アミノ基、アミド基、ニトロ基、酸素原子(=O)、硫黄原子、スルホニル基(SO2)等が挙げられる。
該置換基としてのアルキル基としては、前記ヘテロ原子含有置換基としてのアルコキシ基におけるアルキル基として挙げたものと同様のものが挙げられる。
該アルキル基としては、特に、炭素数1〜6のアルキル基が好ましい。また、該アルキル基は、直鎖状または分岐鎖状であることが好ましく、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、ヘキシル基等が挙げられる。これらの中でも、メチル基またはエチル基が好ましく、メチル基が特に好ましい。
該置換基としてのハロゲン原子、アルコキシ基、−C(=O)−R80、−COOR79、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン化アルコキシ基としては、それぞれ、前記脂肪族炭化水素基を構成する水素原子の一部または全部を置換してもよいヘテロ原子含有置換基として挙げたものと同様のものが挙げられる。
脂肪族環式基の水素原子を置換する置換基としては、上記の中でも、アルキル基、酸素原子(=O)、水酸基が好ましい。
脂肪族環式基が有する置換基の数は、1つであってもよく、2以上であってもよい。置換基を複数有する場合、該複数の置換基はそれぞれ同じであってもよく、異なっていてもよい。
In these aliphatic cyclic groups, some or all of the hydrogen atoms may be substituted with substituents. Examples of the substituent include an alkyl group, a halogen atom, an alkoxy group, a hydroxyl group, —C (═O) —R 80 [R 80 is an alkyl group. ], -COOR 79 [R 79 is a hydrogen atom or an alkyl group. ], Halogenated alkyl groups, halogenated alkoxy groups, amino groups, amide groups, nitro groups, oxygen atoms (= O), sulfur atoms, sulfonyl groups (SO 2 ) and the like.
Examples of the alkyl group as the substituent include the same alkyl groups as those described above for the alkoxy group as the heteroatom-containing substituent.
As the alkyl group, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms is particularly preferable. The alkyl group is preferably linear or branched, and specifically includes a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, a tert-butyl group, Examples include pentyl group, isopentyl group, neopentyl group, hexyl group and the like. Among these, a methyl group or an ethyl group is preferable, and a methyl group is particularly preferable.
The halogen atom, alkoxy group, —C (═O) —R 80 , —COOR 79 , halogenated alkyl group, and halogenated alkoxy group as the substituent are each a hydrogen atom constituting the aliphatic hydrocarbon group. The same thing as the thing quoted as the hetero atom containing substituent which may substitute a part or all of is mentioned.
Among the above, the substituent for substituting the hydrogen atom of the aliphatic cyclic group is preferably an alkyl group, an oxygen atom (= O), or a hydroxyl group.
The number of substituents possessed by the aliphatic cyclic group may be one or two or more. When having a plurality of substituents, the plurality of substituents may be the same or different.
RXとしては、置換基を有していてもよい環式基が好ましい。該環式基は、置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基であってもよく、置換基を有していてもよい脂肪族環式基であってもよく、置換基を有していてもよい脂肪族環式基であることが好ましい。
前記芳香族炭化水素基としては、置換基を有していてもよいナフチル基、または置換基を有していてもよいフェニル基が好ましい。
置換基を有していてもよい脂肪族環式基としては、置換基を有していてもよい多環式の脂肪族環式基が好ましい。該多環式の脂肪族環式基としては、前記ポリシクロアルカンから1個以上の水素原子を除いた基、前記(L2)〜(L5)、(S3)〜(S4)で表される基等が好ましい。
R X is preferably a cyclic group which may have a substituent. The cyclic group may be an aromatic hydrocarbon group which may have a substituent, an aliphatic cyclic group which may have a substituent, or a substituent. It is preferably an aliphatic cyclic group that may be used.
The aromatic hydrocarbon group is preferably a naphthyl group which may have a substituent or a phenyl group which may have a substituent.
As the aliphatic cyclic group which may have a substituent, a polycyclic aliphatic cyclic group which may have a substituent is preferable. Examples of the polycyclic aliphatic cyclic group include groups obtained by removing one or more hydrogen atoms from the polycycloalkane, groups represented by the above (L2) to (L5) and (S3) to (S4). Etc. are preferred.
本発明において、R4”は、置換基としてRX−Q5−を有することが好ましい。この場合、R4”としては、RX−Q5−Y5−[式中、Q5およびRXは前記と同じであり、Y5は置換基を有していてもよい炭素数1〜4のアルキレン基または置換基を有していてもよい炭素数1〜4のフッ素化アルキレン基である。]で表される基が好ましい。
RX−Q5−Y5−で表される基において、Y5のアルキレン基としては、前記Q5で挙げたアルキレン基のうち炭素数1〜4のものと同様のものが挙げられる。
フッ素化アルキレン基としては、該アルキレン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基が挙げられる。
Y5として、具体的には、−CF2−、−CF2CF2−、−CF2CF2CF2−、−CF(CF3)CF2−、−CF(CF2CF3)−、−C(CF3)2−、−CF2CF2CF2CF2−、−CF(CF3)CF2CF2−、−CF2CF(CF3)CF2−、−CF(CF3)CF(CF3)−、−C(CF3)2CF2−、−CF(CF2CF3)CF2−、−CF(CF2CF2CF3)−、−C(CF3)(CF2CF3)−;−CHF−、−CH2CF2−、−CH2CH2CF2−、−CH2CF2CF2−、−CH(CF3)CH2−、−CH(CF2CF3)−、−C(CH3)(CF3)−、−CH2CH2CH2CF2−、−CH2CH2CF2CF2−、−CH(CF3)CH2CH2−、−CH2CH(CF3)CH2−、−CH(CF3)CH(CF3)−、−C(CF3)2CH2−;−CH2−、−CH2CH2−、−CH2CH2CH2−、−CH(CH3)CH2−、−CH(CH2CH3)−、−C(CH3)2−、−CH2CH2CH2CH2−、−CH(CH3)CH2CH2−、−CH2CH(CH3)CH2−、−CH(CH3)CH(CH3)−、−C(CH3)2CH2−、−CH(CH2CH3)CH2−、−CH(CH2CH2CH3)−、−C(CH3)(CH2CH3)−等が挙げられる。
In the present invention, R 4 ″ preferably has R X -Q 5- as a substituent. In this case, R 4 ″ has R X -Q 5 -Y 5- [wherein Q 5 and R X is the same as above, and Y 5 is an optionally substituted alkylene group having 1 to 4 carbon atoms or an optionally substituted fluorinated alkylene group having 1 to 4 carbon atoms. . ] Is preferable.
In the group represented by R X —Q 5 —Y 5 —, the alkylene group for Y 5 includes the same alkylene groups as those described above for Q 5 having 1 to 4 carbon atoms.
Examples of the fluorinated alkylene group include groups in which part or all of the hydrogen atoms of the alkylene group have been substituted with fluorine atoms.
As Y 5, specifically, -CF 2 -, - CF 2 CF 2 -, - CF 2 CF 2 CF 2 -, - CF (CF 3) CF 2 -, - CF (CF 2 CF 3) -, -C (CF 3) 2 -, - CF 2 CF 2 CF 2 CF 2 -, - CF (CF 3) CF 2 CF 2 -, - CF 2 CF (CF 3) CF 2 -, - CF (CF 3) CF (CF 3 ) —, —C (CF 3 ) 2 CF 2 —, —CF (CF 2 CF 3 ) CF 2 —, —CF (CF 2 CF 2 CF 3 ) —, —C (CF 3 ) (CF 2 CF 3) -; - CHF -, - CH 2 CF 2 -, - CH 2 CH 2 CF 2 -, - CH 2 CF 2 CF 2 -, - CH (CF 3) CH 2 -, - CH (CF 2 CF 3) -, - C ( CH 3) (CF 3) -, - CH 2 CH 2 CH 2 CF 2 -, - C H 2 CH 2 CF 2 CF 2 —, —CH (CF 3 ) CH 2 CH 2 —, —CH 2 CH (CF 3 ) CH 2 —, —CH (CF 3 ) CH (CF 3 ) —, —C ( CF 3) 2 CH 2 -; - CH 2 -, - CH 2 CH 2 -, - CH 2 CH 2 CH 2 -, - CH (CH 3) CH 2 -, - CH (CH 2 CH 3) -, - C (CH 3) 2 -, - CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 -, - CH (CH 3) CH 2 CH 2 -, - CH 2 CH (CH 3) CH 2 -, - CH (CH 3) CH (CH 3) -, - C (CH 3) 2 CH 2 -, - CH (CH 2 CH 3) CH 2 -, - CH (CH 2 CH 2 CH 3) -, - C (CH 3) (CH 2 CH 3 ) — and the like.
Y5としては、フッ素化アルキレン基が好ましく、特に、隣接する硫黄原子に結合する炭素原子がフッ素化されているフッ素化アルキレン基が好ましい。このようなフッ素化アルキレン基としては、−CF2−、−CF2CF2−、−CF2CF2CF2−、−CF(CF3)CF2−、−CF2CF2CF2CF2−、−CF(CF3)CF2CF2−、−CF2CF(CF3)CF2−、−CF(CF3)CF(CF3)−、−C(CF3)2CF2−、−CF(CF2CF3)CF2−;−CH2CF2−、−CH2CH2CF2−、−CH2CF2CF2−;−CH2CH2CH2CF2−、−CH2CH2CF2CF2−、−CH2CF2CF2CF2−等を挙げることができる。
これらの中でも、−CF2−、−CF2CF2−、−CF2CF2CF2−、又はCH2CF2CF2−が好ましく、−CF2−、−CF2CF2−又は−CF2CF2CF2−がより好ましく、−CF2−が特に好ましい。
Y 5 is preferably a fluorinated alkylene group, and particularly preferably a fluorinated alkylene group in which the carbon atom bonded to the adjacent sulfur atom is fluorinated. Examples of such fluorinated alkylene group, -CF 2 -, - CF 2 CF 2 -, -
Of these, -CF 2 -, - CF 2 CF 2 -, -
前記アルキレン基またはフッ素化アルキレン基は、置換基を有していてもよい。アルキレン基またはフッ素化アルキレン基が「置換基を有する」とは、当該アルキレン基またはフッ素化アルキレン基における水素原子またはフッ素原子の一部または全部が、水素原子およびフッ素原子以外の原子または基で置換されていることを意味する。
アルキレン基またはフッ素化アルキレン基が有していてもよい置換基としては、炭素数1〜4のアルキル基、炭素数1〜4のアルコキシ基、水酸基等が挙げられる。
The alkylene group or fluorinated alkylene group may have a substituent. An alkylene group or a fluorinated alkylene group has a “substituent” means that part or all of the hydrogen atom or fluorine atom in the alkylene group or fluorinated alkylene group is substituted with an atom or group other than a hydrogen atom and a fluorine atom. Means that
Examples of the substituent that the alkylene group or fluorinated alkylene group may have include an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms, and a hydroxyl group.
式(b−2)中、R5”〜R6”はそれぞれ独立にアリール基またはアルキル基を表す。R5”〜R6”のうち、少なくとも1つはアリール基を表す。R5”〜R6”のすべてがアリール基であることが好ましい。
R5”〜R6”のアリール基としては、R1”〜R3”のアリール基と同様のものが挙げられる。
R5”〜R6”のアルキル基としては、R1”〜R3”のアルキル基と同様のものが挙げられる。
これらの中で、R5”〜R6”は、すべてフェニル基であることが最も好ましい。
式(b−2)中のR4”としては、上記式(b−1)のR4”と同様のものが挙げられる。
In formula (b-2), R 5 ″ to R 6 ″ each independently represents an aryl group or an alkyl group. At least one of R 5 ″ to R 6 ″ represents an aryl group. It is preferable that all of R 5 ″ to R 6 ″ are aryl groups.
As the aryl group for R 5 ″ to R 6 ″, the same as the aryl groups for R 1 ″ to R 3 ″ can be used.
Examples of the alkyl group for R 5 ″ to R 6 ″ include the same as the alkyl group for R 1 ″ to R 3 ″.
Among these, it is most preferable that R 5 ″ to R 6 ″ are all phenyl groups.
"The, R 4 in the formula (b-1)" R 4 in the In the formula (b-2) include the same as.
式(b−1)、(b−2)で表されるオニウム塩系酸発生剤の具体例としては、ジフェニルヨードニウムのトリフルオロメタンスルホネートまたはノナフルオロブタンスルホネート;ビス(4−tert−ブチルフェニル)ヨードニウムのトリフルオロメタンスルホネートまたはノナフルオロブタンスルホネート;トリフェニルスルホニウムのトリフルオロメタンスルホネート、そのヘプタフルオロプロパンスルホネートまたはそのノナフルオロブタンスルホネート;トリ(4−メチルフェニル)スルホニウムのトリフルオロメタンスルホネート、そのヘプタフルオロプロパンスルホネートまたはそのノナフルオロブタンスルホネート;ジメチル(4−ヒドロキシナフチル)スルホニウムのトリフルオロメタンスルホネート、そのヘプタフルオロプロパンスルホネートまたはそのノナフルオロブタンスルホネート;モノフェニルジメチルスルホニウムのトリフルオロメタンスルホネート、そのヘプタフルオロプロパンスルホネートまたはそのノナフルオロブタンスルホネート;ジフェニルモノメチルスルホニウムのトリフルオロメタンスルホネート、そのヘプタフルオロプロパンスルホネートまたはそのノナフルオロブタンスルホネート;(4−メチルフェニル)ジフェニルスルホニウムのトリフルオロメタンスルホネート、そのヘプタフルオロプロパンスルホネートまたはそのノナフルオロブタンスルホネート;(4−メトキシフェニル)ジフェニルスルホニウムのトリフルオロメタンスルホネート、そのヘプタフルオロプロパンスルホネートまたはそのノナフルオロブタンスルホネート;トリ(4−tert−ブチル)フェニルスルホニウムのトリフルオロメタンスルホネート、そのヘプタフルオロプロパンスルホネートまたはそのノナフルオロブタンスルホネート;ジフェニル(1−(4−メトキシ)ナフチル)スルホニウムのトリフルオロメタンスルホネート、そのヘプタフルオロプロパンスルホネートまたはそのノナフルオロブタンスルホネート;ジ(1−ナフチル)フェニルスルホニウムのトリフルオロメタンスルホネート、そのヘプタフルオロプロパンスルホネートまたはそのノナフルオロブタンスルホネート;1−フェニルテトラヒドロチオフェニウムのトリフルオロメタンスルホネート、そのヘプタフルオロプロパンスルホネートまたはそのノナフルオロブタンスルホネート;1−(4−メチルフェニル)テトラヒドロチオフェニウムのトリフルオロメタンスルホネート、そのヘプタフルオロプロパンスルホネートまたはそのノナフルオロブタンスルホネート;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のトリフルオロメタンスルホネート、そのヘプタフルオロプロパンスルホネートまたはそのノナフルオロブタンスルホネート;1−(4−メトキシナフタレン−1−イル)テトラヒドロチオフェニウムのトリフルオロメタンスルホネート、そのヘプタフルオロプロパンスルホネートまたはそのノナフルオロブタンスルホネート;1−(4−エトキシナフタレン−1−イル)テトラヒドロチオフェニウムのトリフルオロメタンスルホネート、そのヘプタフルオロプロパンスルホネートまたはそのノナフルオロブタンスルホネート;1−(4−n−ブトキシナフタレン−1−イル)テトラヒドロチオフェニウムのトリフルオロメタンスルホネート、そのヘプタフルオロプロパンスルホネートまたはそのノナフルオロブタンスルホネート;1−フェニルテトラヒドロチオピラニウムのトリフルオロメタンスルホネート、そのヘプタフルオロプロパンスルホネートまたはそのノナフルオロブタンスルホネート;1−(4−ヒドロキシフェニル)テトラヒドロチオピラニウムのトリフルオロメタンスルホネート、そのヘプタフルオロプロパンスルホネートまたはそのノナフルオロブタンスルホネート;1−(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)テトラヒドロチオピラニウムのトリフルオロメタンスルホネート、そのヘプタフルオロプロパンスルホネートまたはそのノナフルオロブタンスルホネート;1−(4−メチルフェニル)テトラヒドロチオピラニウムのトリフルオロメタンスルホネート、そのヘプタフルオロプロパンスルホネートまたはそのノナフルオロブタンスルホネート等が挙げられる。 Specific examples of the onium salt acid generators represented by formulas (b-1) and (b-2) include diphenyliodonium trifluoromethanesulfonate or nonafluorobutanesulfonate; bis (4-tert-butylphenyl) iodonium. Trifluoromethane sulfonate or nonafluorobutane sulfonate; triphenylsulfonium trifluoromethane sulfonate, its heptafluoropropane sulfonate or its nonafluorobutane sulfonate; tri (4-methylphenyl) sulfonium trifluoromethane sulfonate, its heptafluoropropane sulfonate or its Nonafluorobutanesulfonate; dimethyl (4-hydroxynaphthyl) sulfonium trifluoromethanesulfonate, its heptaful Lopropane sulfonate or its nonafluorobutane sulfonate; trifluoromethane sulfonate of monophenyldimethylsulfonium, its heptafluoropropane sulfonate or its nonafluorobutane sulfonate; trifluoromethane sulfonate of diphenyl monomethylsulfonium, its heptafluoropropane sulfonate or its nonafluorobutane sulfonate (4-methylphenyl) diphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate, its heptafluoropropane sulfonate or its nonafluorobutane sulfonate; (4-methoxyphenyl) diphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate, its heptafluoropropane sulfonate or its nonafluorobutane sulfonate; Trifluoromethanesulfonate of tri (4-tert-butyl) phenylsulfonium, its heptafluoropropane sulfonate or its nonafluorobutanesulfonate; trifluoromethanesulfonate of diphenyl (1- (4-methoxy) naphthyl) sulfonium, its heptafluoropropane Sulfonate or its nonafluorobutane sulfonate; trifluoromethane sulfonate of di (1-naphthyl) phenylsulfonium, its heptafluoropropane sulfonate or its nonafluorobutane sulfonate; 1-phenyltetrahydrothiophenium trifluoromethane sulfonate, its heptafluoropropane sulfonate Or nonafluorobutanesulfonate thereof; 1- (4-methylphenyl) ) Tetrahydrothiophenium trifluoromethanesulfonate, its heptafluoropropane sulfonate or its nonafluorobutane sulfonate; 1- (3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl) tetrahydrothiophenium trifluoromethanesulfonate, its heptafluoropropane sulfonate 1- (4-methoxynaphthalen-1-yl) tetrahydrothiophenium trifluoromethanesulfonate, its heptafluoropropanesulfonate or its nonafluorobutanesulfonate; 1- (4-ethoxynaphthalene-1- Yl) tetrahydrothiophenium trifluoromethanesulfonate, its heptafluoropropanesulfonate or its nonaflu 1- (4-n-butoxynaphthalen-1-yl) tetrahydrothiophenium trifluoromethanesulfonate, its heptafluoropropanesulfonate or its nonafluorobutanesulfonate; 1-phenyltetrahydrothiopyranium trifluoromethanesulfonate , Its heptafluoropropane sulfonate or its nonafluorobutane sulfonate; 1- (4-hydroxyphenyl) tetrahydrothiopyranium trifluoromethane sulfonate, its heptafluoropropane sulfonate or its nonafluorobutane sulfonate; 1- (3,5-dimethyl -4-Hydroxyphenyl) tetrahydrothiopyranium trifluoromethanesulfonate, its heptafluoropropanes Honeto or nonafluorobutanesulfonate; 1- (4-methylphenyl) trifluoromethanesulfonate tetrahydrothiophenium Pila chloride, heptafluoropropane sulfonate or its nonafluorobutane sulfonate, and the like.
また、これらのオニウム塩のアニオン部をメタンスルホネート、n−プロパンスルホネート、n−ブタンスルホネート、n−オクタンスルホネート、1−アダマンタンスルホネート、2−ノルボルナンスルホネート等のアルキルスルホネート;d−カンファー−10−スルホネート、ベンゼンスルホネート、パーフルオロベンゼンスルホネート、p−トルエンスルホネート等のスルホネートにそれぞれ置き換えたオニウム塩も用いることができる。 In addition, the anion part of these onium salts is an alkyl sulfonate such as methane sulfonate, n-propane sulfonate, n-butane sulfonate, n-octane sulfonate, 1-adamantane sulfonate, 2-norbornane sulfonate; d-camphor-10-sulfonate, Onium salts substituted with sulfonates such as benzenesulfonate, perfluorobenzenesulfonate, and p-toluenesulfonate can also be used.
また、これらのオニウム塩のアニオン部を下記式(b1)〜(b8)のいずれかで表されるアニオン部に置き換えたオニウム塩も用いることができる。 Moreover, the onium salt which replaced the anion part of these onium salts by the anion part represented by either of following formula (b1)-(b8) can also be used.
R7の置換基としては、アルキル基、ヘテロ原子含有置換基等が挙げられる。アルキル基としては、前記RXの説明で、芳香族炭化水素基が有していてもよい置換基として挙げたアルキル基と同様のものが挙げられる。また、ヘテロ原子含有置換基としては、前記RXの説明で、脂肪族炭化水素基を構成する水素原子の一部または全部を置換してもよいヘテロ原子含有置換基として挙げたものと同様のものが挙げられる。
R7に付された符号(r1〜r2、w1〜w5)が2以上の整数である場合、当該化合物中の複数のR7はそれぞれ同じであってもよく、異なっていてもよい。
R8におけるアルキル基、ハロゲン化アルキル基としては、それぞれ、上記Rにおけるアルキル基、ハロゲン化アルキル基と同様のものが挙げられる。
r1〜r2、w1〜w5は、それぞれ、0〜2の整数であることが好ましく、0または1であることがより好ましい。
v0〜v5は0〜2が好ましく、0または1が最も好ましい。
t3は、1または2が好ましく、1であることが最も好ましい。
q3は、1〜5であることが好ましく、1〜3であることがさらに好ましく、1であることが最も好ましい。
Examples of the substituent for R 7 include an alkyl group and a heteroatom-containing substituent. Examples of the alkyl group include the same alkyl groups as those described above as the substituent that the aromatic hydrocarbon group may have in the description of R X. In addition, the heteroatom-containing substituent is the same as the heteroatom-containing substituent that may substitute part or all of the hydrogen atoms constituting the aliphatic hydrocarbon group in the description of R X. Things.
Code (r1 and r2, w1 to w5) attached to R 7 when is an integer of 2 or more, a plurality of the R 7 groups may be the same, respectively, may be different.
Examples of the alkyl group and halogenated alkyl group for R 8 include the same alkyl groups and halogenated alkyl groups as those described above for R.
r1 to r2 and w1 to w5 are each preferably an integer of 0 to 2, and more preferably 0 or 1.
v0 to v5 are preferably 0 to 2, and most preferably 0 or 1.
t3 is preferably 1 or 2, and most preferably 1.
q3 is preferably 1 to 5, more preferably 1 to 3, and most preferably 1.
また、オニウム塩系酸発生剤としては、前記一般式(b−1)又は(b−2)において、アニオン部を下記一般式(b−3)又は(b−4)で表されるアニオンに置き換えたオニウム塩系酸発生剤も用いることができる(カチオン部は(b−1)又は(b−2)と同様)。 Moreover, as an onium salt type acid generator, in the said general formula (b-1) or (b-2), an anion part is made into the anion represented by the following general formula (b-3) or (b-4). A substituted onium salt acid generator can also be used (the cation moiety is the same as (b-1) or (b-2)).
X”は、少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換された直鎖状または分岐鎖状のアルキレン基であり、該アルキレン基の炭素数は2〜6であり、好ましくは炭素数3〜5、最も好ましくは炭素数3である。
Y”、Z”は、それぞれ独立に、少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換された直鎖状または分岐鎖状のアルキル基であり、該アルキル基の炭素数は1〜10であり、好ましくは炭素数1〜7、より好ましくは炭素数1〜3である。
X”のアルキレン基の炭素数またはY”、Z”のアルキル基の炭素数は、上記炭素数の範囲内において、レジスト溶媒への溶解性も良好である等の理由により、小さいほど好ましい。
また、X”のアルキレン基またはY”、Z”のアルキル基において、フッ素原子で置換されている水素原子の数が多いほど、酸の強度が強くなり、また200nm以下の高エネルギー光や電子線に対する透明性が向上するので好ましい。
該アルキレン基またはアルキル基中のフッ素原子の割合、すなわちフッ素化率は、好ましくは70〜100%、さらに好ましくは90〜100%であり、最も好ましくは、全ての水素原子がフッ素原子で置換されたパーフルオロアルキレン基またはパーフルオロアルキル基である。
X ″ is a linear or branched alkylene group in which at least one hydrogen atom is substituted with a fluorine atom, and the alkylene group has 2 to 6 carbon atoms, preferably 3 to 5 carbon atoms, Most preferably, it has 3 carbon atoms.
Y ″ and Z ″ are each independently a linear or branched alkyl group in which at least one hydrogen atom is substituted with a fluorine atom, and the alkyl group has 1 to 10 carbon atoms, preferably Has 1 to 7 carbon atoms, more preferably 1 to 3 carbon atoms.
The carbon number of the alkylene group of X ″ or the carbon number of the alkyl group of Y ″ and Z ″ is preferably as small as possible because the solubility in the resist solvent is good within the above carbon number range.
In addition, in the alkylene group of X ″ or the alkyl group of Y ″ and Z ″, as the number of hydrogen atoms substituted with fluorine atoms increases, the strength of the acid increases, and high-energy light or electron beam of 200 nm or less This is preferable because the transparency to the surface is improved.
The proportion of fluorine atoms in the alkylene group or alkyl group, that is, the fluorination rate is preferably 70 to 100%, more preferably 90 to 100%, and most preferably all hydrogen atoms are substituted with fluorine atoms. A perfluoroalkylene group or a perfluoroalkyl group.
また、前記一般式(b−1)または(b−2)において、アニオン部(R4”SO3 −)を、R7”−COO−[式中、R7”はアルキル基またはフッ素化アルキル基である。]に置き換えたオニウム塩系酸発生剤も用いることができる(カチオン部は(b−1)または(b−2)と同様)。
R7”としては、前記R4”と同様のものが挙げられる。
上記「R7”−COO−」の具体的としては、トリフルオロ酢酸イオン、酢酸イオン、1−アダマンタンカルボン酸イオンなどが挙げられる。
In the general formula (b-1) or (b-2), the anion moiety (R 4 ″ SO 3 − ) is R 7 ″ -COO − [wherein R 7 ″ is an alkyl group or a fluorinated alkyl group. An onium salt-based acid generator replaced with a cation group can be used (the cation moiety is the same as (b-1) or (b-2)).
Examples of R 7 ″ include the same as R 4 ″ described above.
Specific examples of the “R 7 ″ —COO − ” include trifluoroacetate ion, acetate ion, 1-adamantanecarboxylate ion and the like.
本明細書において、オキシムスルホネート系酸発生剤とは、下記一般式(B−1)で表される基を少なくとも1つ有する化合物であって、放射線の照射によって酸を発生する特性を有するものである。この様なオキシムスルホネート系酸発生剤は、化学増幅型レジスト組成物用として多用されているので、任意に選択して用いることができる。 In this specification, the oxime sulfonate acid generator is a compound having at least one group represented by the following general formula (B-1), and has a property of generating an acid upon irradiation with radiation. is there. Such oxime sulfonate-based acid generators are frequently used for chemically amplified resist compositions, and can be arbitrarily selected and used.
R31、R32の有機基は、炭素原子を含む基であり、炭素原子以外の原子(たとえば水素原子、酸素原子、窒素原子、硫黄原子、ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子等)等)を有していてもよい。
R31の有機基としては、直鎖状、分岐鎖状または環状のアルキル基またはアリール基が好ましい。これらのアルキル基、アリール基は置換基を有していても良い。該置換基としては、特に制限はなく、たとえばフッ素原子、炭素数1〜6の直鎖状、分岐鎖状または環状のアルキル基等が挙げられる。ここで、「置換基を有する」とは、アルキル基またはアリール基の水素原子の一部または全部が置換基で置換されていることを意味する。
アルキル基としては、炭素数1〜20が好ましく、炭素数1〜10がより好ましく、炭素数1〜8がさらに好ましく、炭素数1〜6が特に好ましく、炭素数1〜4が最も好ましい。アルキル基としては、特に、部分的または完全にハロゲン化されたアルキル基(以下、ハロゲン化アルキル基ということがある)が好ましい。なお、部分的にハロゲン化されたアルキル基とは、水素原子の一部がハロゲン原子で置換されたアルキル基を意味し、完全にハロゲン化されたアルキル基とは、水素原子の全部がハロゲン原子で置換されたアルキル基を意味する。ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられ、特にフッ素原子が好ましい。すなわち、ハロゲン化アルキル基は、フッ素化アルキル基であることが好ましい。
アリール基は、炭素数4〜20が好ましく、炭素数4〜10がより好ましく、炭素数6〜10が最も好ましい。アリール基としては、特に、部分的または完全にハロゲン化されたアリール基が好ましい。なお、部分的にハロゲン化されたアリール基とは、水素原子の一部がハロゲン原子で置換されたアリール基を意味し、完全にハロゲン化されたアリール基とは、水素原子の全部がハロゲン原子で置換されたアリール基を意味する。
R31としては、特に、置換基を有さない炭素数1〜4のアルキル基、または炭素数1〜4のフッ素化アルキル基が好ましい。
R32の有機基としては、直鎖状、分岐鎖状または環状のアルキル基、アリール基またはシアノ基が好ましい。R32のアルキル基、アリール基としては、前記R31で挙げたアルキル基、アリール基と同様のものが挙げられる。
R32としては、特に、シアノ基、置換基を有さない炭素数1〜8のアルキル基、または炭素数1〜8のフッ素化アルキル基が好ましい。
The organic groups of R 31 and R 32 are groups containing carbon atoms, and atoms other than carbon atoms (for example, hydrogen atoms, oxygen atoms, nitrogen atoms, sulfur atoms, halogen atoms (fluorine atoms, chlorine atoms, etc.), etc.) You may have.
As the organic group for R 31, a linear, branched, or cyclic alkyl group or aryl group is preferable. These alkyl groups and aryl groups may have a substituent. There is no restriction | limiting in particular as this substituent, For example, a fluorine atom, a C1-C6 linear, branched or cyclic alkyl group etc. are mentioned. Here, “having a substituent” means that part or all of the hydrogen atoms of the alkyl group or aryl group are substituted with a substituent.
As an alkyl group, C1-C20 is preferable, C1-C10 is more preferable, C1-C8 is more preferable, C1-C6 is especially preferable, and C1-C4 is the most preferable. As the alkyl group, a partially or completely halogenated alkyl group (hereinafter sometimes referred to as a halogenated alkyl group) is particularly preferable. The partially halogenated alkyl group means an alkyl group in which a part of hydrogen atoms is substituted with a halogen atom, and the fully halogenated alkyl group means that all of the hydrogen atoms are halogen atoms. Means an alkyl group substituted with Examples of the halogen atom include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom, and a fluorine atom is particularly preferable. That is, the halogenated alkyl group is preferably a fluorinated alkyl group.
The aryl group preferably has 4 to 20 carbon atoms, more preferably 4 to 10 carbon atoms, and most preferably 6 to 10 carbon atoms. As the aryl group, a partially or completely halogenated aryl group is particularly preferable. The partially halogenated aryl group means an aryl group in which a part of hydrogen atoms is substituted with a halogen atom, and the fully halogenated aryl group means that all of the hydrogen atoms are halogen atoms. Means an aryl group substituted with.
R 31 is particularly preferably an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms having no substituent or a fluorinated alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.
As the organic group for R 32, a linear, branched, or cyclic alkyl group, aryl group, or cyano group is preferable. As the alkyl group and aryl group for R 32, the same alkyl groups and aryl groups as those described above for R 31 can be used.
R 32 is particularly preferably a cyano group, an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms having no substituent, or a fluorinated alkyl group having 1 to 8 carbon atoms.
オキシムスルホネート系酸発生剤として、さらに好ましいものとしては、下記一般式(B−2)または(B−3)で表される化合物が挙げられる。 More preferable examples of the oxime sulfonate-based acid generator include compounds represented by the following general formula (B-2) or (B-3).
前記一般式(B−2)において、R33の置換基を有さないアルキル基またはハロゲン化アルキル基は、炭素数が1〜10であることが好ましく、炭素数1〜8がより好ましく、炭素数1〜6が最も好ましい。
R33としては、ハロゲン化アルキル基が好ましく、フッ素化アルキル基がより好ましい。
R33におけるフッ素化アルキル基は、アルキル基の水素原子が50%以上フッ素化されていることが好ましく、70%以上フッ素化されていることがより好ましく、90%以上フッ素化されていることが特に好ましい。
R34のアリール基としては、フェニル基、ビフェニル(biphenyl)基、フルオレニル(fluorenyl)基、ナフチル基、アントリル(anthryl)基、フェナントリル基等の、芳香族炭化水素の環から水素原子を1つ除いた基、およびこれらの基の環を構成する炭素原子の一部が酸素原子、硫黄原子、窒素原子等のヘテロ原子で置換されたヘテロアリール基等が挙げられる。これらのなかでも、フルオレニル基が好ましい。
R34のアリール基は、炭素数1〜10のアルキル基、ハロゲン化アルキル基、アルコキシ基等の置換基を有していても良い。該置換基におけるアルキル基またはハロゲン化アルキル基は、炭素数が1〜8であることが好ましく、炭素数1〜4がさらに好ましい。また、該ハロゲン化アルキル基は、フッ素化アルキル基であることが好ましい。
R35の置換基を有さないアルキル基またはハロゲン化アルキル基は、炭素数が1〜10であることが好ましく、炭素数1〜8がより好ましく、炭素数1〜6が最も好ましい。
R35としては、ハロゲン化アルキル基が好ましく、フッ素化アルキル基がより好ましい。
R35におけるフッ素化アルキル基は、アルキル基の水素原子が50%以上フッ素化されていることが好ましく、70%以上フッ素化されていることがより好ましく、90%以上フッ素化されていることが、発生する酸の強度が高まるため特に好ましい。最も好ましくは、水素原子が100%フッ素置換された完全フッ素化アルキル基である。
In the general formula (B-2), the alkyl group or halogenated alkyl group having no substituent of R 33 preferably has 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 8 carbon atoms, and carbon atoms.
R 33 is preferably a halogenated alkyl group, more preferably a fluorinated alkyl group.
The fluorinated alkyl group for R 33 is preferably such that the hydrogen atom of the alkyl group is 50% or more fluorinated, more preferably 70% or more fluorinated, and 90% or more fluorinated. Particularly preferred.
As the aryl group of R 34 , one hydrogen atom is removed from an aromatic hydrocarbon ring such as a phenyl group, a biphenyl group, a fluorenyl group, a naphthyl group, an anthryl group, or a phenanthryl group. And a heteroaryl group in which a part of carbon atoms constituting the ring of these groups is substituted with a heteroatom such as an oxygen atom, a sulfur atom, or a nitrogen atom. Among these, a fluorenyl group is preferable.
The aryl group of R 34 may have a substituent such as an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a halogenated alkyl group, or an alkoxy group. The alkyl group or halogenated alkyl group in the substituent preferably has 1 to 8 carbon atoms, and more preferably 1 to 4 carbon atoms. The halogenated alkyl group is preferably a fluorinated alkyl group.
The alkyl group or halogenated alkyl group having no substituent of R 35 preferably has 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 8 carbon atoms, and most preferably 1 to 6 carbon atoms.
R 35 is preferably a halogenated alkyl group, more preferably a fluorinated alkyl group.
The fluorinated alkyl group for R 35 is preferably such that the hydrogen atom of the alkyl group is 50% or more fluorinated, more preferably 70% or more fluorinated, and 90% or more fluorinated. Particularly preferred is the strength of the acid generated. Most preferably, it is a fully fluorinated alkyl group in which a hydrogen atom is 100% fluorine-substituted.
前記一般式(B−3)において、R36の置換基を有さないアルキル基またはハロゲン化アルキル基としては、上記R33の置換基を有さないアルキル基またはハロゲン化アルキル基と同様のものが挙げられる。
R37の2または3価の芳香族炭化水素基としては、上記R34のアリール基からさらに1または2個の水素原子を除いた基が挙げられる。
R38の置換基を有さないアルキル基またはハロゲン化アルキル基としては、上記R35の置換基を有さないアルキル基またはハロゲン化アルキル基と同様のものが挙げられる。
p”は、好ましくは2である。
In the general formula (B-3), the alkyl group or halogenated alkyl group having no substituent for R 36 is the same as the alkyl group or halogenated alkyl group having no substituent for R 33. Is mentioned.
Examples of the divalent or trivalent aromatic hydrocarbon group for R 37 include groups obtained by further removing one or two hydrogen atoms from the aryl group for R 34 .
Examples of the alkyl group or halogenated alkyl group having no substituent of R 38 include the same alkyl groups or halogenated alkyl groups as those having no substituent of R 35 .
p ″ is preferably 2.
オキシムスルホネート系酸発生剤の具体例としては、α−(p−トルエンスルホニルオキシイミノ)−ベンジルシアニド、α−(p−クロロベンゼンスルホニルオキシイミノ)−ベンジルシアニド、α−(4−ニトロベンゼンスルホニルオキシイミノ)−ベンジルシアニド、α−(4−ニトロ−2−トリフルオロメチルベンゼンスルホニルオキシイミノ)−ベンジルシアニド、α−(ベンゼンスルホニルオキシイミノ)−4−クロロベンジルシアニド、α−(ベンゼンスルホニルオキシイミノ)−2,4−ジクロロベンジルシアニド、α−(ベンゼンスルホニルオキシイミノ)−2,6−ジクロロベンジルシアニド、α−(ベンゼンスルホニルオキシイミノ)−4−メトキシベンジルシアニド、α−(2−クロロベンゼンスルホニルオキシイミノ)−4−メトキシベンジルシアニド、α−(ベンゼンスルホニルオキシイミノ)−チエン−2−イルアセトニトリル、α−(4−ドデシルベンゼンスルホニルオキシイミノ)−ベンジルシアニド、α−[(p−トルエンスルホニルオキシイミノ)−4−メトキシフェニル]アセトニトリル、α−[(ドデシルベンゼンスルホニルオキシイミノ)−4−メトキシフェニル]アセトニトリル、α−(トシルオキシイミノ)−4−チエニルシアニド、α−(メチルスルホニルオキシイミノ)−1−シクロペンテニルアセトニトリル、α−(メチルスルホニルオキシイミノ)−1−シクロヘキセニルアセトニトリル、α−(メチルスルホニルオキシイミノ)−1−シクロヘプテニルアセトニトリル、α−(メチルスルホニルオキシイミノ)−1−シクロオクテニルアセトニトリル、α−(トリフルオロメチルスルホニルオキシイミノ)−1−シクロペンテニルアセトニトリル、α−(トリフルオロメチルスルホニルオキシイミノ)−シクロヘキシルアセトニトリル、α−(エチルスルホニルオキシイミノ)−エチルアセトニトリル、α−(プロピルスルホニルオキシイミノ)−プロピルアセトニトリル、α−(シクロヘキシルスルホニルオキシイミノ)−シクロペンチルアセトニトリル、α−(シクロヘキシルスルホニルオキシイミノ)−シクロヘキシルアセトニトリル、α−(シクロヘキシルスルホニルオキシイミノ)−1−シクロペンテニルアセトニトリル、α−(エチルスルホニルオキシイミノ)−1−シクロペンテニルアセトニトリル、α−(イソプロピルスルホニルオキシイミノ)−1−シクロペンテニルアセトニトリル、α−(n−ブチルスルホニルオキシイミノ)−1−シクロペンテニルアセトニトリル、α−(エチルスルホニルオキシイミノ)−1−シクロヘキセニルアセトニトリル、α−(イソプロピルスルホニルオキシイミノ)−1−シクロヘキセニルアセトニトリル、α−(n−ブチルスルホニルオキシイミノ)−1−シクロヘキセニルアセトニトリル、α−(メチルスルホニルオキシイミノ)−フェニルアセトニトリル、α−(メチルスルホニルオキシイミノ)−p−メトキシフェニルアセトニトリル、α−(トリフルオロメチルスルホニルオキシイミノ)−フェニルアセトニトリル、α−(トリフルオロメチルスルホニルオキシイミノ)−p−メトキシフェニルアセトニトリル、α−(エチルスルホニルオキシイミノ)−p−メトキシフェニルアセトニトリル、α−(プロピルスルホニルオキシイミノ)−p−メチルフェニルアセトニトリル、α−(メチルスルホニルオキシイミノ)−p−ブロモフェニルアセトニトリルなどが挙げられる。
また、特開平9−208554号公報(段落[0012]〜[0014]の[化18]〜[化19])に開示されているオキシムスルホネート系酸発生剤、国際公開第04/074242号パンフレット(65〜85頁目のExample1〜40)に開示されているオキシムスルホネート系酸発生剤も好適に用いることができる。
また、好適なものとして以下のものを例示することができる。
Specific examples of the oxime sulfonate acid generator include α- (p-toluenesulfonyloxyimino) -benzyl cyanide, α- (p-chlorobenzenesulfonyloxyimino) -benzyl cyanide, α- (4-nitrobenzenesulfonyloxy). Imino) -benzylcyanide, α- (4-nitro-2-trifluoromethylbenzenesulfonyloxyimino) -benzylcyanide, α- (benzenesulfonyloxyimino) -4-chlorobenzylcyanide, α- (benzenesulfonyl) Oxyimino) -2,4-dichlorobenzyl cyanide, α- (benzenesulfonyloxyimino) -2,6-dichlorobenzyl cyanide, α- (benzenesulfonyloxyimino) -4-methoxybenzyl cyanide, α- ( 2-Chlorobenzenesulfonyloxyimino) 4-methoxybenzylcyanide, α- (benzenesulfonyloxyimino) -thien-2-ylacetonitrile, α- (4-dodecylbenzenesulfonyloxyimino) -benzylcyanide, α-[(p-toluenesulfonyloxyimino) -4-methoxyphenyl] acetonitrile, α-[(dodecylbenzenesulfonyloxyimino) -4-methoxyphenyl] acetonitrile, α- (tosyloxyimino) -4-thienyl cyanide, α- (methylsulfonyloxyimino) -1-cyclo Pentenyl acetonitrile, α- (methylsulfonyloxyimino) -1-cyclohexenylacetonitrile, α- (methylsulfonyloxyimino) -1-cycloheptenylacetonitrile, α- (methylsulfonyloxyimino) -1-cyclooctene Acetonitrile, α- (trifluoromethylsulfonyloxyimino) -1-cyclopentenylacetonitrile, α- (trifluoromethylsulfonyloxyimino) -cyclohexylacetonitrile, α- (ethylsulfonyloxyimino) -ethylacetonitrile, α- (propyl Sulfonyloxyimino) -propylacetonitrile, α- (cyclohexylsulfonyloxyimino) -cyclopentylacetonitrile, α- (cyclohexylsulfonyloxyimino) -cyclohexylacetonitrile, α- (cyclohexylsulfonyloxyimino) -1-cyclopentenylacetonitrile, α- ( Ethylsulfonyloxyimino) -1-cyclopentenylacetonitrile, α- (isopropylsulfonyloxyimino) -1-cyclope Nthenyl acetonitrile, α- (n-butylsulfonyloxyimino) -1-cyclopentenylacetonitrile, α- (ethylsulfonyloxyimino) -1-cyclohexenylacetonitrile, α- (isopropylsulfonyloxyimino) -1-cyclohexenylacetonitrile , Α- (n-butylsulfonyloxyimino) -1-cyclohexenylacetonitrile, α- (methylsulfonyloxyimino) -phenylacetonitrile, α- (methylsulfonyloxyimino) -p-methoxyphenylacetonitrile, α- (trifluoro Methylsulfonyloxyimino) -phenylacetonitrile, α- (trifluoromethylsulfonyloxyimino) -p-methoxyphenylacetonitrile, α- (ethylsulfonyloxyimino) -p- Butoxy phenylacetonitrile, alpha-(propylsulfonyl oxyimino)-p-methylphenyl acetonitrile, alpha-like (methylsulfonyloxyimino)-p-bromophenyl acetonitrile.
Further, an oxime sulfonate-based acid generator disclosed in JP-A-9-208554 (paragraphs [0012] to [0014] [Chemical 18] to [Chemical 19]), pamphlet of International Publication No. 04/074242, An oxime sulfonate-based acid generator disclosed in Examples 1 to 40) on pages 65 to 85 can also be suitably used.
Moreover, the following can be illustrated as a suitable thing.
ジアゾメタン系酸発生剤のうち、ビスアルキルまたはビスアリールスルホニルジアゾメタン類の具体例としては、ビス(イソプロピルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(p−トルエンスルホニル)ジアゾメタン、ビス(1,1−ジメチルエチルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(シクロヘキシルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(2,4−ジメチルフェニルスルホニル)ジアゾメタン等が挙げられる。
また、特開平11−035551号公報、特開平11−035552号公報、特開平11−035573号公報に開示されているジアゾメタン系酸発生剤も好適に用いることができる。
また、ポリ(ビススルホニル)ジアゾメタン類としては、例えば、特開平11−322707号公報に開示されている、1,3−ビス(フェニルスルホニルジアゾメチルスルホニル)プロパン、1,4−ビス(フェニルスルホニルジアゾメチルスルホニル)ブタン、1,6−ビス(フェニルスルホニルジアゾメチルスルホニル)ヘキサン、1,10−ビス(フェニルスルホニルジアゾメチルスルホニル)デカン、1,2−ビス(シクロヘキシルスルホニルジアゾメチルスルホニル)エタン、1,3−ビス(シクロヘキシルスルホニルジアゾメチルスルホニル)プロパン、1,6−ビス(シクロヘキシルスルホニルジアゾメチルスルホニル)ヘキサン、1,10−ビス(シクロヘキシルスルホニルジアゾメチルスルホニル)デカンなどを挙げることができる。
Among diazomethane acid generators, specific examples of bisalkyl or bisarylsulfonyldiazomethanes include bis (isopropylsulfonyl) diazomethane, bis (p-toluenesulfonyl) diazomethane, bis (1,1-dimethylethylsulfonyl) diazomethane, Examples include bis (cyclohexylsulfonyl) diazomethane, bis (2,4-dimethylphenylsulfonyl) diazomethane, and the like.
Further, diazomethane acid generators disclosed in JP-A-11-035551, JP-A-11-035552, and JP-A-11-035573 can also be suitably used.
Examples of poly (bissulfonyl) diazomethanes include 1,3-bis (phenylsulfonyldiazomethylsulfonyl) propane and 1,4-bis (phenylsulfonyldiazo) disclosed in JP-A-11-322707. Methylsulfonyl) butane, 1,6-bis (phenylsulfonyldiazomethylsulfonyl) hexane, 1,10-bis (phenylsulfonyldiazomethylsulfonyl) decane, 1,2-bis (cyclohexylsulfonyldiazomethylsulfonyl) ethane, 1,3 -Bis (cyclohexylsulfonyldiazomethylsulfonyl) propane, 1,6-bis (cyclohexylsulfonyldiazomethylsulfonyl) hexane, 1,10-bis (cyclohexylsulfonyldiazomethylsulfonyl) decane, etc. Door can be.
(B)成分としては、これらの酸発生剤を1種単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
第一のポジ型レジスト組成物における(B)成分の含有量は、(A)成分100質量部に対し、0.5〜50質量部が好ましく、1〜40質量部がより好ましい。上記範囲とすることでパターン形成が充分に行われる。また、均一な溶液が得られ、保存安定性が良好となるため好ましい。
(B) As a component, these acid generators may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type.
The content of the component (B) in the first positive resist composition is preferably 0.5 to 50 parts by mass and more preferably 1 to 40 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the component (A). By setting it within the above range, pattern formation is sufficiently performed. Moreover, since a uniform solution is obtained and storage stability becomes favorable, it is preferable.
[任意成分]
第一のポジ型レジスト組成物は、さらに、任意の成分として、含窒素有機化合物(以下、(D)成分という。)を含有してもよい。
(D)成分としては、酸拡散制御剤、すなわち露光により前記(B)成分から発生する酸をトラップするクエンチャーとして作用するものであれば特に限定されず、既に多種多様なものが提案されているので、公知のものから任意に用いればよい。
(D)成分としては、通常、低分子化合物(非重合体)が用いられている。(D)成分としては、たとえば、脂肪族アミン、芳香族アミン等のアミンが挙げられ、脂肪族アミンが好ましく、特に第2級脂肪族アミンや第3級脂肪族アミンが好ましい。ここで、脂肪族アミンとは、1つ以上の脂肪族基を有するアミンであり、該脂肪族基は炭素数が1〜20であることが好ましい。
脂肪族アミンとしては、たとえば、アンモニアNH3の水素原子の少なくとも1つを、炭素数20以下のアルキル基またはヒドロキシアルキル基で置換したアミン(アルキルアミンまたはアルキルアルコールアミン)又は環式アミンが挙げられる。
アルキルアミンおよびアルキルアルコールアミンの具体例としては、n−ヘキシルアミン、n−ヘプチルアミン、n−オクチルアミン、n−ノニルアミン、n−デシルアミン等のモノアルキルアミン;ジエチルアミン、ジ−n−プロピルアミン、ジ−n−ヘプチルアミン、ジ−n−オクチルアミン、ジシクロヘキシルアミン等のジアルキルアミン;トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリ−n−プロピルアミン、トリ−n−ブチルアミン、トリ−n−ペンチルアミン、トリ−n−ヘキシルアミン、トリ−n−ヘプチルアミン、トリ−n−オクチルアミン、トリ−n−ノニルアミン、トリ−n−デシルアミン、トリ−n−ドデシルアミン等のトリアルキルアミン;ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、ジイソプロパノールアミン、トリイソプロパノールアミン、ジ−n−オクタノールアミン、トリ−n−オクタノールアミン、ステアリルジエタノールアミン、ラウリルジエタノールアミン等のアルキルアルコールアミンが挙げられる。これらの中でも、トリアルキルアミンおよび/またはアルキルアルコールアミンが好ましい。
環式アミンとしては、たとえば、ヘテロ原子として窒素原子を含む複素環化合物が挙げられる。該複素環化合物としては、単環式のもの(脂肪族単環式アミン)であっても多環式のもの(脂肪族多環式アミン)であってもよい。
脂肪族単環式アミンとして、具体的には、ピペリジン、ピペラジン等が挙げられる。
脂肪族多環式アミンとしては、炭素数が6〜10のものが好ましく、具体的には、1,5−ジアザビシクロ[4.3.0]−5−ノネン、1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]−7−ウンデセン、ヘキサメチレンテトラミン、1,4−ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン等が挙げられる。
その他の脂肪族アミンとしては、トリス(2−メトキシメトキシエチル)アミン、トリス{2−(2−メトキシエトキシ)エチル}アミン、トリス{2−(2−メトキシエトキシメトキシ)エチル}アミン、トリス{2−(1−メトキシエトキシ)エチル}アミン、トリス{2−(1−エトキシエトキシ)エチル}アミン、トリス{2−(1−エトキシプロポキシ)エチル}アミン、トリス[2−{2−(2−ヒドロキシエトキシ)エトキシ}エチルアミン等が挙げられる。
芳香族アミンとしては、たとえば、アニリン、ピリジン、4−ジメチルアミノピリジン、ピロール、インドール、ピラゾール、イミダゾールまたはこれらの誘導体、ジフェニルアミン、トリフェニルアミン、トリベンジルアミン、2,6−ジイソプロピルアニリン、2,2’−ジビリジル、4,4’−ジビリジルなどが挙げられる。
これらは単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
(D)成分は、(A)成分100質量部に対して、通常、0.01〜5.0質量部の範囲で用いられる。上記範囲とすることにより、レジストパターン形状、引き置き経時安定性等が向上する。
[Optional ingredients]
The first positive resist composition may further contain a nitrogen-containing organic compound (hereinafter referred to as “component (D)”) as an optional component.
The component (D) is not particularly limited as long as it acts as an acid diffusion controller, that is, a quencher that traps the acid generated from the component (B) by exposure, and a wide variety of components have already been proposed. Therefore, any known one may be used.
As the component (D), a low molecular compound (non-polymer) is usually used. Examples of the component (D) include amines such as aliphatic amines and aromatic amines, and aliphatic amines are preferable, and secondary aliphatic amines and tertiary aliphatic amines are particularly preferable. Here, the aliphatic amine is an amine having one or more aliphatic groups, and the aliphatic groups preferably have 1 to 20 carbon atoms.
Examples of the aliphatic amine include an amine (alkylamine or alkyl alcohol amine) or a cyclic amine in which at least one hydrogen atom of ammonia NH 3 is substituted with an alkyl group or hydroxyalkyl group having 20 or less carbon atoms. .
Specific examples of alkylamines and alkyl alcohol amines include monoalkylamines such as n-hexylamine, n-heptylamine, n-octylamine, n-nonylamine, n-decylamine; diethylamine, di-n-propylamine, di- -Dialkylamines such as n-heptylamine, di-n-octylamine, dicyclohexylamine; trimethylamine, triethylamine, tri-n-propylamine, tri-n-butylamine, tri-n-pentylamine, tri-n-hexylamine , Trialkylamines such as tri-n-heptylamine, tri-n-octylamine, tri-n-nonylamine, tri-n-decylamine, tri-n-dodecylamine; diethanolamine, triethanolamine, diisopropanolamine, Li isopropanolamine, di -n- octanol amine, tri -n- octanol amine, stearyl diethanolamine, alkyl alcohol amines such as lauryl diethanolamine. Among these, trialkylamine and / or alkyl alcohol amine are preferable.
Examples of the cyclic amine include heterocyclic compounds containing a nitrogen atom as a hetero atom. The heterocyclic compound may be monocyclic (aliphatic monocyclic amine) or polycyclic (aliphatic polycyclic amine).
Specific examples of the aliphatic monocyclic amine include piperidine and piperazine.
As the aliphatic polycyclic amine, those having 6 to 10 carbon atoms are preferable. Specifically, 1,5-diazabicyclo [4.3.0] -5-nonene, 1,8-diazabicyclo [5. 4.0] -7-undecene, hexamethylenetetramine, 1,4-diazabicyclo [2.2.2] octane, and the like.
Other aliphatic amines include tris (2-methoxymethoxyethyl) amine, tris {2- (2-methoxyethoxy) ethyl} amine, tris {2- (2-methoxyethoxymethoxy) ethyl} amine, tris {2 -(1-methoxyethoxy) ethyl} amine, tris {2- (1-ethoxyethoxy) ethyl} amine, tris {2- (1-ethoxypropoxy) ethyl} amine, tris [2- {2- (2-hydroxy Ethoxy) ethoxy} ethylamine and the like.
Examples of the aromatic amine include aniline, pyridine, 4-dimethylaminopyridine, pyrrole, indole, pyrazole, imidazole or derivatives thereof, diphenylamine, triphenylamine, tribenzylamine, 2,6-diisopropylaniline, 2,2 Examples include '-dibilidyl, 4,4'-dibilidyl and the like.
These may be used alone or in combination of two or more.
(D) component is normally used in 0.01-5.0 mass parts with respect to 100 mass parts of (A) component. By setting the content in the above range, the resist pattern shape, the stability over time, and the like are improved.
第一のポジ型レジスト組成物は、さらに、任意の成分として、感度劣化の防止や、レジストパターン形状、引き置き経時安定性等の向上の目的で、有機カルボン酸、ならびにリンのオキソ酸およびその誘導体からなる群から選択される少なくとも1種の化合物(以下、(E)成分という。)を含有してもよい。
有機カルボン酸としては、例えば、酢酸、マロン酸、クエン酸、リンゴ酸、コハク酸、安息香酸、サリチル酸などが好適である。
リンのオキソ酸としては、リン酸、ホスホン酸、ホスフィン酸等が挙げられ、これらの中でも特にホスホン酸が好ましい。
リンのオキソ酸の誘導体としては、たとえば、上記オキソ酸の水素原子を炭化水素基で置換したエステル等が挙げられ、前記炭化水素基としては、炭素数1〜5のアルキル基、炭素数6〜15のアリール基等が挙げられる。
リン酸の誘導体としては、リン酸ジ−n−ブチルエステル、リン酸ジフェニルエステル等のリン酸エステルなどが挙げられる。
ホスホン酸の誘導体としては、ホスホン酸ジメチルエステル、ホスホン酸−ジ−n−ブチルエステル、フェニルホスホン酸、ホスホン酸ジフェニルエステル、ホスホン酸ジベンジルエステル等のホスホン酸エステルなどが挙げられる。
ホスフィン酸の誘導体としては、フェニルホスフィン酸等のホスフィン酸エステルなどが挙げられる。
(E)成分は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
(E)成分は、(A)成分100質量部に対して、通常、0.01〜5.0質量部の範囲で用いられる。
The first positive resist composition further includes, as an optional component, an organic carboxylic acid, a phosphorus oxo acid, and its oxo acid for the purpose of preventing sensitivity deterioration and improving the resist pattern shape and stability with time. It may contain at least one compound selected from the group consisting of derivatives (hereinafter referred to as component (E)).
As the organic carboxylic acid, for example, acetic acid, malonic acid, citric acid, malic acid, succinic acid, benzoic acid, salicylic acid and the like are suitable.
Examples of phosphorus oxo acids include phosphoric acid, phosphonic acid, and phosphinic acid. Among these, phosphonic acid is particularly preferable.
Examples of the oxo acid derivative of phosphorus include esters in which the hydrogen atom of the oxo acid is substituted with a hydrocarbon group, and the hydrocarbon group includes an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms and 6 to 6 carbon atoms. 15 aryl groups and the like.
Examples of phosphoric acid derivatives include phosphoric acid esters such as di-n-butyl phosphate and diphenyl phosphate.
Examples of phosphonic acid derivatives include phosphonic acid esters such as phosphonic acid dimethyl ester, phosphonic acid-di-n-butyl ester, phenylphosphonic acid, phosphonic acid diphenyl ester, and phosphonic acid dibenzyl ester.
Examples of the phosphinic acid derivatives include phosphinic acid esters such as phenylphosphinic acid.
(E) A component may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together.
(E) A component is normally used in 0.01-5.0 mass parts with respect to 100 mass parts of (A) component.
第一のポジ型レジスト組成物は、さらに、任意の成分として、塩基解離性基を含有する構成単位(f1)を有する高分子化合物(F1)(以下、(F1)成分という。)を含有してもよい。(F1)成分としては、たとえば米国特許出願公開第2009/0197204号明細書に記載のものが挙げられる。 The first positive resist composition further contains, as an optional component, a polymer compound (F1) having a structural unit (f1) containing a base-dissociable group (hereinafter referred to as (F1) component). May be. Examples of the component (F1) include those described in US Patent Application Publication No. 2009/0197204.
本発明において、(F1)成分としては、特に下記の様な構成単位を有するもの(含フッ素高分子化合物(F1−1))が好ましい。 In the present invention, as the component (F1), those having the following structural units (fluorine-containing polymer compound (F1-1)) are particularly preferable.
式(F1−1)中、Rは、前記構成単位(a1)におけるRと同様である。
j”は、0〜2が好ましく、0又は1がより好ましく、0が最も好ましい。
R30は、Rにおける低級アルキル基と同様であり、メチル基又はエチル基が特に好ましく、エチル基が最も好ましい。
h”は、3又は4が好ましく、4が最も好ましい。
In formula (F1-1), R is the same as R in the structural unit (a1).
j ″ is preferably 0 to 2, more preferably 0 or 1, and most preferably 0.
R 30 is the same as the lower alkyl group in R, particularly preferably a methyl group or an ethyl group, and most preferably an ethyl group.
h ″ is preferably 3 or 4, and most preferably 4.
(F1)成分の質量平均分子量(Mw)(ゲルパーミエーションクロマトグラフィーによるポリスチレン換算基準)は、特に限定されるものではなく、2000〜100000が好ましく、3000〜100000がより好ましく、4000〜50000がさらに好ましく、5000〜50000が最も好ましい。この範囲の上限値以下であると、レジストとして用いるのに充分なレジスト溶剤への溶解性があり、この範囲の下限値以上であると、耐ドライエッチング性やレジストパターン断面形状が良好である。
また、分散度(Mw/Mn)は1.0〜5.0が好ましく、1.0〜3.0がより好ましく、1.2〜2.8が最も好ましい。
The mass average molecular weight (Mw) of the component (F1) (polystyrene conversion standard by gel permeation chromatography) is not particularly limited, preferably 2000-100000, more preferably 3000-100000, and more preferably 4000-50000. Preferably, 5000 to 50000 is most preferable. If it is below the upper limit of this range, it has sufficient solubility in a resist solvent to be used as a resist, and if it is above the lower limit of this range, dry etching resistance and resist pattern cross-sectional shape are good.
Further, the dispersity (Mw / Mn) is preferably 1.0 to 5.0, more preferably 1.0 to 3.0, and most preferably 1.2 to 2.8.
(F1)成分は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
第一のポジ型レジスト組成物における(F1)成分の含有量は、(A)成分100質量部に対し、0.1〜50質量部が好ましく、0.1〜40質量部がより好ましく、0.3〜30質量部が特に好ましく、0.5〜15質量部が最も好ましい。上記範囲の下限値以上とすることで当該ポジ型レジスト組成物を用いて形成されるレジスト膜の疎水性が向上し、液浸露光用としても好適な疎水性を有するものとなり、上限値以下であると、リソグラフィー特性が向上する。
かかる(F1)成分は、液浸露光用のレジスト組成物の添加剤としても好適に用いることができる。
As the component (F1), one type may be used alone, or two or more types may be used in combination.
The content of the component (F1) in the first positive resist composition is preferably 0.1 to 50 parts by mass, more preferably 0.1 to 40 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the component (A). .3 to 30 parts by mass is particularly preferable, and 0.5 to 15 parts by mass is most preferable. The hydrophobicity of the resist film formed using the positive resist composition is improved by setting it to the lower limit value or more of the above range, and has a hydrophobic property suitable for immersion exposure. If so, the lithography properties are improved.
Such a component (F1) can also be suitably used as an additive for a resist composition for immersion exposure.
第一のポジ型レジスト組成物には、さらに所望により、混和性のある添加剤、例えばレジスト膜の性能を改良するための付加的樹脂、塗布性を向上させるための界面活性剤、溶解抑制剤、可塑剤、安定剤、着色剤、ハレーション防止剤、染料などを適宜、添加含有させることができる。 If desired, the first positive resist composition may further contain miscible additives such as an additional resin for improving the performance of the resist film, a surfactant for improving coating properties, and a dissolution inhibitor. , Plasticizers, stabilizers, colorants, antihalation agents, dyes, and the like can be added as appropriate.
第一のポジ型レジスト組成物は、材料を有機溶剤(以下、(S)成分という。)に溶解させて製造することができる。
(S)成分としては、使用する各成分を溶解し、均一な溶液とすることができるものであればよく、従来、化学増幅型レジストの溶剤として公知のものの中から任意のものを1種または2種以上適宜選択して用いることができる。
たとえば、γ−ブチロラクトン等のラクトン類;アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン(CH)、メチル−n−ペンチルケトン、メチルイソペンチルケトン、2−ヘプタノンなどのケトン類;エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコールなどの多価アルコール類;エチレングリコールモノアセテート、ジエチレングリコールモノアセテート、プロピレングリコールモノアセテート、またはジプロピレングリコールモノアセテート等のエステル結合を有する化合物、前記多価アルコール類または前記エステル結合を有する化合物のモノメチルエーテル、モノエチルエーテル、モノプロピルエーテル、モノブチルエーテル等のモノアルキルエーテルまたはモノフェニルエーテル等のエーテル結合を有する化合物等の多価アルコール類の誘導体[これらの中では、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)、プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)が好ましい];ジオキサンのような環式エーテル類や、乳酸メチル、乳酸エチル(EL)、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、メトキシプロピオン酸メチル、エトキシプロピオン酸エチルなどのエステル類;アニソール、エチルベンジルエーテル、クレジルメチルエーテル、ジフェニルエーテル、ジベンジルエーテル、フェネトール、ブチルフェニルエーテル、エチルベンゼン、ジエチルベンゼン、ペンチルベンゼン、イソプロピルベンゼン、トルエン、キシレン、シメン、メシチレン等の芳香族系有機溶剤などを挙げることができる。また、上述したアルコール系有機溶剤、フッ素系有機溶剤、水酸基を有さないエーテル系有機溶剤も挙げることができる。
これらの有機溶剤は単独で用いてもよく、2種以上の混合溶剤として用いてもよい。
中でも、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)、プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)、γ−ブチロラクトン、EL、CHが好ましい。化学増幅型ポジ型レジスト組成物を用いたパターニングを2回以上行うことにより第一のレジストパターンを形成する場合、後で使用される化学増幅型ポジ型レジスト組成物に配合される有機溶剤としては、アルコール系有機溶剤、フッ素系有機溶剤、水酸基を有さないエーテル系有機溶剤が好ましく、アルコール系有機溶剤及び水酸基を有さないエーテル系有機溶剤から選択される一種以上がより好ましい。
また、PGMEAと極性溶剤とを混合した混合溶媒も好ましい。その配合比(質量比)は、PGMEAと極性溶剤との相溶性等を考慮して適宜決定すればよいが、好ましくは1:9〜9:1、より好ましくは2:8〜8:2の範囲内とすることが好ましい。
より具体的には、極性溶剤としてELを配合する場合は、PGMEA:ELの質量比は、好ましくは1:9〜9:1、より好ましくは2:8〜8:2である。また、極性溶剤としてPGMEを配合する場合は、PGMEA:PGMEの質量比は、好ましくは1:9〜9:1、より好ましくは2:8〜8:2、さらに好ましくは3:7〜7:3である。
また、(S)成分として、その他には、PGMEA、PGME、CH及びELの中から選ばれる少なくとも1種とγ−ブチロラクトンとの混合溶剤も好ましい。この場合、混合割合としては、前者と後者の質量比が好ましくは70:30〜95:5とされる。
(S)成分の使用量は特に限定されず、基板等に塗布可能な濃度で、塗布膜厚に応じて適宜設定される。一般的にはレジスト組成物の固形分濃度が1〜20質量%、好ましくは2〜15質量%の範囲内となるように用いられる。
The first positive resist composition can be produced by dissolving the material in an organic solvent (hereinafter referred to as (S) component).
As the component (S), any component can be used as long as it can dissolve each component to be used to form a uniform solution. Conventionally, any one of known solvents for chemically amplified resists can be used. Two or more types can be appropriately selected and used.
For example, lactones such as γ-butyrolactone; ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, cyclohexanone (CH), methyl-n-pentyl ketone, methyl isopentyl ketone, 2-heptanone; ethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol, dipropylene glycol Polyhydric alcohols such as: ethylene glycol monoacetate, diethylene glycol monoacetate, propylene glycol monoacetate, dipropylene glycol monoacetate, etc., compounds having an ester bond, monohydric ethers of the polyhydric alcohols or compounds having an ester bond , Monoalkyl ethers such as monoethyl ether, monopropyl ether, monobutyl ether or monophenyl ether Derivatives of polyhydric alcohols such as compounds having an ether bond [in these, propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) and propylene glycol monomethyl ether (PGME) are preferred]; cyclic ethers such as dioxane, and lactic acid Esters such as methyl, ethyl lactate (EL), methyl acetate, ethyl acetate, butyl acetate, methyl pyruvate, ethyl pyruvate, methyl methoxypropionate, ethyl ethoxypropionate; anisole, ethyl benzyl ether, cresyl methyl ether, Good quality such as diphenyl ether, dibenzyl ether, phenetol, butyl phenyl ether, ethylbenzene, diethylbenzene, pentylbenzene, isopropylbenzene, toluene, xylene, cymene, mesitylene, etc. Examples include aromatic organic solvents. Moreover, the alcohol type organic solvent mentioned above, a fluorine type organic solvent, and the ether type organic solvent which does not have a hydroxyl group can also be mentioned.
These organic solvents may be used independently and may be used as 2 or more types of mixed solvents.
Among these, propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA), propylene glycol monomethyl ether (PGME), γ-butyrolactone, EL, and CH are preferable. When forming a first resist pattern by performing patterning using a chemically amplified positive resist composition twice or more, as an organic solvent blended in a chemically amplified positive resist composition used later An alcohol-based organic solvent, a fluorine-based organic solvent, and an ether-based organic solvent having no hydroxyl group are preferable, and one or more selected from an alcohol-based organic solvent and an ether-based organic solvent having no hydroxyl group are more preferable.
Moreover, the mixed solvent which mixed PGMEA and the polar solvent is also preferable. The blending ratio (mass ratio) may be appropriately determined in consideration of the compatibility between PGMEA and the polar solvent, preferably 1: 9 to 9: 1, more preferably 2: 8 to 8: 2. It is preferable to be within the range.
More specifically, when EL is blended as a polar solvent, the mass ratio of PGMEA: EL is preferably 1: 9 to 9: 1, more preferably 2: 8 to 8: 2. Moreover, when mix | blending PGME as a polar solvent, the mass ratio of PGMEA: PGME becomes like this. Preferably it is 1: 9-9: 1, More preferably, it is 2: 8-8: 2, More preferably, it is 3: 7-7: 3.
In addition, as the component (S), a mixed solvent of at least one selected from PGMEA, PGME, CH, and EL and γ-butyrolactone is also preferable. In this case, the mixing ratio of the former and the latter is preferably 70:30 to 95: 5.
(S) The usage-amount of a component is not specifically limited, It is a density | concentration which can be apply | coated to a board | substrate etc., and is suitably set according to a coating film thickness. Generally, it is used so that the solid content concentration of the resist composition is in the range of 1 to 20% by mass, preferably 2 to 15% by mass.
<パターン反転用組成物>
本発明におけるパターン反転用組成物は、アルカリ現像を行うと、前記第一のレジストパターンは除去される一方、支持体上に除去されずに残るパターン反転用膜を形成し得るものであればよい。
パターン反転用組成物は、前記第一のレジスト膜を溶解しない有機溶剤((S’)成分)を含有するものであり、たとえば、前記工程(3)後における第一のレジストパターンよりも低いアルカリ現像溶解性を有するパターン反転用膜を形成し得るもの等が挙げられる。パターン反転用組成物が、アルカリ現像時に支持体上から除去されない程度で、かつ、前記工程(3)後における第一のレジストパターンよりも低い、という適度なアルカリ現像溶解性を有することにより、パターン反転用膜の形成時(塗布時)において、図3(b)におけるパターン反転用膜6のレジストパターン2b上面に存在する部分が厚くなったり、その厚さがばらついたりしても、図3(c)の反転パターンを形成できるため好ましい。前記適度なアルカリ現像溶解性は、後述の(A’)成分や(B’)成分の組み合わせにより制御できる。
<Pattern reversal composition>
The pattern reversal composition of the present invention may be any composition that can form a pattern reversal film that remains without being removed on the support while the first resist pattern is removed by alkali development. .
The pattern reversal composition contains an organic solvent ((S ′) component) that does not dissolve the first resist film. For example, the pattern reversal composition has a lower alkalinity than the first resist pattern after the step (3). Examples include those capable of forming a pattern reversal film having development solubility. The pattern reversal composition is not removed from the support during alkali development and has a moderate alkali development solubility that is lower than the first resist pattern after the step (3). When the reversal film is formed (at the time of application), even if the portion of the
かかるパターン反転用組成物として具体的には、前記第一のポジ型レジスト組成物よりも高エネルギー量でアルカリ現像液に対する溶解性が増大する化学増幅型または非化学増幅型のポジ型レジスト組成物、アルカリ現像液に対して所定の溶解性を有する(エネルギー量によってはアルカリ現像液に対する溶解性がほとんど変化しない)樹脂組成物等が挙げられる。これらの中でも、前記第一のポジ型レジスト組成物よりも高エネルギー量でアルカリ現像液に対する溶解性が増大する化学増幅型ポジ型レジスト組成物が好ましい。
パターン反転用組成物として化学増幅型ポジ型レジスト組成物を用いると、後述するように、たとえば樹脂成分における酸解離性溶解抑制基の脱保護エネルギーの差を制御するだけで、アルカリ現像により溶解除去されにくいパターン反転用膜を容易に形成できると共に、汎用の樹脂成分又はレジスト組成物をそのまま用いることができる。また、パターン反転用組成物として化学増幅型ポジ型レジスト組成物を用いると、反転パターンを形成した後、当該反転パターンに対して選択的露光、露光後加熱(PEB)およびアルカリ現像を行うことによって、さらに複雑な構造のパターンを形成することもできる。
Specifically, such a pattern reversal composition is a chemically amplified or non-chemically amplified positive resist composition having a higher energy amount than that of the first positive resist composition and having increased solubility in an alkaline developer. And a resin composition having a predetermined solubility in an alkali developer (solubility in an alkali developer hardly changes depending on the amount of energy). Among these, a chemically amplified positive resist composition that has a higher energy amount and higher solubility in an alkaline developer than the first positive resist composition is preferable.
When a chemically amplified positive resist composition is used as the pattern reversal composition, as described later, for example, by controlling the difference in deprotection energy of the acid dissociable, dissolution inhibiting group in the resin component, it is dissolved and removed by alkali development. A pattern reversal film that is difficult to be formed can be easily formed, and general-purpose resin components or resist compositions can be used as they are. Further, when a chemically amplified positive resist composition is used as a pattern reversal composition, after forming a reversal pattern, selective reversal, post-exposure heating (PEB) and alkali development are performed on the reversal pattern. Further, a pattern having a more complicated structure can be formed.
ただし、本発明におけるパターン反転用組成物は、化学増幅型ポジ型レジスト組成物に限定されるものではなく、非化学増幅型のポジ型レジスト組成物を用いてもよい。
非化学増幅型のレジスト組成物としては、従来、感放射線性組成物として提案されているものが使用でき、たとえばノボラック樹脂、ヒドロキシスチレン系樹脂等のアルカリ可溶性樹脂と、ナフトキノンジアジド基含有化合物などの感光性成分とを含有するレジスト組成物が挙げられる。該レジスト組成物には、必要に応じて増感剤を含有させることもできる。
また、本発明におけるパターン反転用組成物としては、アルカリ現像液に対して所定の溶解性を有する(エネルギー量によってはアルカリ現像液に対する溶解性がほとんど変化しない)樹脂組成物を用いてもよい。該樹脂組成物における樹脂成分としては、たとえば、上述した構成単位(a1)のような酸解離性溶解抑制基を含む構成単位を有さない樹脂成分であって、構成単位(a3)(なかでも式(a3−3)で示される構成単位)を含む樹脂成分が好適なものとして挙げられる。
However, the pattern reversal composition in the present invention is not limited to the chemically amplified positive resist composition, and a non-chemically amplified positive resist composition may be used.
As the non-chemically amplified resist composition, those conventionally proposed as a radiation-sensitive composition can be used. And a resist composition containing a photosensitive component. The resist composition may contain a sensitizer as necessary.
In addition, as the pattern reversal composition in the present invention, a resin composition having a predetermined solubility in an alkali developer (solubility in an alkali developer hardly changes depending on the amount of energy) may be used. The resin component in the resin composition is, for example, a resin component having no structural unit containing an acid dissociable, dissolution inhibiting group such as the structural unit (a1) described above, and the structural unit (a3) (among others) A resin component containing the structural unit represented by the formula (a3-3) is preferable.
(第二のポジ型レジスト組成物)
パターン反転用組成物として用いられる化学増幅型ポジ型レジスト組成物(以下、第二のポジ型レジスト組成物ということがある。)としては、たとえば、前記第一のポジ型レジスト組成物よりも高エネルギー量でアルカリ現像液に対する溶解性が増大するものが挙げられ、上述した第一のポジ型レジスト組成物についての説明で挙げたような、これまで提案されている多数の化学増幅型レジスト組成物のなかから適宜選択して用いることができる。
たとえば、第一のポジ型レジスト組成物として、露光により酸を発生する酸発生剤成分(B)および酸解離性溶解抑制基を有する基材成分(A)を含有するものを用いる場合、第二のポジ型レジスト組成物としては、露光により酸を発生する酸発生剤成分(B’)および酸解離性溶解抑制基を有する基材成分(A’)(以下「(A’)成分」という。)を含有し、かつ、前記基材成分(A’)が、前記基材成分(A)が有する酸解離性溶解抑制基よりも脱保護エネルギーが高い酸解離性溶解抑制基を有するものであることが好ましい。
また、第一のポジ型レジスト組成物として、露光により酸を発生する酸発生剤成分(B)および酸解離性溶解抑制基を有する基材成分(A)を含有するものを用いる場合、第二のポジ型レジスト組成物としては、露光により酸を発生する酸発生剤成分(B’)および酸解離性溶解抑制基を有さない基材成分(A”)(以下「(A”)成分」という。)を含有するものであることも好ましい。
かかる第二のポジ型レジスト組成物を用いた場合、アルカリ現像により溶解除去されにくいパターン反転用膜を形成でき、工程(4)のアルカリ現像により、前記第一のレジストパターンは溶解して除去される一方、当該パターン反転用膜はほとんど溶解せず(図3(b)のパターン反転用膜6のうち、レジストパターン2b上面に存在する部分は溶解除去される)、支持体上から除去されずに残存し、反転パターンを形成できる。また、第二のポジ型レジスト組成物を用いてレジスト膜を形成する際、第一のレジストパターンに含まれる酸成分の影響を受けにくいため、コントラストが良好に得られ、解像性又は形状の良好な反転パターンを形成できる。
かかる第二のポジ型レジスト組成物は、第一のポジ型レジスト組成物の組成に応じて適宜設定すればよい。これら第一のポジ型レジスト組成物および第二のポジ型レジスト組成物における酸解離性溶解抑制基の組み合わせについては、詳しくは、第一のポジ型レジスト組成物および第二のポジ型レジスト組成物の選択方法として後述する。
(Second positive resist composition)
The chemically amplified positive resist composition (hereinafter sometimes referred to as the second positive resist composition) used as the pattern reversal composition is, for example, higher than that of the first positive resist composition. A number of chemically amplified resist compositions that have been proposed so far, such as those whose solubility in alkali developer increases with the amount of energy, as mentioned in the description of the first positive resist composition described above. Among these, it can select suitably and can be used.
For example, when the first positive resist composition containing an acid generator component (B) that generates an acid upon exposure and a base material component (A) having an acid dissociable, dissolution inhibiting group is used, As the positive resist composition, an acid generator component (B ′) that generates an acid upon exposure and a base material component (A ′) having an acid dissociable, dissolution inhibiting group (hereinafter referred to as “(A ′) component”). ) And the base material component (A ′) has an acid dissociable dissolution inhibiting group having higher deprotection energy than the acid dissociable dissolution inhibiting group of the base material component (A). It is preferable.
When the first positive resist composition contains an acid generator component (B) that generates an acid upon exposure and a base material component (A) having an acid dissociable, dissolution inhibiting group, The positive resist composition includes an acid generator component (B ′) that generates an acid upon exposure and a substrate component (A ″) that does not have an acid dissociable, dissolution inhibiting group (hereinafter referred to as “(A ″) component”). It is also preferable that it contains.
When such a second positive resist composition is used, a pattern reversal film that is difficult to dissolve and remove by alkali development can be formed, and the first resist pattern is dissolved and removed by alkali development in step (4). On the other hand, the pattern reversal film hardly dissolves (the part of the
The second positive resist composition may be appropriately set according to the composition of the first positive resist composition. The combination of the acid dissociable, dissolution inhibiting groups in the first positive resist composition and the second positive resist composition will be described in detail below. The first positive resist composition and the second positive resist composition This selection method will be described later.
[(A’)成分]
(A’)成分は、第一のポジ型レジスト組成物に配合される基材成分(A)が有する酸解離性溶解抑制基よりも脱保護エネルギーが高い(解離しにくい)酸解離性溶解抑制基を有する基材成分であり、前記(A)成分についての説明で挙げたものと同様のものが挙げられる。
本発明においては、(A’)成分が、酸の作用によりアルカリ現像液に対する溶解性が増大する樹脂成分(A1’)(以下、(A1’)成分ということがある。)を含有することが好ましく、アクリル酸エステルから誘導される構成単位、ヒドロキシスチレンから誘導される構成単位(a6’)を有するものがより好ましい。
(A1’)成分は、特に、酸解離性溶解抑制基を含むアクリル酸エステルから誘導される構成単位(a1’)を有することが好ましい。
また、(A1’)成分は、構成単位(a1’)に加えて、さらに、ヒドロキシスチレンから誘導される構成単位を有することが好ましい。
[(A ′) component]
(A ′) component has a higher deprotection energy (harder to dissociate) than the acid dissociable dissolution inhibiting group of the base component (A) blended in the first positive resist composition. Examples of the base material component having a group include the same as those described in the description of the component (A).
In the present invention, the component (A ′) may contain a resin component (A1 ′) (hereinafter sometimes referred to as the component (A1 ′)) whose solubility in an alkaline developer is increased by the action of an acid. Preferably, those having a structural unit derived from an acrylate ester and a structural unit (a6 ′) derived from hydroxystyrene are more preferred.
The component (A1 ′) particularly preferably has a structural unit (a1 ′) derived from an acrylate ester containing an acid dissociable, dissolution inhibiting group.
In addition to the structural unit (a1 ′), the component (A1 ′) preferably further has a structural unit derived from hydroxystyrene.
・構成単位(a1’):
構成単位(a1’)としては、前記(A1)成分についての説明で挙げた構成単位(a1)と同様のものが挙げられる。酸解離性溶解抑制基としては、上述の第3級アルキルエステル型酸解離性溶解抑制基として挙げた脂肪族分岐鎖状酸解離性溶解抑制基(たとえば式−C(R71)(R72)(R73)で表される基)が好ましい。
構成単位(a1’)は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
(A1’)成分中、構成単位(a1’)の割合は、当該(A1’)成分を構成する全構成単位の合計に対し、10〜80モル%が好ましく、20〜70モル%がより好ましく、25〜50モル%がさらに好ましい。下限値以上とすることによって、レジスト組成物とした際に容易にパターンを得ることができ、上限値以下とすることにより他の構成単位とのバランスをとることができる。
Structural unit (a1 ′):
As the structural unit (a1 ′), those similar to the structural unit (a1) exemplified in the description of the component (A1) can be mentioned. Examples of the acid dissociable, dissolution inhibiting group include the aliphatic branched acid dissociable, dissolution inhibiting groups exemplified as the above-described tertiary alkyl ester type acid dissociable, dissolution inhibiting groups (for example, the formula -C (R 71 ) (R 72 ) (Group represented by (R 73 )) is preferred.
As the structural unit (a1 ′), one type of structural unit may be used alone, or two or more types of structural units may be used in combination.
In the component (A1 ′), the proportion of the structural unit (a1 ′) is preferably 10 to 80 mol% and more preferably 20 to 70 mol% with respect to the total of all the structural units constituting the component (A1 ′). More preferably, it is 25-50 mol%. By setting it to the lower limit value or more, a pattern can be easily obtained when the resist composition is used, and by setting it to the upper limit value or less, it is possible to balance with other structural units.
・構成単位(a6’):
構成単位(a6’)は、ヒドロキシスチレンから誘導される構成単位である。
構成単位(a6’)を有することにより、(A1’)成分は、上述した第一のレジスト膜を溶解しない有機溶剤((S’)成分)に対する溶解性がより良好となる。また、アルカリ現像液に対して若干の溶解性を有するようになる。
Structural unit (a6 ′):
The structural unit (a6 ′) is a structural unit derived from hydroxystyrene.
By having the structural unit (a6 ′), the (A1 ′) component has better solubility in the organic solvent ((S ′) component) that does not dissolve the first resist film. In addition, it has a slight solubility in an alkali developer.
構成単位(a6’)のなかで好適なものとしては、下記一般式(a6’−1)で表される構成単位が例示できる。 Preferred examples of the structural unit (a6 ′) include structural units represented by general formula (a6′-1) shown below.
前記一般式(a6’−1)中、R20における炭素数1〜5のアルキル基として、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基などの直鎖状または分岐鎖状のアルキル基が挙げられる。
R20としては、水素原子またはメチル基が特に好ましい。
In the general formula (a6′-1), as the alkyl group having 1 to 5 carbon atoms in R 20 , specifically, methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, tert group -Linear or branched alkyl groups, such as a butyl group, a pentyl group, an isopentyl group, and a neopentyl group.
R 20 is particularly preferably a hydrogen atom or a methyl group.
pは1〜3の整数であり、好ましくは1である。
水酸基の結合位置は、フェニル基のo−位、m−位、p−位のいずれでもよい。pが1である場合は、容易に入手可能で低価格であることからp−位が好ましい。pが2または3の場合は、任意の置換位置を組み合わせることができる。
p is an integer of 1 to 3, preferably 1.
The bonding position of the hydroxyl group may be any of the o-position, m-position and p-position of the phenyl group. When p is 1, the p-position is preferred because it is readily available and inexpensive. When p is 2 or 3, arbitrary substitution positions can be combined.
qは0〜2の整数である。これらのうち、qは0または1であることが好ましく、特に工業上、0であることが好ましい。
R6の低級アルキル基としては、R20の低級アルキル基と同様のものが挙げられる。
R6の置換位置は、qが1である場合はo−位、m−位、p−位のいずれでもよい。qが2である場合は、任意の置換位置を組み合わせることができる。このとき、複数のR6は、それぞれ同じであってもよく、異なっていてもよい。
q is an integer of 0-2. Among these, q is preferably 0 or 1, and is preferably 0 industrially.
As the lower alkyl group for R 6, the same as the lower alkyl group for R 20 can be exemplified.
When q is 1, the substitution position of R 6 may be any of the o-position, m-position, and p-position. When q is 2, arbitrary substitution positions can be combined. At this time, the plurality of R 6 may be the same or different.
構成単位(a6’)は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
(A1’)成分中の構成単位(a6’)の割合は、(A1’)成分を構成する全構成単位の合計に対して50〜90モル%であることが好ましく、55〜85モル%であることがより好ましく、60〜80モル%であることがさらに好ましい。該範囲内であると、レジスト組成物とした際に適度なアルカリ溶解性が得られるとともに、他の構成単位とのバランスが良好である。
As the structural unit (a6 ′), one type of structural unit may be used alone, or two or more types of structural units may be used in combination.
The proportion of the structural unit (a6 ′) in the component (A1 ′) is preferably 50 to 90 mol% with respect to the total of all the structural units constituting the component (A1 ′), and is 55 to 85 mol%. More preferably, it is more preferably 60 to 80 mol%. Within this range, moderate alkali solubility is obtained when the resist composition is prepared, and the balance with other structural units is good.
・他の構成単位:
(A1’)成分は、本発明の効果を損なわない範囲で、上記構成単位(a1’)および(a6’)以外の他の構成単位を含んでいてもよい。
該他の構成単位は、上述の構成単位(a1’)および(a6’)に分類されない他の構成単位であれば特に限定されるものではなく、ArFエキシマレーザー用、KrFエキシマレーザー用(好ましくはArFエキシマレーザー用)等のレジスト用樹脂に用いられるものとして従来から知られている多数のものが使用可能である。
該他の構成単位としては、例えば、スチレンから誘導される構成単位(a7’)、後述の一般式(a5’)で表される構成単位(a5’)、ラクトン含有環式基を含むアクリル酸エステルから誘導される構成単位(a2’)、極性基含有脂肪族炭化水素基を含むアクリル酸エステルから誘導される構成単位(a3’)、酸非解離性の脂肪族多環式基を含むアクリル酸エステルから誘導される構成単位(a4’)等が挙げられる。
各構成単位は、それぞれ、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
・ Other structural units:
The component (A1 ′) may contain other structural units other than the structural units (a1 ′) and (a6 ′) as long as the effects of the present invention are not impaired.
The other structural unit is not particularly limited as long as it is another structural unit that is not classified into the above structural units (a1 ′) and (a6 ′), and for ArF excimer laser, KrF excimer laser (preferably A number of hitherto known materials can be used for resist resins such as ArF excimer laser).
Examples of the other structural units include a structural unit (a7 ′) derived from styrene, a structural unit (a5 ′) represented by the general formula (a5 ′) described later, and acrylic acid containing a lactone-containing cyclic group. A structural unit derived from an ester (a2 ′), a structural unit derived from an acrylic ester containing a polar group-containing aliphatic hydrocarbon group (a3 ′), and an acrylic containing a non-acid-dissociable aliphatic polycyclic group And a structural unit (a4 ′) derived from an acid ester.
Each structural unit may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.
・・構成単位(a7’):
構成単位(a7’)は、スチレンから誘導される構成単位である。
構成単位(a7’)を有することにより、アルカリ現像液に対する溶解性を調整することができる。また、レジスト組成物とした際、耐熱性やドライエッチング耐性が向上する。
本明細書において、「スチレン」とは、スチレンおよびスチレンのα位の水素原子がアルキル基等の他の置換基に置換されたもの、並びにそれらの誘導体(ただし、上記ヒドロキシスチレンを除く。)を含む概念とする。また、フェニル基の水素原子が炭素数1〜5のアルキル基等の置換基で置換されたもの等も包含するものとする。
「スチレンから誘導される構成単位」とは、スチレンのエチレン性二重結合が開裂して構成される構成単位を意味する。
構成単位(a7’)の好適なものとしては、下記一般式(a7’−1)で表される構成単位が挙げられる。
..Structural unit (a7 ′):
The structural unit (a7 ′) is a structural unit derived from styrene.
By having the structural unit (a7 ′), the solubility in an alkali developer can be adjusted. Moreover, when it is set as a resist composition, heat resistance and dry etching tolerance improve.
In this specification, “styrene” refers to styrene and those in which the hydrogen atom at the α-position of styrene is substituted with another substituent such as an alkyl group, and derivatives thereof (excluding the above-mentioned hydroxystyrene). Include concepts. Moreover, what substituted the hydrogen atom of the phenyl group with substituents, such as a C1-C5 alkyl group, etc. shall also be included.
“Structural unit derived from styrene” means a structural unit formed by cleavage of an ethylenic double bond of styrene.
Preferable examples of the structural unit (a7 ′) include structural units represented by general formula (a7′-1) shown below.
前記一般式(a7’−1)中、R20およびR4は、上記一般式(a6’−1)中のR20およびR6とそれぞれ同様のものが挙げられる。
xは0〜3の整数であり、0または1であることが好ましく、工業上、0であることが特に好ましい。
xが1である場合、R4の置換位置は、フェニル基のo−位、m−位、p−位のいずれでもよい。xが2または3である場合には、任意の置換位置を組み合わせることができる。このとき、複数のR4は、それぞれ同じであってもよく、異なっていてもよい。
(A1’)成分中の構成単位(a7’)の割合は、(A1’)成分を構成する全構成単位の合計に対して1〜40モル%が好ましく、3〜30モル%がより好ましく、5〜25モル%がさらに好ましい。該範囲の下限値以上であると、構成単位(a7’)を有することによる効果が高く、上限値以下であると、他の構成単位とのバランスが良好である。
In the general formula (a7′-1), examples of R 20 and R 4 are the same as R 20 and R 6 in the general formula (a6′-1).
x is an integer of 0 to 3, preferably 0 or 1, and industrially particularly preferably 0.
When x is 1, the substitution position of R 4 may be any of the o-position, m-position and p-position of the phenyl group. When x is 2 or 3, any substitution position can be combined. At this time, the plurality of R 4 may be the same or different.
The proportion of the structural unit (a7 ′) in the component (A1 ′) is preferably 1 to 40 mol%, more preferably 3 to 30 mol%, based on the total of all structural units constituting the component (A1 ′). 5-25 mol% is more preferable. The effect by having a structural unit (a7 ') as it is more than the lower limit of this range is high, and the balance with another structural unit is favorable as it is below an upper limit.
・・構成単位(a5’):
構成単位(a5’)は、下記一般式(a5’)で表される構成単位である。
構成単位(a5’)を有することにより、(A1’)成分は、上述した第一のレジスト膜を溶解しない有機溶剤((S’)成分)に対する溶解性がより良好となる。
..Structural unit (a5 ′):
The structural unit (a5 ′) is a structural unit represented by the following general formula (a5 ′).
By having the structural unit (a5 ′), the (A1 ′) component has better solubility in the organic solvent ((S ′) component) that does not dissolve the first resist film.
式(a5’)中、Rは、前記構成単位(a1)の説明中のRと同様である。Rとしては、水素原子またはメチル基が好ましい。
Y1は脂肪族環式基である。「脂肪族環式基」は、芳香族性を持たない単環式基または多環式基であることを示す。
構成単位(a5’)における「脂肪族環式基」は、置換基を有していてもよいし、有していなくてもよい。置換基としては、炭素数1〜5のアルキル基、フッ素原子、フッ素原子で置換された炭素数1〜5のフッ素化アルキル基、酸素原子(=O)等が挙げられる。
「脂肪族環式基」の置換基を除いた基本の環(脂肪族環)の構造は、炭素および水素からなる環(炭化水素環)であることに限定はされず、その環(脂肪族環)の構造中に酸素原子を含んでいてもよい。また、「炭化水素環」は飽和、不飽和のいずれでもよいが、通常は飽和であることが好ましい。
脂肪族環式基は、多環式基、単環式基のいずれでもよい。脂肪族環式基としては、例えば、低級アルキル基、フッ素原子またはフッ素化アルキル基で置換されていてもよいし、されていなくてもよいモノシクロアルカン;ビシクロアルカン、トリシクロアルカン、テトラシクロアルカン等のポリシクロアルカンから2個以上の水素原子を除いた基等が挙げられる。より具体的には、シクロペンタン、シクロヘキサン等のモノシクロアルカンや、アダマンタン、ノルボルナン、イソボルナン、トリシクロデカン、テトラシクロドデカン等のポリシクロアルカンから2個以上の水素原子を除いた基等が挙げられる。
また、当該脂肪族環式基としては、例えば、低級アルキル基、フッ素原子またはフッ素化アルキル基で置換されていてもよいし、されていなくてもよいテトラヒドロフラン、テトラヒドロピランから2個以上の水素原子を除いた基等も挙げられる。
構成単位(a5’)における脂肪族環式基は、多環式基であることが好ましく、中でも、アダマンタンから2個以上の水素原子を除いた基が好ましい。
In formula (a5 ′), R is the same as R in the description of the structural unit (a1). R is preferably a hydrogen atom or a methyl group.
Y 1 is an aliphatic cyclic group. The “aliphatic cyclic group” means a monocyclic group or a polycyclic group having no aromaticity.
The “aliphatic cyclic group” in the structural unit (a5 ′) may or may not have a substituent. Examples of the substituent include an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, a fluorine atom, a fluorinated alkyl group having 1 to 5 carbon atoms substituted with a fluorine atom, and an oxygen atom (= O).
The structure of the basic ring (aliphatic ring) excluding the substituent of the “aliphatic cyclic group” is not limited to being a ring composed of carbon and hydrogen (hydrocarbon ring), but the ring (aliphatic ring) The ring structure may contain an oxygen atom. The “hydrocarbon ring” may be either saturated or unsaturated, but is usually preferably saturated.
The aliphatic cyclic group may be either a polycyclic group or a monocyclic group. Examples of the aliphatic cyclic group include a monocycloalkane which may or may not be substituted with a lower alkyl group, a fluorine atom or a fluorinated alkyl group; a bicycloalkane, a tricycloalkane, or a tetracycloalkane. Groups obtained by removing two or more hydrogen atoms from polycycloalkanes and the like. More specifically, monocycloalkanes such as cyclopentane and cyclohexane, and groups obtained by removing two or more hydrogen atoms from polycycloalkanes such as adamantane, norbornane, isobornane, tricyclodecane, and tetracyclododecane are listed. .
Examples of the aliphatic cyclic group include two or more hydrogen atoms from tetrahydrofuran or tetrahydropyran which may or may not be substituted with a lower alkyl group, a fluorine atom or a fluorinated alkyl group. Examples include groups other than.
The aliphatic cyclic group in the structural unit (a5 ′) is preferably a polycyclic group, and among them, a group obtained by removing two or more hydrogen atoms from adamantane is preferable.
前記一般式(a5’)中、Zは、第3級アルキル基含有基またはアルコキシアルキル基である。 In the general formula (a5 ′), Z represents a tertiary alkyl group-containing group or an alkoxyalkyl group.
(第3級アルキル基含有基)
「第3級アルキル基」は、第3級炭素原子を有するアルキル基を示す。「アルキル基」は、上述のように、1価の飽和炭化水素基を示し、鎖状(直鎖状、分岐鎖状)のアルキル基および環状構造を有するアルキル基を包含する。
「第3級アルキル基含有基」は、その構造中に第3級アルキル基を含む基を示す。第3級アルキル基含有基は、第3級アルキル基のみから構成されていてもよく、第3級アルキル基と、第3級アルキル基以外の他の原子または基とから構成されていてもよい。
第3級アルキル基とともに第3級アルキル基含有基を構成する前記「第3級アルキル基以外の他の原子または基」としては、カルボニルオキシ基、カルボニル基、アルキレン基、酸素原子(−O−)等が挙げられる。
(Tertiary alkyl group-containing group)
“Tertiary alkyl group” refers to an alkyl group having a tertiary carbon atom. As described above, the “alkyl group” represents a monovalent saturated hydrocarbon group, and includes a chain (straight chain or branched chain) alkyl group and an alkyl group having a cyclic structure.
The “tertiary alkyl group-containing group” refers to a group containing a tertiary alkyl group in its structure. The tertiary alkyl group-containing group may be composed only of a tertiary alkyl group, or may be composed of a tertiary alkyl group and another atom or group other than the tertiary alkyl group. .
The “other atom or group other than the tertiary alkyl group” constituting the tertiary alkyl group-containing group together with the tertiary alkyl group includes a carbonyloxy group, a carbonyl group, an alkylene group, an oxygen atom (—O— ) And the like.
Zにおける第3級アルキル基含有基としては、環状構造を有さない第3級アルキル基含有基、環状構造を有する第3級アルキル基含有基等が挙げられる。
環状構造を有さない第3級アルキル基含有基は、第3級アルキル基として分岐鎖状の第3級アルキル基を含有し、かつ、その構造内に環状構造を有さない基である。
分岐鎖状の第3級アルキル基としては、たとえば下記一般式(I)で表される基が挙げられる。
Examples of the tertiary alkyl group-containing group in Z include a tertiary alkyl group-containing group having no cyclic structure, and a tertiary alkyl group-containing group having a cyclic structure.
A tertiary alkyl group-containing group having no cyclic structure is a group containing a branched tertiary alkyl group as the tertiary alkyl group and having no cyclic structure in the structure.
Examples of the branched tertiary alkyl group include groups represented by the following general formula (I).
式(I)中、R21〜R23は、それぞれ独立して直鎖状または分岐鎖状のアルキル基である。該アルキル基の炭素数は1〜5が好ましく、1〜3がより好ましい。
また、一般式(I)で表される基の全炭素数は、4〜7であることが好ましく、4〜6であることがより好ましく、4〜5であることが最も好ましい。
一般式(I)で表される基としては、tert−ブチル基、tert−ペンチル基等が好ましく挙げられ、tert−ブチル基がより好ましい。
In formula (I), R 21 to R 23 each independently represents a linear or branched alkyl group. 1-5 are preferable and, as for carbon number of this alkyl group, 1-3 are more preferable.
Moreover, it is preferable that the total carbon number of group represented by general formula (I) is 4-7, it is more preferable that it is 4-6, and it is most preferable that it is 4-5.
Preferred examples of the group represented by the general formula (I) include a tert-butyl group and a tert-pentyl group, and a tert-butyl group is more preferable.
環状構造を有さない第3級アルキル基含有基としては、上述した分岐鎖状の第3級アルキル基;上述した分岐鎖状の第3級アルキル基が直鎖状または分岐鎖状のアルキレン基に結合してなる第3級アルキル基含有鎖状アルキル基;第3級アルキル基として上述した分岐鎖状の第3級アルキル基を有する第3級アルキルオキシカルボニル基;第3級アルキル基として上述した分岐鎖状の第3級アルキル基を有する第3級アルキルオキシカルボニルアルキル基等が挙げられる。
第3級アルキル基含有鎖状アルキル基におけるアルキレン基としては、炭素数1〜5のアルキレン基が好ましく、炭素数1〜4のアルキレン基がより好ましく、炭素数〜2のアルキレン基がさらに好ましい。
鎖状の第3級アルキルオキシカルボニル基としては、たとえば下記一般式(II)で表される基が挙げられる。
式(II)中のR21〜R23は、前記式(I)中のR21〜R23と同様である。
鎖状の第3級アルキルオキシカルボニル基としては、tert−ブチルオキシカルボニル基(t−boc)、tert−ペンチルオキシカルボニル基が好ましい。
Examples of the tertiary alkyl group-containing group that does not have a cyclic structure include the above-described branched tertiary alkyl group; the above-described branched tertiary alkyl group is a linear or branched alkylene group A tertiary alkyl group-containing chain alkyl group bonded to the above; a tertiary alkyloxycarbonyl group having the branched tertiary alkyl group described above as the tertiary alkyl group; And tertiary alkyloxycarbonylalkyl groups having a branched tertiary alkyl group.
The alkylene group in the tertiary alkyl group-containing chain alkyl group is preferably an alkylene group having 1 to 5 carbon atoms, more preferably an alkylene group having 1 to 4 carbon atoms, and further preferably an alkylene group having 2 to 2 carbon atoms.
Examples of the chain-like tertiary alkyloxycarbonyl group include a group represented by the following general formula (II).
R 21 to R 23 in the formula (II) is the same as R 21 to R 23 in general formula (I).
The chain-like tertiary alkyloxycarbonyl group is preferably a tert-butyloxycarbonyl group (t-boc) or a tert-pentyloxycarbonyl group.
鎖状の第3級アルキルオキシカルボニルアルキル基としては、たとえば下記一般式(III)で表される基が挙げられる。
式(III)中のR21〜R23は、前記式(I)中のR21〜R23と同様である。
fは1〜3の整数であり、1または2が好ましい。
鎖状の第3級アルキルオキシカルボニルアルキル基としては、tert−ブチルオキシカルボニルメチル基、tert−ブチルオキシカルボニルエチル基が好ましい。
これらの中で、環状構造を有さない第3級アルキル基含有基としては、第3級アルキルオキシカルボニル基または第3級アルキルオキシカルボニルアルキル基が好ましく、第3級アルキルオキシカルボニル基がより好ましく、tert−ブチルオキシカルボニル基(t−boc)が最も好ましい。
Examples of the chain-like tertiary alkyloxycarbonylalkyl group include a group represented by the following general formula (III).
R 21 to R 23 in the formula (III) are the same as R 21 to R 23 in general formula (I).
f is an integer of 1 to 3, and 1 or 2 is preferable.
As the chain-like tertiary alkyloxycarbonylalkyl group, a tert-butyloxycarbonylmethyl group and a tert-butyloxycarbonylethyl group are preferable.
Of these, the tertiary alkyl group-containing group having no cyclic structure is preferably a tertiary alkyloxycarbonyl group or a tertiary alkyloxycarbonylalkyl group, more preferably a tertiary alkyloxycarbonyl group. A tert-butyloxycarbonyl group (t-boc) is most preferred.
環状構造を有する第3級アルキル基含有基は、その構造内に、第3級炭素原子と環状構造とを有する基である。
環状構造を有する第3級アルキル基含有基において、環状構造は、環を構成する炭素数が4〜12であることが好ましく、5〜10であることがより好ましく、6〜10であることが最も好ましい。環状構造としては、例えばモノシクロアルカン、ビシクロアルカン、トリシクロアルカン、テトラシクロアルカン等のポリシクロアルカンから1個以上の水素原子を除いた基等が挙げられる。好ましくは、シクロペンタン、シクロヘキサン等のモノシクロアルカンや、アダマンタン、ノルボルナン、イソボルナン、トリシクロデカン、テトラシクロドデカン等のポリシクロアルカンから1個以上の水素原子を除いた基等が挙げられる。
The tertiary alkyl group-containing group having a cyclic structure is a group having a tertiary carbon atom and a cyclic structure in the structure.
In the tertiary alkyl group-containing group having a cyclic structure, the cyclic structure preferably has 4 to 12 carbon atoms, more preferably 5 to 10 carbon atoms, and more preferably 6 to 10 carbon atoms constituting the ring. Most preferred. Examples of the cyclic structure include groups in which one or more hydrogen atoms have been removed from a polycycloalkane such as monocycloalkane, bicycloalkane, tricycloalkane, and tetracycloalkane. Preferable examples include monocycloalkanes such as cyclopentane and cyclohexane, and groups obtained by removing one or more hydrogen atoms from polycycloalkanes such as adamantane, norbornane, isobornane, tricyclodecane, and tetracyclododecane.
環状構造を有する第3級アルキル基含有基としては、例えば、第3級アルキル基として下記[1]または[2]の基を有する基等が挙げられる。
[1]環状のアルキル基(シクロアルキル基)の環を構成する炭素原子に、直鎖状または分岐鎖状のアルキル基が結合し、該炭素原子が第3級炭素原子となっている基。
[2]シクロアルキル基の環を構成する炭素原子に、第3級炭素原子を有するアルキレン基(分岐鎖状のアルキレン基)が結合している基。
Examples of the tertiary alkyl group-containing group having a cyclic structure include a group having the following [1] or [2] group as the tertiary alkyl group.
[1] A group in which a linear or branched alkyl group is bonded to a carbon atom constituting a ring of a cyclic alkyl group (cycloalkyl group), and the carbon atom is a tertiary carbon atom.
[2] A group in which an alkylene group having a tertiary carbon atom (branched alkylene group) is bonded to the carbon atom constituting the ring of the cycloalkyl group.
前記[1]の基における直鎖状または分岐鎖状のアルキル基の炭素数は、1〜5であることが好ましく、1〜4であることがより好ましく、1〜3であることが最も好ましい。
[1]の基としては、2−メチル−2−アダマンチル基、2−エチル−2−アダマンチル基、1−メチル−1−シクロアルキル基、1−エチル−1−シクロアルキル基等が挙げられる。
The linear or branched alkyl group in the group [1] preferably has 1 to 5 carbon atoms, more preferably 1 to 4 carbon atoms, and most preferably 1 to 3 carbon atoms. .
Examples of the group [1] include 2-methyl-2-adamantyl group, 2-ethyl-2-adamantyl group, 1-methyl-1-cycloalkyl group, 1-ethyl-1-cycloalkyl group and the like.
前記[2]の基において、分岐鎖状のアルキレン基が結合しているシクロアルキル基は置換基を有していてもよい。該置換基としては、フッ素原子、フッ素原子で置換された炭素数1〜5のフッ素化低級アルキル基、酸素原子(=O)等が挙げられる。
[2]の基としては、たとえば下記化学式(IV)で表される基が挙げられる。
In the group [2], the cycloalkyl group to which the branched alkylene group is bonded may have a substituent. Examples of the substituent include a fluorine atom, a fluorinated lower alkyl group having 1 to 5 carbon atoms substituted with a fluorine atom, an oxygen atom (═O), and the like.
Examples of the group [2] include groups represented by the following chemical formula (IV).
式(IV)中、R24は、置換基を有していてもよく有していなくてもよいシクロアルキル基である。該シクロアルキル基が有していてもよい置換基としては、フッ素原子、フッ素原子で置換された炭素数1〜5のフッ素化低級アルキル基、酸素原子(=O)等が挙げられる。
R25、R26は、それぞれ独立して直鎖状または分岐鎖状のアルキル基であり、該アルキル基としては、前記式(I)中のR21〜R23のアルキル基と同様のものが挙げられる。
In the formula (IV), R 24 is a cycloalkyl group which may or may not have a substituent. Examples of the substituent that the cycloalkyl group may have include a fluorine atom, a fluorinated lower alkyl group having 1 to 5 carbon atoms substituted with a fluorine atom, and an oxygen atom (═O).
R 25 and R 26 are each independently a linear or branched alkyl group, and the alkyl group is the same as the alkyl group of R 21 to R 23 in the formula (I). Can be mentioned.
(アルコキシアルキル基)
Zにおけるアルコキシアルキル基としては、たとえば下記一般式(V)で表される基が挙げられる。
(Alkoxyalkyl group)
As an alkoxyalkyl group in Z, group represented by the following general formula (V) is mentioned, for example.
式中、R45は直鎖状、分岐鎖状または環状のアルキル基である。
R45が直鎖状、分岐鎖状の場合は、炭素数1〜5であることが好ましく、エチル基、メチル基がさらに好ましく、特にエチル基が最も好ましい。
R45が環状の場合は炭素数4〜15であることが好ましく、炭素数4〜12であることがさらに好ましく、炭素数5〜10が最も好ましい。たとえば、フッ素原子またはフッ素化アルキル基で置換されていてもよいし、されていなくてもよいモノシクロアルカン、ビシクロアルカン、トリシクロアルカン、テトラシクロアルカン等のポリシクロアルカンから1個以上の水素原子を除いた基等が挙げられる。より具体的には、シクロペンタン、シクロヘキサン等のモノシクロアルカンや、アダマンタン、ノルボルナン、イソボルナン、トリシクロデカン、テトラシクロドデカン等のポリシクロアルカンから1個以上の水素原子を除いた基等が挙げられる。中でもアダマンタンから1個以上の水素原子を除いた基が好ましい。
R42は直鎖状または分岐鎖状のアルキレン基である。該アルキレン基は、炭素数1〜5であることが好ましく、炭素数1〜3であることがより好ましく、炭素数1〜2であることがさらに好ましい。
Zのアルコキシアルキル基としては、特に、下記一般式(VI)で表される基が好ましい。
In the formula, R 45 is a linear, branched or cyclic alkyl group.
When R 45 is linear or branched, it preferably has 1 to 5 carbon atoms, more preferably an ethyl group or a methyl group, and most preferably an ethyl group.
When R 45 is cyclic, it preferably has 4 to 15 carbon atoms, more preferably 4 to 12 carbon atoms, and most preferably 5 to 10 carbon atoms. For example, one or more hydrogen atoms from a polycycloalkane such as monocycloalkane, bicycloalkane, tricycloalkane, tetracycloalkane, which may or may not be substituted with a fluorine atom or a fluorinated alkyl group And the like except for. More specific examples include monocycloalkanes such as cyclopentane and cyclohexane, and groups obtained by removing one or more hydrogen atoms from polycycloalkanes such as adamantane, norbornane, isobornane, tricyclodecane, and tetracyclododecane. . Among them, a group obtained by removing one or more hydrogen atoms from adamantane is preferable.
R42 is a linear or branched alkylene group. The alkylene group preferably has 1 to 5 carbon atoms, more preferably 1 to 3 carbon atoms, and still more preferably 1 to 2 carbon atoms.
As the alkoxyalkyl group for Z, a group represented by the following general formula (VI) is particularly preferable.
式(VI)中、R45は前記と同じであり、R43、R44はそれぞれ独立して直鎖状もしくは分岐鎖状のアルキル基、または水素原子である。
R43、R44において、アルキル基の炭素数は好ましくは1〜15であり、直鎖状、分岐鎖状のいずれでもよく、エチル基、メチル基が好ましく、メチル基が最も好ましい。
特に、R43、R44の一方が水素原子で、他方がメチル基であることが好ましい。
In formula (VI), R 45 is the same as defined above, and R 43 and R 44 each independently represents a linear or branched alkyl group or a hydrogen atom.
In R 43 and R 44 , the alkyl group preferably has 1 to 15 carbon atoms, may be linear or branched, and is preferably an ethyl group or a methyl group, and most preferably a methyl group.
In particular, it is preferable that one of R 43 and R 44 is a hydrogen atom and the other is a methyl group.
上記のなかでも、Zとしては、第3級アルキル基含有基が好ましく、前記一般式(II)で表される基がより好ましく、tert−ブチルオキシカルボニル基(t−boc)が最も好ましい。 Among these, as Z, a tertiary alkyl group-containing group is preferable, a group represented by the general formula (II) is more preferable, and a tert-butyloxycarbonyl group (t-boc) is most preferable.
前記一般式(a5’)中、aは1〜3の整数であり、bは0〜2の整数であり、かつ、a+b=1〜3である。
aは1または2であることが好ましく、1であることがより好ましい。
bは0であることが好ましい。
a+bは1または2であることが好ましく、1であることがより好ましい。
cは0〜3の整数であり、0または1であることが好ましく、0であることがより好ましい。
dは0〜3の整数であり、0または1であることが好ましく、0であることがより好ましい。
eは0〜3の整数であり、0または1であることが好ましく、0であることがより好ましい。
なお、bが1以上の場合、構成単位(a5’)は前記構成単位(a3’)の定義にも含まれるが、前記式(a5’)で表される構成単位は構成単位(a5’)に該当し、構成単位(a3’)には該当しないものとする。
In the general formula (a5 ′), a is an integer of 1 to 3, b is an integer of 0 to 2, and a + b = 1 to 3.
a is preferably 1 or 2, and more preferably 1.
b is preferably 0.
a + b is preferably 1 or 2, and more preferably 1.
c is an integer of 0 to 3, preferably 0 or 1, and more preferably 0.
d is an integer of 0 to 3, preferably 0 or 1, and more preferably 0.
e is an integer of 0 to 3, preferably 0 or 1, and more preferably 0.
When b is 1 or more, the structural unit (a5 ′) is also included in the definition of the structural unit (a3 ′), but the structural unit represented by the formula (a5 ′) is the structural unit (a5 ′). And not the structural unit (a3 ′).
構成単位(a5’)としては、特に、下記一般式(a5’−1−1)、(a5’−1−2)又は(a5’−2)で表される構成単位が好ましく、式(a5’−1−1)で表される構成単位がより好ましい。 As the structural unit (a5 ′), a structural unit represented by general formula (a5′-1-1), (a5′-1-2) or (a5′-2) shown below is particularly preferable. The structural unit represented by '-1-1) is more preferable.
前記式(a5’−2)中、c’は1〜3の整数であり、1または2であることが好ましく、1であることがより好ましい。
前記式(a5’−2)におけるcが0の場合、アクリル酸エステルのカルボニルオキシ基(−C(=O)−O−)の末端の酸素原子は、環式基中の酸素原子に結合する炭素原子には結合していないことが好ましい。すなわち、cが0の場合、当該末端の酸素原子と当該環式基中の酸素原子との間には炭素原子が2つ以上存在する(この炭素原子の数が1である(すなわちアセタール結合となる)場合を除く)ことが好ましい。
In the formula (a5′-2), c ′ is an integer of 1 to 3, preferably 1 or 2, and more preferably 1.
When c in the formula (a5′-2) is 0, the oxygen atom at the terminal of the carbonyloxy group (—C (═O) —O—) of the acrylate ester is bonded to the oxygen atom in the cyclic group. It is preferably not bonded to a carbon atom. That is, when c is 0, there are two or more carbon atoms between the terminal oxygen atom and the oxygen atom in the cyclic group (the number of carbon atoms is 1 (that is, acetal bond and It is preferable that the above is excluded).
構成単位(a5’)を誘導するモノマーは、例えば下記一般式(a5’−0)で表される化合物(1〜3個のアルコール性水酸基を有する脂肪族環式基を含有するアクリル酸エステル)の水酸基の一部または全部を、公知の手法を用いて、第3級アルキル基含有基またはアルコキシアルキル基で保護することにより合成することができる。 The monomer for deriving the structural unit (a5 ′) is, for example, a compound represented by the following general formula (a5′-0) (an acrylate ester containing an aliphatic cyclic group having 1 to 3 alcoholic hydroxyl groups): The hydroxyl group can be synthesized by protecting a part or all of the hydroxyl group with a tertiary alkyl group-containing group or an alkoxyalkyl group using a known method.
(A1’)成分中の構成単位(a5’)の割合は、(A1’)成分を構成する全構成単位の合計に対して1〜45モル%であることが好ましく、5〜45モル%であることがより好ましく、5〜40モル%であることがさらに好ましく、5〜35モル%が最も好ましい。下限値以上とすることにより、アルコール系有機溶剤、フッ素系有機溶剤、水酸基を有さないエーテル系有機溶剤等の有機溶剤への溶解性が向上し、上限値以下であると、他の構成単位とのバランスが良好である。 The proportion of the structural unit (a5 ′) in the component (A1 ′) is preferably 1 to 45 mol% with respect to the total of all structural units constituting the component (A1 ′), and is 5 to 45 mol%. More preferably, it is more preferably 5 to 40 mol%, and most preferably 5 to 35 mol%. By setting it to the lower limit value or more, the solubility in an organic solvent such as an alcohol organic solvent, a fluorine organic solvent, or an ether organic solvent having no hydroxyl group is improved. And the balance is good.
・・構成単位(a2’):
構成単位(a2’)としては、前記(A1)成分についての説明で挙げた構成単位(a2)と同様のものが挙げられる。
(A1’)成分中、構成単位(a2’)の割合は、当該(A1’)成分を構成する全構成単位の合計に対し、5〜60モル%が好ましく、10〜50モル%がより好ましく、20〜50モル%がさらに好ましい。下限値以上とすることにより構成単位(a2’)を含有させることによる効果が充分に得られ、上限値以下とすることにより他の構成単位とのバランスをとることができる。
..Structural unit (a2 ′):
As the structural unit (a2 ′), those similar to the structural unit (a2) mentioned in the description of the component (A1) can be mentioned.
In the component (A1 ′), the proportion of the structural unit (a2 ′) is preferably 5 to 60 mol%, more preferably 10 to 50 mol%, based on the total of all structural units constituting the component (A1 ′). 20-50 mol% is more preferable. By setting it to the lower limit value or more, the effect of containing the structural unit (a2 ′) can be sufficiently obtained, and by setting the upper limit value or less, it is possible to balance with other structural units.
・・構成単位(a3’):
構成単位(a3’)としては、前記(A1)成分の説明で挙げた構成単位(a3)と同様のものが挙げられる。
(A1’)成分中、構成単位(a3’)の割合は、当該(A1’)成分を構成する全構成単位に対し、5〜50モル%であることが好ましく、5〜40モル%がより好ましく、5〜25モル%がさらに好ましい。下限値以上とすることにより構成単位(a3’)を含有させることによる効果が充分に得られ、上限値以下とすることにより他の構成単位とのバランスをとることができる。
..Structural unit (a3 ′):
As the structural unit (a3 ′), those similar to the structural unit (a3) exemplified in the description of the component (A1) can be mentioned.
In the component (A1 ′), the proportion of the structural unit (a3 ′) is preferably 5 to 50 mol%, more preferably 5 to 40 mol%, based on all structural units constituting the component (A1 ′). Preferably, 5 to 25 mol% is more preferable. By setting it to the lower limit value or more, the effect of containing the structural unit (a3 ′) can be sufficiently obtained, and by setting it to the upper limit value or less, it is possible to balance with other structural units.
・・構成単位(a4’):
構成単位(a4’)としては、前記(A1)成分の説明で挙げた構成単位(a4)と同様のものが挙げられる。
..Structural unit (a4 ′):
As the structural unit (a4 ′), those similar to the structural unit (a4) exemplified in the description of the component (A1) can be mentioned.
(A1’)成分は、構成単位(a1’)および(a6’)を有する共重合体であることが好ましい。かかる共重合体としては、たとえば、上記構成単位(a1’)、(a6’)および(a7’)からなる共重合体等が例示できる。
(A’)成分において、(A1’)成分は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
The component (A1 ′) is preferably a copolymer having the structural units (a1 ′) and (a6 ′). Examples of such a copolymer include a copolymer composed of the structural units (a1 ′), (a6 ′), and (a7 ′).
In the component (A ′), as the component (A1 ′), one type may be used alone, or two or more types may be used in combination.
(A1’)成分は、各構成単位を誘導するモノマーを、例えばアゾビスイソブチロニトリル(AIBN)のようなラジカル重合開始剤を用いた公知のラジカル重合等によって重合させることによって得ることができる。
また、(A1’)成分には、上記重合の際に、たとえばHS−CH2−CH2−CH2−C(CF3)2−OHのような連鎖移動剤を併用して用いることにより、末端に−C(CF3)2−OH基を導入してもよい。このように、アルキル基の水素原子の一部がフッ素原子で置換されたヒドロキシアルキル基が導入された共重合体は、現像欠陥の低減やLER(ラインエッジラフネス:ライン側壁の不均一な凹凸)の低減に有効である。
The component (A1 ′) can be obtained by polymerizing a monomer that derives each structural unit by a known radical polymerization using a radical polymerization initiator such as azobisisobutyronitrile (AIBN). .
In addition, for the component (A1 ′), a chain transfer agent such as HS—CH 2 —CH 2 —CH 2 —C (CF 3 ) 2 —OH is used in combination in the above polymerization, -C terminated (CF 3) may be introduced 2 -OH group. As described above, a copolymer introduced with a hydroxyalkyl group in which a part of hydrogen atoms of an alkyl group is substituted with a fluorine atom reduces development defects and LER (line edge roughness: uneven unevenness of line side walls). It is effective in reducing
(A1’)成分の質量平均分子量(Mw)(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によるポリスチレン換算基準)は、特に限定されるものではなく、1000〜50000が好ましく、1500〜30000がより好ましく、2000〜20000が最も好ましい。この範囲の上限値以下であると、レジストとして用いるのに充分なレジスト溶剤への溶解性があり、この範囲の下限値以上であると、耐ドライエッチング性やレジストパターン断面形状が良好である。
また、(A1’)成分の分散度(Mw/Mn)は、特に限定されず、1.0〜5.0が好ましく、1.0〜3.0がより好ましく、1.0〜2.5が最も好ましい。
The mass average molecular weight (Mw) of the component (A1 ′) (polystyrene conversion standard by gel permeation chromatography (GPC)) is not particularly limited, preferably 1000 to 50000, more preferably 1500 to 30000, 2000 ˜20,000 is most preferred. If it is below the upper limit of this range, it has sufficient solubility in a resist solvent to be used as a resist, and if it is above the lower limit of this range, dry etching resistance and resist pattern cross-sectional shape are good.
Further, the dispersity (Mw / Mn) of the component (A1 ′) is not particularly limited, and is preferably 1.0 to 5.0, more preferably 1.0 to 3.0, and 1.0 to 2.5. Is most preferred.
[(A”)成分]
(A”)成分は、酸解離性溶解抑制基を有さない基材成分である。
(A”)成分のなかで好適なものとしては、たとえばノボラック樹脂、ポリヒドロキシスチレン(PHS)、ヒドロキシスチレン−スチレン共重合体等のアルカリ可溶性樹脂が挙げられる。
[(A ″) component]
The component (A ″) is a base material component having no acid dissociable, dissolution inhibiting group.
Suitable examples of the component (A ″) include alkali-soluble resins such as novolak resin, polyhydroxystyrene (PHS), and hydroxystyrene-styrene copolymer.
[(B’)成分]
(B’)成分としては、前記第一のポジ型レジスト組成物についての説明で挙げた(B)成分と同様のものが挙げられる。
(B’)成分としては、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
特に、基材成分として(A”)成分を用いる場合、パターン反転用組成物を用いて形成される膜のアルカリ現像液に対する溶解抑止の効果に優れることから、トリフェニルスルホニウム塩からなる酸発生剤を用いることが好ましい。
第二のポジ型レジスト組成物における(B’)成分の含有量は、(A’)成分100質量部に対し、0.5〜50質量部が好ましく、1〜40質量部がより好ましい。上記範囲とすることでパターン形成が充分に行われる。また、均一な溶液が得られ、保存安定性が良好となるため好ましい。
[(B ′) component]
Examples of the component (B ′) include the same components as the component (B) mentioned in the description of the first positive resist composition.
As the component (B ′), one type may be used alone, or two or more types may be used in combination.
In particular, when the component (A ″) is used as the base component, the acid generator composed of a triphenylsulfonium salt is excellent in the effect of inhibiting dissolution of the film formed using the pattern reversal composition in an alkaline developer. Is preferably used.
The content of the component (B ′) in the second positive resist composition is preferably 0.5 to 50 parts by mass and more preferably 1 to 40 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the component (A ′). By setting it within the above range, pattern formation is sufficiently performed. Moreover, since a uniform solution is obtained and storage stability becomes favorable, it is preferable.
[任意成分]
第二のポジ型レジスト組成物は、さらに、任意の成分として、含窒素有機化合物(以下、(D’)成分という。)を含有してもよい。
(D’)成分としては、前記第一のポジ型レジスト組成物についての説明で挙げた(D)成分と同様のものが挙げられる。
(D’)成分としては、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
(D’)成分は、(A’)成分100質量部に対して、通常、0.01〜5.0質量部の範囲で用いられる。上記範囲とすることにより、レジストパターン形状、引き置き経時安定性等が向上する。
[Optional ingredients]
The second positive resist composition may further contain a nitrogen-containing organic compound (hereinafter referred to as (D ′) component) as an optional component.
Examples of the component (D ′) include the same components as the component (D) mentioned in the description of the first positive resist composition.
As the component (D ′), one type may be used alone, or two or more types may be used in combination.
(D ') component is normally used in 0.01-5.0 mass parts with respect to 100 mass parts of (A') component. By setting the content in the above range, the resist pattern shape, the stability over time, and the like are improved.
第二のポジ型レジスト組成物は、さらに、任意の成分として、感度劣化の防止や、レジストパターン形状、引き置き経時安定性等の向上の目的で、有機カルボン酸、ならびにリンのオキソ酸およびその誘導体からなる群から選択される少なくとも1種の化合物(以下、(E’)成分という。)を含有してもよい。
(E’)成分としては、前記第一のポジ型レジスト組成物についての説明で挙げた(E)成分と同様のものが挙げられる。
(E’)成分としては、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
(E’)成分は、(A’)成分100質量部に対して、通常、0.01〜5.0質量部の範囲で用いられる。
The second positive resist composition further includes, as an optional component, an organic carboxylic acid, a phosphorus oxo acid, and its oxo acid as an optional component for the purpose of preventing sensitivity deterioration and improving the resist pattern shape and stability with time. It may contain at least one compound selected from the group consisting of derivatives (hereinafter referred to as component (E ′)).
Examples of the component (E ′) include the same components as the component (E) mentioned in the description of the first positive resist composition.
As the component (E ′), one type may be used alone, or two or more types may be used in combination.
(E ') component is normally used in 0.01-5.0 mass parts with respect to 100 mass parts of (A') component.
第二のポジ型レジスト組成物には、さらに所望により、混和性のある添加剤、例えばレジスト膜の性能を改良するための付加的樹脂、塗布性を向上させるための界面活性剤、溶解抑制剤、可塑剤、安定剤、着色剤、ハレーション防止剤、染料などを適宜、添加含有させることができる。 If desired, the second positive resist composition may further contain miscible additives such as an additional resin for improving the performance of the resist film, a surfactant for improving coatability, and a dissolution inhibitor. , Plasticizers, stabilizers, colorants, antihalation agents, dyes, and the like can be added as appropriate.
第二のポジ型レジスト組成物は、材料を有機溶剤に溶解させて製造することができる。
本発明において、第二のポジ型レジスト組成物は、有機溶剤として、前記パターン反転用組成物について説明したのと同様に、(S’)成分(第一のレジスト膜を溶解しない有機溶剤)を含有する。
(S’)成分としては、前記工程(4)についての説明で挙げたものと同様のものが挙げられる。
第二のポジ型レジスト組成物に用いられる(S’)成分は、1種単独であってもよく、2種以上であってもよい。
第二のポジ型レジスト組成物は、前記パターン反転用組成物について説明したのと同様に、(S’)成分を用いることによる効果を損なわない範囲で、(S”)成分((S’)成分以外の有機溶剤)を含有してもよい。
(S”)成分としては、特に、第一のポジ型レジスト組成物についての説明で挙げた(S)成分が好ましい。
(S”)成分の配合量は、第二のポジ型レジスト組成物に配合される全有機溶剤中、0〜20質量%が好ましく、1〜15質量%がより好ましい。
第二のポジ型レジスト組成物に用いられる全有機溶剤の使用量は、特に限定されず、通常、当該第二のポジ型レジスト組成物が、支持体上に塗布可能な濃度の液体となる量が用いられる。一般的には固形分濃度が1〜20質量%、好ましくは2〜15質量%の範囲内となるように用いられる。
The second positive resist composition can be produced by dissolving the material in an organic solvent.
In the present invention, the second positive resist composition contains, as the organic solvent, the component (S ′) (an organic solvent that does not dissolve the first resist film) as described for the pattern reversal composition. contains.
Examples of the component (S ′) include the same components as those described in the description of the step (4).
The (S ′) component used in the second positive resist composition may be a single type or two or more types.
In the same manner as described for the pattern reversal composition, the second positive resist composition has the (S ″) component ((S ′) component as long as the effect of using the (S ′) component is not impaired. An organic solvent other than the components) may be contained.
As the (S ″) component, the (S) component mentioned in the description of the first positive resist composition is particularly preferable.
The compounding amount of the component (S ″) is preferably 0 to 20% by mass and more preferably 1 to 15% by mass in the total organic solvent compounded in the second positive resist composition.
The amount of the total organic solvent used in the second positive resist composition is not particularly limited, and is usually an amount such that the second positive resist composition becomes a liquid having a concentration that can be applied onto the support. Is used. Generally, it is used so that the solid content concentration is in the range of 1 to 20% by mass, preferably 2 to 15% by mass.
(第一のポジ型レジスト組成物および第二のポジ型レジスト組成物の選択方法)
上述したように、本発明においては、第二のポジ型レジスト組成物として、たとえば前記工程(3)後における第一のレジストパターンよりも低いアルカリ現像溶解性を有するパターン反転用膜を形成し得るものを使用し、工程(4)にて、前記第一のレジストパターンがアルカリ現像により除去されるように設定する。
これにより、本発明のパターン形成方法に用いる第一のポジ型レジスト組成物および第二のポジ型レジスト組成物の組み合わせが選択される。また、いずれのポジ型レジスト組成物も、これまで提案されている多数の化学増幅型レジスト組成物のなかから適宜選択して用いることができる。
(Selection method of first positive resist composition and second positive resist composition)
As described above, in the present invention, as the second positive resist composition, for example, a pattern reversal film having lower alkali development solubility than the first resist pattern after the step (3) can be formed. In step (4), the first resist pattern is set to be removed by alkali development.
Thereby, a combination of the first positive resist composition and the second positive resist composition used in the pattern forming method of the present invention is selected. In addition, any positive resist composition can be appropriately selected from a large number of chemically amplified resist compositions that have been proposed so far.
本発明においては、工程(3)で、酸性のリソグラフィー用洗浄液を用いて洗浄した第一のレジストパターンをベークする。これにより、工程(2)で当該第一のレジストパターンに吸着残存した酸成分が当該第一のレジストパターンに作用し、当該第一のレジストパターン中の酸解離性溶解抑制基が解離し、当該第一のレジストパターンはアルカリ現像液に対する溶解性が増大する。さらに、第二のポジ型レジスト組成物における酸解離性溶解抑制基が、第一のポジ型レジスト組成物における酸解離性溶解抑制基よりも脱保護エネルギーが高くなっている。そのため、第二のポジ型レジスト組成物を用いて形成されるパターン反転用膜は、工程(3)後における第一のレジストパターンよりも低いアルカリ現像溶解性を有すると共に、当該第一のレジストパターンに含まれる酸成分の影響も受けにくい。その結果、工程(4)で、アルカリ現像することにより、当該第一のレジストパターンは除去され、パターン反転用膜は支持体上に残存して反転パターンが形成される。 In the present invention, in the step (3), the first resist pattern cleaned using an acidic lithography cleaning solution is baked. Thereby, the acid component adsorbed and remaining on the first resist pattern in step (2) acts on the first resist pattern, and the acid dissociable, dissolution inhibiting group in the first resist pattern is dissociated, The first resist pattern has increased solubility in an alkaline developer. Further, the acid dissociable, dissolution inhibiting group in the second positive resist composition has a higher deprotection energy than the acid dissociable, dissolution inhibiting group in the first positive resist composition. Therefore, the pattern reversal film formed using the second positive resist composition has a lower alkali development solubility than the first resist pattern after the step (3), and the first resist pattern. It is hard to be influenced by the acid component contained in. As a result, in step (4), the first resist pattern is removed by alkali development, and the pattern reversal film remains on the support to form a reversal pattern.
第一のポジ型レジスト組成物および第二のポジ型レジスト組成物の組み合わせの選択方法としては、たとえば、第二のポジ型レジスト組成物を用いて形成されるパターン反転用膜の有効PEB温度の最低値(Tmin2)が、第一のレジスト膜の有効PEB温度の最低値(Tmin1)よりも高くなるように、また、好ましくはそれらの差が所望の値となるように設定する方法が挙げられる。
Tmin1およびTmin2は、それぞれ、使用する第一のポジ型レジスト組成物および第二のポジ型レジスト組成物の組成を工夫することにより調節できる。
たとえば、第一のポジ型レジスト組成物および第二のポジ型レジスト組成物がそれぞれ酸解離性溶解抑制基を有する基材成分(上述した(A)成分、(A’)成分等)を含有する場合、第二のポジ型レジスト組成物における酸解離性溶解抑制基を、第一のポジ型レジスト組成物における酸解離性溶解抑制基よりも脱保護エネルギーが高いものとする。これにより、仮にいずれのポジ型レジスト組成物に対しても露光およびPEBを行った際、
第二のポジ型レジスト組成物の方が、第一のポジ型レジスト組成物よりも、アルカリ現像液に対する溶解性が増大しにくいものとなり、Tmin2がTmin1よりも高くなる。
各酸解離性溶解抑制基の脱保護エネルギーの差は、約2kcal/mol以上が好ましく、2.5kcal/mol以上がより好ましい。
As a method for selecting a combination of the first positive resist composition and the second positive resist composition, for example, the effective PEB temperature of the pattern reversal film formed using the second positive resist composition minimum value (T min2) is, to be higher than the lowest value of the effective PEB temperature of the first resist film (T min1), also, preferably how to set their difference becomes a desired value Can be mentioned.
T min1 and T min2 can be adjusted by devising the compositions of the first positive resist composition and the second positive resist composition to be used, respectively.
For example, the first positive resist composition and the second positive resist composition each contain a substrate component having an acid dissociable, dissolution inhibiting group (the above-described (A) component, (A ′) component, etc.). In this case, the acid dissociable, dissolution inhibiting group in the second positive resist composition has a higher deprotection energy than the acid dissociable, dissolution inhibiting group in the first positive resist composition. Thereby, when performing exposure and PEB to any positive resist composition,
The second positive resist composition is less likely to increase the solubility in an alkaline developer than the first positive resist composition, and T min2 is higher than T min1 .
The difference in deprotection energy of each acid dissociable, dissolution inhibiting group is preferably about 2 kcal / mol or more, and more preferably 2.5 kcal / mol or more.
なお、酸解離性溶解抑制基の脱保護エネルギーは、以下の工程1〜4を含む解析方法による解析結果から求めることができる。
工程1:特定保護基を導入したポリマーを用いてレジスト組成物を調製する。
工程2:工程1で調製したレジスト組成物によりレジスト膜を形成し、全面露光を行う。このときの露光量は最適露光量(Eop)と同量とする。
工程3:露光処理後のレジスト膜に対し、リソテックジャパン株式会社製の脱保護反応解析装置(PAGA−100)を用いて脱保護反応の解析を行う(本装置によれば、PEB処理を行いながらレジスト膜のIRスペクトルを採取することにより、PEB処理中のレジスト組成物の構造変化を確認することができる。)。
工程4:複数のPEB温度に対してデータ採取を行い、解析を行う。
The deprotection energy of the acid dissociable, dissolution inhibiting group can be obtained from the analysis result obtained by the analysis method including the following
Step 1: A resist composition is prepared using a polymer into which a specific protecting group has been introduced.
Step 2: A resist film is formed from the resist composition prepared in
Step 3: Analyzing the deprotection reaction using a deprotection reaction analyzer (PAGA-100) manufactured by Risotech Japan Co., Ltd. for the resist film after the exposure process (According to this apparatus, the PEB process is performed. However, by collecting the IR spectrum of the resist film, the structural change of the resist composition during PEB treatment can be confirmed.)
Step 4: Collect data for a plurality of PEB temperatures and perform analysis.
酸解離性溶解抑制基を有するアクリル酸エステルから誘導される構成単位(上記構成単位(a1)、構成単位(a1’)等)を例に挙げてより具体的に説明すると、該構成単位において、酸解離性溶解抑制基の脱保護エネルギーは、当該酸解離性溶解抑制基の構造や、当該酸解離性溶解抑制基が当該構成単位の側鎖部分にどのような構造で結合しているか等により異なっている。
以下に、酸解離性溶解抑制基または酸解離性溶解抑制基を有するアクリル酸エステルから誘導される構成単位の具体的な構造と、それらが第一のポジ型レジスト組成物および第二のポジ型レジスト組成物のいずれに適しているかを説明する。ただし、本発明はこれに限定されるものではない。
More specifically, the structural unit derived from an acrylate ester having an acid dissociable, dissolution inhibiting group (the structural unit (a1), the structural unit (a1 ′), etc.) will be described as an example. In the structural unit, The deprotection energy of the acid dissociable, dissolution inhibiting group depends on the structure of the acid dissociable, dissolution inhibiting group, the structure of the acid dissociable, dissolution inhibiting group bound to the side chain portion of the constituent unit, etc. Is different.
The following are specific structures of structural units derived from an acid dissociable, dissolution inhibiting group or an acrylate ester having an acid dissociable, dissolution inhibiting group, and the first positive resist composition and the second positive resist Which of the resist compositions is suitable will be described. However, the present invention is not limited to this.
(ア)アクリル酸のカルボキシ基に直接結合して第3級アルキルエステルを形成している第3級アルキルエステル型酸解離性溶解抑制基であって、1価の脂肪族環式基の環骨格を構成し、当該酸解離性溶解抑制基に隣接する酸素原子(−C(=O)−O−における−O−)と結合する炭素原子に、メチル基が結合して第3級炭素原子が形成されている基。
ここで、「アクリル酸」は、α位の炭素原子(アクリル酸のカルボニル基が結合する炭素原子)に水素原子が結合しているアクリル酸(CH2=CHCOOH)のほか、α位の炭素原子に置換基(水素原子以外の原子または基)が結合しているものも含む概念とする。該α位の炭素原子に結合する置換基としては、炭素数1〜5のアルキル基、炭素数1〜5のハロゲン化アルキル基、ヒドロキシアルキル基等が挙げられる。なお、アクリル酸エステルのα位の炭素原子とは、特に断りがない限り、アクリル酸のカルボニル基が結合している炭素原子のことである。
前記(ア)で示した基がアクリル酸のカルボキシ基に直接結合しているとは、当該基が、アクリル酸のカルボキシ基の水素原子を置換していることを示す。
「アクリル酸のカルボキシ基に直接結合して第3級アルキルエステルを形成している第3級アルキルエステル型酸解離性溶解抑制基」として、具体的には、前記構成単位(a1)の説明で挙げた式(a1−1)におけるX’が挙げられる。
「1価の脂肪族環式基の環骨格を構成し、当該酸解離性溶解抑制基に隣接する原子と結合する炭素原子にメチル基が結合して第3級炭素原子が形成されている基」としては、たとえば、前記構成単位(a1)についての説明で挙げた式(1−1)〜(1−9)におけるR14がメチル基であるものが挙げられる。
かかる酸解離性溶解抑制基は、比較的脱保護エネルギーが高く、解離しにくい。そのため、第二のポジ型レジスト組成物に適している。
(A) A tertiary alkyl ester-type acid dissociable, dissolution inhibiting group directly bonded to the carboxy group of acrylic acid to form a tertiary alkyl ester, and a ring skeleton of a monovalent aliphatic cyclic group And the tertiary carbon atom is bonded to the carbon atom bonded to the oxygen atom adjacent to the acid dissociable, dissolution inhibiting group (—O— in —C (═O) —O—). The group that is formed.
Here, “acrylic acid” is not only acrylic acid (CH 2 ═CHCOOH) in which a hydrogen atom is bonded to the α-position carbon atom (carbon atom to which the carbonyl group of acrylic acid is bonded), but also the α-position carbon atom. The concept also includes those in which a substituent (atom or group other than a hydrogen atom) is bonded to. Examples of the substituent bonded to the α-position carbon atom include an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, a halogenated alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and a hydroxyalkyl group. The α-position carbon atom of the acrylate ester is a carbon atom to which a carbonyl group of acrylic acid is bonded unless otherwise specified.
That the group shown by said (a) is directly couple | bonded with the carboxy group of acrylic acid shows that the said group has substituted the hydrogen atom of the carboxy group of acrylic acid.
As the “tertiary alkyl ester type acid dissociable, dissolution inhibiting group that is directly bonded to the carboxy group of acrylic acid to form a tertiary alkyl ester”, specifically, in the description of the structural unit (a1), X ′ in the formula (a1-1) mentioned can be mentioned.
“A group in which a tertiary carbon atom is formed by forming a ring skeleton of a monovalent aliphatic cyclic group and bonding a methyl group to a carbon atom bonded to an atom adjacent to the acid dissociable, dissolution inhibiting group. Examples of the compound include those in which R 14 in the formulas (1-1) to (1-9) described in the description of the structural unit (a1) is a methyl group.
Such an acid dissociable, dissolution inhibiting group has a relatively high deprotection energy and is difficult to dissociate. Therefore, it is suitable for the second positive resist composition.
(イ)アクリル酸のカルボキシ基に直接結合して第3級アルキルエステルを形成している第3級アルキルエステル型酸解離性溶解抑制基であって、1価の脂肪族環式基の環骨格を構成し、当該酸解離性溶解抑制基に隣接する酸素原子(−C(=O)−O−における−O−)と結合する炭素原子に、炭素数2以上のアルキル基が結合して第3級炭素原子が形成されている基。
「1価の脂肪族環式基の環骨格を構成し、当該酸解離性溶解抑制基に隣接する原子と結合する炭素原子に炭素数2以上のアルキル基が結合して第3級炭素原子が形成されている基」としては、たとえば、前記式(1−1)〜(1−9)におけるR14が炭素数2以上のアルキル基であるものが挙げられる。
かかる酸解離性溶解抑制基は、比較的(たとえば前記(ア)で示した基に比べて)脱保護エネルギーが低く、解離しやすい。たとえば前記式(1−1)におけるR14がメチル基である2−メチル−2−アダマンチル基(M)と、R14がエチル基である2−エチル−2−アダマンチル基(E)とを比較すると、Mの脱保護エネルギーが11.2[kcal/mol]であるのに対し、Eの脱保護エネルギーは8.3[kcal/mol]である。また、前記式(1−2)におけるgが2であり、R14がエチル基であるエチルシクロヘキシル基の脱保護エネルギーは8.1[kcal/mol]である。
そのため、該酸解離性溶解抑制基は、第一のポジ型レジスト組成物に適している。
ただし、該酸解離性溶解抑制基よりも脱保護エネルギーが低い酸解離性溶解抑制基(たとえばアセタール型酸解離性溶解抑制基等)を第一のポジ型レジスト組成物に用いる場合は、第二のポジ型レジスト組成物に用いることもできる。
(A) A tertiary alkyl ester-type acid dissociable, dissolution inhibiting group that is directly bonded to the carboxy group of acrylic acid to form a tertiary alkyl ester, and a ring skeleton of a monovalent aliphatic cyclic group And an alkyl group having 2 or more carbon atoms is bonded to the carbon atom bonded to the oxygen atom adjacent to the acid dissociable, dissolution inhibiting group (—O— in —C (═O) —O—). A group in which a tertiary carbon atom is formed.
“The monovalent aliphatic cyclic group is composed of a ring skeleton, and an alkyl group having 2 or more carbon atoms is bonded to a carbon atom bonded to an atom adjacent to the acid dissociable, dissolution inhibiting group, thereby forming a tertiary carbon atom. Examples of the “group formed” include those in which R 14 in the formulas (1-1) to (1-9) is an alkyl group having 2 or more carbon atoms.
Such an acid dissociable, dissolution inhibiting group has a relatively low deprotection energy (e.g., compared to the group shown in (a) above) and is easily dissociated. For example, the 2-methyl-2-adamantyl group (M) in which R 14 in the formula (1-1) is a methyl group is compared with the 2-ethyl-2-adamantyl group (E) in which R 14 is an ethyl group. Then, the deprotection energy of M is 11.2 [kcal / mol], whereas the deprotection energy of E is 8.3 [kcal / mol]. The deprotection energy of the ethylcyclohexyl group in which g in the formula (1-2) is 2 and R 14 is an ethyl group is 8.1 [kcal / mol].
Therefore, the acid dissociable, dissolution inhibiting group is suitable for the first positive resist composition.
However, when an acid dissociable dissolution inhibiting group (for example, an acetal type acid dissociable dissolution inhibiting group) having lower deprotection energy than the acid dissociable dissolution inhibiting group is used in the first positive resist composition, It can also be used for the positive resist composition.
(ウ)アクリル酸のカルボキシ基に直接結合して第3級アルキルエステルを形成している第3級アルキルエステル型酸解離性溶解抑制基であって、1価の脂肪族環式基と、これに結合する第3級炭素原子を有する分岐鎖状アルキレンとを有する基を有する基。
「1価の脂肪族環式基と、これに結合する第3級炭素原子を有する分岐鎖状アルキレンとを有する基を有する基」としては、たとえば前記構成単位(a1)の説明で挙げた式(2−1)〜(2−6)で表される基が挙げられる。
かかる酸解離性溶解抑制基は、比較的脱保護エネルギーが高く、解離しにくい。そのため、第二のポジ型レジストに適している。
(C) A tertiary alkyl ester-type acid dissociable, dissolution inhibiting group that is directly bonded to the carboxy group of acrylic acid to form a tertiary alkyl ester, which is a monovalent aliphatic cyclic group, and A group having a group having a branched alkylene having a tertiary carbon atom bonded to.
Examples of the “group having a monovalent aliphatic cyclic group and a group having a branched alkylene having a tertiary carbon atom bonded thereto” include, for example, the formulas mentioned in the description of the structural unit (a1). Examples include groups represented by (2-1) to (2-6).
Such an acid dissociable, dissolution inhibiting group has a relatively high deprotection energy and is difficult to dissociate. Therefore, it is suitable for the second positive resist.
(エ)アクリル酸のカルボキシ基に直接結合して第3級アルキルエステルを形成している第3級アルキルエステル型酸解離性溶解抑制基であって脂肪族分岐鎖状である基。
「脂肪族分岐鎖状である基」としては、たとえば前記構成単位(a1)の説明で、第3級アルキルエステル型酸解離性溶解抑制基として挙げた脂肪族分岐鎖状酸解離性溶解抑制基(たとえば式−C(R71)(R72)(R73)で表される基)が挙げられる。
かかる脂肪族分岐鎖状酸解離性溶解抑制基は、比較的脱保護エネルギーが高く、解離しにくい。そのため、第二のポジ型レジストに好適である。
(D) A tertiary alkyl ester type acid dissociable, dissolution inhibiting group that is directly bonded to the carboxy group of acrylic acid to form a tertiary alkyl ester, and is an aliphatic branched group.
As the “aliphatic branched group”, for example, the aliphatic branched acid dissociable, dissolution inhibiting group mentioned as the tertiary alkyl ester type acid dissociable, dissolution inhibiting group in the description of the structural unit (a1). (For example, a group represented by the formula —C (R 71 ) (R 72 ) (R 73 )).
Such an aliphatic branched acid dissociable, dissolution inhibiting group has a relatively high deprotection energy and is difficult to dissociate. Therefore, it is suitable for the second positive resist.
(オ)アクリル酸のカルボキシ基に直接結合せず、連結基を介して結合している第3級アルキルエステル型酸解離性溶解抑制基。
具体的には、前記構成単位(a1)の説明で挙げた式(a1−3)におけるX’が挙げられる。
かかる酸解離性溶解抑制基は、連結基が介在していることにより、同じ構造の基が連結基を介在せずに直接結合している場合に比べて、比較的脱保護エネルギーが低く、解離しやすい。そのため、第一のポジ型レジスト組成物に適している。
(E) A tertiary alkyl ester type acid dissociable, dissolution inhibiting group which is not directly bonded to the carboxy group of acrylic acid but bonded via a linking group.
Specifically, X ′ in the formula (a1-3) exemplified in the description of the structural unit (a1) can be given.
Such an acid dissociable, dissolution inhibiting group has a relatively low deprotection energy due to the presence of a linking group, compared to the case where a group having the same structure is directly bonded without a linking group. It's easy to do. Therefore, it is suitable for the first positive resist composition.
(カ)アセタール型酸解離性溶解抑制基。
アセタール型酸解離性溶解抑制基として、具体的には、前記構成単位(a1)の説明で挙げたものと同様のものが挙げられる。
アセタール型酸解離性溶解抑制基は、比較的脱保護エネルギーが低く、解離しやすい。
たとえばアダマントキシメチル基の脱保護エネルギーは8.4[kcal/mol]である。そのため、第一の化学増幅型レジストに適している。
(F) Acetal type acid dissociable, dissolution inhibiting group.
Specific examples of the acetal type acid dissociable, dissolution inhibiting group include the same groups as those described in the description of the structural unit (a1).
The acetal type acid dissociable, dissolution inhibiting group has a relatively low deprotection energy and is easily dissociated.
For example, the deprotection energy of the adamantoxymethyl group is 8.4 [kcal / mol]. Therefore, it is suitable for the first chemically amplified resist.
(キ)多官能型酸解離性溶解抑制基。
多官能酸解離性溶解抑制基は、例えば特開2005−325325号公報等に記載されているもの(一般式:R−[O−CH2]m”−(式中、Rは炭素数20以下のm”価以上の価数を有する有機基を表し、m”は2から5の整数を表す。)で示される基)が挙げられる。
多官能型酸解離性溶解抑制基は、比較的脱保護エネルギーが低く、解離しやすい。そのため、第一のポジ型レジスト組成物に適している。
(G) A polyfunctional acid dissociable, dissolution inhibiting group.
Examples of the polyfunctional acid dissociable, dissolution inhibiting group include those described in JP-A No. 2005-325325 (general formula: R— [O—CH 2 ] m ″ — (wherein R has 20 or less carbon atoms). M ″ represents an organic group having a valence greater than or equal to m ″, and m ″ represents an integer of 2 to 5.)).
The polyfunctional acid dissociable, dissolution inhibiting group has a relatively low deprotection energy and is easily dissociated. Therefore, it is suitable for the first positive resist composition.
第一のポジ型レジスト組成物の酸解離性溶解抑制基(以下、保護基1という。)と、第二のポジ型レジスト組成物の酸解離性溶解抑制基(以下、保護基2という。)との組み合わせとしては、特に、以下に示すものが好ましい。
[組み合わせ1]:保護基1が前記(イ)および(オ)からなる群から選択される少なくとも1種であり、保護基2が前記(ア)である。
[組み合わせ2]:保護基1が前記(イ)および(オ)からなる群から選択される少なくとも1種であり、保護基2が前記(エ)である。
[組み合わせ3]:保護基1が前記(ア)および(イ)からなる群から選択される少なくとも1種であり、保護基2が前記(エ)である。
An acid dissociable, dissolution inhibiting group (hereinafter referred to as protective group 1) of the first positive resist composition and an acid dissociable, dissolution inhibiting group (hereinafter referred to as protective group 2) of the second positive resist composition. In particular, the following combinations are preferable.
[Combination 1]: The protecting
[Combination 2]: The protecting
[Combination 3]: The protecting
次に、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの例によって限定されるものではない。 EXAMPLES Next, although an Example demonstrates this invention further in detail, this invention is not limited by these examples.
(リソグラフィー用洗浄液の調製)
純水に、平均炭素数15の直鎖状のアルキル基を有するアルキルスルホン酸を1300ppm、モノエタノールアミンを90ppmとなるようにそれぞれ添加し、リソグラフィー用洗浄液(当該洗浄液のpH2.6)を調製した。
リソグラフィー用洗浄液のpHは、常温(25℃)で、pH/ORPメーター(製品名「TPX−90Si」、株式会社東興化学研究所製)により測定した。
(Preparation of cleaning liquid for lithography)
Alkylsulfonic acid having a linear alkyl group having an average carbon number of 15 was added to pure water so that 1300 ppm and monoethanolamine were 90 ppm, respectively, to prepare a cleaning liquid for lithography (pH 2.6 of the cleaning liquid). .
The pH of the cleaning liquid for lithography was measured at room temperature (25 ° C.) with a pH / ORP meter (product name “TPX-90Si”, manufactured by Toko Chemical Laboratory Co., Ltd.).
<基材成分(A)の合成>
本実施例において、基材成分(A)として用いた高分子化合物(A1−2)は、下記化学式で表される化合物(1)〜(5)を用いて、以下に示すポリマー合成例により合成することによって得た。
当該ポリマー合成例で使用した化合物(1)は、以下に示すモノマー合成例により合成した。
<Synthesis of base material component (A)>
In this example, the polymer compound (A1-2) used as the substrate component (A) was synthesized by the following polymer synthesis examples using compounds (1) to (5) represented by the following chemical formulas. Was obtained by
Compound (1) used in the polymer synthesis example was synthesized by the monomer synthesis example shown below.
[モノマー合成例1:化合物(1)の合成]
500mlの3つ口フラスコに、窒素雰囲気下、アルコール(1)20g(105.14mmol)、エチルジイソプロピルアミノカルボジイミド(EDCI)塩酸塩30.23g(157.71mmol)およびジメチルアミノピリジン(DMAP)0.6g(5mmol)のTHF溶液300mlを入れ、そこに、氷冷下(0℃)で前駆体(1)16.67g(115.66mmol)を加えた後、室温で12時間撹拌した。
薄層クロマトグラフィー(TLC)にて原料の消失を確認後、50mlの水を加えて反応を停止した。反応溶媒を減圧濃縮し、酢酸エチルで3回抽出して得られた有機層を水、飽和炭酸水素ナトリウム、1N―HClaqの順で洗浄した。減圧下、溶媒留去して得られた生成物を乾燥させ、化合物(1)を得た。
[Monomer Synthesis Example 1: Synthesis of Compound (1)]
In a 500 ml three-necked flask, under a nitrogen atmosphere, 20 g (105.14 mmol) of alcohol (1), 30.23 g (157.71 mmol) of ethyldiisopropylaminocarbodiimide (EDCI) hydrochloride and 0.6 g of dimethylaminopyridine (DMAP) After adding 300 ml of a THF solution of (5 mmol), 16.67 g (115.66 mmol) of the precursor (1) was added under ice cooling (0 ° C.), and the mixture was stirred at room temperature for 12 hours.
After confirming disappearance of the raw material by thin layer chromatography (TLC), 50 ml of water was added to stop the reaction. The reaction solvent was concentrated under reduced pressure, and the organic layer obtained by extraction three times with ethyl acetate was washed with water, saturated sodium bicarbonate and 1N-HClaq in this order. The product obtained by distilling off the solvent under reduced pressure was dried to obtain compound (1).
得られた化合物(1)の機器分析結果は、以下の通りであった。
1H−NMR(CDCl3,400MHz):δ(ppm)=6.22(s,1H,Ha),5.70(s,1H,Hb),4.71−4.85(m,2H,Hc,d),4.67(s,2H,Hk),3.40−3.60(m,2H,He,f),2.58−2.70(m,1H,Hg),2.11−2.21(m,2H,Hh),2.00(s,3H,Hi),1.76−2.09(m,2H,Hj).
上記の結果から、化合物(1)が下記に示す構造を有することが確認できた。
The instrumental analysis result of the obtained compound (1) was as follows.
1 H-NMR (CDCl 3 , 400 MHz): δ (ppm) = 6.22 (s, 1H, H a ), 5.70 (s, 1H, H b ), 4.71-4.85 (m, 2H, H c, d ), 4.67 (s, 2H, H k ), 3.40-3.60 (m, 2H, H e, f ), 2.58-2.70 (m, 1H, H g), 2.11-2.21 (m, 2H, H h), 2.00 (s, 3H, H i), 1.76-2.09 (m, 2H, H j).
From the results described above, it was confirmed that the compound (1) had a structure shown below.
[ポリマー合成例1:高分子化合物(A1−2)の合成]
温度計、還流管を繋いだ3つ口フラスコに、11.77g(69.23mmol)の化合物(2)、15.00g(47.47mmol)の化合物(1)、16.58g(63.29mmol)の化合物(3)、4.65g(27.69mmol)の化合物(4)、3.27g(13.85mmol)の化合物(5)を、76.91gのメチルエチルケトン(MEK)に溶解させた。この溶液に、重合開始剤としてアゾビスイソ酪酸ジメチル(V−601)を22.1mmol添加し溶解させた。これを窒素雰囲気下、3時間かけて、78℃に加熱したMEK42.72gに滴下した。滴下終了後、反応液を4時間加熱撹拌し、その後、反応液を室温まで冷却した。得られた反応重合液を大量のノルマル(n−)ヘプタンに滴下し、重合体を析出させる操作を行い、沈殿した白色粉体をろ別、n−ヘプタン/イソプロピルアルコール混合溶媒にて洗浄、乾燥して、目的物である高分子化合物(A1−2)を41g得た。
この高分子化合物(A1−2)について、GPC測定により求めた標準ポリスチレン換算の質量平均分子量(Mw)は7,000であり、分子量分散度(Mw/Mn)は1.56であった。また、カーボン13核磁気共鳴スペクトル(600MHz_13C−NMR)により求められた共重合組成比(構造式中の各構成単位の割合(モル比))は、a2/a0/a11/a12/a3=35/22/18/13/12であった。
[Polymer Synthesis Example 1: Synthesis of Polymer Compound (A1-2)]
In a three-necked flask connected with a thermometer and a reflux tube, 11.77 g (69.23 mmol) of compound (2), 15.00 g (47.47 mmol) of compound (1), 16.58 g (63.29 mmol) Compound (3), 4.65 g (27.69 mmol) of Compound (4), 3.27 g (13.85 mmol) of Compound (5) were dissolved in 76.91 g of methyl ethyl ketone (MEK). To this solution, 22.1 mmol of dimethyl azobisisobutyrate (V-601) as a polymerization initiator was added and dissolved. The resultant was dropwise added to 42.72 g of MEK heated to 78 ° C. in a nitrogen atmosphere over 3 hours. After completion of dropping, the reaction solution was heated and stirred for 4 hours, and then the reaction solution was cooled to room temperature. The obtained reaction polymerization solution was dropped into a large amount of normal (n-) heptane, and the polymer was precipitated. The precipitated white powder was filtered, washed with a mixed solvent of n-heptane / isopropyl alcohol, and dried. As a result, 41 g of the target polymer compound (A1-2) was obtained.
With respect to this polymer compound (A1-2), the mass average molecular weight (Mw) in terms of standard polystyrene determined by GPC measurement was 7,000, and the molecular weight dispersity (Mw / Mn) was 1.56. The copolymer composition ratio (ratio (molar ratio) of each structural unit in the structural formula) determined by carbon 13 nuclear magnetic resonance spectrum (600 MHz — 13 C-NMR) is a2 / a0 / a11 / a12 / a3 = It was 35/22/18/13/12.
<試験例>
表1に示す各成分を混合して溶解し、化学増幅型ポジ型レジスト組成物を調製した。
<Test example>
Each component shown in Table 1 was mixed and dissolved to prepare a chemically amplified positive resist composition.
表1中の各略号は以下の意味を有する。また、[ ]内の数値は配合量(質量部)である。
(A)−1:下記化学式(A1−1)で表される質量平均分子量(Mw)10000、分散度1.60の共重合体。式中、( )の右下の符号は、該符号が付された構成単位の割合(モル%)を示し、a1:a2:a3=35:45:20である。
Each abbreviation in Table 1 has the following meaning. Moreover, the numerical value in [] is a compounding quantity (mass part).
(A) -1: a copolymer having a mass average molecular weight (Mw) of 10,000 and a dispersity of 1.60 represented by the following chemical formula (A1-1). In the formula, the symbol at the lower right of () indicates the ratio (mol%) of the structural unit to which the symbol is attached, and is a1: a2: a3 = 35: 45: 20.
(B)−1:下記化学式(B1)で表される化合物からなる酸発生剤。
(B)−2:下記化学式(B2)で表される化合物からなる酸発生剤。
(B)−3:下記化学式(B3)で表される化合物からなる酸発生剤。
(B) -1: An acid generator comprising a compound represented by the following chemical formula (B1).
(B) -2: An acid generator composed of a compound represented by the following chemical formula (B2).
(B) -3: An acid generator composed of a compound represented by the following chemical formula (B3).
(D)−1:トリ−n−ペンチルアミン。
(E)−1:サリチル酸。
(S)−1:γ−ブチロラクトン。
(S)−2:PGMEAとPGMEとの混合溶剤(PGMEA:PGME=6:4(質量比))。
(D) -1: tri-n-pentylamine.
(E) -1: salicylic acid.
(S) -1: γ-butyrolactone.
(S) -2: Mixed solvent of PGMEA and PGME (PGMEA: PGME = 6: 4 (mass ratio)).
[工程(1)]
有機系反射防止膜組成物「ARC29」(商品名、ブリュワーサイエンス社製)を、スピンナーを用いて8インチのシリコンウェーハ上に塗布し、ホットプレート上で、205℃で60秒間焼成して乾燥させることにより、膜厚82nmの有機系反射防止膜を形成した。
該有機系反射防止膜上に、上記レジスト組成物(1−0)を、スピンナーを用いて塗布し、ホットプレート上で、110℃で60秒間のプレベーク(PAB)を行い、乾燥することにより、膜厚100nmのレジスト膜を形成した。
次に、該レジスト膜に対して、ArF露光装置NSR−S302(ニコン社製;NA(開口数)=0.60,2/3輪帯照明)により、ライン幅120nm/ピッチ240nmのラインアンドスペースのレジストパターン(以下「LSパターン」という。)をターゲットとするフォトマスク(6%ハーフトーン)を介して、前記レジスト膜に対してArFエキシマレーザー(193nm)を選択的に照射した。
そして、110℃で60秒間の露光後加熱(PEB)処理を行い、さらに23℃にて2.38質量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)水溶液「NMD−3」(商品名、東京応化工業社製)を用いて30秒間のアルカリ現像を行った。
その結果、前記レジスト膜に、幅120nmのラインが等間隔(ピッチ240nm)に配置されたラインアンドスペースのレジストパターン(以下「LSパターン(a)」という。)が形成された。かかるLSパターン(a)が形成される最適露光量Eop、すなわち感度を求めたところ、25.0(mJ/cm2)であった。
[Step (1)]
An organic antireflection film composition “ARC29” (trade name, manufactured by Brewer Science Co., Ltd.) is applied onto an 8-inch silicon wafer using a spinner, and baked on a hot plate at 205 ° C. for 60 seconds to be dried. Thus, an organic antireflection film having a film thickness of 82 nm was formed.
On the organic antireflection film, the resist composition (1-0) is applied using a spinner, prebaked (PAB) at 110 ° C. for 60 seconds on a hot plate, and dried. A resist film having a thickness of 100 nm was formed.
Next, a line-and-space with a line width of 120 nm / pitch of 240 nm is applied to the resist film using an ArF exposure apparatus NSR-S302 (manufactured by Nikon; NA (numerical aperture) = 0.60, 2/3 annular illumination). The resist film was selectively irradiated with an ArF excimer laser (193 nm) through a photomask (6% halftone) targeting the resist pattern (hereinafter referred to as “LS pattern”).
Then, a post-exposure heating (PEB) treatment was performed at 110 ° C. for 60 seconds, and a 2.38 mass% tetramethylammonium hydroxide (TMAH) aqueous solution “NMD-3” (trade name, Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) at 23 ° C. For 30 seconds.
As a result, a line-and-space resist pattern (hereinafter referred to as “LS pattern (a)”) in which lines with a width of 120 nm are arranged at equal intervals (pitch 240 nm) was formed on the resist film. The optimum exposure amount Eop at which the LS pattern (a) was formed, that is, the sensitivity was determined to be 25.0 (mJ / cm 2 ).
かかるLSパターン(a)の形成において、前記フォトマスク(6%ハーフトーン)を、ライン幅130nm/ピッチ260nmのLSパターンをターゲットとするフォトマスク(6%ハーフトーン)に変更した以外は同様にしてパターン形成(露光量は前記Eopと同じ25.0(mJ/cm2))を行った。
その結果、前記レジスト膜に、幅130nmのラインが等間隔(ピッチ260nm)に配置されたLSパターン(以下「LSパターン(b)」という。)を形成した。
In forming the LS pattern (a), the photomask (6% halftone) was changed to a photomask (6% halftone) targeting the LS pattern having a line width of 130 nm / pitch of 260 nm. Pattern formation (exposure amount was 25.0 (mJ / cm 2 ), the same as Eop) was performed.
As a result, an LS pattern (hereinafter referred to as “LS pattern (b)”) in which lines having a width of 130 nm are arranged at equal intervals (pitch: 260 nm) was formed on the resist film.
また、かかるLSパターン(a)の形成において、LSパターンをターゲットとするフォトマスク(6%ハーフトーン)を用いる代わりに大面積露光を行った以外は同様にしてパターン形成(露光量は前記Eopと同じ25.0(mJ/cm2))を行い、大面積パターンを形成した。 Further, in the formation of the LS pattern (a), pattern formation (exposure amount is the same as Eop) except that large area exposure was performed instead of using a photomask (6% halftone) targeting the LS pattern. The same 25.0 (mJ / cm 2 )) was performed to form a large area pattern.
(試験例1:純水による洗浄、工程(3)、アルカリ現像)
前記のLSパターン(a)、LSパターン(b)及び大面積パターンを、純水を用いてそれぞれ洗浄した。具体的には、パターン全体に向かって、「純水」を、シリコンウェーハに対して垂直方向からノズルより30秒間吹き付ける(塗出する)ことによってそれぞれ洗浄した。
次に、洗浄後の各パターンに対して、140℃で60秒間のハードベークをそれぞれ行った(工程(3))。
次いで、ハードベーク後の各パターンに対して、23℃にて2.38質量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)水溶液「NMD−3」(商品名、東京応化工業社製)を用いて30秒間のアルカリ現像を行い、その後、純水を用いて15秒間リンスし、振り切り乾燥をそれぞれ行った。
その結果、いずれのパターンも、若干の膜減りが認められたものの、前記有機系反射防止膜上に残存していた。
(Test Example 1: Cleaning with pure water, step (3), alkali development)
The LS pattern (a), the LS pattern (b), and the large area pattern were each washed with pure water. Specifically, “pure water” was cleaned by spraying (applying) “pure water” from the nozzle in a direction perpendicular to the silicon wafer for 30 seconds toward the entire pattern.
Next, each pattern after cleaning was hard baked at 140 ° C. for 60 seconds (step (3)).
Next, for each pattern after hard baking, an aqueous 2.38 mass% tetramethylammonium hydroxide (TMAH) solution “NMD-3” (trade name, manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) is used at 23 ° C. for 30 seconds. Then, alkali development was performed, followed by rinsing with pure water for 15 seconds, followed by shaking and drying.
As a result, all the patterns remained on the organic antireflection film although slight film reduction was observed.
(試験例2:工程(2)、工程(3)、アルカリ現像)
前記のLSパターン(a)、LSパターン(b)及び大面積パターンを、前記リソグラフィー用洗浄液(当該洗浄液のpH2.6)を用いてそれぞれ洗浄した。具体的には、パターン全体に向かって、「前記リソグラフィー用洗浄液」を、シリコンウェーハに対して垂直方向からノズルより30秒間吹き付ける(塗出する)ことによってそれぞれ洗浄した(工程(2))。
次に、洗浄後の各パターンに対して、140℃で60秒間のハードベークをそれぞれ行った(工程(3))。
次いで、ハードベーク後の各パターンに対して、23℃にて2.38質量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)水溶液「NMD−3」(商品名、東京応化工業社製)を用いて30秒間のアルカリ現像を行い、その後、純水を用いて15秒間リンスし、振り切り乾燥をそれぞれ行った。
その結果、いずれのパターンもTMAH水溶液に溶解して完全に消失していた。
(Test Example 2: Step (2), Step (3), alkali development)
The LS pattern (a), the LS pattern (b), and the large area pattern were respectively cleaned using the lithography cleaning liquid (pH 2.6 of the cleaning liquid). Specifically, “the lithography cleaning liquid” was sprayed from the nozzle in a direction perpendicular to the silicon wafer for 30 seconds toward the entire pattern (step (2)).
Next, each pattern after cleaning was hard baked at 140 ° C. for 60 seconds (step (3)).
Next, for each pattern after hard baking, an aqueous 2.38 mass% tetramethylammonium hydroxide (TMAH) solution “NMD-3” (trade name, manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) is used at 23 ° C. for 30 seconds. Then, alkali development was performed, followed by rinsing with pure water for 15 seconds, followed by shaking and drying.
As a result, all the patterns were dissolved in the TMAH aqueous solution and completely disappeared.
<実施例1〜2>
表2に示す各成分を混合して溶解し、第一の化学増幅型ポジ型レジスト組成物と、パターン反転用組成物(化学増幅型ポジ型レジスト組成物)とをそれぞれ調製した。
<Examples 1-2>
Each component shown in Table 2 was mixed and dissolved to prepare a first chemically amplified positive resist composition and a pattern reversal composition (chemically amplified positive resist composition).
表2中の各略号は以下の意味を有する。また、[ ]内の数値は配合量(質量部)である。
(A)−2:前記高分子化合物(A1−2)。
(A)−3:下記化学式(A1’−1)で表される質量平均分子量(Mw)12000、分散度2.1の共重合体。式中、( )の右下の符号は、該符号が付された構成単位の割合(モル%)を示し、a6’:a7’:a1’=65:20:15である。
Each abbreviation in Table 2 has the following meaning. Moreover, the numerical value in [] is a compounding quantity (mass part).
(A) -2: The polymer compound (A1-2).
(A) -3: a copolymer having a weight average molecular weight (Mw) of 12000 and a dispersity of 2.1 represented by the following chemical formula (A1′-1). In the formula, the symbol at the lower right of () indicates the ratio (mol%) of the structural unit to which the symbol is attached, and is a6 ′: a7 ′: a1 ′ = 65: 20: 15.
(B)−1:下記化学式(B1)で表される化合物からなる酸発生剤。
(B)−4:下記化学式(B4)で表される化合物からなる酸発生剤。
(B) -1: An acid generator comprising a compound represented by the following chemical formula (B1).
(B) -4: An acid generator composed of a compound represented by the following chemical formula (B4).
(B)−5:(4−メチルフェニル)ジフェニルスルホニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネート。
(D)−1:トリ−n−ペンチルアミン。
(E)−1:サリチル酸。
(F)−1:米国特許出願公開第2009/0197204号明細書のExample32と同様にして合成された含フッ素高分子化合物(F1−1−1)。Mw:18000、分子量分散度:1.5、f1/f2=78/22(モル比)。
(B) -5: (4-Methylphenyl) diphenylsulfonium nonafluoro-n-butanesulfonate.
(D) -1: tri-n-pentylamine.
(E) -1: salicylic acid.
(F) -1: a fluorine-containing polymer compound (F1-1-1) synthesized in the same manner as Example 32 of US Patent Application Publication No. 2009/0197204. Mw: 18000, molecular weight dispersity: 1.5, f1 / f2 = 78/22 (molar ratio).
(S)−1:γ−ブチロラクトン。
(S)−3:PGMEAとPGMEとシクロヘキサノン(CH)との混合溶剤(PGMEA:PGME:CH=45:30:25(質量比))。
(S)−4:1−ブトキシ−2−プロパノール(PGB)とPGMEAとの混合溶剤(PGB:PGMEA=90:10(質量比))。
(S) -1: γ-butyrolactone.
(S) -3: A mixed solvent of PGMEA, PGME and cyclohexanone (CH) (PGMEA: PGME: CH = 45: 30: 25 (mass ratio)).
(S) -4: A mixed solvent of 1-butoxy-2-propanol (PGB) and PGMEA (PGB: PGMEA = 90: 10 (mass ratio)).
(実施例1)
[工程(1)]
有機系反射防止膜組成物「ARC29」(商品名、ブリュワーサイエンス社製)を、スピンナーを用いて8インチのシリコンウェーハ上に塗布し、ホットプレート上で、205℃で60秒間焼成して乾燥させることにより、膜厚82nmの有機系反射防止膜を形成した。
該有機系反射防止膜上に、上記レジスト組成物(1−1)を、スピンナーを用いて塗布し、ホットプレート上で、110℃で60秒間のプレベーク(PAB)を行い、乾燥することにより、膜厚100nmのレジスト膜(第一のレジスト膜)を形成した。
次に、該第一のレジスト膜に対し、ArF露光装置NSR−S302(ニコン社製;NA(開口数)=0.60,2/3輪帯照明)により、ライン幅130nm/ピッチ260nmのLSパターンをターゲットとするフォトマスク(6%ハーフトーン)を介して、ArFエキシマレーザー(193nm)を選択的に照射した。
そして、95℃で60秒間の露光後加熱(PEB)処理を行い、さらに23℃にて2.38質量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)水溶液「NMD−3」(商品名、東京応化工業社製)を用いて30秒間のアルカリ現像を行った。
その結果、前記第一のレジスト膜に、幅130nmのラインが等間隔(ピッチ260nm)に配置されたLSパターン(以下「LSパターン(c)」という。)が形成された。かかるLSパターン(c)が形成される最適露光量Eop、すなわち感度を求めたところ、32.0(mJ/cm2)であった。
Example 1
[Step (1)]
An organic antireflection film composition “ARC29” (trade name, manufactured by Brewer Science Co., Ltd.) is applied onto an 8-inch silicon wafer using a spinner, and baked on a hot plate at 205 ° C. for 60 seconds to be dried. Thus, an organic antireflection film having a film thickness of 82 nm was formed.
On the organic antireflection film, the resist composition (1-1) is applied using a spinner, prebaked (PAB) at 110 ° C. for 60 seconds on a hot plate, and dried. A resist film (first resist film) having a thickness of 100 nm was formed.
Next, LS having a line width of 130 nm / pitch of 260 nm is applied to the first resist film by an ArF exposure apparatus NSR-S302 (manufactured by Nikon; NA (numerical aperture) = 0.60, 2/3 annular illumination). ArF excimer laser (193 nm) was selectively irradiated through a photomask (6% halftone) targeting the pattern.
Then, a post-exposure heating (PEB) treatment was performed at 95 ° C. for 60 seconds, and a 2.38 mass% tetramethylammonium hydroxide (TMAH) aqueous solution “NMD-3” (trade name, Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) at 23 ° C. For 30 seconds.
As a result, an LS pattern (hereinafter referred to as “LS pattern (c)”) in which lines having a width of 130 nm are arranged at equal intervals (pitch: 260 nm) was formed on the first resist film. When the optimum exposure amount Eop at which the LS pattern (c) was formed, that is, the sensitivity was determined, it was 32.0 (mJ / cm 2 ).
[工程(2)]
前記のLSパターン(c)を、前記リソグラフィー用洗浄液(当該洗浄液のpH2.6)を用いて洗浄した。具体的には、パターン全体に向かって、「前記リソグラフィー用洗浄液」を、シリコンウェーハに対して垂直方向からノズルより30秒間吹き付ける(塗出する)ことによって洗浄した。
[Step (2)]
The LS pattern (c) was cleaned using the lithography cleaning liquid (pH of the cleaning liquid 2.6). Specifically, the cleaning was performed by spraying (coating) the “lithographic cleaning liquid” from the nozzle in a direction perpendicular to the silicon wafer for 30 seconds toward the entire pattern.
[工程(3)]
次に、洗浄後のパターンに対して、140℃で60秒間のハードベークを行った。
[Step (3)]
Next, hard baking was performed on the cleaned pattern at 140 ° C. for 60 seconds.
[工程(4)]
次いで、前記LSパターン(c)が形成された該有機系反射防止膜上に、上記レジスト組成物(2−1)を、スピンナーを用いて塗布し、ホットプレート上で、90℃で60秒間のプレベーク(PAB)を行い、乾燥することにより、膜厚120nmのレジスト膜(パターン反転用膜)を形成した。
次に、23℃にて2.38質量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)水溶液「NMD−3」(商品名、東京応化工業社製)を用いて30秒間のアルカリ現像を行った。
[Step (4)]
Next, the resist composition (2-1) is applied onto the organic antireflection film on which the LS pattern (c) has been formed using a spinner, and is heated on a hot plate at 90 ° C. for 60 seconds. By performing pre-baking (PAB) and drying, a resist film (pattern inversion film) having a film thickness of 120 nm was formed.
Next, alkali development was performed for 30 seconds at 23 ° C. using an aqueous 2.38 mass% tetramethylammonium hydroxide (TMAH) solution “NMD-3” (trade name, manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.).
その結果、第一のレジスト膜に形成された前記LSパターン(c)のライン部分がTMAH水溶液に溶解して除去されると共に、前記LSパターン(c)のスペース部分に、前記パターン反転用膜に由来するラインが形成されることにより、前記LSパターン(c)の反転パターン、すなわちスペース幅約130nm/ピッチ約260nmのスペースアンドラインのレジストパターン(以下「SLパターン」という。)、が形成された。 As a result, the line portion of the LS pattern (c) formed in the first resist film is dissolved and removed in the TMAH aqueous solution, and the pattern inversion film is formed in the space portion of the LS pattern (c). By forming the derived line, an inverted pattern of the LS pattern (c), that is, a space-and-line resist pattern (hereinafter referred to as “SL pattern”) having a space width of about 130 nm / pitch of about 260 nm was formed. .
(実施例2)
実施例1の反転パターン(SLパターン)の形成において、工程(1)で用いたフォトマスク(6%ハーフトーン)を、ライン幅120nm/ピッチ300nmのLSパターンをターゲットとするフォトマスク(6%ハーフトーン)に変更した以外は同様にしてパターン形成を行った。
(Example 2)
In the formation of the reversal pattern (SL pattern) of Example 1, the photomask (6% halftone) used in step (1) is a photomask (6% half) that targets an LS pattern with a line width of 120 nm / pitch of 300 nm. The pattern was formed in the same manner except that the tone was changed.
その結果、第一のレジスト膜に形成されたLSパターンのライン部分がTMAH水溶液に溶解して除去されると共に、当該LSパターンのスペース部分に、パターン反転用膜に由来するラインが形成されることにより、当該LSパターンの反転パターン、すなわちスペース幅約120nm/ピッチ約300nmのSLパターンが形成された。 As a result, the line portion of the LS pattern formed in the first resist film is dissolved and removed in the TMAH aqueous solution, and a line derived from the pattern inversion film is formed in the space portion of the LS pattern. As a result, an inverted pattern of the LS pattern, that is, an SL pattern having a space width of about 120 nm / pitch of about 300 nm was formed.
<実施例3>
表3に示す各成分を混合して溶解し、第一の化学増幅型ポジ型レジスト組成物と、パターン反転用組成物とをそれぞれ調製した。
<Example 3>
Each component shown in Table 3 was mixed and dissolved to prepare a first chemically amplified positive resist composition and a pattern reversal composition.
表3中の各略号は以下の意味を有する。また、[ ]内の数値は配合量(質量部)である。
(A)−1:上記化学式(A1−1)で表される質量平均分子量(Mw)10000、分散度1.60の共重合体。構成単位の割合(モル%)a1:a2:a3=35:45:20。
(A)−4:下記化学式(A1−3)で表される質量平均分子量(Mw)7000、分散度1.60の共重合体。式中、( )の右下の符号は、該符号が付された構成単位の割合(モル%)を示し、a2:a1:a3:a5’=25:45:15:15である。
(A)−5:下記化学式(A”−1)で表される質量平均分子量(Mw)2600、分散度2.00の共重合体。式中、( )の右下の符号は、該符号が付された構成単位の割合(モル%)を示し、a6’:a7’=70:30である。
Each abbreviation in Table 3 has the following meaning. Moreover, the numerical value in [] is a compounding quantity (mass part).
(A) -1: a copolymer having a mass average molecular weight (Mw) of 10,000 and a dispersity of 1.60 represented by the above chemical formula (A1-1). Ratio of constituent units (mol%) a1: a2: a3 = 35: 45: 20.
(A) -4: A copolymer having a mass average molecular weight (Mw) of 7000 and a dispersity of 1.60 represented by the following chemical formula (A1-3). In the formula, the symbol on the lower right of () indicates the ratio (mol%) of the structural unit to which the symbol is attached, and is a2: a1: a3: a5 ′ = 25: 45: 15: 15.
(A) -5: a copolymer having a mass average molecular weight (Mw) of 2600 and a dispersity of 2.00 represented by the following chemical formula (A ″ -1). Represents the ratio (mol%) of the structural units to which a6 ′: a7 ′ = 70: 30.
(B)−5:(4−メチルフェニル)ジフェニルスルホニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネート。
(B)−6:下記化学式(B5)で表される化合物からなる酸発生剤。
(B) -5: (4-Methylphenyl) diphenylsulfonium nonafluoro-n-butanesulfonate.
(B) -6: An acid generator comprising a compound represented by the following chemical formula (B5).
(D)−1:トリ−n−ペンチルアミン。
(E)−1:サリチル酸。
(S)−2:PGMEAとPGMEとの混合溶剤(PGMEA:PGME=6:4(質量比))。
(S)−5:1−ブトキシ−2−プロパノール。
(S)−6:4−メチル−2−ペンタノール(メチルイソブチルカルビノール)とジブチルエーテルとの混合溶剤(メチルイソブチルカルビノール:ジブチルエーテル=1:9(質量比))。
(D) -1: tri-n-pentylamine.
(E) -1: salicylic acid.
(S) -2: Mixed solvent of PGMEA and PGME (PGMEA: PGME = 6: 4 (mass ratio)).
(S) -5: 1-butoxy-2-propanol.
(S) -6: A mixed solvent of 4-methyl-2-pentanol (methyl isobutyl carbinol) and dibutyl ether (methyl isobutyl carbinol: dibutyl ether = 1: 9 (mass ratio)).
(実施例3)
[工程(1)]
有機系反射防止膜組成物「ARC29」(商品名、ブリュワーサイエンス社製)を、スピンナーを用いて8インチのシリコンウェーハ上に塗布し、ホットプレート上で、205℃で60秒間焼成して乾燥させることにより、膜厚89nmの有機系反射防止膜を形成した。
該有機系反射防止膜上に、上記レジスト組成物(1−2)を、スピンナーを用いて塗布し、ホットプレート上で、120℃で60秒間のPABを行い、乾燥することにより、膜厚100nmのレジスト膜を形成した。
次に、該レジスト膜に対し、ArF露光装置NSR−S308F(ニコン社製;NA=0.92,Crosspole)により、ライン幅55nm/ピッチ220nmのLSパターンをターゲットとするフォトマスク(6%ハーフトーン)を介して、ArFエキシマレーザー(193nm)を選択的に照射した。
そして、110℃で60秒間の条件でPEB処理を行い、さらに23℃にて2.38質量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)水溶液「NMD−3」(商品名、東京応化工業社製)を用いて30秒間の条件でアルカリ現像し、その後30秒間、純水を用いて水リンスし、振り切り乾燥を行った。その後、150℃で60秒間のポストベーク処理をさらに行った。
その結果、前記レジスト膜に、ライン幅55nm、ピッチ220nmの1:3のLSパターン(以下「LSパターン(d1)」という。)が形成された。
Example 3
[Step (1)]
An organic antireflection film composition “ARC29” (trade name, manufactured by Brewer Science Co., Ltd.) is applied onto an 8-inch silicon wafer using a spinner, and baked on a hot plate at 205 ° C. for 60 seconds to be dried. Thereby, an organic antireflection film having a film thickness of 89 nm was formed.
The resist composition (1-2) is applied onto the organic antireflection film using a spinner, and subjected to PAB at 120 ° C. for 60 seconds on a hot plate, followed by drying to obtain a film thickness of 100 nm. The resist film was formed.
Next, a photomask (6% halftone) targeting an LS pattern with a line width of 55 nm / pitch of 220 nm is applied to the resist film using an ArF exposure apparatus NSR-S308F (Nikon Corp .; NA = 0.92, Crosspore). ) Was selectively irradiated with an ArF excimer laser (193 nm).
Then, PEB treatment was performed under conditions of 110 ° C. for 60 seconds, and further a 2.38 mass% tetramethylammonium hydroxide (TMAH) aqueous solution “NMD-3” (trade name, manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) at 23 ° C. Then, it was alkali-developed under conditions for 30 seconds, and then rinsed with pure water for 30 seconds, followed by shake-off drying. Thereafter, a post-bake treatment at 150 ° C. for 60 seconds was further performed.
As a result, a 1: 3 LS pattern (hereinafter referred to as “LS pattern (d1)”) having a line width of 55 nm and a pitch of 220 nm was formed on the resist film.
前記LSパターン(d1)のスペース部分の前記シリコンウェーハ上に、上記レジスト組成物(1−3)を、スピンナーを用いて塗布し、ホットプレート上で、120℃で60秒間のPABを行い、乾燥することにより、膜厚約100nmのレジスト膜を形成した。
次に、上記レジスト組成物(1−3)による該膜厚約100nmのレジスト膜に対し、ArF露光装置NSR−S308F(ニコン社製;NA=0.92,Crosspole)により、マスクパターンを介して、ArFエキシマレーザー(193nm)を選択的に照射した。
そして、90℃で60秒間の条件でPEB処理を行い、さらに23℃にて2.38質量%TMAH水溶液「NMD−3」(商品名、東京応化工業社製)を用いて30秒間の条件でアルカリ現像した。
その結果、LSパターン(d1)のスペース部分の中央に、新たにライン幅55nmのラインパターン(ライン幅55nm、ピッチ220nmの1:3の第二のLSパターン(d2))が形成され、最初のLSパターン(d1)と第二のLSパターン(d2)とで最終的にライン幅55nm、ピッチ110nmの1:1のLSパターン(d)が形成された。
The resist composition (1-3) is applied onto the silicon wafer in the space portion of the LS pattern (d1) using a spinner, and subjected to PAB at 120 ° C. for 60 seconds on a hot plate, followed by drying. As a result, a resist film having a thickness of about 100 nm was formed.
Next, with respect to the resist film having a film thickness of about 100 nm made of the resist composition (1-3), an ArF exposure apparatus NSR-S308F (manufactured by Nikon Corporation; NA = 0.92, Crosspore) through a mask pattern , ArF excimer laser (193 nm) was selectively irradiated.
Then, PEB treatment was performed at 90 ° C. for 60 seconds, and further at 23 ° C. using a 2.38 mass% TMAH aqueous solution “NMD-3” (trade name, manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) for 30 seconds. Alkali developed.
As a result, a line pattern having a line width of 55 nm (second LS pattern (d2) having a line width of 55 nm and a pitch of 220 nm of 1: 3) is newly formed in the center of the space portion of the LS pattern (d1). The LS pattern (d1) and the second LS pattern (d2) finally formed a 1: 1 LS pattern (d) having a line width of 55 nm and a pitch of 110 nm.
[工程(2)]
前記のLSパターン(d)を、前記リソグラフィー用洗浄液(当該洗浄液のpH2.6)を用いて洗浄した。具体的には、パターン全体に向かって、「前記リソグラフィー用洗浄液」を、シリコンウェーハに対して垂直方向からノズルより30秒間吹き付ける(塗出する)ことによって洗浄し、振り切り乾燥を行った。
[Step (2)]
The LS pattern (d) was cleaned using the lithography cleaning liquid (pH of the cleaning liquid 2.6). Specifically, the “lithography cleaning liquid” was cleaned by spraying (coating) the silicon wafer from the direction perpendicular to the silicon wafer for 30 seconds toward the entire pattern, and then shaken and dried.
[工程(3)]
次に、洗浄後のパターンに対して、140℃で60秒間のハードベークを行った。
[Step (3)]
Next, hard baking was performed on the cleaned pattern at 140 ° C. for 60 seconds.
[工程(4)]
次いで、前記LSパターン(d)が形成された該有機系反射防止膜上に、上記レジスト組成物(2−2)を、スピンナーを用いて塗布し、ホットプレート上で、90℃で60秒間のPABを行い、乾燥することにより、膜厚100nmのレジスト膜(パターン反転用膜)を形成した。
次に、23℃にて2.38質量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)水溶液「NMD−3」(商品名、東京応化工業社製)を用いて30秒間のアルカリ現像を行った。
[Step (4)]
Next, the resist composition (2-2) is applied on the organic antireflection film on which the LS pattern (d) has been formed using a spinner, and is heated on a hot plate at 90 ° C. for 60 seconds. By performing PAB and drying, a 100 nm-thick resist film (pattern inversion film) was formed.
Next, alkali development was performed for 30 seconds at 23 ° C. using an aqueous 2.38 mass% tetramethylammonium hydroxide (TMAH) solution “NMD-3” (trade name, manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.).
その結果、前記LSパターン(d)のライン部分がTMAH水溶液に溶解して除去されると共に、当該LSパターン(d)のスペース部分に、前記パターン反転用膜に由来するラインが形成されることにより、当該LSパターン(d)の反転パターン、すなわちスペース幅約55nm/ピッチ約110nmのSLパターンが形成された。 As a result, the line portion of the LS pattern (d) is dissolved and removed in the TMAH aqueous solution, and a line derived from the pattern reversal film is formed in the space portion of the LS pattern (d). Then, an inverted pattern of the LS pattern (d), that is, an SL pattern having a space width of about 55 nm / pitch of about 110 nm was formed.
1…支持体、2…第一のレジスト膜、3…フォトマスク、6…パターン反転用膜
DESCRIPTION OF
Claims (12)
前記第一のレジストパターンを、酸性のリソグラフィー用洗浄液を用いて洗浄する工程(2)と、
前記の洗浄後の第一のレジストパターンをベークする工程(3)と、
前記第一のレジストパターンが形成された前記支持体上に、前記第一のレジスト膜を溶解しない有機溶剤を含有するパターン反転用組成物を塗布してパターン反転用膜を形成し、アルカリ現像することにより前記第一のレジストパターンを除去してレジストパターンを形成する工程(4)とを有し、
前記リソグラフィー用洗浄液は、界面活性剤を含有する酸性溶液であることを特徴とするパターン形成方法。 On the support, the first chemically amplified positive resist composition is applied to form a first resist film, the first resist film is exposed, post-exposure baking is performed, and alkali development is performed. Forming a resist pattern (1);
Cleaning the first resist pattern with an acidic lithography cleaning solution (2);
A step (3) of baking the first resist pattern after the cleaning;
On the support on which the first resist pattern is formed, a pattern reversal composition containing an organic solvent that does not dissolve the first resist film is applied to form a pattern reversal film, followed by alkali development. possess a step (4) to form a resist pattern by removing the first resist pattern by,
The cleaning solution for lithography, a pattern forming method comprising acidic solution der Rukoto containing a surfactant.
前記パターン反転用組成物が、露光により酸を発生する酸発生剤成分(B’)および酸解離性溶解抑制基を有する基材成分(A’)を含有するものであり、
前記基材成分(A’)が、前記基材成分(A)が有する酸解離性溶解抑制基よりも脱保護エネルギーが高い酸解離性溶解抑制基を有するものである請求項1〜4のいずれか一項に記載のパターン形成方法。 The first chemically amplified positive resist composition contains an acid generator component (B) that generates an acid upon exposure and a base material component (A) having an acid dissociable, dissolution inhibiting group,
The pattern reversal composition contains an acid generator component (B ′) that generates an acid upon exposure and a base material component (A ′) having an acid dissociable, dissolution inhibiting group,
Said base component (A ') is any of claims 1-4 wherein the base component (A) deprotection energy than the acid dissociable, dissolution inhibiting group contained in those having a high acid dissociable dissolution inhibiting group The pattern forming method according to claim 1.
前記パターン反転用組成物が、露光により酸を発生する酸発生剤成分(B’)および酸解離性溶解抑制基を有さない基材成分(A”)を含有するものである請求項1〜4のいずれか一項に記載のパターン形成方法。 The first chemically amplified positive resist composition contains an acid generator component (B) that generates an acid upon exposure and a base material component (A) having an acid dissociable, dissolution inhibiting group,
The pattern reversal composition contains an acid generator component (B ′) that generates an acid upon exposure and a base material component (A ″) that does not have an acid dissociable, dissolution inhibiting group. 5. The pattern forming method according to any one of 4 above.
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