JP5935651B2 - Resist composition for extreme ultraviolet light and electron beam exposure, and resist pattern forming method using the same - Google Patents

Resist composition for extreme ultraviolet light and electron beam exposure, and resist pattern forming method using the same Download PDF

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Description

本発明は、極紫外線(EUV)光及び電子(EB)ビーム露光用レジスト組成物と、このEUV光及びEB露光用レジスト組成物を用いたレジストパターン形成方法に関するものである。詳しくは、特定の構造を有するフラーレン誘導体が酸解離性部分構造を介して連結したポリマーを用いた、EUV光又はEBを露光源とするレジスト組成物と、このレジスト組成物を用いたレジストパターン形成方法に関するものである。   The present invention relates to a resist composition for extreme ultraviolet (EUV) light and electron (EB) beam exposure, and a resist pattern forming method using the resist composition for EUV light and EB exposure. Specifically, a resist composition using EUV light or EB as an exposure source using a polymer in which fullerene derivatives having a specific structure are linked via an acid-dissociable partial structure, and resist pattern formation using this resist composition It is about the method.

近年、LSIの高集積化と高速度化に伴い、急速にパターンの微細化が進んでいる。パターン微細化の手法としては、一般的に露光源の短波長化が用いられる。具体的には、g線、i線のような紫外線から、KrFエキシマレーザー(248nm)、ArFエキシマレーザー(193nm)を露光源とするリソグラフィー技術に移行しており、最近では更なる微細化のために水の屈折率を利用した液浸ArFリソグラフィーや露光を2回行うダブルパターニング技術についても量産化の検討が行われている。また、短波長な高エネルギー線を用いる技術として、EB(電子ビーム)や、EUV(極紫外線:波長13.5nm)光を露光源として用いるリソグラフィー技術が研究されている。EB露光ではスループットが低いという問題点がある一方、マスクを通さず直接極微細パターンを形成することが可能であるのに対して、EUV光を用いた場合の波長は、ArFの波長と比較して1/10以下となり、生産性が高い極微細パターン形成方法の技術として注目を浴びている。   In recent years, with the high integration and high speed of LSI, pattern miniaturization is rapidly progressing. As a pattern miniaturization technique, generally, the wavelength of an exposure source is shortened. Specifically, we have shifted from ultraviolet rays such as g-line and i-line to lithography technology using KrF excimer laser (248 nm) and ArF excimer laser (193 nm) as an exposure source, and recently for further miniaturization. Further, mass production is also being studied for immersion ArF lithography using the refractive index of water and double patterning technology for performing exposure twice. Further, as a technique using a short wavelength high energy beam, a lithography technique using EB (electron beam) or EUV (extreme ultraviolet light: wavelength 13.5 nm) light as an exposure source has been studied. While EB exposure has a problem of low throughput, it is possible to form a very fine pattern directly without passing through a mask, whereas the wavelength when EUV light is used is compared with the wavelength of ArF. Therefore, it has attracted attention as a technique for forming ultrafine patterns with high productivity.

レジスト材料には、これらの様々な波長を有する露光源に対する感度、微細パターンを形成できる解像性等のリソグラフィー特性が必要とされる。これらの要求を満たすレジスト組成物として、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)等の極性有機溶媒に高い溶解性を有するとともに、均一な膜形成が可能で、紫外線、X線、電子ビーム等の種々の露光によって形成されるエネルギー分布に従って光化学反応が生じ、現像液に対する溶解性が変化する基材成分が用いられる。これら光化学反応の中でも、特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と、露光により酸を発生する酸発生剤と、線幅やレジストパターンの側面のラフネスであるラインエッジラフネス(Line Edge Roughness。以下、LERと略記する。)及びライン左右のエッジのLERにより生じるライン幅のラフネスであるラインウィドゥスラフネス(Line Width Roughness。以下、LWRと略記する。)を制御するための含窒素有機化合物を含有する化学増幅型レジスト組成物が微細パターン形成のために用いられる。これらのうち、露光した箇所がアルカリ現像液に溶解するレジストに用いられるレジスト組成物をポジ型レジスト組成物、露光した箇所がアルカリ現像液に溶解しなくなるレジストに用いられるレジスト組成物をネガ型レジスト組成物と呼ばれている。   The resist material is required to have lithography characteristics such as sensitivity to exposure sources having these various wavelengths and resolution capable of forming a fine pattern. As a resist composition that satisfies these requirements, it has high solubility in polar organic solvents such as propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) and propylene glycol monomethyl ether (PGME), and can form a uniform film. A base material component is used in which a photochemical reaction occurs in accordance with an energy distribution formed by various exposures such as a line and an electron beam, and the solubility in a developer changes. Among these photochemical reactions, in particular, a base material component whose solubility in an alkaline developer is changed by the action of an acid, an acid generator that generates an acid upon exposure, and line edge roughness, which is the roughness of the side surface of a line width or resist pattern. (Line Edge Roughness, hereinafter abbreviated as LER) and line width roughness (Line Width Roughness, hereinafter abbreviated as LWR), which is the roughness of the line width caused by the LER of the left and right edges of the line. A chemically amplified resist composition containing a nitrogen-containing organic compound is used for forming a fine pattern. Among these, a positive resist composition is a resist composition used for a resist in which an exposed portion is dissolved in an alkaline developer, and a negative resist is a resist composition used in a resist in which an exposed portion is not dissolved in an alkaline developer. It is called a composition.

従来、このような化学増幅型レジスト組成物の基材成分としては、ノボラック樹脂、ポリヒドロキシスチレン、メタクリル樹脂及びそれらの共重合体などのポリマーが用いられている。また、これらポリマーの水酸基やカルボキシル基の一部を酸解離性有機基に置換することによって、ポジ型レジスト組成物へ適用している。   Conventionally, polymers such as novolak resins, polyhydroxystyrenes, methacrylic resins and copolymers thereof have been used as the base component of such chemically amplified resist compositions. In addition, these polymers are applied to positive resist compositions by substituting part of hydroxyl groups and carboxyl groups of these polymers with acid dissociable organic groups.

このようなパターン形成材料を用いて極微細パターンを形成した場合、パターンの曲がり、折れ及び剥がれといった、いわゆるパターン倒れが発生する。この現象はパターンの高さと線幅の比、すなわちアスペクト比に依存し、極微細パターンの場合、アスペクト比は2〜3程度が適切であるといわれている。
すなわち、線幅20nmのパターンを形成しようとした場合、膜厚は50nm前後と極めて薄膜でパターンを形成する事が必要となる。このレジスト膜の薄膜化は、レジスト材料のエッチング耐性がより重要となることを意味している。当然のことながら、線幅20nm以下のパターン形成においては、レジスト膜はより薄膜化することから、レジスト材料のエッチング耐性向上は微細パターンの形成においては必須であると言える。
When an ultrafine pattern is formed using such a pattern forming material, so-called pattern collapse such as bending, folding and peeling of the pattern occurs. This phenomenon depends on the ratio between the pattern height and the line width, that is, the aspect ratio. In the case of an extremely fine pattern, it is said that an aspect ratio of about 2 to 3 is appropriate.
That is, when trying to form a pattern with a line width of 20 nm, it is necessary to form the pattern with a very thin film thickness of around 50 nm. This thinning of the resist film means that the etching resistance of the resist material becomes more important. As a matter of course, since the resist film is made thinner in pattern formation with a line width of 20 nm or less, it can be said that the improvement in etching resistance of the resist material is essential in the formation of a fine pattern.

また、EUV光を露光源として用いるリソグラフィーにおいては、EUV光は大気中で吸収されるので、高真空下での露光となる。露光時にレジスト組成物から発生する揮発成分(アウトガス)は、真空条件を阻害すると共に、光学系のミラーや反射マスクに付着すると、EUV光照射により比較的容易にハイドロカーボン系のデポジット膜を形成し、レジスト感度や解像度の劣化を引き起こすことが知られている。そのため、アウトガス発生量の少ないEUV光露光用レジスト組成物の開発が望まれている。   Further, in lithography using EUV light as an exposure source, EUV light is absorbed in the atmosphere, so that exposure is performed under high vacuum. Volatile components (outgas) generated from the resist composition during exposure hinders vacuum conditions and, when attached to an optical mirror or reflection mask, forms a hydrocarbon-based deposit film relatively easily by EUV light irradiation. It is known to cause deterioration of resist sensitivity and resolution. Therefore, development of a resist composition for EUV light exposure with a small outgas generation amount is desired.

しかしながら、従来用いられている基材成分となるポリマーは、パターン形成能力は高いものの、エッチング耐性が必ずしも十分ではなく、またアウトガスの発生量も多いため、EUV光又はEB露光を用いた極微細パターンの形成には不十分であった。   However, although the polymer used as a base material component that has been used conventionally has high pattern forming ability, the etching resistance is not always sufficient, and the amount of outgas generated is large, so that an ultrafine pattern using EUV light or EB exposure is used. Was insufficient for the formation of.

ところで、1990年にC60フラーレンの大量合成方法が確立されて以来、フラーレンに関する研究が精力的に行われている。フラーレン及びフラーレン誘導体は分子量が小さく、また製造手法によっては単一化合物での製造も可能であるため、微細パターン形成に有利である。また、一般的にレジスト膜の炭素濃度とドライエッチング耐性については相関があるといわれており、炭素濃度が非常に高いフラーレンやフラーレン誘導体はエッチング耐性に優れるといった特徴を有している。 By the way, since a large amount method for the synthesis of C 60 fullerene has been established in 1990, studies on fullerene has been energetically carried out. Fullerenes and fullerene derivatives have a low molecular weight and can be produced with a single compound depending on the production method, which is advantageous for forming a fine pattern. Further, it is generally said that there is a correlation between the carbon concentration of the resist film and the dry etching resistance, and fullerenes and fullerene derivatives having a very high carbon concentration have a feature of being excellent in etching resistance.

このようなことから、従来、レジスト用途に用いられる溶媒への溶解性を付与したフラーレン誘導体が開発され(特許文献1)、実際にKrF露光やEB露光が行われ、それらの有用性が確認されている(特許文献2)。   For this reason, a fullerene derivative having solubility in a solvent used for resist applications has been developed (Patent Document 1), and KrF exposure and EB exposure are actually performed, and their usefulness has been confirmed. (Patent Document 2).

特開2006−56878号公報JP 2006-56878 A 特開2008−33102号公報JP 2008-33102 A

Org.Lett.2000,2,1919Org.Lett.2000,2,1919 J.Organomet.Chem.2002,652,31J.Organomet.Chem.2002,652,31 J.Mater.Chem.2002,12,2109J. Mater. Chem. 2002, 12, 2109 Org.Lett.2003,5,4461Org.Lett. 2003,5,4461 J.Am.Chem.Soc.2004,126,432J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 432

本発明は、極微細パターンを形成可能なEUV及びEBリソグラフィーにおいて、エッチング耐性が高く、アウトガスを低減したレジスト膜を与えるレジスト組成物、及びこれを用いたレジストパターン形成方法を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a resist composition that provides a resist film with high etching resistance and reduced outgas in EUV and EB lithography capable of forming an ultrafine pattern, and a resist pattern forming method using the same. To do.

本発明者らは、上記課題を解決するべく鋭意検討した結果、特定の構造を有するフラーレン誘導体が、酸解離性部分構造を介して連結したポリマーを含有する化学増幅型レジスト組成物を用いれば、エッチング耐性が極めて高く、またアウトガスの低減が可能であることを見出し、本発明を完成させた。   As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have used a chemically amplified resist composition containing a polymer in which a fullerene derivative having a specific structure is linked via an acid-dissociable partial structure. The inventors have found that the etching resistance is extremely high and the outgas can be reduced, and the present invention has been completed.

即ち、本発明の要旨は、下記[1]〜[11]に存する。   That is, the gist of the present invention resides in the following [1] to [11].

[1] 酸の作用によりアルカリ溶解性が変化する基材成分(A)、露光により酸を発生する酸発生剤(B)、含窒素有機化合物(C)及び有機溶媒(D)を含有することを特徴とする極紫外線光及び電子ビーム露光用レジスト組成物。
ただし、基材成分(A)は、そのポリマー主鎖を構成する繰り返し単位に対して、下記(X)又は(X)のいずれかで表される酸解離性部分構造(X)を介してフラーレン骨格が連結されている構成単位(以下「構成単位(I)」と称す。)を有するポリマーである。
[1] A substrate component (A) whose alkali solubility is changed by the action of an acid, an acid generator (B) that generates an acid upon exposure, a nitrogen-containing organic compound (C), and an organic solvent (D). A resist composition for exposure to extreme ultraviolet light and electron beams.
However, the base material component (A) has an acid dissociable partial structure (X) represented by either the following (X 1 ) or (X 2 ) with respect to the repeating unit constituting the polymer main chain. A polymer having a structural unit to which a fullerene skeleton is linked (hereinafter referred to as “structural unit (I)”).

Figure 0005935651
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(但し、Rは炭素数1〜20の有機基又は水素原子を表し、R、R〜Rは、各々独立に炭素数1〜20の有機基を表し、Rは単結合又は炭素数1〜20の有機基を表す。これらの有機基は任意の置換基を有していてもよい。RとR、RとRはそれぞれ相互に結合して環を形成していてもよい。(X)において、Rはフラーレン骨格と結合し、Rはポリマー主鎖を構成する繰り返し単位に結合する。(X)において、Rはフラーレン骨格と結合し、Rはポリマー主鎖を構成する繰り返し単位に結合する。) (Wherein, R 2 represents an organic group or a hydrogen atom having 1 to 20 carbon atoms, R 1, R 3 ~R 6 each independently represent an organic group having 1 to 20 carbon atoms, R 7 represents a single bond or Represents an organic group having 1 to 20 carbon atoms, which may have an arbitrary substituent, and R 2 and R 3 , R 5 and R 6 are bonded to each other to form a ring; In (X 1 ), R 1 is bonded to the fullerene skeleton, R 3 is bonded to a repeating unit constituting the polymer main chain, and in (X 2 ), R 4 is bonded to the fullerene skeleton, R 7 is bonded to a repeating unit constituting the polymer main chain.)

[2] 基材成分(A)として、酸解離性有機基で保護されたアルカリ不溶性又はアルカリ難溶性のポリマーであって、該酸解離性有機基が解離した時にアルカリ可溶性となるポリマーを含むポジ型レジスト組成物であることを特徴とする[1]に記載の極紫外線光及び電子ビーム露光用レジスト組成物。 [2] As a base material component (A), a positive composition containing an alkali-insoluble or alkali-insoluble polymer protected with an acid-dissociable organic group, which becomes alkali-soluble when the acid-dissociable organic group is dissociated. The resist composition for extreme ultraviolet light and electron beam exposure according to [1], which is a mold resist composition.

[3] 基材成分(A)が、前記構成単位(I)と、ポリマー主鎖を構成する繰り返し単位に対して、ヒドロキシフェニル基、ヒドロキシナフチル基、及びカルボキシル基(但しこれらの基はそれぞれ更に置換基を有していてもよい)からなる群から選ばれる少なくとも一種の置換基(Y)を有し、かつこの置換基(Y)が酸解離性有機基で保護されている構成単位(以下「構成単位(II)」と称す。)とを有するコポリマーであることを特徴とする[2]に記載の極紫外線光及び電子ビーム露光用レジスト組成物。 [3] The base component (A) is a hydroxyphenyl group, a hydroxynaphthyl group, and a carboxyl group (provided that each of these groups further represents the structural unit (I) and the repeating unit constituting the polymer main chain. A structural unit having at least one substituent (Y) selected from the group consisting of (which may have a substituent) and the substituent (Y) being protected with an acid-dissociable organic group The resist composition for extreme ultraviolet light and electron beam exposure according to [2], wherein the resist composition is referred to as “structural unit (II)”.

[4] さらに架橋剤成分(E)を含有するネガ型レジスト組成物であることを特徴とする[1]に記載の極紫外線光及び電子ビーム露光用レジスト組成物。 [4] The resist composition for extreme ultraviolet light and electron beam exposure according to [1], which is a negative resist composition further containing a crosslinking agent component (E).

[5] 前記フラーレン骨格が、下記式(1)で表される部分構造を有することを特徴とする[1]〜[4]のいずれかに記載の極紫外線光及び電子ビーム露光用レジスト組成物。 [5] The resist composition for extreme ultraviolet light and electron beam exposure according to any one of [1] to [4], wherein the fullerene skeleton has a partial structure represented by the following formula (1): .

Figure 0005935651
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(式(1)中、C〜C10はフラーレン骨格を構成する炭素原子を表し、Cは前記酸解離性部分構造(X)中のR又はRと結合しており、C〜C10が各々独立に、下記式(2)で表される基(以下「R20」と略記することがある)と結合している。) (In the formula (1), C 1 ~C 10 represents a carbon atom constituting the fullerene skeleton, C 1 is bonded to R 1 or R 4 in the acid-dissociable moiety (X), C 6 To C 10 are each independently bonded to a group represented by the following formula (2) (hereinafter sometimes abbreviated as “R 20 ”).

Figure 0005935651
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(式(2)中、Arは炭素数6〜18の芳香族性を有する炭化水素基を表し、Rは水素原子、置換基を有していてもよいアルキル基、もしくは置換基を有していてもよいアリール基、又は酸解離性有機基を表し、nは1〜3の整数を表す。) (In the formula (2), Ar represents an aromatic hydrocarbon group having 6 to 18 carbon atoms, and R has a hydrogen atom, an alkyl group which may have a substituent, or a substituent. And represents an aryl group or an acid dissociable organic group, and n represents an integer of 1 to 3.)

[6] 酸解離性部分構造(X)中のR及び/又はRが、置換基を有していてもよい、フェニレン基、ナフチレン基、カルボニル基、フェニレンカルボニル基、ナフチレンカルボニル基、フェニレンオキシアルキレン基、フェニレンオキシフェニレン基、ナフチレンオキシアルキレン基、及びナフチレンオキシフェニレン基からなる群から選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする[1]〜[5]のいずれかに記載の極紫外線光及び電子ビーム露光用レジスト組成物。 [6] R 3 and / or R 7 in the acid dissociable partial structure (X) may have a substituent, a phenylene group, a naphthylene group, a carbonyl group, a phenylenecarbonyl group, a naphthylenecarbonyl group, Any one of [1] to [5], which is at least one selected from the group consisting of a phenyleneoxyalkylene group, a phenyleneoxyphenylene group, a naphthyleneoxyalkylene group, and a naphthyleneoxyphenylene group. A resist composition for exposure to extreme ultraviolet light and electron beams.

[7] 基材成分(A)のポリマー主鎖を構成する全繰り返し単位における前記構成単位(I)の割合が0.1mol%以上30mol%以下であることを特徴とする[1]〜[6]にいずれかに記載の極紫外線光及び電子ビーム露光用レジスト組成物。 [7] The ratio of the structural unit (I) in all repeating units constituting the polymer main chain of the base component (A) is from 0.1 mol% to 30 mol% [1] to [6] ] The resist composition for extreme ultraviolet light and electron beam exposure as described in any of the above.

[8] 酸発生剤(B)がオニウム塩系酸発生剤であることを特徴とする[1]〜[7]のいずれかに記載の極紫外線光及び電子ビーム露光用レジスト組成物。 [8] The resist composition for extreme ultraviolet light and electron beam exposure according to any one of [1] to [7], wherein the acid generator (B) is an onium salt acid generator.

[9] オニウム塩系酸発生剤が下記式(3)で表されるスルホニウム塩系酸発生剤及び/又は下記式(4)で表されるヨードニウム塩系酸発生剤あることを特徴とする[8]に記載の極紫外線光及び電子ビーム露光用レジスト組成物。 [9] The onium salt acid generator is a sulfonium salt acid generator represented by the following formula (3) and / or an iodonium salt acid generator represented by the following formula (4): 8] The resist composition for exposure to extreme ultraviolet light and electron beam.

Figure 0005935651
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(式(3)、(4)中、R〜R10は、各々独立に炭素数1〜20の有機基を表し、R11は直鎖状、分岐鎖状又は環状のアルキル基又はフッ素化アルキル基を表す。RとRは相互に結合して環を形成していてもよい。) (In formulas (3) and (4), R 8 to R 10 each independently represents an organic group having 1 to 20 carbon atoms, and R 11 is a linear, branched or cyclic alkyl group or fluorinated. Represents an alkyl group, R 8 and R 9 may be bonded to each other to form a ring.)

[10] 含窒素有機化合物(C)が第3級脂肪族アミンであることを特徴とする[1]〜[9]のいずれかに記載の極紫外線光及び電子ビーム露光用レジスト組成物。 [10] The resist composition for extreme ultraviolet light and electron beam exposure according to any one of [1] to [9], wherein the nitrogen-containing organic compound (C) is a tertiary aliphatic amine.

[11] [1]〜[10]のいずれかに記載の極紫外線光及び電子ビーム露光用レジスト組成物を基板上に塗布してレジスト膜を形成する工程、該レジスト膜を加熱処理する工程、該レジスト膜を選択的に極紫外線光又は電子ビーム露光する工程、及び該露光後のレジスト膜を現像してレジストパターンを形成する工程を含むことを特徴とするレジストパターン形成方法。 [11] A step of applying a resist composition for extreme ultraviolet light and electron beam exposure according to any one of [1] to [10] on a substrate to form a resist film, a step of heat-treating the resist film, A resist pattern forming method, comprising: a step of selectively exposing the resist film to extreme ultraviolet light or an electron beam; and a step of developing the resist film after the exposure to form a resist pattern.

本発明によれば、エッチング耐性が極めて高く、またアウトガスの発生量も少ないEUV光及びEB露光用レジスト組成物を提供することができ、このEUV光及びEB露光用レジスト組成物を用いる本発明のレジストパターン形成方法によれば、エッチング耐性に優れたレジストパターンを工業的に有利に形成することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a resist composition for EUV light and EB exposure that has extremely high etching resistance and generates a small amount of outgas, and the resist composition for EUV light and EB exposure that uses the resist composition of the present invention. According to the resist pattern forming method, a resist pattern having excellent etching resistance can be industrially advantageously formed.

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明するが、本発明は以下の内容に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で任意に変更して実施することができる。   Hereinafter, although an embodiment of the present invention is described in detail, the present invention is not limited to the following contents, and can be arbitrarily changed and implemented without departing from the gist thereof.

[1.レジスト組成物]
本発明のEUV光及びEB露光用レジスト組成物(以下、「本発明のレジスト組成物」と称す場合がある。)は、酸の作用によりアルカリ溶解性が変化する基材成分(A)、露光により酸を発生する酸発生剤(B)、含窒素有機化合物(C)及び有機溶媒(D)を含有している。
また、基材成分(A)は、そのポリマー主鎖を構成する繰り返し単位に対して、下記(X)又は(X)のいずれかで表される酸解離性部分構造(X)を介してフラーレン骨格が連結されている構成単位(I)を有している。
[1. Resist composition]
The resist composition for exposure to EUV light and EB of the present invention (hereinafter sometimes referred to as “resist composition of the present invention”) is a base component (A) whose alkali solubility is changed by the action of an acid, exposure Contains an acid generator (B) that generates an acid, a nitrogen-containing organic compound (C), and an organic solvent (D).
In addition, the base component (A) has an acid dissociable partial structure (X) represented by either the following (X 1 ) or (X 2 ) with respect to the repeating unit constituting the polymer main chain. And the structural unit (I) to which the fullerene skeleton is linked.

Figure 0005935651
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(但し、上記、Rは炭素数1〜20の有機基又は水素原子を表し、R、R〜Rは、各々独立に炭素数1〜20の有機基を表し、Rは単結合又は炭素数1〜20の有機基を表す。これらの有機基は任意の置換基を有していてもよい。RとR、RとRはそれぞれ相互に結合して環を形成していてもよい。(X)において、Rはフラーレン骨格と結合し、Rはポリマー主鎖を構成する繰り返し単位に結合する。(X)において、Rはフラーレン骨格と結合し、Rはポリマー主鎖を構成する繰り返し単位に結合する。) (However, R 2 represents an organic group having 1 to 20 carbon atoms or a hydrogen atom, R 1 and R 3 to R 6 each independently represents an organic group having 1 to 20 carbon atoms, and R 7 represents a single atom. Represents a bond or an organic group having 1 to 20 carbon atoms, which may have an arbitrary substituent, and R 2 and R 3 , R 5 and R 6 are bonded to each other to form a ring; In (X 1 ), R 1 is bonded to the fullerene skeleton, R 3 is bonded to a repeating unit constituting the polymer main chain, and in (X 2 ), R 4 is bonded to the fullerene skeleton. R 7 is bonded to a repeating unit constituting the polymer main chain.)

酸の作用によりアルカリ溶解性が変化する基材成分(A)、即ち、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(A)は、露光時に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ものであってもよく、またアルカリ現像液に対する溶解性が低減するものであってもよい。本発明のレジスト組成物は、酸の作用によりアルカリ溶解性が変化する基材成分(A)が前者の場合はポジ型レジスト組成物となり、後者の場合はネガ型レジスト組成物となる。本発明のレジスト組成物は、ポジ型レジスト組成物であってもよく、ネガ型レジスト組成物であってもよい。   The base component (A) whose alkali solubility is changed by the action of an acid, that is, the base component (A) whose solubility in an alkali developer is changed by the action of an acid is alkali developed by the action of an acid generated during exposure. The solubility in the liquid may be increased, or the solubility in the alkaline developer may be reduced. The resist composition of the present invention is a positive resist composition when the base component (A) whose alkali solubility is changed by the action of an acid is the former, and a negative resist composition in the latter. The resist composition of the present invention may be a positive resist composition or a negative resist composition.

本発明のレジスト組成物が、ポジ型レジスト組成物である場合は、通常、酸の作用によりアルカリ溶解性が変化する基材成分(A)に、酸解離性部分構造(X)と連結したフラーレン骨格に加えて更に酸解離性有機基を有するものが好ましく用いられる。ポジ型レジスト組成物は、レジストパターン形成時にEUV光露光又はEB露光により酸発生剤(B)から酸が発生すると、基材成分(A)に当該酸が酸解離性部分構造(X)と酸解離性有機基に作用して反応し、これらが解離することによって、レジスト組成物がEUV光露光部又はEB露光部においてアルカリ現像液に対して不溶性ないしは難溶性のものからアルカリ現像液に対して可溶性へと変化し、アルカリ現像が可能となる。   When the resist composition of the present invention is a positive resist composition, the fullerene linked to the acid dissociable partial structure (X) is usually connected to the base component (A) whose alkali solubility is changed by the action of an acid. Those having an acid dissociable organic group in addition to the skeleton are preferably used. In the positive resist composition, when acid is generated from the acid generator (B) by EUV light exposure or EB exposure at the time of resist pattern formation, the acid is separated from the acid dissociable partial structure (X) and the acid on the base component (A). By reacting with and reacting with dissociable organic groups, and dissociating them, the resist composition is insoluble or hardly soluble in an alkaline developer in an EUV light exposure part or EB exposure part, and from an alkali developer to an alkali developer. It becomes soluble and alkali development is possible.

本発明のレジスト組成物が、ネガ型レジスト組成物である場合、本発明のレジスト組成物は、酸の作用によりアルカリ溶解性が変化する基材成分(A)、露光により酸を発生する酸発生剤(B)、含窒素有機化合物(C)及び有機溶媒(D)に加えて、更に架橋剤成分(E)を含有していることが好ましい。ネガ型レジスト組成物は、レジストパターン形成時にEUV光露光又はEB露光により酸発生剤(B)から酸が発生すると、当該酸の作用によりアルカリ溶解性が変化する基材成分(A)と架橋剤成分(E)との間で架橋が起こり、レジスト組成物がEUV光露光部又はEB露光部においてアルカリ現像液に対する溶解性が可溶性から不溶性ないしは難溶性へと変化し、アルカリ現像が可能となる。従って、露光前の当該基材成分(A)は、アルカリ現像液と親和性を示す官能基、例えば、フェノール性水酸基、カルボキシル基等の酸性官能基を1種以上有する、アルカリ現像液に可溶なアルカリ可溶性樹脂である。   When the resist composition of the present invention is a negative resist composition, the resist composition of the present invention is a base component (A) whose alkali solubility is changed by the action of an acid, and an acid generator that generates an acid upon exposure. In addition to the agent (B), the nitrogen-containing organic compound (C) and the organic solvent (D), it is preferable to further contain a crosslinking agent component (E). The negative resist composition comprises a base material component (A) and a crosslinking agent whose alkali solubility is changed by the action of the acid when an acid is generated from the acid generator (B) by EUV light exposure or EB exposure during resist pattern formation. Crosslinking occurs between the component (E) and the solubility of the resist composition in the alkaline developer in the EUV light exposed part or EB exposed part changes from soluble to insoluble or hardly soluble, thereby enabling alkaline development. Therefore, the base component (A) before exposure is soluble in an alkaline developer having at least one functional group having an affinity with an alkaline developer, for example, an acidic functional group such as a phenolic hydroxyl group or a carboxyl group. This is an alkali-soluble resin.

なお、本発明において、「アルカリ可溶性」とは、レジスト組成物を用いて形成されるレジスト膜からレジストパターンを形成する際に採用されるアルカリ現像条件下で、当該膜の初期膜厚の50%以上が現像後に残存しない、即ち50%以下が溶解して除去される性質を意味し、「アルカリ不溶性」又は「アルカリ難溶性」とは、初期膜厚の50%以上残存する性質を意味する。   In the present invention, “alkali-soluble” means 50% of the initial film thickness of the film under the alkali development conditions employed when a resist pattern is formed from a resist film formed using the resist composition. The above means a property that does not remain after development, that is, 50% or less is dissolved and removed, and “alkali insoluble” or “alkali poorly soluble” means a property that remains 50% or more of the initial film thickness.

ポジ型、ネガ型のいずれのレジスト組成物においても、基材成分(A)がフラーレン骨格を含むことにより、ドライエッチング耐性と相関する炭素濃度が高くなるためにエッチング耐性が高められる。また、酸解離性部分構造(X)を含むために酸によるアルカリ性現像液溶解性のコントラスト差を増大させることができる。さらにフラーレン骨格によるラジカルトラップ性能も付与されるために、アウトガス発生量も少ないものとなる。   In both positive and negative resist compositions, when the substrate component (A) contains a fullerene skeleton, the carbon concentration that correlates with the dry etching resistance increases, so that the etching resistance is enhanced. Moreover, since the acid dissociable partial structure (X) is included, the contrast difference in the solubility of the alkaline developer due to the acid can be increased. Furthermore, since the radical trap performance by the fullerene skeleton is also provided, the outgas generation amount is small.

[2.酸の作用によりアルカリ溶解性が変化する基材成分(A)]
基材成分(A)は、そのポリマー主鎖を構成する繰り返し単位に対して、酸解離性部分構造(X)を介してフラーレン骨格が連結されている構成単位(I)を有するポリマーである。
[2. Base component (A) whose alkali solubility is changed by the action of an acid]
The base component (A) is a polymer having a structural unit (I) in which a fullerene skeleton is linked via an acid-dissociable partial structure (X) to a repeating unit constituting the polymer main chain.

本発明のレジスト組成物が、ポジ型レジスト組成物である場合、基材成分(A)は、構成単位(I)と、ポリマー主鎖を構成する繰り返し単位に対して、ヒドロキシフェニル基、ヒドロキシナフチル基、及びカルボキシル基(但しこれらの基はそれぞれ更に置換基を有していてもよい)からなる群から選ばれる少なくとも一種の置換基(Y)を有し、かつこの置換基(Y)が酸解離性有機基で保護されている構成単位(以下「構成単位(II)」と称す。)とを有する共重合体(コポリマー)であることが好ましい。   When the resist composition of the present invention is a positive resist composition, the substrate component (A) is composed of a structural unit (I) and a repeating unit constituting the polymer main chain, a hydroxyphenyl group, a hydroxynaphthyl group. And at least one substituent (Y) selected from the group consisting of a group and a carboxyl group (however, each of these groups may further have a substituent), and the substituent (Y) is an acid A copolymer having a structural unit protected by a dissociable organic group (hereinafter referred to as “structural unit (II)”) is preferable.

このように、酸解離性部分構造(X)とは別に酸解離性有機基を有することにより、EUV光露光又はEB露光で酸発生剤(B)から発生した酸により、酸解離性部分構造(X)と酸解離性有機基が解離することになり、ポリマー中の酸解離性基の割合が多くなり、アルカリ現像液溶解性のコントラスト差を大きくすることができ、好ましい。
即ち、一般に、ポリマー主鎖に酸解離性部分構造(X)を介してフラーレン骨格を高い導入率で導入することは、フラーレン骨格の嵩高さの問題もあって、合成上困難である。このため、構成単位(I)のみを有するポリマーでは、酸解離性部分構造(X)の含有量が少ないために、アルカリ現像液溶解性のコントラスト差が低いものとなりやすい。これに対して、構成単位(I)とは別に構成単位(II)を有するコポリマーとすることにより、ポリマー全体での酸解離性基の含有量を増やして上記コントラスト差を高めること、即ちレジスト材料として機能させることができる。
Thus, by having an acid dissociable organic group separately from the acid dissociable partial structure (X), the acid dissociable partial structure (by the acid generated from the acid generator (B) by EUV light exposure or EB exposure) X) and the acid dissociable organic group are dissociated, the ratio of the acid dissociable group in the polymer is increased, and the contrast difference of the alkali developer solubility can be increased, which is preferable.
That is, in general, it is difficult to synthesize a fullerene skeleton into a polymer main chain via an acid-dissociable partial structure (X) at a high introduction rate due to the bulkiness of the fullerene skeleton. For this reason, in the polymer having only the structural unit (I), the content of the acid-dissociable partial structure (X) is small, so that the contrast difference in alkali developer solubility tends to be low. On the other hand, by forming a copolymer having the structural unit (II) in addition to the structural unit (I), the content of acid dissociable groups in the entire polymer is increased to increase the contrast difference, that is, a resist material. Can function as.

[2−1.ポリマー主鎖]
基材成分(A)のポリマー主鎖はポリエチレン鎖であることが好ましい。従って、基材成分(A)は、ポリヒドロキシスチレン、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸等のポリマー主鎖がポリエチレン鎖であるポリマーに対して、構成単位(I)が導入されたものが好ましく、更に酸解離性有機基或いは置換基(Y)と酸解離性有機基が導入されたものであることが好ましい。
[2-1. Polymer main chain]
The polymer main chain of the substrate component (A) is preferably a polyethylene chain. Accordingly, the base component (A) is preferably one in which the structural unit (I) is introduced to a polymer whose main chain is a polyethylene chain, such as polyhydroxystyrene, polyacrylic acid, polymethacrylic acid, and the like. It is preferable that an acid dissociable organic group or a substituent (Y) and an acid dissociable organic group are introduced.

[2−2.構成単位(I)]
構成単位(I)は、基材成分(A)のポリマー主鎖を構成する繰り返し単位に対して、酸解離性部分構造(X)を介してフラーレン骨格が連結されたものである。
[2-2. Structural unit (I)]
In the structural unit (I), the fullerene skeleton is linked to the repeating unit constituting the polymer main chain of the base component (A) via the acid dissociable partial structure (X).

[2−2−1.酸解離性部分構造(X)]
酸解離性部分構造(X)は、下記(X)又は(X)のいずれかで表される。
[2-2-1. Acid dissociable partial structure (X)]
The acid dissociable partial structure (X) is represented by either (X 1 ) or (X 2 ) below.

Figure 0005935651
Figure 0005935651

上記R〜Rは炭素数1〜20の有機基を表す。これらの有機基は任意の置換基を有していてもよい。また、Rは上記有機基に加えて水素原子でもよく、Rは上記有機基に加えて単結合であってもよい。また、RとRとは相互に結合して環を形成していてもよい。RとRも同様に相互に結合して環を形成していてもよい。 Said R < 1 > -R < 7 > represents a C1-C20 organic group. These organic groups may have an arbitrary substituent. R 2 may be a hydrogen atom in addition to the organic group, and R 7 may be a single bond in addition to the organic group. R 2 and R 3 may be bonded to each other to form a ring. R 5 and R 6 may be similarly bonded to each other to form a ring.

〜Rの有機基のうち、それぞれRとRはフラーレン骨格に、RとRはポリマー主鎖を構成する繰り返し単位に結合する連結基であり、R、R、Rは2価の有機基であり、Rは2価の有機基又は単結合である。また、Rは1価の有機基又は水素原子であり、R及びRは1価の有機基である。 Among the organic groups of R 1 to R 7 , R 1 and R 4 are each a linking group bonded to a fullerene skeleton, R 3 and R 7 are linking groups bonded to a repeating unit constituting the polymer main chain, and R 1 , R 3 , R 4 is a divalent organic group, and R 7 is a divalent organic group or a single bond. R 2 is a monovalent organic group or a hydrogen atom, and R 5 and R 6 are monovalent organic groups.

、R、Rの1価の有機基の具体例としては、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、アルコキシフェニル基、アラルキル基、複素環基、アルコキシ基、エステル基などが挙げられる。 Specific examples of the monovalent organic group of R 2 , R 5 and R 6 include an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, an aryl group, an alkoxyphenyl group, an aralkyl group, a heterocyclic group, an alkoxy group, and an ester group. Can be mentioned.

上記有機基のうち、アルキル基としてはメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、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、ドデシル基等の直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基;シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等の環状アルキル基が挙げられる。アルケニル基としては、ビニル基、プロペニル基、ヘキセニル基等の直鎖状又は分岐鎖状のアルケニル基;シクロペンテニル基、シクロヘキセニル基等の環状アルケニル基が挙げられる。アルキニル基としては、エチニル基、メチルエチニル基、2−プロピニル基(プロパルギル基)等のアルキニル基が挙げられる。アリール基としては、フェニル基、ナフチル基、トルイル基等が挙げられる。アルコキシフェニル基としては、メトキシフェニル基等が挙げられる。アラルキル基としては、ベンジル基、フェニルエチル基等が挙げられる。複素環基としては、チエニル基、ピリジル基、フリル基等が挙げられる。アルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基等が挙げられる。エステル基としては、エチルエステル基、ブチルエステル基などが挙げられる。このうち、製造が容易であるという観点から炭素数1〜20のアルキル基が好ましく、更に炭素数1〜15のアルキル基が特に好ましい。R、R及びRの有機基としては特にメチル基、エチル基等の炭素数1〜6のアルキル基が好ましい。 Among the above organic groups, the alkyl group includes methyl, ethyl, propyl, isopropyl, butyl, isobutyl, pentyl, hexyl, heptyl, octyl, nonyl, decyl, undecyl, dodecyl. A linear or branched alkyl group such as a group; and a cyclic alkyl group such as a cyclopropyl group, a cyclopentyl group, and a cyclohexyl group. Examples of the alkenyl group include linear or branched alkenyl groups such as a vinyl group, propenyl group, and hexenyl group; and cyclic alkenyl groups such as a cyclopentenyl group and a cyclohexenyl group. Examples of the alkynyl group include alkynyl groups such as ethynyl group, methylethynyl group, and 2-propynyl group (propargyl group). Examples of the aryl group include a phenyl group, a naphthyl group, and a toluyl group. A methoxyphenyl group etc. are mentioned as an alkoxyphenyl group. Examples of the aralkyl group include a benzyl group and a phenylethyl group. Examples of the heterocyclic group include a thienyl group, a pyridyl group, and a furyl group. Examples of the alkoxy group include a methoxy group, an ethoxy group, and a propoxy group. Examples of the ester group include an ethyl ester group and a butyl ester group. Of these, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms is preferable from the viewpoint of easy production, and an alkyl group having 1 to 15 carbon atoms is particularly preferable. As the organic group for R 2 , R 5 and R 6 , an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms such as a methyl group and an ethyl group is particularly preferable.

2価の有機基の具体例としては、上記1価の有機基から更に水素原子を一つ取った2価の有機基に加えて、カルボニル基(−CO−)、オキシ基(−O−)、チオ基(−S−)、イミノ基(−NH−)、ホスフィンジイル基(−PH−)、シリレン基(−SiH−)等が挙げられる。これら2価の有機基は1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ、比率で併用してもよい。即ち、これらの2価の有機基が2以上連結したものであってもよい。このうち、原料の入手が容易な観点からアルキレン基、アリーレン基、カルボニル基、オキシ基が好ましく、炭素数2〜12の直鎖アルキレン基、フェニレン基、カルボニル基、オキシ基が更に好ましい。また、製造が容易であるという観点から2価の有機基の組み合わせとしては、フェニレンオキシアルキレン基、フェニレンカルボニル基、アルキレンオキシアルキレン基等が好ましい。特に、酸解離性部分構造(X)中のR、Rとしては、置換基を有していてもよい、フェニレン基、ナフチレン基、カルボニル基、フェニレンカルボニル基、ナフチレンカルボニル基、フェニレンオキシアルキレン基、フェニレンオキシフェニレン基、ナフチレンオキシアルキレン基、ナフチレンオキシフェニレン基が好ましい。 Specific examples of the divalent organic group include a carbonyl group (—CO—) and an oxy group (—O—) in addition to the divalent organic group obtained by further removing one hydrogen atom from the above monovalent organic group. , A thio group (—S—), an imino group (—NH—), a phosphine diyl group (—PH—), a silylene group (—SiH 2 —), and the like. These divalent organic groups may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio. That is, two or more of these divalent organic groups may be linked. Among these, an alkylene group, an arylene group, a carbonyl group, and an oxy group are preferable from the viewpoint of easy availability of raw materials, and a linear alkylene group having 2 to 12 carbon atoms, a phenylene group, a carbonyl group, and an oxy group are more preferable. From the viewpoint of easy production, the combination of divalent organic groups is preferably a phenyleneoxyalkylene group, a phenylenecarbonyl group, an alkyleneoxyalkylene group, or the like. In particular, as R 3 and R 7 in the acid dissociable partial structure (X), a phenylene group, a naphthylene group, a carbonyl group, a phenylenecarbonyl group, a naphthylenecarbonyl group, a phenyleneoxy group which may have a substituent An alkylene group, a phenyleneoxyphenylene group, a naphthyleneoxyalkylene group, and a naphthyleneoxyphenylene group are preferred.

〜Rの有機基は任意の置換基を有していてもよい。R〜Rの有機基が有していてもよい置換基としては、本発明のレジスト組成物の優れた物性を大幅に損ねるものでなければよく特に制限はないが、具体例としては、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、アラルキル基、複素環基、アルコキシ基、水酸基、アミノ基、カルボキシル基、エステル基、ハロゲン原子、チオール基、チオエーテル基、アルコキシフェニル基、有機珪素基などが挙げられる。また、これらの置換基は更に置換基を有していてもよく、この置換基としても炭素数1〜20の上記のような有機基が挙げられる。
なお、本発明において、有機基の炭素数とは、当該有機基が更に置換基を有する場合、その置換基も含めた炭素数を意味する。
The organic group of R 1 to R 7 may have an arbitrary substituent. The substituent that the organic group of R 1 to R 7 may have is not particularly limited as long as it does not significantly impair the excellent physical properties of the resist composition of the present invention. Alkyl group, alkenyl group, alkynyl group, aryl group, aralkyl group, heterocyclic group, alkoxy group, hydroxyl group, amino group, carboxyl group, ester group, halogen atom, thiol group, thioether group, alkoxyphenyl group, organosilicon group, etc. Is mentioned. In addition, these substituents may further have a substituent, and examples of the substituent include the above organic groups having 1 to 20 carbon atoms.
In the present invention, the carbon number of the organic group means the carbon number including the substituent when the organic group further has a substituent.

とRとは相互に連結して環を形成していてもよい。RとRとが連結して形成される環としては、RとRとの間の炭素原子と酸素原子を含めて、テトラヒドロピラニル環、テトラヒドロフラニル環、テトラヒドロピラニル環のメチレン基をオキシ基に置換した環が挙げられる。 R 2 and R 3 may be connected to each other to form a ring. The ring R 2 and R 3 are formed by connecting, including carbon and oxygen atoms between R 2 and R 3, tetrahydropyranyl ring, tetrahydrofuranyl ring, tetrahydropyranyl ring methylene Examples include a ring in which a group is substituted with an oxy group.

また、RとRとは相互に連結して環を形成していてもよい。RとRとが連結して形成される環としては、RとRとの間の炭素原子を含めて、シクロヘキサン環、ノルボルナン環、アダマンタン環が挙げられる。 R 5 and R 6 may be connected to each other to form a ring. Examples of the ring and R 5 and R 6 are formed by connecting, including the carbon atoms between R 5 and R 6, a cyclohexane ring, norbornane ring, and adamantane ring.

[2−2−2.フラーレン骨格]
基材成分(A)の構成単位(I)に含まれるフラーレン骨格は、下記式(1)で表される部分構造を有することが製造が容易であるという点で好ましい。
[2-2-2. Fullerene skeleton]
The fullerene skeleton contained in the structural unit (I) of the substrate component (A) preferably has a partial structure represented by the following formula (1) from the viewpoint of easy production.

Figure 0005935651
Figure 0005935651

(式(1)中、C〜C10はフラーレン骨格を構成する炭素原子を表し、Cは前記酸解離性部分構造(X)中のR又はRと結合しており、C〜C10が各々独立に、下記式(2)で表される基(R20)と結合している。) (In the formula (1), C 1 ~C 10 represents a carbon atom constituting the fullerene skeleton, C 1 is bonded to R 1 or R 4 in the acid-dissociable moiety (X), C 6 independently -C 10 are each connected to group (R 20) represented by the following formula (2).)

Figure 0005935651
Figure 0005935651

(式(2)中、Arは炭素数6〜18の芳香族性を有する炭化水素基を表し、Rは水素原子、置換基を有していてもよいアルキル基、もしくは置換基を有していてもよいアリール基、又は酸解離性有機基を表し、nは1〜3の整数を表す。) (In the formula (2), Ar represents an aromatic hydrocarbon group having 6 to 18 carbon atoms, and R has a hydrogen atom, an alkyl group which may have a substituent, or a substituent. And represents an aryl group or an acid dissociable organic group, and n represents an integer of 1 to 3.)

「フラーレン」とは、閉殻構造を有する炭素クラスターであり、フラーレンの炭素原子数は、通常60〜130の偶数である。   “Fullerene” is a carbon cluster having a closed shell structure, and the number of carbon atoms of fullerene is usually an even number of 60 to 130.

フラーレンの具体例としては、C60、C70、C76、C78、C82、C84、C90、C94、C96及びこれらよりも多くの炭素原子を有する高次の炭素クラスター等が挙げられる。なお、本明細書では、炭素原子数i(ここでiは任意の自然数を表す。)のフラーレン骨格を適宜、一般式「Ci」で表す。 Specific examples of fullerene include C 60 , C 70 , C 76 , C 78 , C 82 , C 84 , C 90 , C 94 , C 96 and higher carbon clusters having more carbon atoms. Can be mentioned. In this specification, a fullerene skeleton having i carbon atoms (where i represents an arbitrary natural number) is appropriately represented by a general formula “C i ”.

また、後述の「フラーレン誘導体」とは、フラーレン骨格を有する化合物又は組成物の総称である。即ち、フラーレン誘導体には、フラーレン骨格上に置換基を有するものの他、フラーレン骨格の内部に金属や化合物等を内包するもの及び他の金属原子や化合物と錯体を形成したもの等も含まれる。   The “fullerene derivative” described later is a general term for compounds or compositions having a fullerene skeleton. That is, fullerene derivatives include those having a substituent on the fullerene skeleton, those containing a metal or a compound inside the fullerene skeleton, and those having a complex formed with another metal atom or compound.

基材成分(A)の構成単位(I)が有するフラーレン骨格は制限されないが、中でもC60又はC70が好ましく、C60がより好ましい。C60及びC70はフラーレンの製造時に主生成物として得られるので、入手が容易であるという利点がある。即ち、基材成分(A)は、C60又はC70が導入された、C60又はC70の誘導体であることが好ましく、C60の誘導体であることがより好ましい。また、コストの観点ではC60誘導体とC70の誘導体の混合物であることが好ましい。この場合、C60誘導体とC70の誘導体の混合比は任意であり、本発明におけるレジスト組成物の特徴によって好ましい範囲を決定すればよい。 Although the fullerene skeleton which the structural unit (I) of the base component (A) has is not limited, C 60 or C 70 is preferable, and C 60 is more preferable. Since C 60 and C 70 are obtained as the main product in the production of fullerenes, the advantage that is easily available. That is, the base component (A) were introduced C 60 or C 70, preferably a derivative of C 60 or C 70, and more preferably a derivative of C 60. Further, it is preferable in terms of cost is a mixture of derivatives of C 60 derivatives and C 70. In this case, an optional mixing ratio of the derivative of C 60 derivatives and C 70, may be determined from the ranges by the features of the resist composition of the present invention.

以下、前記式(2)で表される基(R20)について、詳細に説明する。R20は、炭素数6〜18の芳香族性を有する一価の炭化水素基のうちの1〜3個の水素原子が、OR基(Rは水素原子、置換基を有していてもよいアルキル基、もしくは置換基を有していてもよいアリール基、又は酸解離性有機基)で置換された基である。 Hereinafter, the group (R 20 ) represented by the formula (2) will be described in detail. In R 20 , 1 to 3 hydrogen atoms out of monovalent hydrocarbon groups having 6 to 18 carbon atoms are OR groups (R may be a hydrogen atom or a substituent). An alkyl group, an aryl group which may have a substituent, or an acid dissociable organic group).

上記、OR基が結合している炭素数6〜18の芳香族性を有する炭化水素基Ar(OR基で置換される前の一価のAr基)の具体的な例としては、フェニル基;ビニルフェニル基、ジビニルフェニル基、トリビニルフェニル基等のビニルフェニル基;ペンタレニル基、インデニル基、ナフチル基、アズレニル基、ヘプタレニル基、ビフェニレニル基、as−インダセニル基、s−インダセニル基、アセナフチレニル基、フルオレニル基、フェナレニル基、フェナントレニル基、アントラセニル基、フルオラセニル基、アセフェナンチレニル基、アセアンチレニル基、トリフェニレニル基、ピレニル基、クリセニル基、テトラセニル基等の環状炭化水素基が挙げられる。
これらの中で、原料調達の観点からフェニル基、ナフチル基、アントラセニル基、フェナレニル基、ピレニル基が好ましく、合成の容易さからフェニル基、ナフチル基が特に好ましい。
Specific examples of the aromatic hydrocarbon group Ar having 6 to 18 carbon atoms to which the OR group is bonded (monovalent Ar group before being substituted with the OR group) include a phenyl group; Vinylphenyl groups such as vinylphenyl group, divinylphenyl group and trivinylphenyl group; pentarenyl group, indenyl group, naphthyl group, azulenyl group, heptaenyl group, biphenylenyl group, as-indacenyl group, s-indacenyl group, acenaphthylenyl group, fluorenyl group And cyclic hydrocarbon groups such as a group, a phenalenyl group, a phenanthrenyl group, an anthracenyl group, a fluoracenyl group, an acephenanthrylenyl group, an aceantirenyl group, a triphenylenyl group, a pyrenyl group, a chrycenyl group, and a tetracenyl group.
Among these, a phenyl group, a naphthyl group, an anthracenyl group, a phenalenyl group, and a pyrenyl group are preferable from the viewpoint of raw material procurement, and a phenyl group and a naphthyl group are particularly preferable from the viewpoint of ease of synthesis.

上記、炭素数6〜18の芳香族性を有する1価の炭化水素基Arがフラーレン骨格のC〜C10と結合する位置は限定されず任意であるが、例えばナフタレン骨格を有する基の場合、原料調達の観点や合成の容易さからβ位で結合していることが好ましい。他の炭化水素基Arに関しても、上記観点で好ましい結合位置をそれぞれ決めることができる。 The position at which the monovalent hydrocarbon group Ar having 6 to 18 carbon atoms is bonded to C 6 to C 10 of the fullerene skeleton is not limited and is arbitrary. For example, in the case of a group having a naphthalene skeleton From the viewpoint of raw material procurement and ease of synthesis, it is preferable that the bonds are bonded at the β-position. With respect to other hydrocarbon groups Ar, preferred bonding positions can be determined from the above viewpoint.

式(2)において、炭素数6〜18の芳香族性を有する炭化水素基Arと結合しているOR基(Rは水素原子、置換基を有していてもよいアルキル基、もしくは置換基を有していてもよいアリール基、又は酸解離性有機基)の数nは1〜3であるのが好ましい。通常、合成が容易である観点からはOR基の数、即ちnは1であることが好ましく、また現像液溶解性やEUV光又はEBが照射された際のプロトン源の増大という観点では、OR基の数、即ちnは2もしくは3が好ましい。   In the formula (2), an OR group (R represents a hydrogen atom, an alkyl group which may have a substituent, or a substituent) bonded to an aromatic hydrocarbon group Ar having 6 to 18 carbon atoms. The number n of aryl groups or acid dissociable organic groups that may have is preferably 1 to 3. Usually, from the viewpoint of easy synthesis, the number of OR groups, that is, n is preferably 1. In addition, from the viewpoint of increasing the solubility of the developer and the proton source when irradiated with EUV light or EB, OR is preferable. The number of groups, i.e., n is preferably 2 or 3.

なお、OR基が芳香族性を有する炭化水素基Arに結合する位置は限定されず任意であり、OR基が複数ある場合はその相対的な位置関係も、制限されず任意である。   The position at which the OR group is bonded to the aromatic hydrocarbon group Ar is not limited and is arbitrary, and when there are a plurality of OR groups, the relative positional relationship is also not limited and is arbitrary.

本発明に用いられる基材成分(A)において、式(2)で表される基(即ち、R20)は、合成上の観点から「−C−4−OR」、「−C−3−OR」、「−C−3,4−(OR)」、「−C−3,5−(OR)」、「−C−3,4,5−(OR)」、「−β−C10−6−OR」等のフェノール類、カテコール類、ピロガロール類、ナフトール類に由来する基が特に好ましい。 In the base component (A) used in the present invention, the group represented by the formula (2) (that is, R 20 ) is “—C 6 H 4 -4-OR”, “—C” from the viewpoint of synthesis. 6 H 4 -3-OR "," - C 6 H 3 -3,4- (OR ) 2 "," - C 6 H 3 -3,5- (OR ) 2 "," - C 6 H 2 - 3,4,5- (OR) 3 "," - β-C 10 H 6 -6 -OR "phenols such as, catechols, pyrogallols, a group derived from naphthols are particularly preferred.

上記Rの具体例としては、水素原子、置換基を有していてもよいアルキル基、もしくは置換基を有していてもよいアリール基、又は酸解離性有機基が挙げられるが、アルカリ現像液に対する溶解性コントラストの観点では、酸解離性有機基であることが好ましい。酸解離性有機基としては後述する構成単位(II)の説明において例示するものと同様のものを用いることができる。特に好ましいRとしては、水素原子、炭素数1〜4のアルキル基、ベンジル基、1−メトキシエチル基、1−エトキシエチル基、トリメチルシリル基、t−ブトキシカルボニル基、t−ブトキシカルボニルメチル基、テトラヒドロピラニル基、テトラヒドロフラニル基、テトラヒドロチオピラニル基、テトラヒドロチオフラニル基、ノルボルニル基、メチルアダマンチル基等が挙げられる。   Specific examples of R include a hydrogen atom, an alkyl group which may have a substituent, an aryl group which may have a substituent, or an acid-dissociable organic group. From the viewpoint of the solubility contrast with respect to, an acid-dissociable organic group is preferred. As the acid dissociable organic group, those exemplified in the description of the structural unit (II) described later can be used. Particularly preferred R includes a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, a benzyl group, a 1-methoxyethyl group, a 1-ethoxyethyl group, a trimethylsilyl group, a t-butoxycarbonyl group, a t-butoxycarbonylmethyl group, a tetrahydro group. Examples include a pyranyl group, a tetrahydrofuranyl group, a tetrahydrothiopyranyl group, a tetrahydrothiofuranyl group, a norbornyl group, and a methyladamantyl group.

基材成分(A)において、前記式(1)で表されるフラーレン骨格のC〜C10は、各々独立に、式(2)で表される基(R20)と結合している。なお、R20は互いに同じ構造の基であってもよく、異なる構造の基であってもよいが、合成が容易である点から、C〜C10に結合するR20は全て同じ構造の基であることが好ましい。 In the base component (A), C 6 to C 10 of the fullerene skeleton represented by the formula (1) are each independently bonded to a group (R 20 ) represented by the formula (2). R 20 may be groups having the same structure or different structures, but from the viewpoint of easy synthesis, all R 20 bonded to C 6 to C 10 have the same structure. It is preferably a group.

本明細書では、前記式(1)のCが酸解離性部分構造(X)中のR又はRと結合し、C〜C10が各々独立に式(2)で表される基(R20)と結合した部分構造を、「5重付加部分構造」という場合がある。 In the present specification, C 1 of the formula (1) is bonded to R 1 or R 4 in the acid dissociable partial structure (X), and C 6 to C 10 are each independently represented by the formula (2). The partial structure bonded to the group (R 20 ) may be referred to as “5-fold addition partial structure”.

構成単位(I)に含まれるフラーレン骨格の構造例を以下に挙げる。ただし、本発明で用いる基材成分(A)のフラーレン骨格の構造は、以下に挙げる例に制限されるものではない。
・フラーレン骨格上に5重付加部分構造を1つ有する、一般式Ci(R20(−R−又は−R−)で表される5重付加フラーレン骨格。
・フラーレン骨格上に5重付加部分構造を2つ有する、一般式Ci(R2010(−R−又は−R−)で表される10重付加フラーレン骨格。
Examples of the structure of the fullerene skeleton contained in the structural unit (I) are given below. However, the structure of the fullerene skeleton of the base component (A) used in the present invention is not limited to the following examples.
A 5-addition fullerene skeleton represented by the general formula C i (R 20 ) 5 (—R 1 — or —R 4 —) having one 5-addition partial structure on the fullerene skeleton.
A 10-fold addition fullerene skeleton represented by the general formula C i (R 20 ) 10 (—R 1 — or —R 4 —) 2 having two 5-fold addition partial structures on the fullerene skeleton.

これらの中でも、製造が容易であり、単一化合物が製造できるため、反応制御が容易な観点からはフラーレン骨格上に5重付加部分構造を1つ有する5重付加フラーレン骨格が好ましく、また、シリコン基板との密着性や露光時の感度向上の観点からは10重付加フラーレン骨格が好ましい。なお、上記5重付加フラーレン骨格及び10重付加フラーレン骨格の構造は中村栄一らによって明らかにされている(非特許文献1〜5)。   Among these, since the production is easy and a single compound can be produced, a pentaaddition fullerene skeleton having one pentaaddition partial structure on the fullerene skeleton is preferable from the viewpoint of easy reaction control. From the standpoint of adhesion to the substrate and improvement in sensitivity during exposure, a 10-fold addition fullerene skeleton is preferred. The structures of the 5-added fullerene skeleton and the 10-added fullerene skeleton have been clarified by Eiichi Nakamura et al. (Non-Patent Documents 1 to 5).

[2−3.構成単位(II)]
本発明のレジスト組成物がポジ型レジスト組成物である場合、基材成分(A)は、構成単位(I)に加え、ポリマー主鎖を構成する繰り返し単位に対して、ヒドロキシフェニル基、ヒドロキシナフチル基、及びカルボキシル基(但しこれらの基はそれぞれ更に置換基を有していてもよい)からなる群から選ばれる少なくとも一種の置換基(Y)を有し、かつこの置換基(Y)が酸解離性有機基で保護されている構成単位(II)を有するコポリマーであることが好ましい。
なお、構成単位(II)には、酸解離性有機基で保護された置換基(Y)が2以上含まれていてもよく、その場合において、それぞれの酸解離性有機基で保護された置換基(Y)は互いに同一のものであってもよく、異なるものであってもよい。
更に上記構成単位(II)には、置換基(Y)以外の置換基、例えばアルキル基、アルコキシ基、アリール基及びアリーロキシ基(但しこれらの基はそれぞれ更に置換基を有していてもよい)を有していてもよい。
[2-3. Unit (II)]
In the case where the resist composition of the present invention is a positive resist composition, the base component (A) contains, in addition to the structural unit (I), a hydroxyphenyl group, a hydroxynaphthyl group with respect to a repeating unit constituting the polymer main chain. And at least one substituent (Y) selected from the group consisting of a group and a carboxyl group (however, each of these groups may further have a substituent), and the substituent (Y) is an acid A copolymer having the structural unit (II) protected with a dissociable organic group is preferred.
The structural unit (II) may contain two or more substituents (Y) protected with an acid-dissociable organic group, and in that case, the substituents protected with each acid-dissociable organic group The groups (Y) may be the same as or different from each other.
Further, the structural unit (II) includes a substituent other than the substituent (Y), for example, an alkyl group, an alkoxy group, an aryl group, and an aryloxy group (however, these groups each may further have a substituent) You may have.

この構成単位(II)を構成可能な、置換基(Y)を有するモノマーとしては、ヒドロキシスチレン、アクリル酸、メタクリル酸、又は、これらのモノマーの置換基(Y)が予め酸解離性有機基で保護されたモノマー等が挙げられるが、反応制御性の観点から、酸解離性有機基で保護される前の構成単位(II)は以下の式(AA)で表されるものが好ましく、特に置換基の1つが水素原子(すなわち無置換体)もしくはメチル基である下記式(AAA−1)及び下記式(AAA−2)で表されるものが更に好ましい。   As the monomer having a substituent (Y) that can constitute this structural unit (II), hydroxystyrene, acrylic acid, methacrylic acid, or the substituent (Y) of these monomers is an acid-dissociable organic group in advance. Examples include a protected monomer, but from the viewpoint of reaction controllability, the structural unit (II) before being protected with an acid-dissociable organic group is preferably one represented by the following formula (AA), particularly substituted What is represented by the following formula (AAA-1) and the following formula (AAA-2) in which one of the groups is a hydrogen atom (that is, an unsubstituted form) or a methyl group is more preferable.

Figure 0005935651
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上記置換基(Y)としては、ヒドロキシフェニル基、ヒドロキシナフチル基、及びカルボキシル基が挙げられるが、原料入手が容易な観点から特にヒドロキシフェニル基、及びカルボキシル基が好ましい。基材成分(A)のコポリマー中に、これら置換基(Y)は1種を単独で含んでいてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で含んでいてもよい。またこれら置換基(Y)はそれぞれ更に置換基を有していてもよい。特に、置換基(Y)が有する水酸基やカルボキシル基等の酸性官能基に対して、酸で解離する酸解離性有機基を置換させて保護したものが好ましい。   Examples of the substituent (Y) include a hydroxyphenyl group, a hydroxynaphthyl group, and a carboxyl group, and a hydroxyphenyl group and a carboxyl group are particularly preferable from the viewpoint of easy availability of raw materials. In the copolymer of the base component (A), these substituents (Y) may contain one kind alone, or two or more kinds in any combination and ratio. Each of these substituents (Y) may further have a substituent. In particular, an acid functional group which is dissociated with an acid is substituted for and protected with respect to an acidic functional group such as a hydroxyl group or a carboxyl group which the substituent (Y) has.

ここで、酸解離性有機基としては、例えば、置換メチル基、1−置換エチル基、1−分岐アルキル基、シリル基、ゲルミル基、アルコキシカルボニル基、アシル基、環式酸解離性基等を挙げることができる。   Here, examples of the acid dissociable organic group include a substituted methyl group, a 1-substituted ethyl group, a 1-branched alkyl group, a silyl group, a germyl group, an alkoxycarbonyl group, an acyl group, and a cyclic acid dissociable group. Can be mentioned.

前記置換メチル基としては、例えば、メトキシメチル基、メチルチオメチル基、エトキシメチル基、エチルチオメチル基、メトキシエトキシメチル基、ベンジルオキシメチル基、ベンジルチオメチル基、フェナシル基、ブロモフェナシル基、メトキシフェナシル基、メチルチオフェナシル基、α−メチルフェナシル基、シクロプロピルメチル基、ベンジル基、ジフェニルメチル基、トリフェニルメチル基、ブロモベンジル基、ニトロベンジル基、メトキシベンジル基、メチルチオベンジル基、エトキシベンジル基、エチルチオベンジル基、ピペロニル基、メトキシカルボニルメチル基、エトキシカルボニルメチル基、n−プロポキシカルボニルメチル基、イソプロポキシカルボニルメチル基、n−ブトキシカルボニルメチル基、t−ブトキシカルボニルメチル基等を挙げることができる。
また、前記1−置換エチル基としては、例えば、1−メトキシエチル基、1−メチルチオエチル基、1,1−ジメトキシエチル基、1−エトキシエチル基、1−エチルチオエチル基、1,1−ジエトキシエチル基、1−フェノキシエチル基、1−フェニルチオエチル基、1,1−ジフェノキシエチル基、1−ベンジルオキシエチル基、1−ベンジルチオエチル基、1−シクロプロピルエチル基、1−フェニルエチル基、1,1−ジフェニルエチル基、1−メトキシカルボニルエチル基、1−エトキシカルボニルエチル基、1−n−プロポキシカルボニルエチル基、1−イソプロポキシカルボニルエチル基、1−n−ブトキシカルボニルエチル基、1−t−ブトキシカルボニルエチル基等を挙げることができる。
また、前記1−分岐アルキル基としては、例えば、イソプロピル基、sec−ブチル基、t−ブチル基、1,1−ジメチルプロピル基、1−メチルブチル基、1,1−ジメチルブチル基等を挙げることができる。
Examples of the substituted methyl group include methoxymethyl group, methylthiomethyl group, ethoxymethyl group, ethylthiomethyl group, methoxyethoxymethyl group, benzyloxymethyl group, benzylthiomethyl group, phenacyl group, bromophenacyl group, and methoxyphenacyl. Group, methylthiophenacyl group, α-methylphenacyl group, cyclopropylmethyl group, benzyl group, diphenylmethyl group, triphenylmethyl group, bromobenzyl group, nitrobenzyl group, methoxybenzyl group, methylthiobenzyl group, ethoxybenzyl group , Ethylthiobenzyl group, piperonyl group, methoxycarbonylmethyl group, ethoxycarbonylmethyl group, n-propoxycarbonylmethyl group, isopropoxycarbonylmethyl group, n-butoxycarbonylmethyl group, t-butoxy Rubonirumechiru group, and the like can be mentioned.
Examples of the 1-substituted ethyl group include 1-methoxyethyl group, 1-methylthioethyl group, 1,1-dimethoxyethyl group, 1-ethoxyethyl group, 1-ethylthioethyl group, 1,1- Diethoxyethyl group, 1-phenoxyethyl group, 1-phenylthioethyl group, 1,1-diphenoxyethyl group, 1-benzyloxyethyl group, 1-benzylthioethyl group, 1-cyclopropylethyl group, 1- Phenylethyl group, 1,1-diphenylethyl group, 1-methoxycarbonylethyl group, 1-ethoxycarbonylethyl group, 1-n-propoxycarbonylethyl group, 1-isopropoxycarbonylethyl group, 1-n-butoxycarbonylethyl Group, 1-t-butoxycarbonylethyl group and the like.
Examples of the 1-branched alkyl group include isopropyl group, sec-butyl group, t-butyl group, 1,1-dimethylpropyl group, 1-methylbutyl group, 1,1-dimethylbutyl group, and the like. Can do.

また、前記シリル基としては、例えば、トリメチルシリル基、エチルジメチルシリル基、メチルジエチルシリル基、トリエチルシリル基、イソプロピルジメチルシリル基、メチルジイソプロピルシリル基、トリイソプロピルシリル基、t−ブチルジメチルシリル基、メチルジ−t−ブチルシリル基、トリ−t−ブチルシリル基、フェニルジメチルシリル基、メチルジフェニルシリル基、トリフェニルシリル基等を挙げることができる。
また、前記ゲルミル基としては、例えば、トリメチルゲルミル基、エチルジメチルゲルミル基、メチルジエチルゲルミル基、トリエチルゲルミル基、イソプロピルジメチルゲルミル基、メチルジイソプロピルゲルミル基、トリイソプロピルゲルミル基、t−ブチルジメチルゲルミル基、メチルジ−t−ブチルゲルミル基、トリ−t−ブチルゲルミル基、フェニルジメチルゲルミル基、メチルジフェニルゲルミル基、トリフェニルゲルミル基等を挙げることができる。
また、前記アルコキシカルボニル基としては、例えば、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、イソプロポキシカルボニル基、t−ブトキシカルボニル基等を挙げることができる。
Examples of the silyl group include trimethylsilyl group, ethyldimethylsilyl group, methyldiethylsilyl group, triethylsilyl group, isopropyldimethylsilyl group, methyldiisopropylsilyl group, triisopropylsilyl group, t-butyldimethylsilyl group, methyldiethyl group. -T-butylsilyl group, tri-t-butylsilyl group, phenyldimethylsilyl group, methyldiphenylsilyl group, triphenylsilyl group and the like can be mentioned.
Examples of the germyl group include a trimethylgermyl group, an ethyldimethylgermyl group, a methyldiethylgermyl group, a triethylgermyl group, an isopropyldimethylgermyl group, a methyldiisopropylgermyl group, a triisopropylgermyl group, Examples thereof include t-butyldimethylgermyl group, methyldi-t-butylgermyl group, tri-t-butylgermyl group, phenyldimethylgermyl group, methyldiphenylgermyl group, and triphenylgermyl group.
Examples of the alkoxycarbonyl group include a methoxycarbonyl group, an ethoxycarbonyl group, an isopropoxycarbonyl group, and a t-butoxycarbonyl group.

また、前記アシル基としては、例えば、アセチル基、プロピオニル基、ブチリル基、ヘプタノイル基、ヘキサノイル基、バレリル基、ピバロイル基、イソバレリル基、ラウリロイル基、ミリストイル基、パルミトイル基、ステアロイル基、オキサリル基、マロニル基、スクシニル基、グルタリル基、アジポイル基、ピペロイル基、スベロイル基、アゼラオイル基、セバコイル基、アクリロイル基、プロピオロイル基、メタクリロイル基、クロトノイル基、オレオイル基、マレオイル基、フマロイル基、メサコノイル基、カンホロイル基、ベンゾイル基、フタロイル基、イソフタロイル基、テレフタロイル基、ナフトイル基、トルオイル基、ヒドロアトロポイル基、アトロポイル基、シンナモイル基、フロイル基、テノイル基、ニコチノイル基、イソニコチノイル基、p−トルエンスルホニル基、メシル基等を挙げることができる。
さらに、前記環式酸解離性基としては、例えば、シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘキセニル基、4−メトキシシクロヘキシル基、テトラヒドロピラニル基、テトラヒドロフラニル基、テトラヒドロチオピラニル基、テトラヒドロチオフラニル基、3−ブロモテトラヒドロピラニル基、4−メトキシテトラヒドロピラニル基、4−メトキシテトラヒドロチオピラニル基、3−テトラヒドロチオフェン−1,1−ジオキシド基、ノルボルニル基、イソボルニル基、トリシクロデカニル基、アダマンチル基、メチルアダマンチル基等を挙げることができる。
Examples of the acyl group include acetyl group, propionyl group, butyryl group, heptanoyl group, hexanoyl group, valeryl group, pivaloyl group, isovaleryl group, laurylyl group, myristoyl group, palmitoyl group, stearoyl group, oxalyl group, malonyl Group, succinyl group, glutaryl group, adipoyl group, piperoyl group, suberoyl group, azelaoil group, sebacoyl group, acryloyl group, propioyl group, methacryloyl group, crotonoyl group, oleoyl group, maleoyl group, fumaroyl group, mesaconoyl group, canphoroyl group Benzoyl group, phthaloyl group, isophthaloyl group, terephthaloyl group, naphthoyl group, toluoyl group, hydroatropoyl group, atropoyl group, cinnamoyl group, furoyl group, thenoyl group, nicotinoyl group Isonicotinoyl group, p- toluenesulfonyl group, and mesyl group.
Furthermore, examples of the cyclic acid dissociable group include a cyclopropyl group, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, a cyclohexenyl group, a 4-methoxycyclohexyl group, a tetrahydropyranyl group, a tetrahydrofuranyl group, a tetrahydrothiopyranyl group, and a tetrahydro group. Thiofuranyl group, 3-bromotetrahydropyranyl group, 4-methoxytetrahydropyranyl group, 4-methoxytetrahydrothiopyranyl group, 3-tetrahydrothiophene-1,1-dioxide group, norbornyl group, isobornyl group, tricyclo A decanyl group, an adamantyl group, a methyladamantyl group, etc. can be mentioned.

これらの酸解離性有機基のうち、t−ブチル基、ベンジル基、1−メトキシエチル基、1−エトキシエチル基、トリメチルシリル基、t−ブトキシカルボニル基、t−ブトキシカルボニルメチル基、テトラヒドロピラニル基、テトラヒドロフラニル基、テトラヒドロチオピラニル基、テトラヒドロチオフラニル基、ノルボルニル基、メチルアダマンチル基等が好ましい。   Among these acid dissociable organic groups, t-butyl group, benzyl group, 1-methoxyethyl group, 1-ethoxyethyl group, trimethylsilyl group, t-butoxycarbonyl group, t-butoxycarbonylmethyl group, tetrahydropyranyl group , Tetrahydrofuranyl group, tetrahydrothiopyranyl group, tetrahydrothiofuranyl group, norbornyl group, methyladamantyl group and the like are preferable.

基材成分(A)のコポリマーには、これらの酸解離性有機基の1種のみが含まれていてもよく、2種以上が任意の組み合わせ及び比率で含まれていてもよい。
なお、該コポリマーには前記構成単位(I)や構成単位(II)に相当する構成単位以外に、他の構成単位(例えばエチレン単位、プロピレン単位又は他のα−オレフィン単位、スチレン単位、(メタ)アクリル酸アルキルエステル単位、アルキルビニルエーテル単位等)を含有していても構わない。
The copolymer of the base component (A) may contain only one kind of these acid dissociable organic groups, or may contain two or more kinds in any combination and ratio.
In addition to the structural unit corresponding to the structural unit (I) or the structural unit (II), the copolymer includes other structural units (for example, ethylene units, propylene units or other α-olefin units, styrene units, (metabolites). ) Acrylic acid alkyl ester unit, alkyl vinyl ether unit, etc.).

[2−4.構成単位(I)の含有量]
基材成分(A)は構成単位(I)を必須構成単位として含有し、必要に応じて更に構成単位(II)を含有する。
[2-4. Content of Structural Unit (I)]
The substrate component (A) contains the structural unit (I) as an essential structural unit, and further contains the structural unit (II) as necessary.

基材成分(A)に含まれる構成単位(I)の割合は、基材成分(A)のポリマー主鎖を構成する全繰り返し単位に対する構成単位(I)の割合(以下、この割合を「構成単位(I)含有率」と称す場合がある。)で、通常0.01mol%以上、50mol%以下、好ましくは0.1mol%以上、30mol%以下、更に好ましくは0.5mol%以上、10mol%以下である。構成単位(I)の含有量が少な過ぎると、基材成分(A)にフラーレン骨格を導入したことによるエッチング耐性等の向上効果が十分得られないおそれがあり、一方で、構成単位(I)の含有量が多過ぎると高価なフラーレン誘導体の使用量が多く、コスト増大となり、また、露光感度の低下を引き起こすおそれがある。   The ratio of the structural unit (I) contained in the base component (A) is the ratio of the structural unit (I) to all repeating units constituting the polymer main chain of the base component (A) (hereinafter, this ratio is referred to as “configuration In some cases, the unit (I) content ”is generally 0.01 mol% or more and 50 mol% or less, preferably 0.1 mol% or more and 30 mol% or less, more preferably 0.5 mol% or more and 10 mol%. It is as follows. When there is too little content of structural unit (I), there exists a possibility that improvement effects, such as etching tolerance by having introduced fullerene frame | skeleton in base-material component (A), may not fully be acquired, on the other hand, structural unit (I) If the content of is too large, the amount of the expensive fullerene derivative used is large, which increases the cost and may cause a reduction in exposure sensitivity.

[2−5.構成単位(II)の酸解離性有機基の含有量]
基材成分(A)が構成単位(II)を含有する場合、構成単位(II)の含有量は、構成単位(I)含有率や、1つの構成単位(II)に含まれる酸解離性有機基の数、種類、基材成分(A)の分子量や極性、レジスト組成物の用途、要求特性によっても異なるが、基材成分(A)のポリマー主鎖を構成する全繰り返し単位に対する、構成単位(II)に含まれる酸解離性有機基と構成単位(I)の合計量(以下、この割合を「合計酸解離性基含有率」と称す場合がある。)が、露光部がアルカリ可溶性となるポジ型レジストにおいては、10mol%以上、100mol%以下となるような割合であることが好ましく、15mol%以上、70mol%以下がより好ましい。一方、未露光部がアルカリ可溶性のネガ型レジストにおいては、この合計酸解離性基含有率は0.1mol%以上、40mol%以下が好ましく、0.1mol%以上、20mol%以下がより好ましい。合計酸解離性基含有率が少な過ぎると構成単位(II)を導入したことによるアルカリ現像液溶解性のコントラスト差を十分に得ることができず、多過ぎると露光感度が不足することがある。
[2-5. Content of acid dissociable organic group in structural unit (II)]
When the substrate component (A) contains the structural unit (II), the content of the structural unit (II) is the content of the structural unit (I) or the acid dissociable organic contained in one structural unit (II). Although it depends on the number and type of groups, the molecular weight and polarity of the base component (A), the use of the resist composition, and the required properties, the constituent unit for all repeating units constituting the polymer main chain of the base component (A) The total amount of the acid dissociable organic group and structural unit (I) contained in (II) (hereinafter, this ratio may be referred to as “total acid dissociable group content”), In such a positive resist, the proportion is preferably 10 mol% or more and 100 mol% or less, more preferably 15 mol% or more and 70 mol% or less. On the other hand, in a negative resist in which the unexposed portion is alkali-soluble, the total acid dissociable group content is preferably 0.1 mol% or more and 40 mol% or less, and more preferably 0.1 mol% or more and 20 mol% or less. If the total acid dissociable group content is too small, a sufficient contrast difference in alkali developer solubility due to the introduction of the structural unit (II) cannot be obtained, and if it is too large, the exposure sensitivity may be insufficient.

[2−6.基材成分(A)の分子量]
基材成分(A)のゲルパーミエーションクロマトグラフィーで測定したポリスチレン換算の重量平均分子量(以下、「Mw」という。)は、好ましくは1,000〜150,000、さらに好ましくは2,000〜100,000である。基材成分(A)のMwが上記上限よりも大きいと微細なパターニングが困難になることがあり、上記下限よりも小さいと塗布性が低下するおそれがある。
[2-6. Molecular weight of base component (A)]
The weight average molecular weight (hereinafter referred to as “Mw”) in terms of polystyrene measured by gel permeation chromatography of the base material component (A) is preferably 1,000 to 150,000, more preferably 2,000 to 100. , 000. If the Mw of the substrate component (A) is larger than the above upper limit, fine patterning may be difficult, and if it is smaller than the lower limit, applicability may be lowered.

[2−7.基材成分(A)の製造方法]
基材成分(A)は、例えばアルカリ可溶性樹脂の水酸基やカルボキシル基に対して酸解離性部分構造(X)を導入可能な(ビニルエーテル基や3級エステル含有ハロアセチル基を有する)フラーレン誘導体を作用させる方法や、また酸解離性部分構造と重合活性部位の両方を有するフラーレン誘導体とその他の一般的に知られている単量体との共重合によって製造することができる。
[2-7. Manufacturing method of substrate component (A)]
The base material component (A) acts, for example, a fullerene derivative (having a vinyl ether group or a tertiary ester-containing haloacetyl group) capable of introducing an acid dissociable partial structure (X) with respect to a hydroxyl group or a carboxyl group of an alkali-soluble resin. It can be produced by a method or copolymerization of a fullerene derivative having both an acid-dissociable partial structure and a polymerization active site with other generally known monomers.

アルカリ可溶性樹脂に酸解離性有機基を介してフラーレン骨格を導入する方法としては、一般的なビニルエーテル基のアセタール化反応やハロアセチル基のエーテル化反応を採用することができる。詳細な製造方法はPROTECTIVE GROUPS IN ORGANIC SYNTHESIS(John Wiley&Sons,Inc.)等の文献を参照することが可能である。
また、酸解離性部分構造と重合活性部位の両方を有するフラーレン誘導体と他の単量体との共重合に関しては、単量体、反応媒質の種類等に応じて、ラジカル重合開始剤、アニオン重合触媒、配位アニオン重合触媒、カチオン重合触媒等の重合開始剤あるいは重合触媒を適宜に選定し、塊状重合、溶液重合、沈澱重合、乳化重合、懸濁重合、塊状−懸濁重合等の適宜の重合方法により実施することができる。
As a method for introducing a fullerene skeleton into an alkali-soluble resin via an acid-dissociable organic group, a general acetalization reaction of a vinyl ether group or an etherification reaction of a haloacetyl group can be employed. A detailed manufacturing method can refer to documents such as PROTECTED GROUPS IN ORGANIC SYNTHESIS (John Wiley & Sons, Inc.).
In addition, regarding the copolymerization of fullerene derivatives having both an acid-dissociable partial structure and a polymerization active site with other monomers, radical polymerization initiators and anionic polymerization are performed depending on the type of monomer and reaction medium. A polymerization initiator such as a catalyst, a coordination anion polymerization catalyst, a cation polymerization catalyst or a polymerization catalyst is appropriately selected, and an appropriate one such as bulk polymerization, solution polymerization, precipitation polymerization, emulsion polymerization, suspension polymerization, bulk-suspension polymerization, etc. It can be carried out by a polymerization method.

具体的な製造方法は、後掲の合成例に示す。後掲の合成例では、原料ポリマーとなる、ポリマー主鎖に対して側鎖として前述の置換基(Y)を有するポリマーとして、ポリヒドロキシスチレンを用いているが、その他、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、あるいは上記ポリマーを構成する単量体とそれ以外の単量体との共重合体などを用いることができる。このような単量体としては、プロピレン等のα−オレフィン類、アルキルビニルエーテル、アリールビニルエーテル、スチレン、(メタ)アクリル酸アルキルエステル等が例示できる。
後掲の合成例では、このような原料ポリマーに、酸解離性部分構造(X)を付加させたフラーレン誘導体を反応させて原料ポリマーの側鎖に酸解離性部分構造(X)を介してフラーレン骨格を導入し、その後原料ポリマーの置換基(Y)を酸解離性有機基で保護することにより基材成分(A)のコポリマーを合成している。
A specific manufacturing method will be shown in the synthesis example described later. In the synthesis examples described later, polyhydroxystyrene is used as a polymer having the above-described substituent (Y) as a side chain with respect to the polymer main chain as a raw material polymer. An acid or a copolymer of a monomer constituting the polymer and another monomer can be used. Examples of such monomers include α-olefins such as propylene, alkyl vinyl ethers, aryl vinyl ethers, styrene, and (meth) acrylic acid alkyl esters.
In the synthesis examples described later, such a raw material polymer is reacted with a fullerene derivative to which an acid dissociable partial structure (X) is added, and the side chain of the raw material polymer is reacted with the fullerene via the acid dissociable partial structure (X). A copolymer of the base material component (A) is synthesized by introducing a skeleton and then protecting the substituent (Y) of the raw material polymer with an acid-dissociable organic group.

[2−8.基材成分の含有量]
本発明のレジスト組成物において、酸の作用によりアルカリ溶解性が変化する基材成分(A)の含有量は、酸発生剤(B)、含窒素有機化合物(C)、更に、ネガ型レジスト組成物の場合に含まれる架橋剤成分(E)が、それぞれ、基材成分(A)に対する好適範囲でレジスト組成物中に含有され、その量は有機溶媒(D)により、後述の好適な固形分濃度に調整される範囲において任意である。具体的には、レジスト組成物の塗布性と、感度やパターン形成性等のレジストとしての性能とのバランスの点において、レジスト組成物中の全固形分の合計に対して40〜98重量%、特に50〜90重量%であることが好ましい。なお、ここで「固形分」とは、レジスト組成物中の有機溶媒(D)以外の成分をさす。
[2-8. Content of base material component]
In the resist composition of the present invention, the content of the base component (A) whose alkali solubility is changed by the action of an acid includes an acid generator (B), a nitrogen-containing organic compound (C), and a negative resist composition. The crosslinking agent component (E) contained in the case of the product is contained in the resist composition in a preferable range with respect to the base material component (A), and the amount thereof is determined by the organic solvent (D) according to a preferable solid content described later. It is optional in the range adjusted to the density. Specifically, in terms of the balance between the applicability of the resist composition and the performance as a resist, such as sensitivity and pattern formability, 40 to 98% by weight with respect to the total solid content in the resist composition, In particular, it is preferably 50 to 90% by weight. In addition, "solid content" refers to components other than the organic solvent (D) in a resist composition here.

[3.酸発生剤(B)]
酸発生剤(B)は、EUV光又はEB露光により酸を発生させて、その作用により基材成分(A)のアルカリ溶解性を変化させるものである。
[3. Acid generator (B)]
The acid generator (B) generates an acid by EUV light or EB exposure, and changes the alkali solubility of the base component (A) by its action.

本発明で用いる酸発生剤(B)としては特に限定されず、従来、化学増幅型レジスト組成物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、ヨードニウム塩やスルホニウム塩等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、グリオキシム系酸発生剤、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等が挙げられる。中でも、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が好ましく、オニウム塩系酸発生剤がより好ましく、特にスルホニウム塩系(下記式(3))又はヨードニウム塩系(下記式(4))の酸発生剤が好ましい。   The acid generator (B) used in the present invention is not particularly limited, and those conventionally proposed as acid generators for chemically amplified resist compositions can be used. Examples of such acid generators include onium salt acid generators such as iodonium salts and sulfonium salts, oxime sulfonate acid generators, glyoxime acid generators, diazomethane acid generators, nitrobenzyl sulfonate acid generators, Examples include imino sulfonate acid generators and disulfone acid generators. Among them, onium salt acid generators and oxime sulfonate acid generators are preferable, onium salt acid generators are more preferable, and sulfonium salt (following formula (3)) or iodonium salt (following formula (4)). The acid generator is preferred.

Figure 0005935651
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(式(3)、(4)中、R〜R10は、各々独立に炭素数1〜20の有機基を表し、R11は直鎖状、分岐鎖状又は環状のアルキル基又はフッ素化アルキル基を表す。RとRは相互に結合して環を形成していてもよい。) (In formulas (3) and (4), R 8 to R 10 each independently represents an organic group having 1 to 20 carbon atoms, and R 11 is a linear, branched or cyclic alkyl group or fluorinated. Represents an alkyl group, R 8 and R 9 may be bonded to each other to form a ring.)

式(3)中のR〜R10、式(4)のR,Rの炭素数1〜20の有機基としては、例えば、直鎖状、分岐鎖状又は環状の、アルキル基、アルケニル基、オキシアルキル基又はオキシアルケニル基や、置換基を有していてもよいアリール基、アラルキル基又はアリールオキシアルキル基が挙げられる。これらの基の水素原子の一部又は全部がアルコキシ基等によって置換されていてもよい。また、RとRとは互いに結合して環を形成していてもよく、環を形成する場合はRとRはそれぞれ炭素数1〜10のアルキレン基を示す、即ち、S又はIを含めて員数3〜21の環を形成するものが挙げられる。また、R〜R10は互いに同一であっても異なっていてもよい。 Examples of the organic group having 1 to 20 carbon atoms of R 8 to R 10 in formula (3) and R 8 and R 9 in formula (4) include a linear, branched or cyclic alkyl group, Examples include an alkenyl group, an oxyalkyl group or an oxyalkenyl group, and an aryl group, aralkyl group or aryloxyalkyl group which may have a substituent. Some or all of the hydrogen atoms of these groups may be substituted with alkoxy groups or the like. R 8 and R 9 may be bonded to each other to form a ring, and when forming a ring, R 8 and R 9 each represent an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, that is, S + Or what forms a 3-21 membered ring including I <+> is mentioned. R 8 to R 10 may be the same as or different from each other.

〜R10の具体例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デカニル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロプロピルメチル基、4−メチルシクロヘキシル基、シクロヘキシルメチル基、ノルボルニル基、アダマンチル基等のアルキル基;ビニル基、アリル基、プロペニル基、ブテニル基、ヘキセニル基、シクロヘキセニル基等のアルケニル基;2−オキシシクロペンチル基、2−オキシシクロヘキシル基、2−オキシプロピル基、2−シクロペンチル−2−オキシエチル基、2−シクロヘキシル−2−オキシエチル基、2−(4−メチルシクロヘキシル)−2−オキシエチル基等のオキシアルキル基;フェニル基、ナフチル基等のアリール基;p−メトキシフェニル基、m−メトキシフェニル基、o−メトキシフェニル基、エトキシフェニル基、p−tert―ブトキシフェニル基、m−tert―ブトキシフェニル基等のアルコキシフェニル基、2−メチルフェニル基、3−メチルフェニル基、4−メチルフェニル基、エチルフェニル基、4−tert―ブチルフェニル基、4−ブチルフェニル基、ジメチルフェニル基等のアルキルフェニル基、メチルナフチル基、エチルナフチル基、ジメチルナフル基、ジエチルナフチル基等のアルキルナフチル基、メトキシナフチル基、エトキシナフチル、ジメトキシナフチル基、ジエトキシナフチル基等のアルコキシナフチル基などの置換基を有するアリール基;ベンジル基、フェネチル基(フェニルエチル基)等のアラルキル基、2−フェニル−2−オキシエチル基、2−(1−ナフチル)−2−オキシエチル基、2−(2−ナフチル)−2−オキシエチル基等の2−アリール−2−オキシアルキル基等が挙げられる。 Specific examples of R 8 to R 10 include methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, n-butyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, pentyl group, hexyl group, heptyl group, octyl group, Alkyl groups such as nonyl group, decanyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, cycloheptyl group, cyclopropylmethyl group, 4-methylcyclohexyl group, cyclohexylmethyl group, norbornyl group, adamantyl group; vinyl group, allyl group, propenyl group, Alkenyl groups such as butenyl, hexenyl, and cyclohexenyl; 2-oxycyclopentyl, 2-oxycyclohexyl, 2-oxypropyl, 2-cyclopentyl-2-oxyethyl, 2-cyclohexyl-2-oxyethyl, 2- (4-Methylcyclohexyl)- An oxyalkyl group such as oxyethyl group; an aryl group such as phenyl group and naphthyl group; p-methoxyphenyl group, m-methoxyphenyl group, o-methoxyphenyl group, ethoxyphenyl group, p-tert-butoxyphenyl group, m -Alkoxyphenyl group such as tert-butoxyphenyl group, 2-methylphenyl group, 3-methylphenyl group, 4-methylphenyl group, ethylphenyl group, 4-tert-butylphenyl group, 4-butylphenyl group, dimethylphenyl Alkylphenyl groups such as groups, alkyl naphthyl groups such as methyl naphthyl groups, ethyl naphthyl groups, dimethyl naphthyl groups and diethyl naphthyl groups, alkoxy naphthyl groups such as methoxy naphthyl groups, ethoxy naphthyl, dimethoxy naphthyl groups and diethoxy naphthyl groups Ally with substituent Groups: aralkyl groups such as benzyl group and phenethyl group (phenylethyl group), 2-phenyl-2-oxyethyl group, 2- (1-naphthyl) -2-oxyethyl group, 2- (2-naphthyl) -2-oxyethyl And 2-aryl-2-oxyalkyl groups such as a group.

これらの中でも、アリール基が好ましく、特にフェニル基やナフチル基が好ましい。   Among these, an aryl group is preferable, and a phenyl group and a naphthyl group are particularly preferable.

式(3)及び式(4)中のR11は、直鎖状、分岐鎖状又は環状の、アルキル基又はフッ素化アルキル基を表す。直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基としては、通常炭素数1〜12であることが好ましく、また炭素数1〜8であることが更に好ましく、炭素数1〜4であることが最も好ましい。また、環状のアルキル基としては、炭素数4〜12であることが好ましく、また炭素数5〜10であることが更に好ましく、炭素数6〜10であることが最も好ましい。 R 11 in formula (3) and formula (4) represents a linear, branched or cyclic alkyl group or fluorinated alkyl group. The linear or branched alkyl group usually preferably has 1 to 12 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 12 carbon atoms, more preferably 5 to 10 carbon atoms, and most preferably 6 to 10 carbon atoms.

これらのアルキル基の水素原子の少なくとも一部はフッ素原子によって置換されていることが好ましい。フッ素原子への置換率は、通常10〜100%であり、好ましくは50〜100%である。特に水素原子をすべてフッ素原子で置換したパーフルオロアルキル基が、酸の強度(pKa)が強くなる観点で好ましい。   It is preferable that at least a part of hydrogen atoms of these alkyl groups is substituted with fluorine atoms. The substitution rate to the fluorine atom is usually 10 to 100%, preferably 50 to 100%. In particular, a perfluoroalkyl group in which all hydrogen atoms are substituted with fluorine atoms is preferred from the viewpoint of increasing the strength (pKa) of the acid.

酸発生剤(B)としては、これらの酸発生剤の1種類を単独で用いてもよいし、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。2種類以上組み合わせる場合は、その種類と比率は任意である。   As the acid generator (B), one kind of these acid generators may be used alone, or two or more kinds may be used in combination. When combining two or more types, the types and ratios are arbitrary.

本発明においては、酸発生剤(B)として、特にフッ素化アルキルスルホン酸イオン又はジアルキルアリールヨードニウムイオンを与えるオニウム塩系酸発生剤を用いることが好ましい。   In the present invention, as the acid generator (B), it is particularly preferable to use an onium salt acid generator that gives a fluorinated alkylsulfonic acid ion or a dialkylaryliodonium ion.

本発明のレジスト組成物における酸発生剤(B)の含有量は、前述の酸の作用によりアルカリ溶解性が変化する基材成分(A)に対して通常1〜50重量%が好ましく、3〜40重量%が更に好ましく、5〜30重量%が最も好ましい。上記範囲とすることで、EUV光又はEB露光による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。   The content of the acid generator (B) in the resist composition of the present invention is usually preferably 1 to 50% by weight with respect to the base component (A) whose alkali solubility is changed by the action of the acid, 40% by weight is more preferred, and 5-30% by weight is most preferred. By setting it as the said range, pattern formation by EUV light or EB exposure is fully performed. Moreover, since a uniform solution is obtained and storage stability becomes favorable, it is preferable.

[4.含窒素有機化合物(C)]
本発明のレジスト組成物は、ポジ型及びネガ型のいずれの場合においても、レジストパターン形状、引き置き経時安定性等を向上させるために、含窒素有機化合物(C)を含有する。この含窒素有機化合物(C)はこれまでに報告されている任意のものを使用すればよいが、環状アミン、脂肪族アミンが好ましい。特に、第2級脂肪族アミン、第3級脂肪族アミンが好ましく、第3級脂肪族アミンが最も好ましい。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、その炭素数は1〜15が好ましい。
[4. Nitrogen-containing organic compound (C)]
The resist composition of the present invention contains a nitrogen-containing organic compound (C) in order to improve the resist pattern shape, the stability over time, and the like in both positive and negative types. As the nitrogen-containing organic compound (C), any one reported so far may be used, but a cyclic amine and an aliphatic amine are preferable. In particular, secondary aliphatic amines and tertiary aliphatic amines are preferred, and tertiary aliphatic amines are most preferred. Here, the aliphatic amine is an amine having one or more aliphatic groups, and preferably has 1 to 15 carbon atoms.

含窒素有機化合物(C)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−デシルアミン等の第1級脂肪族アルキルアミン;ジエチルアミン、ジ−n−プロピルアミン、ジ−n−ブチルアミン、ジ−n−ペンチルアミン、ジ−n−ヘキシルアミン、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第2級脂肪族アルキルアミン;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−デカニルアミン、トリ−n−ドデシルアミン等の第3級脂肪族アルキルアミン;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等のアルキルアルコールアミン等が挙げられる。   Specific examples of the nitrogen-containing organic compound (C) include primary aliphatic alkylamines such as n-hexylamine, n-heptylamine, n-octylamine, n-nonylamine, n-decylamine; diethylamine, di-n Secondary aliphatic alkylamines such as -propylamine, di-n-butylamine, di-n-pentylamine, di-n-hexylamine, di-n-heptylamine, di-n-octylamine, dicyclohexylamine; Trimethylamine, triethylamine, tri-n-propylamine, tri-n-butylamine, tri-n-pentylamine, tri-n-hexylamine, tri-n-heptylamine, tri-n-octylamine, tri-n-nonylamine , Tertiary aliphatic alkyl such as tri-n-decanylamine and tri-n-dodecylamine Min; diethanolamine, triethanolamine, diisopropanolamine, triisopropanolamine, di -n- octanol amine, alkyl alcohol amines such as tri -n- octanol amine.

また、他の具体例としては、ピペリジン、ピペラジン等の脂肪族単環式アミン;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、1,4−ジアザビシクロ[2.2.2]−オクタン、ヘキサメチレンテトラミン等の脂肪族多環式アミンが挙げられる。   Other specific examples include aliphatic monocyclic amines such as piperidine and piperazine; 1,5-diazabicyclo [4.3.0] -5-nonene, 1,8-diazabicyclo [5.4.0]. And aliphatic polycyclic amines such as -7-undecene, 1,4-diazabicyclo [2.2.2] -octane, and hexamethylenetetramine.

これらの中でも、炭素数5〜10の第3級脂肪族アミンが好ましく、特に炭素数8のトリ−n−オクチルアミンが好ましい。   Among these, a tertiary aliphatic amine having 5 to 10 carbon atoms is preferable, and tri-n-octylamine having 8 carbon atoms is particularly preferable.

含窒素有機化合物(C)としては、これらの含窒素有機化合物の1種類を単独で用いてもよいし、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。2種類以上組み合わせる場合は、その種類と比率は任意である。   As the nitrogen-containing organic compound (C), one kind of these nitrogen-containing organic compounds may be used alone, or two or more kinds may be used in combination. When combining two or more types, the types and ratios are arbitrary.

本発明のレジスト組成物における含窒素有機化合物(C)の含有量は、前述の酸の作用によりアルカリ溶解性が変化する基材成分(A)に対して通常0.01〜20重量%が好ましく、0.1〜10重量%が更に好ましく、1〜5重量%が最も好ましい。含窒素有機化合物(C)の含有量が多すぎる場合はレジスト組成物中の酸を過剰に捕捉しEUV光感度又はEB感度が低くなることがあり、少なすぎる場合はレジスト組成物中の酸を充分に捕捉できずLER、LWR、解像度が悪化することがある。   The content of the nitrogen-containing organic compound (C) in the resist composition of the present invention is usually preferably 0.01 to 20% by weight with respect to the base component (A) whose alkali solubility is changed by the action of the acid described above. 0.1 to 10% by weight is more preferable, and 1 to 5% by weight is most preferable. When the content of the nitrogen-containing organic compound (C) is too large, the acid in the resist composition may be excessively captured and the EUV light sensitivity or EB sensitivity may be lowered, and when the content is too small, the acid in the resist composition may be reduced. LER, LWR, and resolution may deteriorate due to insufficient capture.

[5.有機溶媒(D)]
本発明のレジスト組成物は、ポジ型及びネガ型のいずれの場合においても、有機溶媒(D)を含有する。この有機溶媒(D)は使用する各成分を溶解させ、均一な溶液になるものであればよく、従来の化学増幅型レジスト組成物の有機溶媒としてこれまでに報告されている任意のものを使用することができる。
[5. Organic solvent (D)]
The resist composition of the present invention contains an organic solvent (D) in both positive and negative types. The organic solvent (D) is not particularly limited as long as it dissolves the components to be used to form a uniform solution, and any organic solvent that has been reported so far as an organic solvent for conventional chemically amplified resist compositions is used. can do.

有機溶媒(D)の具体例としては、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、メチル−n−アミルケトン、メチルイソアミルケトン、2−ヘプタノン等のケトン類;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等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、ジプロピレングリコールモノアセテート等のエステル化合物;前記多価アルコール類又は前記エステル化合物のモノメチルエーテル体、モノエチルエーテル体、モノプロピルエーテル体、モノブチルエーテル体等のモノアルキルエーテル体が挙げられる。   Specific examples of the organic solvent (D) include lactones such as γ-butyrolactone; ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, methyl-n-amyl ketone, methyl isoamyl ketone, 2-heptanone; ethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol Polyhydric alcohols such as dipropylene glycol; ester compounds such as ethylene glycol monoacetate, diethylene glycol monoacetate, propylene glycol monoacetate, dipropylene glycol monoacetate; monomethyl ethers of the polyhydric alcohols or ester compounds, mono Examples thereof include monoalkyl ethers such as ethyl ether, monopropyl ether, and monobutyl ether.

また、ジオキサン等の環状エーテル類;酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、乳酸メチル、乳酸エチル、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、メトキシプロピオン酸エチル、エ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等のエステル類;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、イソプロピルベンゼン、アミルベンゼン、トルエン、キシレン、トリメチルベンゼン等の芳香族系有機溶媒;N,N−ジメチルアセトアミド等のアミン類などが挙げられる。   In addition, cyclic ethers such as dioxane; methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate, butyl acetate, methyl lactate, ethyl lactate, methyl pyruvate, ethyl pyruvate, methyl methoxypropionate, ethyl methoxypropionate, methyl ethoxypropionate, Esters such as ethyl ethoxypropionate; anisole, ethyl benzyl ether, cresyl methyl ether, diphenyl ether, dibenzyl ether, phenetol, butyl phenyl ether, ethyl benzene, diethyl benzene, isopropyl benzene, amyl benzene, toluene, xylene, trimethyl benzene, etc. Aromatic organic solvents; amines such as N, N-dimethylacetamide and the like.

これらの中でも、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテル、乳酸エチル、シクロヘキサノン、γ−ブチロラクトンが好ましい。   Among these, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether, ethyl lactate, cyclohexanone, and γ-butyrolactone are preferable.

有機溶媒(D)としては、これらの有機溶媒の1種類を単独で用いてもよいし、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。2種類以上組み合わせる場合は、その種類と比率は任意である。   As the organic solvent (D), one kind of these organic solvents may be used alone, or two or more kinds may be used in combination. When combining two or more types, the types and ratios are arbitrary.

有機溶媒(D)の使用量は特に制限はないが、本発明のレジスト組成物を基板等に塗布可能な粘度及び濃度となるように、塗布膜厚に応じて適宜設定すればよい。有機溶媒(D)は、本発明のレジスト組成物の固形分濃度が通常0.5〜20重量%、好ましくは1〜10重量%の範囲になるように用いられる。   The amount of the organic solvent (D) used is not particularly limited, but may be appropriately set according to the coating film thickness so that the resist composition of the present invention has a viscosity and concentration that can be applied to a substrate or the like. The organic solvent (D) is used so that the solid content concentration of the resist composition of the present invention is usually 0.5 to 20% by weight, preferably 1 to 10% by weight.

[6.架橋剤成分(E)]
本発明のレジスト組成物は、ネガ型レジスト組成物として用いる場合には、架橋剤成分(E)を含有することが好ましい。この架橋剤成分(E)は特に限定されず、従来の化学増幅型ネガレジスト組成物に用いられている架橋剤の中から任意のものを使用することができる。
[6. Crosslinking agent component (E)]
When used as a negative resist composition, the resist composition of the present invention preferably contains a crosslinking agent component (E). This crosslinking agent component (E) is not particularly limited, and any crosslinking agent used in conventional chemically amplified negative resist compositions can be used.

架橋剤成分(E)の具体例としては、2,3−ジヒドロキシ−5−ヒドロキシメチルノルボルナン、2−ヒドロキシ−5,6−ビス(ヒドロキシメチル)ノルボルナン、シクロヘキサンジメタノール、3,4,8−トリヒドロキシトリシクロデカン、3,4,9−トリヒドロキシトリシクロデカン、2−メチル−2−アダマンタノール、1,4−ジオキサン−2,3−ジオール、1,3,5−トリヒドロキシシクロヘキサン等のヒドロキシル基又はヒドロキシアルキル基を有する脂肪族環状炭化水素、又はその含酸素誘導体が挙げられる。   Specific examples of the crosslinking agent component (E) include 2,3-dihydroxy-5-hydroxymethylnorbornane, 2-hydroxy-5,6-bis (hydroxymethyl) norbornane, cyclohexanedimethanol, 3,4,8-tri Hydroxyl such as hydroxytricyclodecane, 3,4,9-trihydroxytricyclodecane, 2-methyl-2-adamantanol, 1,4-dioxane-2,3-diol, 1,3,5-trihydroxycyclohexane An aliphatic cyclic hydrocarbon having a group or a hydroxyalkyl group, or an oxygen-containing derivative thereof.

また、メラミン、アセトグアナミン、ベンゾグアナミン、尿素、エチレン尿素、プロピレン尿素、グリコールウリル等のアミノ基含有化合物にホルムアルデヒド、又はホルムアルデヒドと低級アルコールを反応させ、該アミノ基の水素原子をヒドロキシメチル基、又は低級アルコキシメチル基等で置換した化合物が挙げられる。   Further, formaldehyde, or formaldehyde and a lower alcohol are reacted with an amino group-containing compound such as melamine, acetoguanamine, benzoguanamine, urea, ethylene urea, propylene urea, glycoluril, and the hydrogen atom of the amino group is converted into a hydroxymethyl group or a lower group. The compound substituted by the alkoxymethyl group etc. is mentioned.

これらのうち、アミノ基含有化合物としてメラミンを用いたものをメラミン系架橋剤、尿素、エチレン尿素、プロピレン尿素等を用いたものを尿素系架橋剤、グリコールウリルを用いたものをグリコールウリル系架橋剤という。これらのうち、メラミン系架橋剤が特に好ましい。   Among these, those using melamine as an amino group-containing compound are melamine-based crosslinking agents, those using urea, ethylene urea, propylene urea, etc. are urea-based crosslinking agents, and those using glycoluril are glycoluril-based crosslinking agents. That's it. Of these, melamine-based crosslinking agents are particularly preferred.

メラミン系架橋剤としては、メラミンとホルムアルデヒドを反応させて、アミノ基の水素原子をヒドロキシメチル基で置換した化合物、メラミンとホルムアルデヒドと低級アルコールとを反応させて、アミノ基の水素原子を低級アルコキシメチル基で置換した化合物等が挙げられる。具体例としては、ヘキサメトキシメチルメラニン、ヘキサエトキシメチルメラニン、ヘキサプロポキシメチルメラニン、ヘキサブトキシメチルメラニン等が挙げられ、なかでもヘキサメトキシメチルメラニンが好ましい。   Melamine-based crosslinking agents include compounds in which melamine and formaldehyde are reacted to replace the amino group hydrogen atom with a hydroxymethyl group, and melamine, formaldehyde and lower alcohol are reacted to convert the amino group hydrogen atom into lower alkoxymethyl. And a compound substituted with a group. Specific examples include hexamethoxymethyl melanin, hexaethoxymethyl melanin, hexapropoxymethyl melanin, hexabutoxymethyl melanin, etc. Among them, hexamethoxymethyl melanin is preferable.

架橋剤成分(E)としては、これらの架橋剤成分の1種類を単独で用いてもよいし、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。2種類以上組み合わせる場合は、その種類と比率は任意である。   As the crosslinking agent component (E), one kind of these crosslinking agent components may be used alone, or two or more kinds may be used in combination. When combining two or more types, the types and ratios are arbitrary.

本発明のネガ型レジスト組成物における架橋剤成分(E)の含有量は、酸の作用によりアルカリ溶解性が変化する基材成分(A)に対して通常1〜50重量%が好ましく、3〜40重量%が更に好ましく、5〜30重量%が最も好ましい。上記範囲とすることで、上記基材成分(A)との架橋反応が十分進行し、良好なレジストパターンが形成される上、レジスト組成物の保存安定性が良好であり、EUV光感度又はEB感度の経時的劣化が抑制される。   The content of the crosslinking agent component (E) in the negative resist composition of the present invention is preferably 1 to 50% by weight with respect to the base material component (A) whose alkali solubility is changed by the action of an acid. 40% by weight is more preferred, and 5-30% by weight is most preferred. By setting it as the above range, the crosslinking reaction with the base material component (A) proceeds sufficiently, a good resist pattern is formed, and the storage stability of the resist composition is good, and the EUV light sensitivity or EB Sensitivity deterioration with time is suppressed.

[7.レジスト組成物の調製方法]
本発明のレジスト組成物の調製方法に制限はないが、酸の作用によりアルカリ溶解性が変化する基材成分(A)、露光により酸を発生する酸発生剤(B)、含窒素有機化合物(C)及び有機溶媒(D)、更に、ネガ型レジスト組成物の場合には架橋剤成分(E)を所定の装置で攪拌しながら溶解させる手法、超音波を照射する手法等により調製することができる。調製されたレジスト組成物は、必要に応じてフィルター濾過を行って精製をしてもよい。
[7. Method for preparing resist composition]
Although there is no restriction | limiting in the preparation method of the resist composition of this invention, The base material component (A) from which alkali solubility changes with the effect | action of an acid, the acid generator (B) which generate | occur | produces an acid by exposure, a nitrogen-containing organic compound ( C) and an organic solvent (D), and in the case of a negative resist composition, the crosslinking agent component (E) may be prepared by a method of dissolving with stirring in a predetermined apparatus, a method of irradiating ultrasonic waves, or the like. it can. The prepared resist composition may be purified by filtering as necessary.

なお、本発明のレジスト組成物には、本発明の目的を損なわない範囲において、酸の作用によりアルカリ溶解性が変化する基材成分(A)、露光により酸を発生する酸発生剤(B)、含窒素有機化合物(C)及び有機溶媒(D)、更に、ネガ型レジスト組成物に用いられる架橋剤成分(E)以外の他の成分、例えば界面活性剤、溶解抑制剤、可塑剤、安定剤、着色剤、ハレーション防止剤、染料等が含まれていてもよい。   In addition, in the resist composition of this invention, in the range which does not impair the objective of this invention, the base material component (A) from which alkali solubility changes with the effect | action of an acid, the acid generator (B) which generate | occur | produces an acid by exposure , Nitrogen-containing organic compound (C) and organic solvent (D), and other components other than the crosslinking agent component (E) used in the negative resist composition, such as surfactants, dissolution inhibitors, plasticizers, stability Agents, colorants, antihalation agents, dyes and the like may be included.

[8.レジストパターン形成方法]
本発明のレジストパターン形成方法は、上記本発明のレジスト組成物を基板上に塗布してレジスト膜を形成する工程、形成されたレジスト膜を加熱処理する工程、加熱処理後のレジスト膜を選択的にEUV光又はEB露光する工程、及びEUV光又はEB露光後のレジスト膜を現像してレジストパターンを形成する工程を含む。なお、露光後のレジスト膜は、現像前に必要に応じて再度加熱処理してもよい。
[8. Resist pattern forming method]
The method for forming a resist pattern of the present invention comprises a step of applying a resist composition of the present invention on a substrate to form a resist film, a step of heat-treating the formed resist film, and selectively processing the resist film after the heat treatment. And a step of exposing to EUV light or EB, and a step of developing a resist film after EUV light or EB exposure to form a resist pattern. Note that the exposed resist film may be heat-treated again as necessary before development.

[8−1.レジスト膜を形成する工程:塗布工程]
本発明のレジスト組成物を、基板上に、スプレー法、スピンコート法、ディップコート法、ロールコート法などの任意の塗布方法を用いて塗布することによりレジスト膜を形成することができるが、塗布方法としては、均一な薄膜が形成できる観点でスピンコート法が好ましい。
[8-1. Process for forming resist film: coating process]
A resist film can be formed by coating the resist composition of the present invention on a substrate by using any coating method such as spraying, spin coating, dip coating, or roll coating. As a method, a spin coating method is preferable from the viewpoint of forming a uniform thin film.

塗布対象となる基板に制限はなく、その寸法、形状は任意である。また、基板の材質にも制限はないが、例えば半導体集積回路の製造プロセスにおいては、通常シリコン(Si)基板、さらにSiC、窒化物半導体、ダイヤモンド等のワイドギャップ半導体、GaAsやAlGaAsなどの化合物半導体基板が用いられる。また、レジスト膜が形成される基板で、ドライエッチングなどにより所望のパターンに加工したい薄膜材料としては、ポリシリコン薄膜、又はポリシリコン薄膜と金属薄膜との積層膜、Al、W、Cu、Moなどの金属薄膜、Si酸化膜、Si窒化膜、Si酸窒化膜などの絶縁体薄膜などが挙げられる。また上記所望のパターンに加工したい薄膜材料上に有機膜を1nm以上、30nm以下、好ましくは3nm以上、25nm以下、最も好ましくは5nm以上、20nm以下に形成し、その上層に本発明のレジスト組成物のレジスト膜を形成することもある。   There is no restriction | limiting in the board | substrate used as application | coating object, The dimension and shape are arbitrary. Also, although the material of the substrate is not limited, for example, in the manufacturing process of a semiconductor integrated circuit, usually a silicon (Si) substrate, a wide gap semiconductor such as SiC, nitride semiconductor, diamond, or a compound semiconductor such as GaAs or AlGaAs. A substrate is used. In addition, as a thin film material to be processed into a desired pattern by dry etching or the like on a substrate on which a resist film is formed, a polysilicon thin film or a laminated film of a polysilicon thin film and a metal thin film, Al, W, Cu, Mo, etc. Insulator thin films such as metal thin films, Si oxide films, Si nitride films, and Si oxynitride films. An organic film is formed on the thin film material desired to be processed into the desired pattern to have a thickness of 1 nm or more and 30 nm or less, preferably 3 nm or more and 25 nm or less, most preferably 5 nm or more and 20 nm or less, and the resist composition of the present invention is formed thereon. The resist film may be formed.

さらにいわゆる多層レジスト構造における上層レジストとして本発明のレジスト組成物のレジスト膜が表面に形成されることもある。典型的な多層レジスト構造は、表面から上層レジスト、中間層、下層構造となる。又は、必要に応じてさらに層数が増えることもある。たとえば上記所望の加工対象薄膜上に、下層として塗布型カーボン膜、中間層として有機Si系膜、その上層に有機膜、最上層に本発明のレジスト組成物のレジスト膜といった順に形成される。下層としては塗布型カーボン膜の他に、スパッタにより形成されたカーボン膜、スピンコートにより形成され、熱処理を施した有機膜なども用いられる。また、中間層としては有機Si系膜の他にSi酸化膜、Si窒化膜、Si酸窒化膜、スピンオングラス(SOG)膜、TiN膜なども用いられる。   Furthermore, a resist film of the resist composition of the present invention may be formed on the surface as an upper layer resist in a so-called multilayer resist structure. A typical multilayer resist structure is an upper layer resist, an intermediate layer, and a lower layer structure from the surface. Alternatively, the number of layers may be further increased as necessary. For example, a coating-type carbon film as a lower layer, an organic Si-based film as an intermediate layer, an organic film as an upper layer, and a resist film of the resist composition of the present invention as an uppermost layer are formed on the desired thin film to be processed. As the lower layer, in addition to the coating type carbon film, a carbon film formed by sputtering, an organic film formed by spin coating and subjected to heat treatment, and the like are also used. As the intermediate layer, an Si oxide film, a Si nitride film, a Si oxynitride film, a spin-on-glass (SOG) film, a TiN film, and the like are used in addition to the organic Si film.

通常、EUV光又はEBを用いる場合のレジスト膜厚は、10nm以上、200nm以下、好ましくは20nm以上、100nm以下、最も好ましくは30nm以上、80nm以下である。また、所望のパターンの最小加工寸法に応じても膜厚が決定される。
レジスト膜厚が薄すぎるとレジストパターンの寸法が所望の寸法から大きく変動する傾向があり、厚すぎると解像不良となる傾向がある。
Usually, the resist film thickness when EUV light or EB is used is 10 nm or more and 200 nm or less, preferably 20 nm or more and 100 nm or less, and most preferably 30 nm or more and 80 nm or less. The film thickness is also determined according to the minimum processing dimension of the desired pattern.
If the resist film thickness is too thin, the dimension of the resist pattern tends to vary greatly from the desired dimension, and if it is too thick, the resolution tends to be poor.

[8−2.レジスト膜を加熱する工程:プレベーク]
上記の本発明のレジスト組成物により形成したレジスト膜は、加熱することによりレジスト膜に含まれる有機溶媒を除去する。加熱温度は、通常70〜250℃、好ましくは90〜150℃の範囲で、10〜300秒間、好ましくは30〜150秒間、更に好ましくは60〜100秒間加熱する。加熱温度が低過ぎると有機溶媒の除去効率が悪く、高過ぎるとレジスト組成物が分解するおそれがある。加熱時間が長すぎると製造時の生産性が低下する傾向にあり、短すぎると熱が十分に伝わらず、加熱効果にばらつきが生じるおそれがある。
[8-2. Step of heating resist film: pre-bake]
The organic solvent contained in the resist film is removed by heating the resist film formed from the resist composition of the present invention. The heating temperature is usually in the range of 70 to 250 ° C., preferably 90 to 150 ° C., for 10 to 300 seconds, preferably 30 to 150 seconds, and more preferably 60 to 100 seconds. If the heating temperature is too low, the organic solvent removal efficiency is poor, and if it is too high, the resist composition may be decomposed. If the heating time is too long, the productivity at the time of production tends to decrease, and if it is too short, the heat is not sufficiently transmitted and the heating effect may vary.

[8−3−1.選択的にEUV露光する工程]
加熱により有機溶媒を除去した後のレジスト膜に対して、LPPと呼ばれる、レーザー光をSnやその化合物、Xeなどのターゲットに照射して発生させたプラズマからEUV光を取り出すEUV露光源;DPPと呼ばれる、WやSiCなどからなる電極に、Snやその化合物、Xeをその電極近傍に存在させて、高電圧をかけて放電により発生したプラズマからEUV光を取り出すEUV露光源;レーザー光をターゲットに照射しかつ放電させて生したプラズマからEUV光を取り出すEUV露光源;又は、放射光光源からEUV光を取り出すEUV露光源;等の光源を用いて、所望のマスクパターンを介して露光する。上記各EUV露光源の光源からEUV光を取り出すには反射型又は透過型のフィルターが使用される。
この際、露光量により、現像後形成されるレジストパターンの寸法が変動する。露光量は所望の寸法となる露光量が望ましいが、所望の寸法に対してプラスマイナス10%以内にする露光量が好ましく、プラスマイナス5%以内にする露光量が特に好ましい。このとき、所望の寸法となる露光量を、各パターン寸法における感度と称することがある。
[8-3-1. Selective EUV exposure process]
An EUV exposure source for extracting EUV light from plasma generated by irradiating a target such as Sn, its compound, Xe, etc., called a laser beam to the resist film after the organic solvent is removed by heating; An EUV exposure source for extracting EUV light from plasma generated by discharge with Sn, its compound, Xe being present in the vicinity of the electrode, which is called W, SiC, etc .; with laser light as a target Exposure is performed through a desired mask pattern using a light source such as an EUV exposure source that extracts EUV light from plasma generated by irradiation and discharge; or an EUV exposure source that extracts EUV light from a radiation light source. In order to extract EUV light from the light source of each of the above EUV exposure sources, a reflection type or transmission type filter is used.
At this time, the dimension of the resist pattern formed after development varies depending on the exposure amount. The exposure amount is preferably an exposure amount having a desired dimension, but the exposure amount within ± 10% is preferable with respect to the desired size, and the exposure amount within ± 5% is particularly preferable. At this time, the exposure amount having a desired dimension may be referred to as sensitivity in each pattern dimension.

[8−3−2.選択的にEB露光する工程]
加熱により有機溶媒を除去した後のレジスト膜に対して、電子銃から発せられる電子線(EB)を照射して所望のパターンを描画して露光する。EBの加速電圧としては、1〜200kVが好ましく、10〜150kVが更に好ましく、30〜125kVが特に好ましい。上記範囲とすることで、高解像度のパターン形成と高い生産性を確保することができる。
[8-3-2. Selective EB exposure process]
The resist film from which the organic solvent has been removed by heating is irradiated with an electron beam (EB) emitted from an electron gun to draw and expose a desired pattern. The EB acceleration voltage is preferably 1 to 200 kV, more preferably 10 to 150 kV, and particularly preferably 30 to 125 kV. By setting it as the said range, high-resolution pattern formation and high productivity are securable.

[8−4.再加熱する工程:ポストエクスポージャーベーク]
選択的EUV光又はEB露光後の膜に対して、必要に応じて露光により発生した酸をレジスト膜中に効果的に拡散させるために加熱してもよい。この場合の加熱温度は、通常70〜200℃、好ましくは80〜150℃の範囲で、10〜300秒間、好ましくは30〜150秒間、更に好ましくは60〜100秒間加熱する。加熱温度が低過ぎると酸の拡散効率が悪く感度が低下するおそれがあり、高過ぎると酸の拡散効率が高くなりすぎて、良好な解像度、LER,LWRが得られないおそれがある。加熱時間が長すぎると製造時の生産性が低下する傾向にあり、短すぎると熱が十分に伝わらず、加熱効果にばらつきが生じるおそれがある。
[8-4. Reheating process: Post exposure bake]
The film after selective EUV light or EB exposure may be heated as necessary to effectively diffuse the acid generated by exposure into the resist film. The heating temperature in this case is usually in the range of 70 to 200 ° C., preferably 80 to 150 ° C., for 10 to 300 seconds, preferably 30 to 150 seconds, more preferably 60 to 100 seconds. If the heating temperature is too low, the acid diffusion efficiency may be poor and the sensitivity may be lowered. If the heating temperature is too high, the acid diffusion efficiency may be too high, and good resolution, LER, and LWR may not be obtained. If the heating time is too long, the productivity at the time of production tends to decrease, and if it is too short, the heat is not sufficiently transmitted and the heating effect may vary.

[8−5.現像工程]
上記工程を施した膜に対して、アルカリ現像液を用いて現像処理することにより、レジストパターンを形成することができる。
[8-5. Development process]
A resist pattern can be formed by developing the film subjected to the above-described process using an alkali developer.

アルカリ現像液としては、例えばテトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)、テトラブチルアンモニウムヒドロキシド(TBAH)などのアルカリ水溶液が挙げられ、通常TMAH濃度0.1〜10重量%、好ましくは1〜5重量%、更に好ましくは2〜3重量%の水溶液を用い、10〜180秒間、好ましくは20〜120秒間、浸漬法、パドル法、スプレー法等の定法により現像が行われる。
本発明のレジストパターン形成方法が有する優れた特性を大幅に損ねるものでなければ、現像液の中に界面活性剤などの他の任意の化合物が含有されていてもかまわない。
アルカリ現像後は、通常純水による洗浄処理が行われる。
Examples of the alkali developer include alkaline aqueous solutions such as tetramethylammonium hydroxide (TMAH) and tetrabutylammonium hydroxide (TBAH). The TMAH concentration is usually 0.1 to 10% by weight, preferably 1 to 5% by weight. More preferably, the development is performed using a 2 to 3 wt% aqueous solution for 10 to 180 seconds, preferably 20 to 120 seconds, by a conventional method such as an immersion method, a paddle method, or a spray method.
Other arbitrary compounds such as a surfactant may be contained in the developer as long as the excellent characteristics of the resist pattern forming method of the present invention are not significantly impaired.
After alkali development, a washing process with pure water is usually performed.

なお、本発明はEUV光又はEB露光することが特徴であり、現在開発されている他の露光源を用いるよりも、解像度が小さい微細パターニングが可能である。   Note that the present invention is characterized by EUV light or EB exposure, and fine patterning with a smaller resolution is possible than using other currently developed exposure sources.

以下、実施例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に何ら制限されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において任意に変形して実施することができる。   EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited to the following examples, and may be arbitrarily modified without departing from the gist of the present invention. be able to.

[合成例1:フラーレン誘導体を導入したポリマー(A1)の合成]

Figure 0005935651
[Synthesis Example 1: Synthesis of Polymer (A1) Introducing Fullerene Derivative]
Figure 0005935651

<原料フラーレン誘導体:[C60](4−OMe−C((CH11OCH=CH)の合成>

Figure 0005935651
<Synthesis of Raw Material Fullerene Derivative: [C 60 ] (4-OMe-C 6 H 4 ) 5 ((CH 2 ) 11 OCH═CH 2 )>
Figure 0005935651

[C60](4−OMe−CH(2.00g 1.59mmol)のテトラヒドロフラン懸濁液(80mL)にカリウムt−ブトキシド(2.39mmol)を25℃で加えた。同温で20分攪拌したところ、反応溶液が黒色の均一溶液に変化した。続いて、1−ブロモ−11−(ビニルオキシ)−ウンデカン(3.18mmol)を加え、還流温度まで加熱し、20時間攪拌した。その後、イオン交換水(0.1mL)で反応を停止させ、反応溶媒をエバポレーターによって除去した。シリカゲルを用いたフラッシュクロマトグラフィー(溶離液 トルエン:酢酸エチル:トリエチルアミン=100:5:1)に通し、溶離液をエバポレーターにて除去した。その後、得られた固体をトルエン10mLに溶かした溶液を、メタノール400mLに滴下することによって晶析を行った結果、表題化合物を赤色固体(1.97g 1.36mmol 収率85%)として得た。以下に得られたフラーレン誘導体の機器分析データを示す。 Potassium t-butoxide (2.39 mmol) was added at 25 ° C. to a tetrahydrofuran suspension (80 mL) of [C 60 ] (4-OMe—C 6 H 4 ) 5 H (2.00 g 1.59 mmol). After stirring for 20 minutes at the same temperature, the reaction solution changed to a black homogeneous solution. Subsequently, 1-bromo-11- (vinyloxy) -undecane (3.18 mmol) was added, heated to reflux temperature, and stirred for 20 hours. Thereafter, the reaction was stopped with ion-exchanged water (0.1 mL), and the reaction solvent was removed by an evaporator. The solution was passed through flash chromatography using silica gel (eluent: toluene: ethyl acetate: triethylamine = 100: 5: 1), and the eluent was removed by an evaporator. Thereafter, a solution obtained by dissolving the obtained solid in 10 mL of toluene was added dropwise to 400 mL of methanol to perform crystallization. As a result, the title compound was obtained as a red solid (1.97 g, 1.36 mmol, 85% yield). The instrumental analysis data of the fullerene derivative obtained is shown below.

H NMR (400Hz 溶媒:CDCl):0.8〜1.8(m,20H,[C60]−C10 20 ),3.72(t,2H,C OCH=CH),3.75(s,3H,OC ),3.80(s,12H,OC ),4.01(d,1H,CHOCH=C ),4.19(d,1H,CHOCH=C ),6.49(dd,1H,CHCH=CH),6.68(d,2H,C),6.83(d,8H,C),7.26(d,2H,C),7.65(dd,8H,C 1 H NMR (400 Hz solvent: CDCl 3 ): 0.8 to 1.8 (m, 20 H, [C 60 ] —C 10 H 20 ), 3.72 (t, 2 H, C H 2 OCH═CH 2 ) , 3.75 (s, 3H, OC H 3 ), 3.80 (s, 12H, OC H 3 ), 4.01 (d, 1H, CH 2 OCH═C H 2 ), 4.19 (d, 1H, CH 2 OCH = C H 2), 6.49 (dd, 1H, CH 2 O CH = CH 2), 6.68 (d, 2H, C 6 H 4), 6.83 (d, 8H, C 6 H 4), 7.26 ( d, 2H, C 6 H 4), 7.65 (dd, 8H, C 6 H 4)

得られたフラーレン誘導体のトルエン溶液を以下の条件によってHPLC測定した結果、リテンションタイム9.7minに94%(Area%)のピークが観測された。
カラム種類:ODS
カラムサイズ:150mm×4.6mmφ
溶離液:トルエン/メタノール=3/7
検出器:UV290nm
As a result of HPLC measurement of the obtained toluene solution of the fullerene derivative under the following conditions, a peak of 94% (Area%) was observed at a retention time of 9.7 min.
Column type: ODS
Column size: 150mm x 4.6mmφ
Eluent: Toluene / methanol = 3/7
Detector: UV290nm

また、LC−MASS測定を以下の条件にて行って、以下の結果を得た。
APCI−MS(−)(溶離液:トルエン/メタノール=25/75):m/z=1452.4(M
Moreover, the following results were obtained by performing LC-MASS measurement under the following conditions.
APCI-MS (-) (eluent: toluene / methanol = 25/75): m / z = 1452.4 (M -)

<中間体ポリマー(a1)の合成>

Figure 0005935651
<Synthesis of Intermediate Polymer (a1)>
Figure 0005935651

ポリヒドロキシスチレン(VP−2500 Mw:4200 日本曹達(株)製)(0.15g,1.2mmol(モノマー換算))、p−トルエンスルホン酸(21mg 0.12mmol)、モレキュラーシーブス4A(0.3g)、脱水テトラヒドロフラン(THF)(7.5mL)、[C60](4−OMe−C((CH11OCH=CH)(0.54g 0.37mmol)を25℃で加え、還流温度で6時間攪拌した。その後、トリエチルアミン(0.1mL)で反応を停止させ、酢酸エチル/水の分液操作によって有機層を抽出した。有機層をイオン交換水で3回洗浄し、硫酸ナトリウムにより乾燥した後、溶媒をエバポレーターによって除去した。その後、目的物を酢酸エチル1mLに溶かした溶液を、トルエン300mLに滴下することによって晶析を行った結果、表題化合物(0.16g)を得た。得られた生成物が有する水酸基の保護化率をH−NMR測定により決定したところOH基98%、フラーレンビニルエーテル基2%であった。以下に得られたポリマー(a1)の機器分析データを示す。 Polyhydroxystyrene (VP-2500 Mw: 4200 manufactured by Nippon Soda Co., Ltd.) (0.15 g, 1.2 mmol (monomer conversion)), p-toluenesulfonic acid (21 mg 0.12 mmol), molecular sieves 4A (0.3 g) ), Dehydrated tetrahydrofuran (THF) (7.5 mL), [C 60 ] (4-OMe—C 6 H 4 ) 5 ((CH 2 ) 11 OCH═CH 2 ) (0.54 g 0.37 mmol) at 25 ° C. And stirred at reflux temperature for 6 hours. Thereafter, the reaction was stopped with triethylamine (0.1 mL), and the organic layer was extracted by a liquid separation operation of ethyl acetate / water. The organic layer was washed with ion-exchanged water three times and dried with sodium sulfate, and then the solvent was removed by an evaporator. Then, the title compound (0.16g) was obtained as a result of performing crystallization by dripping the solution which melt | dissolved the target object in 1 mL of ethyl acetate in 300 mL of toluene. The hydroxyl group protection rate of the resulting product was determined by 1 H-NMR measurement to be 98% OH groups and 2% fullerene vinyl ether groups. The instrumental analysis data of the polymer (a1) obtained are shown below.

H NMR (400Hz 溶媒:DMSO−d):5.1〜5.4(br,COC(CH)OCH),6.0〜6.8(br,C O),8.7〜9.2(br,C 1 H NMR (400 Hz solvent: DMSO-d 6 ): 5.1 to 5.4 (br, C 6 H 4 OC H (CH 3 ) OCH 2 ), 6.0 to 6.8 (br, C 6 H 4 O), 8.7-9.2 (br, C 6 H 4 O H ).

<目的ポリマー(A1)の合成>
ポリマー(a1)(0.16g)、二炭酸ジt−ブチル(94mg)、THF(10mL)、トリエチルアミン(0.5mL)、4−ジメチルアミノピリジン(10mg)を25℃で加え、25℃で5時間攪拌した。その後、イオン交換水(1mL)で反応を停止させ、酢酸エチル/水の分液操作によって有機層を抽出した。有機層をイオン交換水で3回洗浄し、硫酸ナトリウムにより乾燥した後、溶媒をエバポレーターによって除去した。その後、目的物を酢酸エチル1mLに溶かした溶液を、ヘキサン300mLに滴下することによって晶析を行った結果、表題化合物(0.19g)を得た。得られた生成物が有する水酸基の保護化率をH−NMR測定により決定したところOH基48%、フラーレンビニルエーテル基2%、t−ブトキシカルボニル基50%であった(構成単位(I)含有率2mol%、合計酸解離性基含有率52%)。
以下に得られたポリマー(A1)の機器分析データを示す。
<Synthesis of target polymer (A1)>
Polymer (a1) (0.16 g), di-t-butyl dicarbonate (94 mg), THF (10 mL), triethylamine (0.5 mL), 4-dimethylaminopyridine (10 mg) were added at 25 ° C, and 5 at 25 ° C was added. Stir for hours. Thereafter, the reaction was stopped with ion-exchanged water (1 mL), and the organic layer was extracted by a liquid separation operation of ethyl acetate / water. The organic layer was washed with ion-exchanged water three times and dried with sodium sulfate, and then the solvent was removed by an evaporator. Then, the title compound (0.19g) was obtained as a result of performing crystallization by dripping the solution which melt | dissolved the target object in ethyl acetate 1mL in hexane 300mL. When the protection rate of the hydroxyl group of the obtained product was determined by 1 H-NMR measurement, it was 48% OH group, 2% fullerene vinyl ether group, and 50% t-butoxycarbonyl group (containing structural unit (I)) Rate 2 mol%, total acid dissociable group content 52%).
The instrumental analysis data of the obtained polymer (A1) is shown below.

H NMR (400Hz 溶媒:DMSO−d):1.0〜1.5(br,Boc)5.2〜5.4(br,COC(CH)OCH),6.1〜7.0(br,C O),8.8〜9.2(br,C 1 H NMR (400 Hz solvent: DMSO-d 6 ): 1.0 to 1.5 (br, Boc) 5.2 to 5.4 (br, C 6 H 4 OC H (CH 3 ) OCH 2 ), 6 .1 to 7.0 (br, C 6 H 4 O), 8.8 to 9.2 (br, C 6 H 4 O H )

[合成例2:フラーレン骨格を含まないポリマー(Z1)の合成]

Figure 0005935651
[Synthesis Example 2: Synthesis of polymer (Z1) not containing fullerene skeleton]
Figure 0005935651

ポリヒドロキシスチレン(VP−2500 平均分子量4200 日本曹達(株)製)(2.00g,16.5mmol(モノマー換算))、二炭酸ジt−ブチル(1.62g)、THF(100mL)、トリエチルアミン(1mL)、4−ジメチルアミノピリジン(0.3g)を25℃で加え、25℃で9時間攪拌した。その後、イオン交換水(10mL)で反応を停止させ、酢酸エチル/水の分液操作によって有機層を抽出した。有機層をイオン交換水で3回洗浄し、硫酸ナトリウムにより乾燥した後、溶媒をエバポレーターによって除去した。その後、目的物を酢酸エチル5mLに溶かした溶液に対して、ヘキサン400mLを投入することによって晶析を行った結果、表題化合物(1.75g)を得た。得られた生成物が有する水酸基の保護化率をH−NMR測定により決定したところOH基48%、t−ブトキシカルボニル基52%であった。
以下に得られたポリマー(Z1)の機器分析データを示す。
Polyhydroxystyrene (VP-2500 average molecular weight 4200 manufactured by Nippon Soda Co., Ltd.) (2.00 g, 16.5 mmol (monomer conversion)), di-t-butyl dicarbonate (1.62 g), THF (100 mL), triethylamine ( 1 mL) and 4-dimethylaminopyridine (0.3 g) were added at 25 ° C., and the mixture was stirred at 25 ° C. for 9 hours. Thereafter, the reaction was stopped with ion-exchanged water (10 mL), and the organic layer was extracted by an ethyl acetate / water separation operation. The organic layer was washed with ion-exchanged water three times and dried with sodium sulfate, and then the solvent was removed by an evaporator. Thereafter, crystallization was performed by adding 400 mL of hexane to a solution in which the target product was dissolved in 5 mL of ethyl acetate. As a result, the title compound (1.75 g) was obtained. When the protection rate of the hydroxyl group of the obtained product was determined by 1 H-NMR measurement, it was 48% OH group and 52% t-butoxycarbonyl group.
The instrumental analysis data of the polymer (Z1) obtained are shown below.

H NMR (400Hz 溶媒:DMSO−d):1.0〜1.5(br,Boc),6.1〜7.1(br,C O),8.8〜9.2(br,C 1 H NMR (400 Hz solvent: DMSO-d 6 ): 1.0 to 1.5 (br, Boc), 6.1 to 7.1 (br, C 6 H 4 O), 8.8 to 9.2 (Br, C 6 H 4 O H )

[実施例1、比較例1]
<ポジ型レジスト組成物の調製>
ポリマー(A1)と、光酸発生剤(B)として4,4’−ジ−t−ブチルフェニルヨードニウムノナフロレート(みどり化学(株)製「BBI−109」)をポリマー(A1)に対して20重量%、含窒素有機化合物(C)としてトリ−n−オクチルアミンをポリマー(A1)に対して3重量%、界面活性剤としてパーフルオロ含有アクリルオリゴマー(DIC(株)製「メガファックR−30」)をポリマー(A1)に対して0.1重量%混合した混合物を、有機溶媒(D)である混合溶媒プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート/シクロヘキサノン(重量比95/5)に対して、2.40重量%の固形分濃度となるように溶解させ、これを0.2μmのフィルターで濾過して本発明のポジ型レジスト組成物(1)を調製した(実施例1)。
また、ポリマー(A1)の代りにポリマー(Z1)を用いたこと以外は上記と同様にして、比較例のポジ型レジスト組成物(2)を調製した(比較例1)。
[Example 1, Comparative Example 1]
<Preparation of positive resist composition>
The polymer (A1) and 4,4′-di-t-butylphenyliodonium nonafrolate (“BBI-109” manufactured by Midori Kagaku Co., Ltd.) as the photoacid generator (B) were added to the polymer (A1). 3% by weight of tri-n-octylamine as the nitrogen-containing organic compound (C) with respect to the polymer (A1), and perfluoro-containing acrylic oligomer ("Megafac R-30" manufactured by DIC Corporation) as the surfactant. )) With respect to the polymer (A1) in an amount of 0.1% by weight was mixed with the mixed solvent propylene glycol monomethyl ether acetate / cyclohexanone (weight ratio 95/5), which is the organic solvent (D), at 2.40. The positive resist composition (1) of the present invention was prepared by dissolving in a solid content concentration of wt% and filtering this through a 0.2 μm filter ( Example 1).
Further, a positive resist composition (2) of Comparative Example was prepared in the same manner as described above except that the polymer (Z1) was used instead of the polymer (A1) (Comparative Example 1).

<ポジ型レジスト組成物のエッチング耐性の評価>
上記のポジ型レジスト組成物(1)、(2)を用いて以下の手順でレジストパターンを形成した後、以下の方法でエッチング耐性の評価を行った。
<Evaluation of etching resistance of positive resist composition>
After the resist pattern was formed by the following procedure using the positive resist compositions (1) and (2), the etching resistance was evaluated by the following method.

<レジストパターンの形成>
(1)レジスト組成物(1)、(2)を、それぞれSi基板上に厚さ80nmとなるように600rpmで4秒間、2000rpmで30秒間の条件でスピンコート塗布し(塗布工程)、110℃で90秒間、加熱処理を行った(プレベーク)。
(2)EB露光装置:JBX−6000FS(日本電子製)を用い、加速電圧50kVで400μC/cmのパターン露光を行った(露光工程)。
(3)EB露光した膜を110℃で90秒間、加熱処理を行った(ポストエクスポージャーベーク)。
(4)現像液として、TMAH濃度2.38重量%のアルカリ現像液(シプレイ製「MF622」)を用い、30秒間浸漬した(現像工程)。その後、リンス液として純水を用い、これに30秒間浸漬して現像液をすすぎ落とした(洗浄工程)。
<Formation of resist pattern>
(1) The resist compositions (1) and (2) were spin-coated on a Si substrate to a thickness of 80 nm under conditions of 600 rpm for 4 seconds and 2000 rpm for 30 seconds (application process), 110 ° C. For 90 seconds (pre-bake).
(2) EB exposure apparatus: JBX-6000FS (manufactured by JEOL Ltd.) was used to perform pattern exposure at 400 μC / cm 2 at an acceleration voltage of 50 kV (exposure process).
(3) The EB-exposed film was heat-treated at 110 ° C. for 90 seconds (post-exposure baking).
(4) As a developer, an alkali developer having a TMAH concentration of 2.38% by weight (“MF622” manufactured by Shipley) was used and immersed for 30 seconds (development process). Thereafter, pure water was used as a rinse solution, and the developer was rinsed off by immersing in pure water for 30 seconds (cleaning step).

<エッチング耐性評価>
(i)パターン形成後、レジスト膜厚を測定した。なお、膜厚の測定はKLAテンコール社製「アルファステップ500」を用いて行った。
(ii)以下の要領で、それぞれの所要時間ごとにサンプルを準備して、各々エッチング処理を行ない、レジストの膜厚を測定した。
(CFガスによるRIEエッチング)
装置:サムコインターナショナル製RIE−10NR
エッチング条件:CF、50W、70sccm、20Pa
エッチング時間:0秒、60秒、120秒、180秒、240秒、
300秒、360秒
(iii)エッチング時間と膜厚量のグラフの傾きからレジスト膜のエッチング速度を算出し、レジスト組成物(1)のエッチング速度に対するレジスト組成物(2)のエッチング速度の向上率を算出した。
<Etching resistance evaluation>
(I) After pattern formation, the resist film thickness was measured. The film thickness was measured using “Alpha Step 500” manufactured by KLA Tencor.
(Ii) Samples were prepared for each required time in the following manner, each etched, and the resist film thickness was measured.
(RIE etching with CF 4 gas)
Equipment: RIE-10NR manufactured by Samco International
Etching conditions: CF 4 , 50 W, 70 sccm, 20 Pa
Etching time: 0 seconds, 60 seconds, 120 seconds, 180 seconds, 240 seconds,
300 seconds, 360 seconds (iii) The etching rate of the resist film is calculated from the slope of the graph of the etching time and the film thickness, and the improvement rate of the etching rate of the resist composition (2) with respect to the etching rate of the resist composition (1) Was calculated.

結果を、表1に示す。   The results are shown in Table 1.

Figure 0005935651
Figure 0005935651

表1から明らかなように、本発明のレジスト組成物を用いる事により、大幅なエッチング耐性の向上が認められる。
なお、本発明のレジスト組成物は、フラーレン骨格が導入されているためラジカル捕捉(トラップ)性能が高く、露光時のアウトガスの発生も少ないものである。
As can be seen from Table 1, by using the resist composition of the present invention, a significant improvement in etching resistance is recognized.
The resist composition of the present invention has a high radical scavenging (trapping) performance due to the introduction of the fullerene skeleton, and the generation of outgas during exposure is small.

Claims (11)

酸の作用によりアルカリ溶解性が変化する基材成分(A)、露光により酸を発生する酸発生剤(B)、含窒素有機化合物(C)及び有機溶媒(D)を含有することを特徴とする極紫外線光及び電子ビーム露光用レジスト組成物。
ただし、基材成分(A)は、そのポリマー主鎖を構成する繰り返し単位に対して、下記(X)又は(X)のいずれかで表される酸解離性部分構造(X)を介してフラーレン骨格が連結されている構成単位(以下「構成単位(I)」と称す。)を有するポリマーである。
Figure 0005935651
(但し、Rは炭素数1〜20の有機基又は水素原子を表し、R、R〜Rは、各々独立に炭素数1〜20の有機基を表し、Rは単結合又は炭素数1〜20の有機基を表す。これらの有機基は任意の置換基を有していてもよい。RとR、RとRはそれぞれ相互に結合して環を形成していてもよい。(X)において、Rはフラーレン骨格と結合し、Rはポリマー主鎖を構成する繰り返し単位に結合する。(X)において、Rはフラーレン骨格と結合し、Rはポリマー主鎖を構成する繰り返し単位に結合する。)
It contains a base material component (A) whose alkali solubility is changed by the action of an acid, an acid generator (B) that generates an acid upon exposure, a nitrogen-containing organic compound (C), and an organic solvent (D). Resist composition for exposure to extreme ultraviolet light and electron beam.
However, the base material component (A) has an acid dissociable partial structure (X) represented by either the following (X 1 ) or (X 2 ) with respect to the repeating unit constituting the polymer main chain. A polymer having a structural unit to which a fullerene skeleton is linked (hereinafter referred to as “structural unit (I)”).
Figure 0005935651
(Wherein, R 2 represents an organic group or a hydrogen atom having 1 to 20 carbon atoms, R 1, R 3 ~R 6 each independently represent an organic group having 1 to 20 carbon atoms, R 7 represents a single bond or Represents an organic group having 1 to 20 carbon atoms, which may have an arbitrary substituent, and R 2 and R 3 , R 5 and R 6 are bonded to each other to form a ring; In (X 1 ), R 1 is bonded to the fullerene skeleton, R 3 is bonded to a repeating unit constituting the polymer main chain, and in (X 2 ), R 4 is bonded to the fullerene skeleton, R 7 is bonded to a repeating unit constituting the polymer main chain.)
基材成分(A)として、酸解離性有機基で保護されたアルカリ不溶性又はアルカリ難溶性のポリマーであって、該酸解離性有機基が解離した時にアルカリ可溶性となるポリマーを含むポジ型レジスト組成物であることを特徴とする請求項1に記載の極紫外線光及び電子ビーム露光用レジスト組成物。   A positive resist composition comprising, as a base component (A), an alkali-insoluble or alkali-insoluble polymer protected with an acid-dissociable organic group, which becomes alkali-soluble when the acid-dissociable organic group is dissociated The resist composition for extreme ultraviolet light and electron beam exposure according to claim 1, wherein the resist composition is an object. 基材成分(A)が、前記構成単位(I)と、ポリマー主鎖を構成する繰り返し単位に対して、ヒドロキシフェニル基、ヒドロキシナフチル基、及びカルボキシル基(但しこれらの基はそれぞれ更に置換基を有していてもよい)からなる群から選ばれる少なくとも一種の置換基(Y)を有し、かつこの置換基(Y)が酸解離性有機基で保護されている構成単位(以下「構成単位(II)」と称す。)とを有するコポリマーであることを特徴とする請求項2に記載の極紫外線光及び電子ビーム露光用レジスト組成物。   The base component (A) is a hydroxyphenyl group, a hydroxynaphthyl group, and a carboxyl group (provided that each of these groups further has a substituent, with respect to the structural unit (I) and the repeating unit constituting the polymer main chain. A structural unit (hereinafter referred to as “structural unit”) having at least one substituent (Y) selected from the group consisting of (which may be present) and wherein the substituent (Y) is protected by an acid-dissociable organic group The resist composition for extreme ultraviolet light and electron beam exposure according to claim 2, wherein the resist composition is called (II) ”. さらに架橋剤成分(E)を含有するネガ型レジスト組成物であることを特徴とする請求項1に記載の極紫外線光及び電子ビーム露光用レジスト組成物。   The resist composition for extreme ultraviolet light and electron beam exposure according to claim 1, further comprising a negative resist composition containing a crosslinking agent component (E). 前記フラーレン骨格が、下記式(1)で表される部分構造を有することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の極紫外線光及び電子ビーム露光用レジスト組成物。
Figure 0005935651
(式(1)中、C〜C10はフラーレン骨格を構成する炭素原子を表し、Cは前記酸解離性部分構造(X)中のR又はRと結合しており、C〜C10が各々独立に、下記式(2)で表される基と結合している。)
Figure 0005935651
(式(2)中、Arは炭素数6〜18の芳香族性を有する炭化水素基を表し、Rは水素原子、置換基を有していてもよいアルキル基、もしくは置換基を有していてもよいアリール基、又は酸解離性有機基を表し、nは1〜3の整数を表す。)
The resist composition for extreme ultraviolet light and electron beam exposure according to any one of claims 1 to 4, wherein the fullerene skeleton has a partial structure represented by the following formula (1).
Figure 0005935651
(In the formula (1), C 1 ~C 10 represents a carbon atom constituting the fullerene skeleton, C 1 is bonded to R 1 or R 4 in the acid-dissociable moiety (X), C 6 independently -C 10 are each bound to the group represented by the following formula (2).)
Figure 0005935651
(In the formula (2), Ar represents an aromatic hydrocarbon group having 6 to 18 carbon atoms, and R has a hydrogen atom, an alkyl group which may have a substituent, or a substituent. Represents an aryl group or an acid dissociable organic group, and n represents an integer of 1 to 3.)
酸解離性部分構造(X)中のR及び/又はRが、置換基を有していてもよい、フェニレン基、ナフチレン基、カルボニル基、フェニレンカルボニル基、ナフチレンカルボニル基、フェニレンオキシアルキレン基、フェニレンオキシフェニレン基、ナフチレンオキシアルキレン基、及びナフチレンオキシフェニレン基からなる群から選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の極紫外線光及び電子ビーム露光用レジスト組成物。 R 3 and / or R 7 in the acid dissociable partial structure (X) may have a substituent, phenylene group, naphthylene group, carbonyl group, phenylenecarbonyl group, naphthylenecarbonyl group, phenyleneoxyalkylene The extreme ultraviolet ray according to any one of claims 1 to 5, which is at least one selected from the group consisting of a group, a phenyleneoxyphenylene group, a naphthyleneoxyalkylene group, and a naphthyleneoxyphenylene group. Resist composition for light and electron beam exposure. 基材成分(A)のポリマー主鎖を構成する全繰り返し単位における前記構成単位(I)の割合が0.1mol%以上30mol%以下であることを特徴とする請求項1〜6にいずれかに記載の極紫外線光及び電子ビーム露光用レジスト組成物。   The ratio of said structural unit (I) in all the repeating units which comprise the polymer principal chain of a base material component (A) is 0.1 mol% or more and 30 mol% or less, In any one of Claims 1-6 characterized by the above-mentioned. The resist composition for extreme ultraviolet light and electron beam exposure as described. 酸発生剤(B)がオニウム塩系酸発生剤であることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の極紫外線光及び電子ビーム露光用レジスト組成物。   The resist composition for extreme ultraviolet light and electron beam exposure according to any one of claims 1 to 7, wherein the acid generator (B) is an onium salt acid generator. オニウム塩系酸発生剤が下記式(3)で表されるスルホニウム塩系酸発生剤及び/又は下記式(4)で表されるヨードニウム塩系酸発生剤あることを特徴とする請求項8に記載の極紫外線光及び電子ビーム露光用レジスト組成物。
Figure 0005935651
(式(3)、(4)中、R〜R10は、各々独立に炭素数1〜20の有機基を表し、R11は直鎖状、分岐鎖状又は環状のアルキル基又はフッ素化アルキル基を表す。RとRは相互に結合して環を形成していてもよい。)
9. The onium salt acid generator is a sulfonium salt acid generator represented by the following formula (3) and / or an iodonium salt acid generator represented by the following formula (4). The resist composition for extreme ultraviolet light and electron beam exposure as described.
Figure 0005935651
(In formulas (3) and (4), R 8 to R 10 each independently represents an organic group having 1 to 20 carbon atoms, and R 11 is a linear, branched or cyclic alkyl group or fluorinated. Represents an alkyl group, R 8 and R 9 may be bonded to each other to form a ring.)
含窒素有機化合物(C)が第3級脂肪族アミンであることを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の極紫外線光及び電子ビーム露光用レジスト組成物。   The resist composition for extreme ultraviolet light and electron beam exposure according to any one of claims 1 to 9, wherein the nitrogen-containing organic compound (C) is a tertiary aliphatic amine. 請求項1〜10のいずれか1項に記載の極紫外線光及び電子ビーム露光用レジスト組成物を基板上に塗布してレジスト膜を形成する工程、該レジスト膜を加熱処理する工程、該レジスト膜を選択的に極紫外線光又は電子ビーム露光する工程、及び該露光後のレジスト膜を現像してレジストパターンを形成する工程を含むことを特徴とするレジストパターン形成方法。   A process of forming a resist film by applying the resist composition for extreme ultraviolet light and electron beam exposure according to any one of claims 1 to 10 on a substrate, a process of heat-treating the resist film, the resist film A resist pattern forming method characterized by comprising a step of selectively exposing the resist film to extreme ultraviolet light or an electron beam and a step of developing the resist film after the exposure to form a resist pattern.
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