JP6318937B2 - Radiation-sensitive resin composition and resist pattern forming method - Google Patents
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Description
本発明は、感放射線性樹脂組成物、レジストパターン形成方法及び重合体に関する。 The present invention relates to a radiation-sensitive resin composition, a resist pattern forming method, and a polymer.
半導体デバイス、液晶デバイス等の各種電子デバイスの製造に用いられる感放射線性樹脂組成物は、ArFエキシマレーザー光等の遠紫外線、電子線などの露光光の照射により露光部において酸発生体から酸を生成させ、この酸を触媒とする反応により、露光部と未露光部との現像液に対する溶解速度を変化させ、基板上にレジストパターンを形成する。 The radiation-sensitive resin composition used in the manufacture of various electronic devices such as semiconductor devices and liquid crystal devices is used to irradiate acid from the acid generator in the exposed area by exposure to far ultraviolet rays such as ArF excimer laser light and exposure light such as electron beams. The acid is used as a catalyst to change the dissolution rate of the exposed portion and the unexposed portion with respect to the developer, thereby forming a resist pattern on the substrate.
かかる感放射線性樹脂組成物には、解像度が高く、断面形状の矩形性に優れると共に、ブリッジ欠陥等の欠陥が少ないレジストパターンを形成できることが求められる。これらの要求に対しては、感放射線性樹脂組成物に含有される重合体の構造及び製造方法等について種々検討されている。このような重合体としては、例えば、酸解離性基を含む構造単位、γ−ブチロラクトン構造等のラクトン構造を含む構造単位、ヒドロキシ基等の極性基を含む構造単位などを有する重合体が用いられている(特開2003−5375号公報及び特開2008−83370号公報)。かかる重合体においては、これらの構造単位が偏って分布することがあり、これがレジストパターンの欠陥を発生させる原因の1つと考えられている。そのような重合体を除去して感放射線性樹脂組成物のブリッジ欠陥抑制性を改良する方法としては、溶解度パラメータ及び比表面積が特定範囲である樹脂を用いて重合体を精製処理する方法が検討されている(特開2007−19351号公報参照)。この方法によれば、ブリッジ欠陥の発生をある程度抑制できるとされている。しかし、レジストパターンの微細化が線幅50nm以下のレベルまで進んでいる昨今にあっては、ブリッジ欠陥の抑制に対する要求はさらに高まっており、上記従来の方法ではその要求を満たすことはできていない。 Such a radiation-sensitive resin composition is required to be able to form a resist pattern with high resolution, excellent cross-sectional rectangularity, and few defects such as bridge defects. In response to these requirements, various studies have been made on the structure and production method of the polymer contained in the radiation-sensitive resin composition. As such a polymer, for example, a polymer having a structural unit containing an acid dissociable group, a structural unit containing a lactone structure such as a γ-butyrolactone structure, or a structural unit containing a polar group such as a hydroxy group is used. (Japanese Patent Laid-Open No. 2003-5375 and Japanese Patent Laid-Open No. 2008-83370). In such a polymer, these structural units may be distributed unevenly, which is considered to be one of the causes for causing a resist pattern defect. As a method for removing such a polymer and improving the bridge defect suppression property of the radiation-sensitive resin composition, a method of purifying the polymer using a resin having a solubility parameter and a specific surface area within a specific range is examined. (See JP 2007-19351 A). According to this method, it is said that the occurrence of bridge defects can be suppressed to some extent. However, in recent years when miniaturization of resist patterns has progressed to a level of 50 nm or less, the demand for suppression of bridge defects has further increased, and the above-described conventional method cannot satisfy the demand. .
本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであり、その目的は、欠陥抑制性に優れる感放射線性樹脂組成物を提供することにある。 This invention is made | formed based on the above situations, The objective is to provide the radiation sensitive resin composition which is excellent in defect inhibitory property.
上記課題を解決するためになされた発明は、ラクトン環基を含む第1構造単位(以下、「構造単位(I)」ともいう)と酸解離性基を含む第2構造単位(以下、「構造単位(II)」ともいう)とを有する重合体(以下、「[A]重合体」ともいう)、及び感放射線性酸発生体(以下、「[B]酸発生体」ともいう)を含有する感放射線性樹脂組成物であって、上記[A]重合体が、下記式を満たすことを特徴とする感放射線性樹脂組成物である。
上記課題を解決するためになされた別の発明は、レジスト膜を形成する工程、上記レジスト膜を露光する工程、及び上記露光されたレジスト膜を現像する工程を備え、上記レジスト膜を当該感放射線性樹脂組成物により形成するレジストパターン形成方法である。 Another invention made in order to solve the above-mentioned problems comprises a step of forming a resist film, a step of exposing the resist film, and a step of developing the exposed resist film, It is the resist pattern formation method formed with a conductive resin composition.
上記課題を解決するためになされたさらに別の発明は、ラクトン環基を含む第1構造単位と酸解離性基を含む第2構造単位とを有し、上記式(A)を満たす重合体である。 Yet another invention made to solve the above problems is a polymer having a first structural unit containing a lactone ring group and a second structural unit containing an acid dissociable group, and satisfying the above formula (A). is there.
ここで、「炭化水素基」とは、鎖状炭化水素基、脂環式炭化水素基及び芳香族炭化水素基が含まれる。この「炭化水素基」は、飽和炭化水素基でも不飽和炭化水素基でもよい。「鎖状炭化水素基」とは、環状構造を含まず、鎖状構造のみで構成された炭化水素基をいい、直鎖状炭化水素基及び分岐状炭化水素基の両方を含む。「脂環式炭化水素基」とは、環構造としては脂環構造のみを含み、芳香環構造を含まない炭化水素基をいい、単環の脂環式炭化水素基及び多環の脂環式炭化水素基の両方を含む。但し、脂環構造のみで構成されている必要はなく、その一部に鎖状構造を含んでいてもよい。「芳香族炭化水素基」とは、環構造として芳香環構造を含む炭化水素基をいう。但し、芳香環構造のみで構成されている必要はなく、その一部に鎖状構造や脂環構造を含んでいてもよい。
また、「有機基」とは、少なくとも1個の炭素原子を含む基をいう。
Here, the “hydrocarbon group” includes a chain hydrocarbon group, an alicyclic hydrocarbon group, and an aromatic hydrocarbon group. The “hydrocarbon group” may be a saturated hydrocarbon group or an unsaturated hydrocarbon group. The “chain hydrocarbon group” refers to a hydrocarbon group that does not include a cyclic structure but includes only a chain structure, and includes both a linear hydrocarbon group and a branched hydrocarbon group. The term “alicyclic hydrocarbon group” refers to a hydrocarbon group that includes only an alicyclic structure as a ring structure and does not include an aromatic ring structure, and includes a monocyclic alicyclic hydrocarbon group and a polycyclic alicyclic group. Includes both hydrocarbon groups. However, it is not necessary to be composed only of the alicyclic structure, and a part thereof may include a chain structure. “Aromatic hydrocarbon group” refers to a hydrocarbon group containing an aromatic ring structure as a ring structure. However, it is not necessary to be composed only of an aromatic ring structure, and a part thereof may include a chain structure or an alicyclic structure.
The “organic group” refers to a group containing at least one carbon atom.
本発明の感放射線性樹脂組成物及びレジストパターン形成方法によれば、欠陥の少ないレジストパターンを形成することができる。本発明の重合体は、当該感放射線性樹脂組成物の重合体成分として好適に用いることができる。従って、これらは今後ますます微細化が進行すると予想される半導体デバイスの製造プロセス等に好適に用いることができる。 According to the radiation sensitive resin composition and the resist pattern forming method of the present invention, a resist pattern with few defects can be formed. The polymer of this invention can be used suitably as a polymer component of the said radiation sensitive resin composition. Therefore, these can be suitably used for manufacturing processes of semiconductor devices that are expected to be further miniaturized in the future.
<感放射線性樹脂組成物>
当該感放射線性樹脂組成物は、[A]重合体及び[B]酸発生体を含有する。当該感放射線性樹脂組成物は、好適成分として、[C]酸拡散制御剤、[D][A]重合体よりもフッ素原子含有率が大きい重合体(以下、「[D]重合体」ともいう)及び[E]溶媒を含有していてもよく、本発明の効果を損なわない範囲において、その他の任意成分を含有していてもよい。
以下、各成分について説明する。
<Radiation sensitive resin composition>
The radiation-sensitive resin composition contains a [A] polymer and a [B] acid generator. The radiation-sensitive resin composition includes a [C] acid diffusion controller, a polymer having a higher fluorine atom content than the [D] [A] polymer (hereinafter referred to as “[D] polymer”). And [E] a solvent may be contained, and other optional components may be contained as long as the effects of the present invention are not impaired.
Hereinafter, each component will be described.
[[A]重合体]
[A]重合体は、構造単位(I)及び構造単位(II)を有する重合体であって、下記式(A)を満たす。
[[A] polymer]
[A] The polymer is a polymer having the structural unit (I) and the structural unit (II), and satisfies the following formula (A).
上記式(A)中、X1は、上記重合体の示差屈折計で検出されるゲルパーミエーションクロマトグラフィー溶出曲線において、高分子量側からの累積エリア面積が全エリア面積に対してa%以上b%以下(aは、0以上5未満の任意の値である。bは、5を超え15未満の任意の値である。)となる部分の重合体を構成する全構造単位に対する第1構造単位の含有割合の値(モル%)である。X2は、高分子量側からの累積エリア面積が全エリア面積に対してc%以上d%以下(cは、15を超え50未満の任意の値である。dは、50を超え85以下の任意の値である。)となる部分の重合体を構成する全構造単位に対する第1構造単位の含有割合の値(モル%)である。 In the formula (A), X1 is a gel permeation chromatography elution curve detected by a differential refractometer of the polymer, and the cumulative area area from the high molecular weight side is a% or more and b% with respect to the total area area. (A is an arbitrary value of 0 or more and less than 5; b is an arbitrary value of more than 5 and less than 15) of the first structural unit relative to all the structural units constituting the polymer of the portion It is a value (mol%) of the content ratio. X2 is a cumulative area area from the high molecular weight side of c% or more and d% or less with respect to the total area area (c is an arbitrary value of more than 15 and less than 50. d is an arbitrary value of more than 50 and less than 85 Is the value (mol%) of the content ratio of the first structural unit with respect to all the structural units constituting the polymer of the portion.
当該感放射線性樹脂組成物は、[A]重合体が構造単位(I)及び構造単位(II)を有し、かつ上記式(A)を満たすことで、欠陥抑制性に優れる。当該感放射線性樹脂組成物が上記構成を有することで、上記効果を奏する理由については必ずしも明確でないが、例えば、以下のように推察することができる。すなわち、[A]重合体は、上記式(A)を満たし、構造単位(I)及び構造単位(II)を有する通常の重合体に比べ、高分子量側に、ラクトン環基を含む構造単位をより多く有している。重合体の高分子量側は、一般的に溶解性が低下するが、[A]重合体はラクトン環基がより多く存在することで、重合体の溶解性が維持されるので、感放射線性樹脂組成物の溶け残りに由来するブリッジ欠陥の発生が抑制されると考えられる。 The said radiation sensitive resin composition is excellent in defect suppression property, when a [A] polymer has structural unit (I) and structural unit (II), and satisfy | fills the said Formula (A). The reason why the radiation-sensitive resin composition has the above-described configuration and thus exhibits the above-mentioned effects is not necessarily clear, but can be inferred as follows, for example. That is, the [A] polymer has a structural unit containing a lactone ring group on the high molecular weight side as compared with a normal polymer satisfying the above formula (A) and having the structural unit (I) and the structural unit (II). Have more. On the high molecular weight side of the polymer, the solubility is generally lowered, but the [A] polymer has more lactone ring groups so that the solubility of the polymer is maintained. It is considered that the occurrence of bridge defects derived from the undissolved residue of the composition is suppressed.
[A]重合体は、構造単位(I)及び構造単位(II)以外にも、後述するカーボネート環基及びスルトン環基からなる群より選ばれる少なくとも1種を含む構造単位(III)、並びに極性基を含む構造単位(IV)を有していてもよく、上記構造単位(I)〜(IV)以外のその他の構造単位を有していてもよい。[A]重合体は各構造単位を1種又は2種以上有していてもよい。
以下、各構造単位について説明する。
[A] The polymer contains, in addition to the structural unit (I) and the structural unit (II), a structural unit (III) containing at least one selected from the group consisting of a carbonate ring group and a sultone ring group described later, and a polarity. It may have a structural unit (IV) containing a group, and may have other structural units other than the structural units (I) to (IV). [A] The polymer may have one or more of each structural unit.
Hereinafter, each structural unit will be described.
[構造単位(I)]
構造単位(I)は、ラクトン環基を含む構造単位である。[A]重合体が構造単位(I)を有することで、[A]重合体を含有する感放射線性樹脂組成物は、レジスト膜の現像液への溶解性を調整することができ、またレジストパターンと基板との密着性を向上させることができる。ラクトン環基とは、−O−C(O)−で表される基を含む1つの環(ラクトン環)を含む単環又は多環から1又は複数の水素原子を除いてなる基をいう。また、このラクトン環を1つめの環として数え、ラクトン環のみの場合は単環のラクトン環基、さらに他の環を有する場合は、その構造に関わらず多環のラクトン環基という。
[Structural unit (I)]
The structural unit (I) is a structural unit containing a lactone ring group. [A] Since the polymer has the structural unit (I), the radiation-sensitive resin composition containing the [A] polymer can adjust the solubility of the resist film in the developer, Adhesion between the pattern and the substrate can be improved. A lactone ring group refers to a group formed by removing one or more hydrogen atoms from a monocyclic or polycyclic ring containing one ring (lactone ring) containing a group represented by —O—C (O) —. In addition, this lactone ring is counted as the first ring, and when it has only a lactone ring, it is called a monocyclic lactone ring group, and when it has another ring, it is called a polycyclic lactone ring group regardless of its structure.
上記ラクトン環基としては、例えば、
ブチロラクトン環基、バレロラクトン環基等の単環のラクトン環基;
ノルボルナンラクトン環基、5−オキソ−4−オキサトリシクロ[4.3.1.13,8]ウンデカン環基等の多環のラクトン環基などが挙げられる。
Examples of the lactone ring group include:
Monocyclic lactone ring groups such as butyrolactone ring groups and valerolactone ring groups;
And polycyclic lactone ring groups such as norbornane lactone ring group and 5-oxo-4-oxatricyclo [4.3.1.1 3,8 ] undecane ring group.
上記ラクトン環基としては、無置換ノルボルナンラクトン環基よりもアルカリによる開環反応速度が大きいものが好ましい。ここで、「ラクトン環基のアルカリによる開環反応速度」とは、pH10の水溶液中におけるラクトン環基の開環反応の速度をいう。
As the lactone ring group, those having a larger ring-opening reaction rate with an alkali than the unsubstituted norbornane lactone ring group are preferable. Here, the “rate of ring-opening reaction of lactone ring group by alkali” refers to the rate of ring-opening reaction of lactone ring group in an aqueous solution at
また、上記ラクトン環基としては、単環のラクトン環基、電子求引性基で置換された多環のラクトン環基、ラクトン環以外の環中に酸素原子又は硫黄原子を含む多環のラクトン環基が好ましい。このようなラクトン環基は、通常、無置換ノルボルナンラクトン環基よりもアルカリによる開環反応速度が大きい。
ラクトン環基を置換する電子求引性基としては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等のハロゲン原子、シアノ基、フッ素化アルキル基等のフッ素化炭化水素基等が挙げられる。これらの中で、フッ素原子、シアノ基、フッ素化アルキル基が好ましく、フッ素原子、シアノ基、トリフルオロメチル基、ヘキサフルオロイソプロピル基が好ましい。
The lactone ring group includes a monocyclic lactone ring group, a polycyclic lactone ring group substituted with an electron withdrawing group, and a polycyclic lactone containing an oxygen atom or a sulfur atom in a ring other than the lactone ring. A cyclic group is preferred. Such a lactone ring group usually has a higher rate of ring-opening reaction with alkali than an unsubstituted norbornane lactone ring group.
Examples of the electron withdrawing group for substituting the lactone ring group include halogen atoms such as fluorine atom, chlorine atom, bromine atom and iodine atom, and fluorinated hydrocarbon groups such as cyano group and fluorinated alkyl group. . Among these, a fluorine atom, a cyano group, and a fluorinated alkyl group are preferable, and a fluorine atom, a cyano group, a trifluoromethyl group, and a hexafluoroisopropyl group are preferable.
構造単位(I)としては、ラクトン環基を含む限り特に限定されず、例えば、単環のラクトン環基を含む構造単位(以下、「構造単位(I−1)」ともいう)、多環のラクトン環基を含む構造単位(以下、「構造単位(I−2)」ともいう)等が挙げられる。 The structural unit (I) is not particularly limited as long as it contains a lactone ring group. For example, a structural unit containing a monocyclic lactone ring group (hereinafter also referred to as “structural unit (I-1)”), polycyclic And a structural unit containing a lactone ring group (hereinafter also referred to as “structural unit (I-2)”).
上記構造単位(I−1)としては、例えば下記式で表される構造単位等が挙げられる。 Examples of the structural unit (I-1) include structural units represented by the following formulas.
上記式中、RL1は、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。 In the above formula, R L1 represents a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group.
上記構造単位(I−2)としては、例えば下記式で表される構造単位等が挙げられる。 Examples of the structural unit (I-2) include structural units represented by the following formulas.
上記式中、RL1は、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。 In the above formula, R L1 represents a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group.
これらの中で、構造単位(I)、ラクトン環基を電子求引性基で置換された構造単位(II)、ラクトン環以外の環中に酸素原子又は硫黄原子を含む構造単位(II)が好ましく、γ−ブチロラクトン−イル(メタ)アクリレートに由来する構造単位、1−(γ−ブチロラクトン−イル)シクロヘキサン−1−イル(メタ)アクリレートに由来する構造単位、ノルボルナンラクトン−イル(メタ)アクリレートに由来する構造単位、5−シアノノルボルナンラクトン−イル(メタ)アクリレートに由来する構造単位、7−オキサノルボルナンラクトン−イル(メタ)アクリレートに由来する構造単位がより好ましく、5−シアノノルボルナンラクトン−イル(メタ)アクリレートに由来する構造単位、7−オキサノルボルナンラクトン−イル(メタ)アクリレートに由来する構造単位がさらに好ましい。 Among these, the structural unit (I), the structural unit (II) in which the lactone ring group is substituted with an electron withdrawing group, and the structural unit (II) containing an oxygen atom or a sulfur atom in a ring other than the lactone ring Preferably, a structural unit derived from γ-butyrolactone-yl (meth) acrylate, a structural unit derived from 1- (γ-butyrolactone-yl) cyclohexane-1-yl (meth) acrylate, and norbornanelactone-yl (meth) acrylate More preferred are structural units derived from, structural units derived from 5-cyanonorbornanelactone-yl (meth) acrylate, and structural units derived from 7-oxanorbornanelactone-yl (meth) acrylate, and 5-cyanonorbornanelactone-yl ( Structural unit derived from (meth) acrylate, 7-oxanorbornanelactone-yl ( More preferred are structural units derived from (meth) acrylates.
上記構造単位(I)の含有割合としては、[A]重合体における全構造単位に対して10モル%〜90モル%が好ましく、20モル%〜80モル%がより好ましく、30モル%〜75モル%がさらに好ましく、50モル%〜70モル%が特に好ましい。構造単位(I)の含有割合を上記範囲とすることで、レジスト膜の現像液への溶解性をより適度に調整でき、またレジストパターンと基板との密着性をより向上させることができる。 As a content rate of the said structural unit (I), 10 mol%-90 mol% are preferable with respect to all the structural units in a [A] polymer, 20 mol%-80 mol% are more preferable, 30 mol%-75 mol The mol% is more preferable, and 50 mol% to 70 mol% is particularly preferable. By making the content rate of structural unit (I) into the said range, the solubility to the developing solution of a resist film can be adjusted more appropriately, and the adhesiveness of a resist pattern and a board | substrate can be improved more.
[構造単位(II)]
構造単位(II)は、酸解離性基を含む構造単位である。「酸解離性基」とは、カルボキシ基、ヒドロキシ基又はスルホ基の水素原子を置換する基であって、酸の作用により解離する基をいう。[A]重合体が構造単位(II)を有することで、感放射線性樹脂組成物は、露光により生じた酸により露光部と未露光部とで現像液に対する溶解性に差異が生じ、その結果、レジストパターンを形成することができる。
[Structural unit (II)]
The structural unit (II) is a structural unit containing an acid dissociable group. The “acid-dissociable group” refers to a group that replaces a hydrogen atom of a carboxy group, a hydroxy group, or a sulfo group, and dissociates by the action of an acid. [A] Since the polymer has the structural unit (II), the radiation-sensitive resin composition has a difference in solubility in the developer between the exposed part and the unexposed part due to the acid generated by the exposure. A resist pattern can be formed.
構造単位(II)としては、例えば、下記式(1)で表される構造単位(以下、「構造単位(II−1)」ともいう)等が挙げられる。 Examples of the structural unit (II) include a structural unit represented by the following formula (1) (hereinafter also referred to as “structural unit (II-1)”).
上記式(1)中、R1は、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。Y1は、1価の酸解離性基である。 In said formula (1), R < 1 > is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group, or a trifluoromethyl group. Y 1 is a monovalent acid dissociable group.
上記R1としては、構造単位(II−1)を与える単量体の共重合性の観点から、水素原子、メチル基が好ましく、メチル基がより好ましい。 R 1 is preferably a hydrogen atom or a methyl group, and more preferably a methyl group, from the viewpoint of copolymerization of the monomer that gives the structural unit (II-1).
上記Y1で表される1価の酸解離性基としては、下記式(Y−1)で表される基が好ましい。 The monovalent acid-dissociable group represented by Y 1, preferably a group represented by the following formula (Y-1).
上記式(Y−1)中、Re1は、炭素数1〜20の1価の炭化水素基である。Re2及びRe3は、それぞれ独立して炭素数1〜20の1価の鎖状炭化水素基若しくは炭素数3〜20の1価の脂環式炭化水素基であるか、又はこれらの基が互いに合わせられこれらが結合する炭素原子と共に構成される環員数3〜20の脂環構造を表す。 In the above formula (Y-1), R e1 is a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms. R e2 and R e3 are each independently a monovalent chain hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms or a monovalent alicyclic hydrocarbon group having 3 to 20 carbon atoms, or these groups are An alicyclic structure having 3 to 20 ring members composed of carbon atoms bonded to each other and bonded thereto is represented.
上記炭素数1〜20の1価の炭化水素基としては、例えば、炭素数1〜20の1価の鎖状炭化水素基、炭素数3〜20の1価の脂環式炭化水素基又は炭素数6〜20の1価の芳香族炭化水素基等が挙げられる。 Examples of the monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms include a monovalent chain hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, a monovalent alicyclic hydrocarbon group having 3 to 20 carbon atoms, and carbon. Examples thereof include monovalent aromatic hydrocarbon groups of several 6 to 20.
上記Re1、Re2及びRe3で表される炭素数1〜20の1価の鎖状炭化水素基としては、例えば、
メチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、i−ブチル基、sec−ブチル基、t−ブチル基、n−ペンチル基等のアルキル基;
エテニル基、プロペニル基、ブテニル基、ペンテニル基等のアルケニル基;
エチニル基、プロピニル基、ブチニル基、ペンチニル基等のアルキニル基等が挙げられる。
これらの中で、アルキル基が好ましく、炭素数1〜4のアルキル基が好ましく、メチル基、エチル基、i−プロピル基がさらに好ましく、エチル基が特に好ましい。
Examples of the monovalent chain hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms represented by R e1 , R e2 and R e3 include, for example,
Alkyl groups such as methyl, ethyl, n-propyl, i-propyl, n-butyl, i-butyl, sec-butyl, t-butyl and n-pentyl;
Alkenyl groups such as ethenyl group, propenyl group, butenyl group, pentenyl group;
Examples include alkynyl groups such as ethynyl group, propynyl group, butynyl group, and pentynyl group.
Among these, an alkyl group is preferable, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms is preferable, a methyl group, an ethyl group, and an i-propyl group are more preferable, and an ethyl group is particularly preferable.
上記Re1、Re2及びRe3で表される炭素数3〜20の1価の脂環式炭化水素基としては、例えば、
シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロオクチル基等の単環のシクロアルキル基;
ノルボルニル基、アダマンチル基、トリシクロデシル基、テトラシクロドデシル基等の多環のシクロアルキル基;
シクロプロペニル基、シクロブテニル基、シクロペンテニル基、シクロヘキセニル基等の単環のシクロアルケニル基;
ノルボルネニル基、トリシクロデセニル基等の多環のシクロアルケニル基等が挙げられる。
これらの中で、単環のシクロアルキル基、多環のシクロアルキル基が好ましく、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、ノルボルニル基、アダマンチル基がより好ましい。
Examples of the monovalent alicyclic hydrocarbon group having 3 to 20 carbon atoms represented by R e1 , R e2 and R e3 include, for example,
A monocyclic cycloalkyl group such as a cyclopropyl group, a cyclobutyl group, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, a cyclooctyl group;
A polycyclic cycloalkyl group such as a norbornyl group, an adamantyl group, a tricyclodecyl group, a tetracyclododecyl group;
A monocyclic cycloalkenyl group such as a cyclopropenyl group, a cyclobutenyl group, a cyclopentenyl group, a cyclohexenyl group;
And polycyclic cycloalkenyl groups such as a norbornenyl group and a tricyclodecenyl group.
Among these, a monocyclic cycloalkyl group and a polycyclic cycloalkyl group are preferable, and a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, a norbornyl group, and an adamantyl group are more preferable.
上記Re1で表される炭素数6〜20の1価の芳香族炭化水素基としては、例えば、
フェニル基、トリル基、キシリル基、メシチル基、ナフチル基、メチルナフチル基、アントリル基、メチルアントリル基等のアリール基;
ベンジル基、フェネチル基、ナフチルメチル基、アントリルメチル基等のアラルキル基等が挙げられる。
Examples of the monovalent aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms represented by R e1 include:
Aryl groups such as phenyl, tolyl, xylyl, mesityl, naphthyl, methylnaphthyl, anthryl, methylanthryl;
Examples include aralkyl groups such as benzyl group, phenethyl group, naphthylmethyl group, and anthrylmethyl group.
上記これらの基が互いに合わせられこれらが結合する炭素原子と共に構成され表す環員数3〜20の脂環構造としては、例えば、
シクロプロパン構造、シクロブタン構造、シクロペンタン構造、シクロヘキサン構造、シクロオクタン構造等の単環のシクロアルカン構造;
ノルボルナン構造、アダマンタン構造、トリシクロデカン構造、テトラシクロドデカン構造等の多環のシクロアルカン構造;
シクロプロペン構造、シクロブテン構造、シクロペンテン構造、シクロヘキセン構造、シクロオクテン構造等の単環のシクロアルケン構造;
ノルボルネン構造、トリシクロデセン構造、テトラシクロドデセン構造等の多環のシクロアルケン構造等が挙げられる。
これらの中で、単環のシクロアルカン構造、多環のシクロアルカン構造が好ましく、炭素数5〜8の単環のシクロアルカン構造、炭素数7〜12の多環のシクロアルカン構造がより好ましく、シクロペンタン構造、シクロヘキサン構造、シクロオクタン構造、ノルボルナン構造、アダマンタン構造がさらに好ましく、シクロペンタン構造、アダマンタン構造が特に好ましい。
Examples of the alicyclic structure having 3 to 20 ring members constituted and represented together with the carbon atom to which these groups are combined with each other are, for example,
Monocyclic cycloalkane structures such as cyclopropane structure, cyclobutane structure, cyclopentane structure, cyclohexane structure, cyclooctane structure;
Polycyclic cycloalkane structures such as norbornane structure, adamantane structure, tricyclodecane structure and tetracyclododecane structure;
Monocyclic cycloalkene structures such as cyclopropene structure, cyclobutene structure, cyclopentene structure, cyclohexene structure, cyclooctene structure;
Examples thereof include polycyclic cycloalkene structures such as a norbornene structure, a tricyclodecene structure, and a tetracyclododecene structure.
Among these, a monocyclic cycloalkane structure and a polycyclic cycloalkane structure are preferable, a monocyclic cycloalkane structure having 5 to 8 carbon atoms, and a polycyclic cycloalkane structure having 7 to 12 carbon atoms are more preferable, A cyclopentane structure, a cyclohexane structure, a cyclooctane structure, a norbornane structure, and an adamantane structure are more preferable, and a cyclopentane structure and an adamantane structure are particularly preferable.
上記構造単位(II−1)としては、例えば、下記式(1−1)〜(1−8)で表される構造単位等が挙げられる。 Examples of the structural unit (II-1) include structural units represented by the following formulas (1-1) to (1-8).
上記式(1−1)〜(1−8)中、R1は、上記式(1)と同義である。Re1、Re2及びRe3は、上記式(Y−1)と同義である。rは、それぞれ独立して、1〜3の整数である。 In the formulas (1-1) to (1-8), R 1 has the same meaning as the formula (1). R e1 , R e2 and R e3 have the same meaning as in the above formula (Y-1). Each r is independently an integer of 1 to 3.
構造単位(II−1)としては、上記式(1−2)、(1−3)、(1−5)及び(1−6)で表される構造単位が好ましく、上記式(1−3)で表される構造単位がより好ましく、rが1である上記式(1−3)で表される構造単位がさらに好ましく、rが1かつRe1がメチル基である上記式(1−3)で表される構造単位が特に好ましい。 As the structural unit (II-1), structural units represented by the above formulas (1-2), (1-3), (1-5) and (1-6) are preferable. ) Is more preferable, the structural unit represented by the above formula (1-3) in which r is 1 is more preferable, and the above formula (1-3) in which r is 1 and R e1 is a methyl group. ) Is particularly preferred.
構造単位(II)の含有割合としては、[A]重合体を構成する全構造単位に対して、10モル%〜90モル%が好ましく、20モル%〜80モル%がより好ましく、25モル%〜65モル%がさらに好ましく、30モル%〜50モル%が特に好ましい。構造単位(II)の含有割合を上記範囲とすることで、感放射線性樹脂組成物のパターン形成性をより向上させることができる。 As a content rate of structural unit (II), 10 mol%-90 mol% are preferable with respect to all the structural units which comprise a [A] polymer, 20 mol%-80 mol% are more preferable, 25 mol% -65 mol% is further more preferable, and 30 mol%-50 mol% is especially preferable. By making the content rate of structural unit (II) into the said range, the pattern formation property of a radiation sensitive resin composition can be improved more.
[構造単位(III)]
構造単位(III)は、カーボネート環基及びスルトン環基からなる群より選ばれる少なくとも1種を含む構造単位である。当該感放射線性樹脂組成物は、[A]重合体が構造単位(III)をさらに有することで、形成されるレジストパターンの基板への密着性を向上させることができる。
[Structural unit (III)]
The structural unit (III) is a structural unit containing at least one selected from the group consisting of a carbonate ring group and a sultone ring group. The said radiation sensitive resin composition can improve the adhesiveness to the board | substrate of the resist pattern formed because a [A] polymer further has structural unit (III).
上記カーボネート環基を含む構造単位としては、例えば、下記式で表される構造単位等が挙げられる。 Examples of the structural unit containing the carbonate ring group include a structural unit represented by the following formula.
上記式中、RL1は、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。 In the above formula, R L1 represents a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group.
上記スルトン環基を含む構造単位としては、例えば、下記式で表される構造単位等が挙げられる。 Examples of the structural unit containing the sultone ring group include a structural unit represented by the following formula.
上記式中、RL1は、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。 In the above formula, R L1 represents a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group.
構造単位(III)の含有割合としては、[A]重合体を構成する全構造単位に対して、0モル%〜70モル%が好ましく、0モル%〜65モル%がより好ましく、35モル%〜60モル%がさらに好ましい。上記含有割合を上記範囲とすることで、当該感放射線性樹脂組成物から形成されるレジストパターンの基板への密着性をより向上させることができる。 As a content rate of structural unit (III), 0 mol%-70 mol% are preferable with respect to all the structural units which comprise a [A] polymer, 0 mol%-65 mol% are more preferable, 35 mol% -60 mol% is more preferable. By making the said content rate into the said range, the adhesiveness to the board | substrate of the resist pattern formed from the said radiation sensitive resin composition can be improved more.
[構造単位(IV)]
構造単位(IV)は、極性基を含む構造単位である。当該感放射線性樹脂組成物は、[A]重合体が構造単位(IV)をさらに有することで、形成されるレジストパターンの基板への密着性を向上させることができる。上記極性基としては、例えば、ヒドロキシ基、カルボキシ基、シアノ基、ニトロ基、スルホンアミド基等が挙げられる。これらの中で、ヒドロキシ基、カルボキシ基が好ましく、ヒドロキシ基がより好ましい。
[Structural unit (IV)]
The structural unit (IV) is a structural unit containing a polar group. The said radiation sensitive resin composition can improve the adhesiveness to the board | substrate of the resist pattern formed because a [A] polymer further has structural unit (IV). Examples of the polar group include a hydroxy group, a carboxy group, a cyano group, a nitro group, and a sulfonamide group. Among these, a hydroxy group and a carboxy group are preferable, and a hydroxy group is more preferable.
構造単位(IV)としては、例えば、下記式で表される構造単位等が挙げられる。 Examples of the structural unit (IV) include a structural unit represented by the following formula.
上記式中、RL2は、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。 In the above formula, R L2 represents a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group.
構造単位(IV)の含有割合としては、[A]重合体を構成する全構造単位に対して、0モル%〜50モル%が好ましく、0モル%〜40モル%がより好ましい。上記含有割合を上記範囲とすることで、当該感放射線性樹脂組成物は、形成されるレジストパターンの基板への密着性をより向上させることができる。 As a content rate of structural unit (IV), 0 mol%-50 mol% are preferable with respect to all the structural units which comprise a [A] polymer, and 0 mol%-40 mol% are more preferable. By making the said content rate into the said range, the said radiation sensitive resin composition can improve the adhesiveness to the board | substrate of the resist pattern formed more.
[その他の構造単位]
[A]重合体は、上記構造単位(I)〜(IV)以外のその他の構造単位を有していてもよい。その他の構造単位としては、例えば、非解離性の脂環式炭化水素基を含む構造単位等が挙げられる。その他の構造単位の含有割合としては、[A]重合体を構成する全構造単位に対して、20モル%以下が好ましく、10モル%以下がより好ましい。
[Other structural units]
[A] The polymer may have other structural units other than the structural units (I) to (IV). Examples of other structural units include structural units containing a non-dissociable alicyclic hydrocarbon group. As a content rate of another structural unit, 20 mol% or less is preferable with respect to all the structural units which comprise a [A] polymer, and 10 mol% or less is more preferable.
[[A]重合体中の構造単位(I)の分布]
[A]重合体は、下記式(A)を満たす。
[[A] Distribution of structural unit (I) in polymer]
[A] The polymer satisfies the following formula (A).
上記式(A)中、X1は、上記重合体の示差屈折計で検出されるゲルパーミエーションクロマトグラフィー溶出曲線において、高分子量側からの累積エリア面積が全エリア面積に対してa%以上b%以下(aは、0以上5未満の任意の値である。bは、5を超え15未満の任意の値である。)となる部分の重合体を構成する全構造単位に対する第1構造単位の含有割合の値(モル%)である。X2は、高分子量側からの累積エリア面積が全エリア面積に対してc%以上d%以下(cは、15を超え50未満の任意の値である。dは、50を超え85以下の任意の値である。)となる部分の重合体を構成する全構造単位に対する第1構造単位の含有割合の値(モル%)である。 In the formula (A), X1 is a gel permeation chromatography elution curve detected by a differential refractometer of the polymer, and the cumulative area area from the high molecular weight side is a% or more and b% with respect to the total area area. (A is an arbitrary value of 0 or more and less than 5; b is an arbitrary value of more than 5 and less than 15) of the first structural unit relative to all the structural units constituting the polymer of the portion It is a value (mol%) of the content ratio. X2 is a cumulative area area from the high molecular weight side of c% or more and d% or less with respect to the total area area (c is an arbitrary value of more than 15 and less than 50. d is an arbitrary value of more than 50 and less than 85 Is the value (mol%) of the content ratio of the first structural unit with respect to all the structural units constituting the polymer of the portion.
すなわち、[A]重合体は、上記式(A)の左辺で表される比(A)の値が上記特定値以上である。 That is, in the [A] polymer, the value of the ratio (A) represented by the left side of the formula (A) is not less than the specific value.
上記比(A)の値は、以下のようにして求めることができる。
(1)[A]重合体を分取ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(分取GPC)により、分子量が異なる複数のフラクションに分ける。
(2)上記得られた複数のフラクションのうち、GPC溶出曲線(図1参照)において、高分子量側からの累積エリア面積の全エリア面積に対してa%以上b%以下となる部分(P)と、c%以上d%以下となる部分(Q)とになるように集める。
(3)上記部分(P)及び部分(Q)中のそれぞれの[A]重合体の構造単位(I)の含有割合を、NMR測定により求める。
(4)上記求めた部分(P)及び部分(Q)中のそれぞれの[A]重合体の構造単位(I)の含有割合の値から上記式(A)により比(A)を算出する。
The value of the ratio (A) can be obtained as follows.
(1) [A] The polymer is divided into a plurality of fractions having different molecular weights by preparative gel permeation chromatography (preparative GPC).
(2) Of the plurality of fractions obtained above, in the GPC elution curve (see FIG. 1), the portion (P) that is a% or more and b% or less with respect to the total area area of the cumulative area area from the high molecular weight side And a portion (Q) that is c% or more and d% or less.
(3) The content ratio of the structural unit (I) of each [A] polymer in the part (P) and the part (Q) is determined by NMR measurement.
(4) The ratio (A) is calculated by the above formula (A) from the value of the content ratio of the structural unit (I) of each [A] polymer in the part (P) and the part (Q) obtained above.
上記aとしては、0以上5未満であり、0以上3以下が好ましく、0以上2以下がより好ましく、0以上1以下がさらに好ましく、0が特に好ましい。
上記bとしては、5を超え15未満であり、7以上13以下が好ましく、8以上12以下がより好ましく、9以上11以下がさらに好ましく、10が特に好ましい。
上記cとしては、15を超え50未満であり、17以上40以下が好ましく、18以上30以下がより好ましく、19以上25以下がさらに好ましく、20が特に好ましい。
上記dとしては、50を超え85以下であり、55以上75以下が好ましく、57以上70以下がより好ましく、58以上65以下がさらに好ましく、60が特に好ましい。
The a is 0 or more and less than 5, preferably 0 or more and 3 or less, more preferably 0 or more and 2 or less, further preferably 0 or more and 1 or less, and particularly preferably 0.
The above b is more than 5 and less than 15, preferably 7 or more and 13 or less, more preferably 8 or more and 12 or less, further preferably 9 or more and 11 or less, and particularly preferably 10.
The c is more than 15 and less than 50, preferably 17 or more and 40 or less, more preferably 18 or more and 30 or less, still more preferably 19 or more and 25 or less, and particularly preferably 20.
The d is more than 50 and 85 or less, preferably 55 or more and 75 or less, more preferably 57 or more and 70 or less, further preferably 58 or more and 65 or less, and particularly preferably 60.
比(A)の求め方は、上述の方法以外にも、例えば、[A]重合体を多数のフラクションに分け、それぞれのフラクション中の[A]重合体の構造単位(I)の含有割合をNMR測定により求めてから、これらの値から上記式(A)のX1及びX2の値を算出する方法であってもよい。 In addition to the method described above, the ratio (A) can be obtained, for example, by dividing the [A] polymer into a number of fractions, and determining the content of the structural unit (I) of the [A] polymer in each fraction. After obtaining by NMR measurement, a method of calculating the values of X1 and X2 in the above formula (A) from these values may be used.
上記比(A)の下限としては、0.03であり、0.05が好ましく、0.07がより好ましく、0.09がさらに好ましく、0.10が特に好ましく、0.11がより特に好ましく、0.12がさらに特に好ましく、0.13が最も好ましい。比(B)の上限としては、0.3が好ましく、0.25がより好ましく、0.20がさらに好ましく、0.18が特に好ましい。 The lower limit of the ratio (A) is 0.03, 0.05 is preferable, 0.07 is more preferable, 0.09 is further preferable, 0.10 is particularly preferable, and 0.11 is more particularly preferable. 0.12 is more particularly preferable, and 0.13 is most preferable. The upper limit of the ratio (B) is preferably 0.3, more preferably 0.25, still more preferably 0.20, and particularly preferably 0.18.
[A]重合体のGPC(Gel Permeation Chromatography)によるポリスチレン換算重量平均分子量(Mw)としては、1,000〜50,000が好ましく、2,000〜30,000がより好ましく、3,000〜20,000がさらに好ましく、4,000〜10,000が特に好ましい。[A]重合体のMwが上記下限未満であると、レジスト膜の耐熱性が低下する場合がある。[A]重合体のMwが上記上限を超えると、感放射線性樹脂組成物の現像性が低下する場合がある。 [A] The weight average molecular weight (Mw) in terms of polystyrene by GPC (Gel Permeation Chromatography) of the polymer is preferably 1,000 to 50,000, more preferably 2,000 to 30,000, and more preferably 3,000 to 20 Is more preferable, and 4,000 to 10,000 is particularly preferable. [A] When the Mw of the polymer is less than the lower limit, the heat resistance of the resist film may be lowered. [A] If the Mw of the polymer exceeds the above upper limit, the developability of the radiation-sensitive resin composition may deteriorate.
[A]重合体のGPCによるポリスチレン換算数平均分子量(Mn)に対するMwの比(Mw/Mn、分散度)としては、1〜5が好ましく、1〜3がより好ましく、1〜2.5がさらに好ましく、1〜2が特に好ましい。 [A] The ratio (Mw / Mn, dispersity) of Mw to the number average molecular weight (Mn) in terms of polystyrene by GPC of the polymer is preferably 1 to 5, more preferably 1 to 3, and 1 to 2.5. More preferably, 1-2 is especially preferable.
[A]重合体の含有量としては、当該感放射線性樹脂組成物中の全固形分に対して、70質量%以上が好ましく、80質量%以上がより好ましく、85質量%以上がさらに好ましい。 [A] The content of the polymer is preferably 70% by mass or more, more preferably 80% by mass or more, and still more preferably 85% by mass or more based on the total solid content in the radiation-sensitive resin composition.
[[A]重合体の合成方法]
[A]重合体は、ラジカル重合等の常法に従って合成することができる。例えば、(1)単量体及びラジカル開始剤を含有する溶液を反応溶媒又は単量体を含有する溶液に滴下して重合反応させる方法、(2)単量体を含有する溶液とラジカル開始剤を含有する溶液とを各別に反応溶媒又は単量体を含有する溶液に滴下して重合反応させる方法、(3)各々の単量体を含有する複数種の溶液とラジカル開始剤を含有する溶液とを各別に反応溶媒又は単量体を含有する溶液に滴下して重合反応させる方法、(4)単量体及びラジカル開始剤を含有する溶液を無溶媒又は反応溶媒中で重合反応させる方法等で合成することができる。
[[A] Polymer Synthesis Method]
[A] The polymer can be synthesized according to a conventional method such as radical polymerization. For example, (1) a method in which a solution containing a monomer and a radical initiator is dropped into a reaction solvent or a solution containing a monomer to cause a polymerization reaction, (2) a solution containing the monomer and a radical initiator A method of dropping a solution containing a monomer separately into a reaction solvent or a solution containing a monomer to cause a polymerization reaction, (3) a plurality of types of solutions containing each monomer and a solution containing a radical initiator And (4) a method of polymerizing a solution containing a monomer and a radical initiator in the absence of a solvent or in a reaction solvent, etc. Can be synthesized.
[A]重合体は、ラクトン環基を含む構造単位(I)を高分子量側に、より多く有している。このような重合体を得る方法は特に限定されないが、例えば、(A)重合反応の初期において、構造単位(I)を与える単量体の濃度が他の単量体の濃度よりも高くなるように、各単量体の添加量又は添加速度を調整する方法、(B)構造単位(I)を与える単量体の重合速度が他の単量体よりも大きい場合において、重合反応をより低い温度で開始し、徐々に昇温していく方法などを適用することができる。各単量体の各添加量及び各添加速度並びに重合反応温度は、ラジカル重合開始剤の種類、単量体の種類及び所望の(X1−X2)/X2の値に応じて適宜選択することができる。 [A] The polymer has more structural units (I) containing a lactone ring group on the high molecular weight side. The method for obtaining such a polymer is not particularly limited. For example, at the initial stage of the polymerization reaction (A), the concentration of the monomer that gives the structural unit (I) is higher than the concentration of other monomers. (B) a method of adjusting the addition amount or addition rate of each monomer, and (B) when the polymerization rate of the monomer giving the structural unit (I) is higher than that of other monomers, the polymerization reaction is lower A method of starting with temperature and gradually increasing the temperature can be applied. Each addition amount and each addition rate of each monomer, and the polymerization reaction temperature may be appropriately selected according to the type of radical polymerization initiator, the type of monomer, and the desired value (X1-X2) / X2. it can.
なお、単量体溶液に対して、単量体溶液を滴下して反応させる場合、滴下される単量体溶液中の単量体量としては、重合に用いられる単量体総量に対して30モル%以上が好ましく、50モル%以上がより好ましく、70モル%以上がさらに好ましい。 In addition, when making a monomer solution drop and react with respect to a monomer solution, as monomer amount in the dropped monomer solution, it is 30 with respect to the monomer total amount used for superposition | polymerization. It is preferably at least mol%, more preferably at least 50 mol%, still more preferably at least 70 mol%.
これらの方法における反応温度は開始剤種によって適宜決定すればよい。通常30℃〜150℃であり、40℃〜150℃が好ましく、50℃〜140℃がより好ましい。滴下時間は、反応温度、開始剤の種類、反応させる単量体等の条件によって異なるが、通常30分〜8時間であり、45分〜6時間が好ましく、1時間〜5時間がより好ましい。また、滴下時間を含む全反応時間も、滴下時間と同様に条件により異なるが、通常30分〜12時間であり、45分〜12時間が好ましく、1〜10時間がより好ましい。 What is necessary is just to determine the reaction temperature in these methods suitably with initiator seed | species. Usually, it is 30 degreeC-150 degreeC, 40 degreeC-150 degreeC is preferable, and 50 degreeC-140 degreeC is more preferable. Although dripping time changes with conditions, such as reaction temperature, the kind of initiator, and the monomer made to react, it is 30 minutes-8 hours normally, 45 minutes-6 hours are preferable, and 1 hour-5 hours are more preferable. Also, the total reaction time including the dropping time varies depending on the conditions as in the dropping time, but is usually 30 minutes to 12 hours, preferably 45 minutes to 12 hours, and more preferably 1 to 10 hours.
上記重合に使用されるラジカル開始剤としては、例えば、アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)、2,2’−アゾビス(4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2’−アゾビス(2−シクロプロピルプロピオニトリル)、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)、ジメチル2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオネート)、ジメチル2,2’−アゾビスイソブチレート等のアゾ系ラジカル開始剤;ベンゾイルパーオキサイド、t−ブチルハイドロパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイド等の過酸化物系ラジカル開始剤等が挙げられる。これらの中で、AIBN、ジメチル2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオネート)が好ましい。なお、ラジカル開始剤は、1種又は2種以上を用いてもよい。
Examples of the radical initiator used in the polymerization include azobisisobutyronitrile (AIBN), 2,2′-azobis (4-methoxy-2,4-dimethylvaleronitrile), and 2,2′-azobis. (2-cyclopropylpropionitrile), 2,2'-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile),
反応溶媒としては、重合を阻害する溶媒(重合禁止効果を有するニトロベンゼン、連鎖移動効果を有するメルカプト化合物等)以外の溶媒であって、その単量体を溶解可能な溶媒であれば使用することができる。例えば、アルコール類、エーテル類、ケトン類、アミド類、エステル・ラクトン類、ニトリル類及びその混合溶媒等が挙げられる。これらの溶媒は、1種又は2種以上を用いてもよい。 As a reaction solvent, any solvent other than a solvent that inhibits polymerization (nitrobenzene having a polymerization inhibiting effect, mercapto compound having a chain transfer effect, etc.) and capable of dissolving the monomer may be used. it can. Examples thereof include alcohols, ethers, ketones, amides, esters / lactones, nitriles, and mixed solvents thereof. One or two or more of these solvents may be used.
重合反応により得られた重合体は、再沈殿法により回収することが好ましい。すなわち重合反応終了後、重合液を再沈溶媒に投入することにより、目的の重合体を粉体として回収する。再沈溶媒としては、アルコール類やアルカン類等を単独で又は2種以上を組み合わせて用いてもよい。また、再沈殿法の他に、分液操作やカラム操作、限外ろ過操作等により、単量体、オリゴマー等の低分子部分を除去して、重合体を回収することもできる。 The polymer obtained by the polymerization reaction is preferably recovered by a reprecipitation method. That is, after the polymerization reaction is completed, the polymer is recovered as a powder by introducing the polymerization solution into a reprecipitation solvent. As the reprecipitation solvent, alcohols or alkanes may be used alone or in combination of two or more. In addition to the reprecipitation method, the polymer can also be recovered by removing low molecular parts such as monomers and oligomers by a liquid separation operation, a column operation, an ultrafiltration operation, or the like.
<[B]酸発生体>
[B]酸発生体は、露光により酸を発生する物質である。この発生した酸により[A]重合体の構造単位(II)が有する酸解離性基等が解離してオキソ酸基及び/又はフェノール性水酸基等が生じ、これらの重合体の現像液への溶解性が変化するため、当該感放射線性樹脂組成物から、レジストパターンを形成することができる、当該感放射線性樹脂組成物における[B]酸発生体の含有形態としては、後述するような低分子化合物の形態(以下、適宜「[B]酸発生剤」ともいう)でも、重合体の一部として組み込まれた形態でも、これらの両方の形態でもよい。
<[B] Acid generator>
[B] The acid generator is a substance that generates an acid upon exposure. The generated acid dissociates the acid-dissociable group or the like of the structural unit (II) of the polymer [A] to produce an oxo acid group and / or a phenolic hydroxyl group, and dissolves these polymers in the developer. As the inclusion form of the [B] acid generator in the radiation-sensitive resin composition, a resist pattern can be formed from the radiation-sensitive resin composition. It may be in the form of a compound (hereinafter also referred to as “[B] acid generator” as appropriate), a form incorporated as part of a polymer, or both forms.
[B]酸発生剤としては、例えば、オニウム塩化合物、N−スルホニルオキシイミド化合物、ハロゲン含有化合物、ジアゾケトン化合物等が挙げられる。 [B] Examples of the acid generator include onium salt compounds, N-sulfonyloxyimide compounds, halogen-containing compounds, and diazoketone compounds.
オニウム塩化合物としては、例えば、スルホニウム塩、テトラヒドロチオフェニウム塩、ヨードニウム塩、ホスホニウム塩、ジアゾニウム塩、ピリジニウム塩等が挙げられる。 Examples of the onium salt compounds include sulfonium salts, tetrahydrothiophenium salts, iodonium salts, phosphonium salts, diazonium salts, pyridinium salts, and the like.
[B]酸発生剤の具体例としては、例えば、特開2009−134088号公報の段落[0080]〜[0113]に記載されている化合物等が挙げられる。 [B] Specific examples of the acid generator include compounds described in paragraphs [0080] to [0113] of JP-A-2009-134088.
[B]酸発生剤としては、下記式(2)で表される化合物が好ましい。[B]酸発生剤が下記構造を有することで、[A]重合体等が有する極性構造との相互作用等により、露光により発生する酸のレジスト膜中の拡散長がより適度に短くなると考えられ、その結果、当該感放射線性樹脂組成物のLWR性能等をより向上させることができる。 [B] The acid generator is preferably a compound represented by the following formula (2). [B] Since the acid generator has the following structure, the diffusion length of the acid generated by exposure in the resist film is appropriately shortened due to the interaction with the polar structure of the [A] polymer and the like. As a result, the LWR performance and the like of the radiation sensitive resin composition can be further improved.
上記式(2)中、R2は、環員数6以上の脂環構造を含む1価の基又は環員数6以上の脂肪族複素環構造を含む1価の基である。R3は、炭素数1〜10のフッ素化アルカンジイル基である。G+は、1価の放射線分解性オニウムカチオンである。 In the above formula (2), R 2 is a monovalent group containing an alicyclic structure having 6 or more ring members or a monovalent group containing an aliphatic heterocyclic structure having 6 or more ring members. R 3 is a fluorinated alkanediyl group having 1 to 10 carbon atoms. G + is a monovalent radiolytic onium cation.
R2における「環員数」とは、脂環構造及び脂肪族複素環構造の環を構成する原子数をいい、多環の脂環構造及び多環の脂肪族複素環構造の場合は、この多環を構成する原子数をいう。 The “number of ring members” in R 2 refers to the number of atoms constituting the ring of the alicyclic structure and the aliphatic heterocyclic structure, and in the case of the polycyclic alicyclic structure and the polycyclic aliphatic heterocyclic structure, The number of atoms that make up the ring.
上記R2で表される環員数6以上の脂環構造を含む1価の基としては、例えば、
シクロオクチル基、シクロノニル基、シクロデシル基、シクロドデシル基等の単環のシクロアルキル基;
シクロオクテニル基、シクロデセニル基等の単環のシクロアルケニル基;
ノルボルニル基、アダマンチル基、トリシクロデシル基、テトラシクロドデシル基等の多環のシクロアルキル基;
ノルボルネニル基、トリシクロデセニル基等の多環のシクロアルケニル基等が挙げられる。
Examples of the monovalent group containing an alicyclic structure having 6 or more ring members represented by R 2 include:
A monocyclic cycloalkyl group such as a cyclooctyl group, a cyclononyl group, a cyclodecyl group, a cyclododecyl group;
A monocyclic cycloalkenyl group such as a cyclooctenyl group and a cyclodecenyl group;
A polycyclic cycloalkyl group such as a norbornyl group, an adamantyl group, a tricyclodecyl group, a tetracyclododecyl group;
And polycyclic cycloalkenyl groups such as a norbornenyl group and a tricyclodecenyl group.
上記R2で表される環員数6以上の脂肪族複素環構造を含む1価の基としては、例えば、
ノルボルナンラクトン−イル基等のラクトン構造を含む基;
ノルボルナンスルトン−イル基等のスルトン構造を含む基;
オキサシクロヘプチル基、オキサノルボルニル基等の酸素原子含有複素環基;
アザシクロヘキシル基、アザシクロヘプチル基、ジアザビシクロオクタン−イル基等の窒素原子含有複素環基;
チアシクロヘプチル基、チアノルボルニル基等のイオウ原子含有複素環基等が挙げられる。
Examples of the monovalent group containing an aliphatic heterocyclic structure having 6 or more ring members represented by R 2 include:
A group containing a lactone structure such as a norbornanelactone-yl group;
A group containing a sultone structure such as a norbornane sultone-yl group;
An oxygen atom-containing heterocyclic group such as an oxacycloheptyl group and an oxanorbornyl group;
A nitrogen atom-containing heterocyclic group such as an azacyclohexyl group, an azacycloheptyl group, a diazabicyclooctane-yl group;
And sulfur atom-containing heterocyclic groups such as a thiacycloheptyl group and a thianorbornyl group.
R2で表される基の環員数しては、上述の酸の拡散長がさらに適度になる観点から、8以上が好ましく、9〜15がより好ましく、10〜13がさらに好ましい。 The number of ring members of the group represented by R 2 is preferably 8 or more, more preferably 9 to 15 and even more preferably 10 to 13 from the viewpoint that the diffusion length of the acid described above becomes more appropriate.
R2としては、これらの中で、環員数9以上の脂環構造を含む1価の基、環員数9以上の脂肪族複素環構造を含む1価の基が好ましく、アダマンチル基、ヒドロキシアダマンチル基、ノルボルナンラクトン−イル基、5−オキソ−4−オキサトリシクロ[4.3.1.13,8]ウンデカン−イル基がより好ましく、アダマンチル基がさらに好ましい。 Among these, R 2 is preferably a monovalent group containing an alicyclic structure having 9 or more ring members, or a monovalent group containing an aliphatic heterocyclic structure having 9 or more ring members, an adamantyl group, a hydroxyadamantyl group , A norbornanelactone-yl group, and a 5-oxo-4-oxatricyclo [4.3.1.1 3,8 ] undecan-yl group are more preferable, and an adamantyl group is more preferable.
上記R3で表される炭素数1〜10のフッ素化アルカンジイル基としては、例えば、メタンジイル基、エタンジイル基、プロパンジイル基等の炭素数1〜10のアルカンジイル基が有する水素原子の1個以上をフッ素原子で置換した基等が挙げられる。
これらの中で、SO3 −基に隣接する炭素原子にフッ素原子が結合しているフッ素化アルカンジイル基が好ましく、SO3 −基に隣接する炭素原子に2個のフッ素原子が結合しているフッ素化アルカンジイル基がより好ましく、1,1−ジフルオロメタンジイル基、1,1−ジフルオロエタンジイル基、1,1,3,3,3−ペンタフルオロ−1,2−プロパンジイル基、1,1,2,2−テトラフルオロエタンジイル基、1,1,2,2−テトラフルオロブタンジイル基、1,1,2,2−テトラフルオロヘキサンジイル基がさらに好ましい。
Examples of the fluorinated alkanediyl group having 1 to 10 carbon atoms represented by R 3 include one of hydrogen atoms of an alkanediyl group having 1 to 10 carbon atoms such as a methanediyl group, an ethanediyl group, and a propanediyl group. Examples include groups in which the above is substituted with a fluorine atom.
Among these, SO 3 - fluorinated alkane diyl group which has a fluorine atom to carbon atom is bonded to adjacent groups are preferred, SO 3 - 2 fluorine atoms to the carbon atom adjacent to the group is attached More preferred are fluorinated alkanediyl groups, 1,1-difluoromethanediyl group, 1,1-difluoroethanediyl group, 1,1,3,3,3-pentafluoro-1,2-propanediyl group, 1,1 1,2,2-tetrafluoroethanediyl group, 1,1,2,2-tetrafluorobutanediyl group, and 1,1,2,2-tetrafluorohexanediyl group are more preferable.
上記G+で表される1価の放射線分解性オニウムカチオンは、露光光の照射により分解するカチオンである。露光部では、この放射線分解性オニウムカチオンの分解により生成するプロトンと、スルホネートアニオンとからスルホン酸を生じる。上記X+で表される1価の放射線分解性オニウムカチオンとしては、例えば、S、I、O、N、P、Cl、Br、F、As、Se、Sn、Sb、Te、Bi等の元素を含む放射線分解性オニウムカチオンが挙げられる。元素としてS(イオウ)を含むカチオンとしては、例えば、スルホニウムカチオン、テトラヒドロチオフェニウムカチオン等が挙げられ、元素としてI(ヨウ素)を含むカチオンとしては、ヨードニウムカチオン等が挙げられる。これらの中で、下記式(G−1)で表されるスルホニウムカチオン、下記式(G−2)で表されるテトラヒドロチオフェニウムカチオン、下記式(G−3)で表されるヨードニウムカチオンが好ましい。 The monovalent radiation-decomposable onium cation represented by G + is a cation that is decomposed by exposure light exposure. In the exposed portion, sulfonic acid is generated from protons generated by the decomposition of the radiolytic onium cation and the sulfonate anion. Examples of the monovalent radiolytic onium cation represented by X + include elements such as S, I, O, N, P, Cl, Br, F, As, Se, Sn, Sb, Te, and Bi. And radiation-decomposable onium cations. Examples of the cation containing S (sulfur) as an element include a sulfonium cation and a tetrahydrothiophenium cation. Examples of the cation containing I (iodine) as an element include an iodonium cation. Among these, a sulfonium cation represented by the following formula (G-1), a tetrahydrothiophenium cation represented by the following formula (G-2), and an iodonium cation represented by the following formula (G-3) preferable.
上記式(G−1)中、Ra1、Ra2及びRa3は、それぞれ独立して、置換若しくは非置換の炭素数1〜12の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基、置換若しくは非置換の炭素数6〜12の芳香族炭化水素基、−OSO2−RP若しくは−SO2−RQであるか、又はこれらの基のうちの2つ以上が互いに合わせられ構成される環構造を表す。RP及びRQは、それぞれ独立して、置換若しくは非置換の炭素数1〜12の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基、置換若しくは非置換の炭素数5〜25の脂環式炭化水素基又は置換若しくは非置換の炭素数6〜12の芳香族炭化水素基である。k1、k2及びk3は、それぞれ独立して0〜5の整数である。Ra1〜Ra3並びにRP及びRQがそれぞれ複数の場合、複数のRa1〜Ra3並びにRP及びRQはそれぞれ同一でも異なっていてもよい。
上記式(G−2)中、Rb1は、置換若しくは非置換の炭素数1〜8の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基、又は置換若しくは非置換の炭素数6〜8の芳香族炭化水素基である。k4は0〜7の整数である。Rb1が複数の場合、複数のRb1は同一でも異なっていてもよく、また、複数のRb1は、互いに合わせられ構成される環構造を表してもよい。Rb2は、置換若しくは非置換の炭素数1〜7の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基、又は置換若しくは非置換の炭素数6若しくは7の芳香族炭化水素基である。k5は、0〜6の整数である。Rb2が複数の場合、複数のRb2は同一でも異なっていてもよく、また、複数のRb2は互いに合わせられ構成される環構造を表してもよい。tは、0〜3の整数である。
上記式(G−3)中、Rc1及びRc2は、それぞれ独立して、置換若しくは非置換の炭素数1〜12の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基、置換若しくは非置換の炭素数6〜12の芳香族炭化水素基、−OSO2−RR若しくは−SO2−RSであるか、又はこれらの基のうちの2つ以上が互いに合わせられ構成される環構造を表す。RR及びRSは、それぞれ独立して、置換若しくは非置換の炭素数1〜12の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基、置換若しくは非置換の炭素数5〜25の脂環式炭化水素基又は置換若しくは非置換の炭素数6〜12の芳香族炭化水素基である。k6及びk7は、それぞれ独立して0〜5の整数である。Rc1、Rc2、RR及びRSがそれぞれ複数の場合、複数のRc1、Rc2、RR及びRSはそれぞれ同一でも異なっていてもよい。
In the above formula (G-1), R a1 , R a2 and R a3 are each independently a substituted or unsubstituted linear or branched alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, substituted or unsubstituted. aromatic hydrocarbon group having 6 to 12 carbon atoms, a or a -OSO 2 -R P or -SO 2 -R Q, or two or more are combined with each other configured ring of these groups . R P and R Q are each independently a substituted or unsubstituted linear or branched alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted alicyclic hydrocarbon group having 5 to 25 carbon atoms. Or a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon group having 6 to 12 carbon atoms. k1, k2 and k3 are each independently an integer of 0 to 5. R a1 to R a3 and when R P and R Q are a plurality each of the plurality of R a1 to R a3 and R P and R Q may be the same as or different from each other.
In the above formula (G-2), R b1 represents a substituted or unsubstituted linear or branched alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon having 6 to 8 carbon atoms. It is a group. k4 is an integer of 0-7. If R b1 is plural, the plurality of R b1 may be the same or different, and plural R b1 may represent a constructed ring aligned with each other. R b2 is a substituted or unsubstituted linear or branched alkyl group having 1 to 7 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon group having 6 or 7 carbon atoms. k5 is an integer of 0-6. If R b2 is plural, the plurality of R b2 may be the same or different, and plural R b2 may represent a keyed configured ring structure. t is an integer of 0-3.
In the above formula (G-3), R c1 and R c2 each independently represent a substituted or unsubstituted linear or branched alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, a substituted or unsubstituted carbon number of 6 12 aromatic hydrocarbon group, or an -OSO 2 -R R or -SO 2 -R S, or two or more are combined with each other configured ring of these groups. R R and R S are each independently a substituted or unsubstituted linear or branched alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted alicyclic hydrocarbon group having 5 to 25 carbon atoms. Or a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon group having 6 to 12 carbon atoms. k6 and k7 are each independently an integer of 0 to 5. R c1, R c2, R when R and R S is plural respective plurality of R c1, R c2, R R and R S may have respectively the same or different.
上記Ra1〜Ra3、Rb1、Rb2、Rc1及びRc2で表される非置換の直鎖状のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基等が挙げられる。
上記Ra1〜Ra3、Rb1、Rb2、Rc1及びRc2で表される非置換の分岐状のアルキル基としては、例えば、i−プロピル基、i−ブチル基、sec−ブチル基、t−ブチル基等が挙げられる。
上記Ra1〜Ra3、Rc1及びRc2で表される非置換の芳香族炭化水素基としては、例えば、フェニル基、トリル基、キシリル基、メシチル基、ナフチル基等のアリール基;ベンジル基、フェネチル基等のアラルキル基等が挙げられる。
上記Rb1及びRb2で表される非置換の芳香族炭化水素基としては、例えば、フェニル基、トリル基、ベンジル基等が挙げられる。
Examples of the unsubstituted linear alkyl group represented by R a1 to R a3 , R b1 , R b2 , R c1 and R c2 include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, and n-butyl. Groups and the like.
Examples of the unsubstituted branched alkyl group represented by R a1 to R a3 , R b1 , R b2 , R c1 and R c2 include an i-propyl group, an i-butyl group, a sec-butyl group, Examples include t-butyl group.
Examples of the unsubstituted aromatic hydrocarbon group represented by R a1 to R a3 , R c1, and R c2 include aryl groups such as phenyl group, tolyl group, xylyl group, mesityl group, and naphthyl group; benzyl group And aralkyl groups such as a phenethyl group.
Examples of the unsubstituted aromatic hydrocarbon group represented by R b1 and R b2 include a phenyl group, a tolyl group, and a benzyl group.
上記アルキル基及び芳香族炭化水素基が有する水素原子を置換していてもよい置換基としては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等のハロゲン原子、ヒドロキシ基、カルボキシ基、シアノ基、ニトロ基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、アルコキシカルボニルオキシ基、アシル基、アシロキシ基等が挙げられる。
これらの中で、ハロゲン原子が好ましく、フッ素原子がより好ましい。
Examples of the substituent that may substitute the hydrogen atom of the alkyl group and aromatic hydrocarbon group include a halogen atom such as a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom, a hydroxy group, a carboxy group, and a cyano group. Group, nitro group, alkoxy group, alkoxycarbonyl group, alkoxycarbonyloxy group, acyl group, acyloxy group and the like.
Among these, a halogen atom is preferable and a fluorine atom is more preferable.
上記Ra1〜Ra3、Rb1、Rb2、Rc1及びRc2としては、非置換の直鎖状又は分岐状のアルキル基、フッ素化アルキル基、非置換の1価の芳香族炭化水素基、−OSO2−R”、−SO2−R”が好ましく、フッ素化アルキル基、非置換の1価の芳香族炭化水素基がより好ましく、フッ素化アルキル基がさらに好ましい。R”は、非置換の1価の脂環式炭化水素基又は非置換の1価の芳香族炭化水素基である。 R a1 to R a3 , R b1 , R b2 , R c1 and R c2 include an unsubstituted linear or branched alkyl group, a fluorinated alkyl group, and an unsubstituted monovalent aromatic hydrocarbon group. , —OSO 2 —R ″ and —SO 2 —R ″ are preferred, fluorinated alkyl groups, unsubstituted monovalent aromatic hydrocarbon groups are more preferred, and fluorinated alkyl groups are more preferred. R ″ is an unsubstituted monovalent alicyclic hydrocarbon group or an unsubstituted monovalent aromatic hydrocarbon group.
上記式(G−1)におけるk1、k2及びk3としては、0〜2の整数が好ましく、0又は1がより好ましく、0がさらに好ましい。
上記式(G−2)におけるk4としては、0〜2の整数が好ましく、0又は1がより好ましく、1がさらに好ましい。k5としては、0〜2の整数が好ましく、0又は1がより好ましく、0がさらに好ましい。
上記式(G−3)におけるk6及びk7としては、0〜2の整数が好ましく、0又は1がより好ましく、0がさらに好ましい。
As k1, k2, and k3 in the formula (G-1), integers of 0 to 2 are preferable, 0 or 1 is more preferable, and 0 is more preferable.
As k4 in the said Formula (G-2), the integer of 0-2 is preferable, 0 or 1 is more preferable and 1 is further more preferable. k5 is preferably an integer of 0 to 2, more preferably 0 or 1, and still more preferably 0.
As k6 and k7 in the said Formula (G-3), the integer of 0-2 is preferable, 0 or 1 is more preferable, and 0 is further more preferable.
上記式(2)で表される酸発生剤としては、例えば、下記式(2−1)〜(2−13)で表される化合物(以下、「化合物(2−1)〜(2−13)」ともいう)等が挙げられる。 Examples of the acid generator represented by the above formula (2) include compounds represented by the following formulas (2-1) to (2-13) (hereinafter referred to as “compounds (2-1) to (2-13)”. ) ")) And the like.
上記式(2−1)〜(2−13)中、G+は、上記式(2)と同義である。 In the formulas (2-1) to (2-13), G + has the same meaning as the formula (2).
[B]酸発生剤としては、これらの中で、オニウム塩化合物が好ましく、スルホニウム塩がより好ましく、アダマンタン構造を含むアニオンを有するスルホニウム塩、ノルボルナンスルトン構造を含むアニオンを有するスルホニウム塩、スルホンアミド構造を有するスルホニウム塩がさらに好ましく、化合物(2−4)が特に好ましい。 [B] Of these, the acid generator is preferably an onium salt compound, more preferably a sulfonium salt, a sulfonium salt having an anion containing an adamantane structure, a sulfonium salt having an anion containing a norbornane sultone structure, or a sulfonamide structure Is more preferable, and a compound (2-4) is especially preferable.
また、[B]酸発生体としては、下記式(2−14)で表される構造単位を有する重合体等の上記式(2)の構造が重合体の一部として組み込まれた重合体も好ましい。 In addition, as the [B] acid generator, a polymer in which the structure of the above formula (2) such as a polymer having a structural unit represented by the following formula (2-14) is incorporated as a part of the polymer is also included. preferable.
上記式(2−14)中、R’は、水素原子又はメチル基である。G+は、上記式(2)と同義である。 In said formula (2-14), R 'is a hydrogen atom or a methyl group. G + is synonymous with the above formula (2).
[B]酸発生体の含有量としては、[B]酸発生体が[B]酸発生剤の場合、当該感放射線性樹脂組成物の感度及び現像性を確保する観点から、[A]重合体100質量部に対して、0.1質量部以上40質量部以下が好ましく、0.5質量部以上30質量部以下がより好ましく、1質量部以上20質量部以下がさらに好ましく、3質量部以上15質量部が特に好ましい。[B]酸発生剤の含有量を上記範囲とすることで、当該感放射線性樹脂組成物の感度及び現像性がより向上し、その結果、LWR性能等をより向上させることができる。[B]酸発生体は、1種又は2種以上を用いることができる。 [B] As the content of the acid generator, when the [B] acid generator is a [B] acid generator, from the viewpoint of ensuring the sensitivity and developability of the radiation-sensitive resin composition, [A] 0.1 parts by mass or more and 40 parts by mass or less are preferable, 100 parts by mass or more and 30 parts by mass or less are more preferable, and 1 part by mass or more and 20 parts by mass or less are more preferable, and 3 parts by mass is preferable. 15 parts by mass or more is particularly preferable. [B] By making content of an acid generator into the said range, the sensitivity and developability of the said radiation sensitive resin composition improve more, and as a result, LWR performance etc. can be improved more. [B] 1 type (s) or 2 or more types can be used for an acid generator.
<[C]酸拡散制御体>
当該感放射線性樹脂組成物は、必要に応じて、[C]酸拡散制御体を含有してもよい。
[C]酸拡散制御体は、露光により[B]酸発生体から生じる酸のレジスト膜中における拡散現象を制御し、非露光領域における好ましくない化学反応を抑制する効果を奏し、得られる感放射線性樹脂組成物の貯蔵安定性がさらに向上し、またレジストとしての解像度がさらに向上すると共に、露光から現像処理までの引き置き時間の変動によるレジストパターンの線幅変化を抑えることができ、プロセス安定性に優れた感放射線性樹脂組成物が得られる。[C]酸拡散制御体の当該感放射線性樹脂組成物における含有形態としては、遊離の化合物(以下、適宜「[C]酸拡散制御剤」という)の形態でも、重合体の一部として組み込まれた形態でも、これらの両方の形態でもよい。
<[C] Acid diffusion controller>
The said radiation sensitive resin composition may contain a [C] acid diffusion control body as needed.
[C] The acid diffusion control body controls the diffusion phenomenon in the resist film of the acid generated from the [B] acid generator by exposure, has the effect of suppressing undesirable chemical reactions in the non-exposed areas, and the radiation sensitivity obtained The storage stability of the photosensitive resin composition is further improved, the resolution of the resist is further improved, and the change in the line width of the resist pattern due to fluctuations in the holding time from exposure to development processing can be suppressed, thereby stabilizing the process. A radiation-sensitive resin composition having excellent properties can be obtained. [C] The content of the acid diffusion controller in the radiation-sensitive resin composition is incorporated as a part of the polymer even in the form of a free compound (hereinafter referred to as “[C] acid diffusion controller” as appropriate). Or both of these forms.
[C]酸拡散制御剤としては、例えば、下記式(3)で表される化合物(以下、「含窒素化合物(I)」ともいう)、同一分子内に窒素原子を2個有する化合物(以下、「含窒素化合物(II)」ともいう)、窒素原子を3個有する化合物(以下、「含窒素化合物(III)」ともいう)、アミド基含有化合物、ウレア化合物、含窒素複素環化合物等が挙げられる。 [C] Examples of the acid diffusion controller include a compound represented by the following formula (3) (hereinafter also referred to as “nitrogen-containing compound (I)”), a compound having two nitrogen atoms in the same molecule (hereinafter referred to as “nitrogen-containing compound (I)”). , “Nitrogen-containing compound (II)”, compounds having three nitrogen atoms (hereinafter also referred to as “nitrogen-containing compound (III)”), amide group-containing compounds, urea compounds, nitrogen-containing heterocyclic compounds, etc. Can be mentioned.
上記式(3)中、R4、R5及びR6は、それぞれ独立して、水素原子、置換されていてもよい直鎖状、分岐状若しくは環状のアルキル基、アリール基又はアラルキル基である。 In the above formula (3), R 4 , R 5 and R 6 are each independently a hydrogen atom, an optionally substituted linear, branched or cyclic alkyl group, an aryl group or an aralkyl group. .
含窒素化合物(I)としては、例えば、n−ヘキシルアミン等のモノアルキルアミン類;ジ−n−ブチルアミン等のジアルキルアミン類;トリエチルアミン、トリn−ペンチルアミン等のトリアルキルアミン類;アニリン等の芳香族アミン類等が挙げられる。 Examples of the nitrogen-containing compound (I) include monoalkylamines such as n-hexylamine; dialkylamines such as di-n-butylamine; trialkylamines such as triethylamine and tri-n-pentylamine; Aromatic amines etc. are mentioned.
含窒素化合物(II)としては、例えば、エチレンジアミン、N,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミン等が挙げられる。 Examples of the nitrogen-containing compound (II) include ethylenediamine, N, N, N ′, N′-tetramethylethylenediamine, and the like.
含窒素化合物(III)としては、例えば、ポリエチレンイミン、ポリアリルアミン等のポリアミン化合物;ジメチルアミノエチルアクリルアミド等の重合体等が挙げられる。 Examples of the nitrogen-containing compound (III) include polyamine compounds such as polyethyleneimine and polyallylamine; and polymers such as dimethylaminoethylacrylamide.
アミド基含有化合物としては、例えば、ホルムアミド、N−メチルホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、アセトアミド、N−メチルアセトアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、プロピオンアミド、ベンズアミド、ピロリドン、N−メチルピロリドン等が挙げられる。 Examples of the amide group-containing compound include formamide, N-methylformamide, N, N-dimethylformamide, acetamide, N-methylacetamide, N, N-dimethylacetamide, propionamide, benzamide, pyrrolidone, N-methylpyrrolidone and the like. Can be mentioned.
ウレア化合物としては、例えば、尿素、メチルウレア、1,1−ジメチルウレア、1,3−ジメチルウレア、1,1,3,3−テトラメチルウレア、1,3−ジフェニルウレア、トリブチルチオウレア等が挙げられる。 Examples of the urea compound include urea, methylurea, 1,1-dimethylurea, 1,3-dimethylurea, 1,1,3,3-tetramethylurea, 1,3-diphenylurea, tributylthiourea and the like. .
含窒素複素環化合物としては、例えば、ピリジン、2−メチルピリジン等のピリジン類;N−プロピルモルホリン、N−(ウンデカン−1−イルカルボニルオキシエチル)モルホリン等のモルホリン類;ピラジン、ピラゾール等が挙げられる。 Examples of the nitrogen-containing heterocyclic compound include pyridines such as pyridine and 2-methylpyridine; morpholines such as N-propylmorpholine and N- (undecan-1-ylcarbonyloxyethyl) morpholine; pyrazine, pyrazole and the like. It is done.
また上記含窒素有機化合物として、酸解離性基を有する化合物を用いることもできる。このような酸解離性基を有する含窒素有機化合物としては、例えば、N−t−ブトキシカルボニルピペリジン、N−t−ブトキシカルボニルイミダゾール、N−t−ブトキシカルボニルベンズイミダゾール、N−t−ブトキシカルボニル−2−フェニルベンズイミダゾール、N−(t−ブトキシカルボニル)ジ−n−オクチルアミン、N−(t−ブトキシカルボニル)ジエタノールアミン、N−(t−ブトキシカルボニル)ジシクロヘキシルアミン、N−(t−ブトキシカルボニル)ジフェニルアミン、N−t−ブトキシカルボニル−4−ヒドロキシピペリジン、N−t−アミルオキシカルボニル−4−ヒドロキシピペリジン等が挙げられる。 Moreover, the compound which has an acid dissociable group can also be used as said nitrogen-containing organic compound. Examples of the nitrogen-containing organic compound having such an acid dissociable group include Nt-butoxycarbonylpiperidine, Nt-butoxycarbonylimidazole, Nt-butoxycarbonylbenzimidazole, Nt-butoxycarbonyl- 2-phenylbenzimidazole, N- (t-butoxycarbonyl) di-n-octylamine, N- (t-butoxycarbonyl) diethanolamine, N- (t-butoxycarbonyl) dicyclohexylamine, N- (t-butoxycarbonyl) Examples thereof include diphenylamine, Nt-butoxycarbonyl-4-hydroxypiperidine, Nt-amyloxycarbonyl-4-hydroxypiperidine and the like.
また、[D]酸拡散制御剤として、露光により感光し弱酸を発生する光崩壊性塩基を用いることもできる。光崩壊性塩基としては、例えば、露光により分解して酸拡散制御性を失うオニウム塩化合物等が挙げられる。オニウム塩化合物としては、例えば、下記式(4−1)で表されるスルホニウム塩化合物、下記式(4−2)で表されるヨードニウム塩化合物等が挙げられる。 Further, as the [D] acid diffusion control agent, a photodisintegratable base that is exposed to light and generates a weak acid by exposure can also be used. Examples of the photodegradable base include an onium salt compound that decomposes upon exposure and loses acid diffusion controllability. Examples of the onium salt compound include a sulfonium salt compound represented by the following formula (4-1), an iodonium salt compound represented by the following formula (4-2), and the like.
上記式(4−1)及び式(4−2)中、R7〜R11は、それぞれ独立して、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、ヒドロキシ基又はハロゲン原子である。E−及びQ−は、それぞれ独立して、OH−、Rβ−COO−、Rβ−SO3 −、Rγ−N−−SO2O−Rδ又は下記式(4−3)で表されるアニオンである。但し、Rβはアルキル基、アリール基又はアラルキル基である。Rγ及びRδは、それぞれ独立して炭素数1〜20の1価の有機基であるか、又はこれらの基が互いに合わせられこれらが結合する−N−−SO2O−と共に構成される炭素数4〜20の環構造を表す。 In the above formulas (4-1) and (4-2), R 7 to R 11 are each independently a hydrogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, a hydroxy group, or a halogen atom. E - and Q - are each independently, OH -, R β -COO - , R β -SO 3 -, R γ -N - Table with -SO 2 O-R δ or the following formula (4-3) Anion. However, R ( beta) is an alkyl group, an aryl group, or an aralkyl group. R γ and R δ are each independently a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms, or composed of —N − —SO 2 O— in which these groups are combined with each other and bonded to each other. A ring structure having 4 to 20 carbon atoms is represented.
上記式(4−3)中、R12は、水素原子の一部又は全部がフッ素原子で置換されていてもよい炭素数1〜12の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基、又は炭素数1〜12の直鎖状若しくは分岐状のアルコキシル基である。uは、0〜2の整数である。
In the above formula (4-3), R 12, a part or all of the hydrogen atoms linear or branched alkyl group having 1 to 12 carbon atoms which may be substituted by a fluorine atom, or
上記光崩壊性塩基としては、例えば、下記式で表される化合物等が挙げられる。 As said photodegradable base, the compound etc. which are represented by a following formula are mentioned, for example.
上記光崩壊性塩基としては、これらの中で、スルホニウム塩が好ましく、トリアリールスルホニウム塩がより好ましく、トリフェニルスルホニウムサリチレート、トリフェニルスルホニウム10−カンファースルホネートがさらに好ましい。 Of these, the photodegradable base is preferably a sulfonium salt, more preferably a triarylsulfonium salt, and even more preferably triphenylsulfonium salicylate or triphenylsulfonium 10-camphorsulfonate.
[C]酸拡散制御体の含有量としては、[C]酸拡散制御体が[C]酸拡散制御剤である場合、[A]重合体100質量部に対して、0質量部〜20質量部が好ましく、0.1質量部〜15質量部がより好ましく、0.5質量部〜10質量部がさらに好ましく、1質量部〜7質量部が特に好ましい。[C]酸拡散制御剤の含有量を上記範囲とすることで、当該感放射線性樹脂組成物の解像性、保存安定性等を向上させることができる。[C]酸拡散制御剤の含有量が上記上限を超えると、当該感放射線性樹脂組成物の感度が低下する場合がある。 [C] The content of the acid diffusion controller is 0 to 20 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polymer [A] when the [C] acid diffusion controller is a [C] acid diffusion controller. Part, preferably 0.1 part by weight to 15 parts by weight, more preferably 0.5 part by weight to 10 parts by weight, and particularly preferably 1 part by weight to 7 parts by weight. [C] By setting the content of the acid diffusion controller within the above range, the resolution, storage stability, and the like of the radiation-sensitive resin composition can be improved. [C] When the content of the acid diffusion controller exceeds the upper limit, the sensitivity of the radiation-sensitive resin composition may be lowered.
<[D]重合体>
[D]重合体は、[A]重合体よりもフッ素原子含有率が大きい重合体である。当該感放射線性樹脂組成物が[D]重合体を含有すると、レジスト膜を形成した際に、レジスト膜中のフッ素原子含有重合体の撥油性的特徴により、その分布がレジスト膜表面近傍に偏在化する傾向があり、液浸露光等の際における酸発生体、酸拡散制御体等が液浸媒体に溶出することを抑制することができる。また、このフッ素原子含有重合体の撥水性的特徴により、レジスト膜と液浸媒体との前進接触角を所望の範囲に制御でき、バブル欠陥の発生を抑制することができる。さらに、レジスト膜と液浸媒体との後退接触角が高くなり、水滴が残らずに高速でのスキャン露光が可能となる。このように、当該感放射線性樹脂組成物は、[D]重合体をさらに含有することで、液浸露光法に好適なレジスト膜を形成することができる。
<[D] Polymer>
[D] The polymer is a polymer having a higher fluorine atom content than the [A] polymer. When the radiation-sensitive resin composition contains a [D] polymer, when the resist film is formed, the distribution is unevenly distributed near the resist film surface due to the oil-repellent characteristics of the fluorine atom-containing polymer in the resist film. It is possible to prevent the acid generator, the acid diffusion controller and the like from being eluted into the immersion medium during immersion exposure. Further, due to the water-repellent characteristics of this fluorine atom-containing polymer, the advancing contact angle between the resist film and the immersion medium can be controlled within a desired range, and the occurrence of bubble defects can be suppressed. Furthermore, the receding contact angle between the resist film and the immersion medium is increased, and high-speed scanning exposure is possible without leaving water droplets. Thus, the said radiation sensitive resin composition can form the resist film suitable for an immersion exposure method by further containing a [D] polymer.
上記[D]重合体としては、フッ素原子を有する重合体である限り特に限定されないが、フッ素原子を含む構造単位を有することが好ましい。上記フッ素原子を含む構造単位としては、例えば、1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2−プロピル(メタ)アクリレート、1,1−ジフルオロ−1−エトキシカルボニルブタン−2−イル(メタ)アクリレート等のフッ素原子を含む(メタ)アクリレート等に由来する構造単位等が挙げられる。上記フッ素原子を含む構造単位としては、例えば、アルカリ解離性基を含むものであってもよい。「アルカリ解離性基」とは、カルボキシ基、ヒドロキシ基等の水素原子を置換する基であって、アルカリ(例えば、23℃の2.38質量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液)の作用により解離する基をいう。 The [D] polymer is not particularly limited as long as it is a polymer having a fluorine atom, but preferably has a structural unit containing a fluorine atom. Examples of the structural unit containing a fluorine atom include 1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2-propyl (meth) acrylate and 1,1-difluoro-1-ethoxycarbonylbutan-2-yl. Examples include structural units derived from (meth) acrylates containing fluorine atoms such as (meth) acrylates. As a structural unit containing the said fluorine atom, an alkali dissociable group may be included, for example. An “alkali dissociable group” is a group that replaces a hydrogen atom such as a carboxy group or a hydroxy group, and is dissociated by the action of an alkali (for example, an aqueous 2.38 mass% tetramethylammonium hydroxide solution at 23 ° C.). Refers to the group.
上記フッ素原子を含む構造単位の含有割合としては、[D]重合体を構成する全構造単位に対して、10モル%〜80モル%が好ましく、15モル%〜60モル%がより好ましく、20モル%〜40モル%がさらに好ましい。上記含有割合を上記範囲とすることで、[D]重合体の上述のレジスト膜表面近傍への偏在化をより促進することができる。 As a content rate of the structural unit containing the said fluorine atom, 10 mol%-80 mol% are preferable with respect to all the structural units which comprise a [D] polymer, 15 mol%-60 mol% are more preferable, 20 More preferably, mol% to 40 mol%. By making the said content rate into the said range, the uneven distribution of the [D] polymer to the above-mentioned resist film surface vicinity can be promoted more.
上記[D]重合体は、酸解離性基を含む構造単位をさらに有することが好ましい。[D]重合体が酸解離性基を含む構造単位をさらに有することで、現像後の[D]重合体の溶け残りをより抑制することができる。上記酸解離性基を含む構造単位としては、例えば、上記[A]重合体における構造単位(II)等が挙げられる。
上記酸解離性基を含む構造単位の含有割合としては、[D]重合体を構成する全構造単位に対して、0モル%〜90モル%が好ましく、20モル%〜85モル%がより好ましく、40モル%〜80モル%がさらに好ましい。
The [D] polymer preferably further has a structural unit containing an acid dissociable group. [D] When a polymer further has a structural unit containing an acid dissociable group, the undissolved residue of the [D] polymer after development can be further suppressed. Examples of the structural unit containing an acid dissociable group include the structural unit (II) in the above [A] polymer.
As a content rate of the structural unit containing the said acid dissociable group, 0 mol%-90 mol% are preferable with respect to all the structural units which comprise a [D] polymer, and 20 mol%-85 mol% are more preferable. 40 mol% to 80 mol% is more preferable.
上記[D]重合体の含有量としては、[A]重合体100質量部に対して、0.1質量部〜20質量部が好ましく、0.5質量部〜15質量部がより好ましく、1質量部〜10質量部がさらに好ましい。 As content of the said [D] polymer, 0.1 mass part-20 mass parts are preferable with respect to 100 mass parts of [A] polymers, 0.5 mass part-15 mass parts are more preferable, 1 More preferred is 10 parts by mass.
<[E]溶媒>
当該感放射線性樹脂組成物は、通常、[E]溶媒を含有する。[E]溶媒は、少なくとも[A]重合体、[B]酸発生体及び所望により含有される[C]酸拡散制御体等を溶解又は分散可能な溶媒であれば特に限定されない。
<[E] solvent>
The radiation-sensitive resin composition usually contains an [E] solvent. [E] The solvent is not particularly limited as long as it is a solvent capable of dissolving or dispersing at least the [A] polymer, the [B] acid generator, and the optionally contained [C] acid diffusion controller.
[E]溶媒としては、例えば、アルコール系溶媒、エーテル系溶媒、ケトン系溶媒、アミド系溶媒、エステル系溶媒、炭化水素系溶媒等が挙げられる。 [E] Examples of the solvent include alcohol solvents, ether solvents, ketone solvents, amide solvents, ester solvents, hydrocarbon solvents, and the like.
アルコール系溶媒としては、例えば、
4−メチル−2−ペンタノール、n−ヘキサノール等の炭素数1〜18の脂肪族モノアルコール系溶媒;
シクロヘキサノール等の炭素数3〜18の脂環式モノアルコール系溶媒;
1,2−プロピレングリコール等の炭素数2〜18の多価アルコール系溶媒;
プロピレングリコールモノメチルエーテル等の炭素数3〜19の多価アルコール部分エーテル系溶媒などが挙げられる。
As an alcohol solvent, for example,
C1-C18 aliphatic monoalcohol solvents such as 4-methyl-2-pentanol and n-hexanol;
An alicyclic monoalcohol solvent having 3 to 18 carbon atoms such as cyclohexanol;
A C2-C18 polyhydric alcohol solvent such as 1,2-propylene glycol;
Examples thereof include C3-C19 polyhydric alcohol partial ether solvents such as propylene glycol monomethyl ether.
エーテル系溶媒としては、例えば、
ジエチルエーテル、ジプロピルエーテル、ジブチルエーテル、ジペンチルエーテル、ジイソアミルエーテル、ジヘキシルエーテル、ジヘプチルエーテル等のジアルキルエーテル系溶媒;
テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン等の環状エーテル系溶媒;
ジフェニルエーテル、アニソール(メチルフェニルエーテル)等の芳香環含有エーテル系溶媒などが挙げられる。
As an ether solvent, for example,
Dialkyl ether solvents such as diethyl ether, dipropyl ether, dibutyl ether, dipentyl ether, diisoamyl ether, dihexyl ether, diheptyl ether;
Cyclic ether solvents such as tetrahydrofuran and tetrahydropyran;
Aromatic ring-containing ether solvents such as diphenyl ether and anisole (methylphenyl ether) are exemplified.
ケトン系溶媒としては、例えばアセトン、メチルエチルケトン、メチル−n−プロピルケトン、メチル−n−ブチルケトン、ジエチルケトン、メチル−iso−ブチルケトン、2−ヘプタノン(メチル−n−ペンチルケトン)、エチル−n−ブチルケトン、メチル−n−ヘキシルケトン、ジ−iso−ブチルケトン、トリメチルノナノン等の鎖状ケトン系溶媒:
シクロペンタノン、シクロヘキサノン、シクロヘプタノン、シクロオクタノン、メチルシクロヘキサノン等の環状ケトン系溶媒:
2,4−ペンタンジオン、アセトニルアセトン、アセトフェノン等が挙げられる。
Examples of ketone solvents include acetone, methyl ethyl ketone, methyl-n-propyl ketone, methyl-n-butyl ketone, diethyl ketone, methyl-iso-butyl ketone, 2-heptanone (methyl-n-pentyl ketone), and ethyl-n-butyl ketone. Chain ketone solvents such as methyl-n-hexyl ketone, di-iso-butyl ketone and trimethylnonanone:
Cyclic ketone solvents such as cyclopentanone, cyclohexanone, cycloheptanone, cyclooctanone and methylcyclohexanone:
2,4-pentanedione, acetonylacetone, acetophenone and the like can be mentioned.
アミド系溶媒としては、例えばN,N’−ジメチルイミダゾリジノン、N−メチルピロリドン等の環状アミド系溶媒;
N−メチルホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジエチルホルムアミド、アセトアミド、N−メチルアセトアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチルプロピオンアミド等の鎖状アミド系溶媒などが挙げられる。
Examples of the amide solvent include cyclic amide solvents such as N, N′-dimethylimidazolidinone and N-methylpyrrolidone;
Examples thereof include chain amide solvents such as N-methylformamide, N, N-dimethylformamide, N, N-diethylformamide, acetamide, N-methylacetamide, N, N-dimethylacetamide, and N-methylpropionamide.
エステル系溶媒としては、例えば、
酢酸n−ブチル、乳酸エチル等のモノカルボン酸エステル系溶媒;
プロピレングリコールアセテート等の多価アルコールカルボキシレート系溶媒;
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等の多価アルコール部分エーテルカルボキシレート系溶媒;
シュウ酸ジエチル等の多価カルボン酸ジエステル系溶媒;
ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート等のカーボネート系溶媒などが挙げられる。
Examples of ester solvents include:
Monocarboxylic acid ester solvents such as n-butyl acetate and ethyl lactate;
Polyhydric alcohol carboxylate solvents such as propylene glycol acetate;
Polyhydric alcohol partial ether carboxylate solvents such as propylene glycol monomethyl ether acetate;
Polycarboxylic acid diester solvents such as diethyl oxalate;
Examples thereof include carbonate solvents such as dimethyl carbonate and diethyl carbonate.
炭化水素系溶媒としては、例えば、
n−ペンタン、n−ヘキサン等の炭素数5〜12の脂肪族炭化水素系溶媒;
トルエン、キシレン等の炭素数6〜16の芳香族炭化水素系溶媒等が挙げられる。
Examples of the hydrocarbon solvent include
an aliphatic hydrocarbon solvent having 5 to 12 carbon atoms such as n-pentane and n-hexane;
Examples thereof include aromatic hydrocarbon solvents having 6 to 16 carbon atoms such as toluene and xylene.
これらの中で、エステル系溶媒、ケトン系溶媒が好ましく、多価アルコール部分エーテルアセテート系溶媒、環状ケトン系溶媒がより好ましく、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、シクロヘキサノンがさらに好ましい。当該感放射線性樹脂組成物は、[E]溶媒を1種又は2種以上含有していてもよい。 Among these, ester solvents and ketone solvents are preferable, polyhydric alcohol partial ether acetate solvents and cyclic ketone solvents are more preferable, and propylene glycol monomethyl ether acetate and cyclohexanone are further preferable. The radiation-sensitive resin composition may contain one or more [E] solvents.
<その他の任意成分>
当該感放射線性樹脂組成物は、上記[A]〜[D]成分以外にも、その他の任意成分として、例えば、偏在化促進剤、界面活性剤、脂環式骨格含有化合物、増感剤等を含有していてもよい。当該感放射線性樹脂組成物は、その他の任意成分をそれぞれ、1種又は2種以上含有していてもよい。
<Other optional components>
In addition to the components [A] to [D], the radiation-sensitive resin composition includes, for example, an uneven distribution accelerator, a surfactant, an alicyclic skeleton-containing compound, a sensitizer, and the like as other optional components. May be contained. The said radiation sensitive resin composition may contain 1 type (s) or 2 or more types of other arbitrary components, respectively.
[偏在化促進剤]
偏在化促進剤は、当該感放射線性樹脂組成物が[D]重合体を含有する場合等に、[D]重合体を、より効率的にレジスト膜表面に偏析させる効果を有するものである。当該感放射線性樹脂組成物にこの偏在化促進剤を含有させることで、[D]重合体の添加量を従来よりも少なくすることができる。従って、解像性、LWR性能及び欠陥抑制性を損なうことなく、レジスト膜から液浸液への成分の溶出をさらに抑制したり、高速スキャンにより液浸露光をより高速に行うことが可能になり、結果としてウォーターマーク欠陥等の液浸由来欠陥を抑制するレジスト膜表面の疎水性を向上させることができる。このような偏在化促進剤として用いることができるものとしては、比誘電率が30以上200以下で、1気圧における沸点が100℃以上の低分子化合物を挙げることができる。このような化合物としては、具体的には、ラクトン化合物、カーボネート化合物、ニトリル化合物、多価アルコール等が挙げられる。
[Uneven distribution promoter]
The uneven distribution accelerator has an effect of segregating the [D] polymer on the resist film surface more efficiently when the radiation-sensitive resin composition contains the [D] polymer. By including this uneven distribution accelerator in the radiation sensitive resin composition, the amount of the [D] polymer added can be reduced as compared with the conventional case. Therefore, it is possible to further suppress the elution of components from the resist film to the immersion liquid without impairing the resolution, LWR performance, and defect suppression, or to perform immersion exposure at a higher speed by high-speed scanning. As a result, it is possible to improve the hydrophobicity of the resist film surface that suppresses immersion-derived defects such as watermark defects. Examples of such an uneven distribution promoter include low molecular compounds having a relative dielectric constant of 30 or more and 200 or less and a boiling point at 1 atm of 100 ° C. or more. Specific examples of such compounds include lactone compounds, carbonate compounds, nitrile compounds, and polyhydric alcohols.
上記ラクトン化合物としては、例えばγ−ブチロラクトン、バレロラクトン、メバロニックラクトン、ノルボルナンラクトン等が挙げられる。
上記カーボネート化合物としては、例えばプロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ビニレンカーボネート等が挙げられる。
上記ニトリル化合物としては、例えばスクシノニトリル等が挙げられる。
上記多価アルコールとしては、例えばグリセリン等が挙げられる。
Examples of the lactone compound include γ-butyrolactone, valerolactone, mevalonic lactone, and norbornane lactone.
Examples of the carbonate compound include propylene carbonate, ethylene carbonate, butylene carbonate, vinylene carbonate, and the like.
Examples of the nitrile compound include succinonitrile.
Examples of the polyhydric alcohol include glycerin.
偏在化促進剤の含有量としては、当該感放射線性樹脂組成物における重合体の総量100質量部に対して、10質量部〜500質量部が好ましく、15質量部〜300質量部がより好ましく、20質量部〜250質量部がさらに好ましく、25質量部〜200質量部が特に好ましい。 The content of the uneven distribution accelerator is preferably 10 parts by mass to 500 parts by mass, more preferably 15 parts by mass to 300 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total amount of the polymer in the radiation sensitive resin composition. 20 mass parts-250 mass parts are further more preferable, and 25 mass parts-200 mass parts are especially preferable.
[界面活性剤]
界面活性剤は、塗布性、ストリエーション、現像性等を改良する効果を奏する。界面活性剤としては、例えばポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル、ポリオキシエチレンn−オクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンn−ノニルフェニルエーテル、ポリエチレングリコールジラウレート、ポリエチレングリコールジステアレート等のノニオン系界面活性剤;市販品としては、KP341(信越化学工業社)、ポリフローNo.75、同No.95(以上、共栄社化学社)、エフトップEF301、同EF303、同EF352(以上、トーケムプロダクツ社)、メガファックF171、同F173(以上、DIC社)、フロラードFC430、同FC431(以上、住友スリーエム社)、アサヒガードAG710、サーフロンS−382、同SC−101、同SC−102、同SC−103、同SC−104、同SC−105、同SC−106(以上、旭硝子工業社)等が挙げられる。
上記界面活性剤の含有量としては、[A]重合体100質量部に対して、通常2質量部以下である。
[Surfactant]
Surfactants have the effect of improving coatability, striation, developability, and the like. Examples of the surfactant include polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene stearyl ether, polyoxyethylene oleyl ether, polyoxyethylene n-octylphenyl ether, polyoxyethylene n-nonylphenyl ether, polyethylene glycol dilaurate, polyethylene glycol diacrylate. Nonionic surfactants such as stearate; commercially available products include KP341 (Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), Polyflow No. 75, no. 95 (above, Kyoeisha Chemical Co., Ltd.), F-top EF301, EF303, EF352 (above, Tochem Products), MegaFuck F171, F173 (above, DIC), Florard FC430, FC431 (above, Sumitomo 3M) Asahi Guard AG710, Surflon S-382, SC-101, SC-102, SC-103, SC-104, SC-105, SC-106 (above, Asahi Glass Industrial Co., Ltd.) Can be mentioned.
As content of the said surfactant, it is 2 mass parts or less normally with respect to 100 mass parts of [A] polymers.
[脂環式骨格含有化合物]
脂環式骨格含有化合物は、ドライエッチング耐性、パターン形状、基板との接着性等を改善する効果を奏する。
[Alicyclic skeleton-containing compound]
The alicyclic skeleton-containing compound has an effect of improving dry etching resistance, pattern shape, adhesion to the substrate, and the like.
脂環式骨格含有化合物としては、例えば
1−アダマンタンカルボン酸、2−アダマンタノン、1−アダマンタンカルボン酸t−ブチル等のアダマンタン誘導体類;
デオキシコール酸t−ブチル、デオキシコール酸t−ブトキシカルボニルメチル、デオキシコール酸2−エトキシエチル等のデオキシコール酸エステル類;
リトコール酸t−ブチル、リトコール酸t−ブトキシカルボニルメチル、リトコール酸2−エトキシエチル等のリトコール酸エステル類;
3−〔2−ヒドロキシ−2,2−ビス(トリフルオロメチル)エチル〕テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカン、2−ヒドロキシ−9−メトキシカルボニル−5−オキソ−4−オキサ−トリシクロ[4.2.1.03,7]ノナン等が挙げられる。
上記脂環式骨格含有化合物の含有量としては、[A]重合体100質量部に対して、通常5質量部以下である。
Examples of the alicyclic skeleton-containing compound include adamantane derivatives such as 1-adamantanecarboxylic acid, 2-adamantanone, and 1-adamantanecarboxylic acid t-butyl;
Deoxycholic acid esters such as t-butyl deoxycholate, t-butoxycarbonylmethyl deoxycholic acid, 2-ethoxyethyl deoxycholic acid;
Lithocholic acid esters such as t-butyl lithocholic acid, t-butoxycarbonylmethyl lithocholic acid, 2-ethoxyethyl lithocholic acid;
3- [2-Hydroxy-2,2-bis (trifluoromethyl) ethyl] tetracyclo [4.4.0.1 2,5 . 1 7,10 ] dodecane, 2-hydroxy-9-methoxycarbonyl-5-oxo-4-oxa-tricyclo [4.2.1.0 3,7 ] nonane, and the like.
As content of the said alicyclic skeleton containing compound, it is 5 mass parts or less normally with respect to 100 mass parts of [A] polymers.
[増感剤]
増感剤は、[B]酸発生剤等からの酸の生成量を増加する作用を示すものであり、当該感放射線性樹脂組成物の「みかけの感度」を向上させる効果を奏する。
[Sensitizer]
A sensitizer exhibits the effect | action which increases the production amount of the acid from [B] acid generator etc., and there exists an effect which improves the "apparent sensitivity" of the said radiation sensitive resin composition.
増感剤としては、例えばカルバゾール類、アセトフェノン類、ベンゾフェノン類、ナフタレン類、フェノール類、ビアセチル、エオシン、ローズベンガル、ピレン類、アントラセン類、フェノチアジン類等が挙げられる。これらの増感剤は、単独で使用してもよく2種以上を併用してもよい。
上記増感剤の含有量としては、[A]重合体100質量部に対して、通常2質量部以下である。
Examples of the sensitizer include carbazoles, acetophenones, benzophenones, naphthalenes, phenols, biacetyl, eosin, rose bengal, pyrenes, anthracenes, phenothiazines and the like. These sensitizers may be used alone or in combination of two or more.
As content of the said sensitizer, it is 2 mass parts or less normally with respect to 100 mass parts of [A] polymers.
<感放射線性樹脂組成物の調製方法>
当該感放射線性樹脂組成物は、例えば、[A]重合体、[B]酸発生体、必要に応じて含有される[C]酸拡散制御体等の任意成分、並びに[E]溶媒を所定の割合で混合することにより調製できる。当該感放射線性樹脂組成物は、混合後に、例えば、孔径0.2μm程度のフィルター等でろ過することが好ましい。当該感放射線性樹脂組成物の固形分濃度としては、通常0.1質量%〜50質量%であり、0.5質量%〜30質量%が好ましく、1質量%〜20質量%がより好ましい。
<Method for preparing radiation-sensitive resin composition>
The radiation sensitive resin composition includes, for example, [A] polymer, [B] acid generator, optional components such as [C] acid diffusion controller contained as necessary, and [E] solvent as predetermined. It can prepare by mixing in the ratio. The radiation-sensitive resin composition is preferably filtered after mixing with, for example, a filter having a pore size of about 0.2 μm. As solid content concentration of the said radiation sensitive resin composition, it is 0.1 mass%-50 mass% normally, 0.5 mass%-30 mass% are preferable, and 1 mass%-20 mass% are more preferable.
当該感放射線性樹脂組成物は、アルカリ現像液を用いるポジ型パターン形成用にも、有機溶媒を含有する現像液を用いるネガ型パターン形成用にも用いることができる。 The radiation-sensitive resin composition can be used for forming a positive pattern using an alkaline developer and for forming a negative pattern using a developer containing an organic solvent.
<レジストパターン形成方法>
当該レジストパターン形成方法は、
レジスト膜を形成する工程(以下、「レジスト膜形成工程」ともいう)、
上記レジスト膜を露光する工程(以下、「露光工程」ともいう)、及び
上記露光されたレジスト膜を現像する工程(以下、「現像工程」ともいう)
を備え、上記レジスト膜を当該感放射線性樹脂組成物により形成する。
<Resist pattern formation method>
The resist pattern forming method is:
A step of forming a resist film (hereinafter also referred to as a “resist film forming step”),
A step of exposing the resist film (hereinafter also referred to as “exposure step”), and a step of developing the exposed resist film (hereinafter also referred to as “development step”).
The resist film is formed from the radiation-sensitive resin composition.
当該レジストパターン形成方法によれば、上述した当該感放射線性樹脂組成物を用いているので、欠陥の少ないレジストパターンを形成することができる。
以下、各工程について説明する。
According to the resist pattern forming method, since the radiation sensitive resin composition described above is used, a resist pattern with few defects can be formed.
Hereinafter, each step will be described.
[レジスト膜形成工程]
本工程では、当該感放射線性樹脂組成物を用い、レジスト膜を形成する。このレジスト膜を形成する基板としては、例えばシリコンウェハ、二酸化シリコン、アルミニウムで被覆されたウェハ等の従来公知のもの等が挙げられる。また、例えば特公平6−12452号公報や特開昭59−93448号公報等に開示されている有機系又は無機系の反射防止膜を基板上に形成してもよい。塗布方法としては、例えば、回転塗布(スピンコーティング)、流延塗布、ロール塗布等が挙げられる。塗布した後に、必要に応じて、塗膜中の溶媒を揮発させるため、プレベーク(PB)を行ってもよい。PB温度としては、通常60℃〜140℃であり、80℃〜120℃が好ましい。PB時間としては、通常5秒〜600秒であり、10秒〜300秒が好ましい。形成されるレジスト膜の膜厚としては、10nm〜1,000nmが好ましく、10nm〜500nmがより好ましい。
[Resist film forming step]
In this step, a resist film is formed using the radiation sensitive resin composition. Examples of the substrate on which the resist film is formed include conventionally known ones such as a silicon wafer, silicon dioxide, and a wafer coated with aluminum. Further, for example, an organic or inorganic antireflection film disclosed in Japanese Patent Publication No. 6-12452, Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-93448, or the like may be formed on the substrate. Examples of the application method include spin coating (spin coating), cast coating, roll coating, and the like. After application, pre-baking (PB) may be performed as needed to volatilize the solvent in the coating film. As PB temperature, it is 60 to 140 degreeC normally, and 80 to 120 degreeC is preferable. The PB time is usually 5 seconds to 600 seconds, and preferably 10 seconds to 300 seconds. The thickness of the resist film to be formed is preferably 10 nm to 1,000 nm, and more preferably 10 nm to 500 nm.
環境雰囲気中に含まれる塩基性不純物等の影響を防止するために、例えば特開平5−188598号公報等に開示されている保護膜をレジスト膜上に設けることもできる。さらに、レジスト膜からの酸発生体等の流出を防止するために、例えば特開2005−352384号公報等に開示されている液浸用保護膜をレジスト膜上に設けることもできる。なお、これらの技術は併用できる。 In order to prevent the influence of basic impurities and the like contained in the environmental atmosphere, a protective film disclosed in, for example, JP-A-5-188598 can be provided on the resist film. Further, in order to prevent the acid generator and the like from flowing out of the resist film, a liquid immersion protective film disclosed in, for example, JP-A-2005-352384 can be provided on the resist film. These techniques can be used in combination.
[露光工程]
本工程では、上記レジスト膜形成工程で形成されたレジスト膜に、フォトマスクを介する等して、露光光を照射し、露光する。露光光としては、目的とするパターンの線幅に応じて、例えば、可視光線、紫外線、遠紫外線、極端紫外線(13.5nm、EUV)、X線、γ線等の電磁波;電子線、α線等の荷電粒子線などが挙げられる。これらの中でも、遠紫外線、EUV、電子線が好ましく、ArFエキシマレーザー光(波長193nm)、KrFエキシマレーザー光(波長248nm)、EUV、電子線がより好ましく、ArFエキシマレーザー光、EUV、電子線がさらに好ましい。
[Exposure process]
In this step, exposure is performed by irradiating the resist film formed in the resist film forming step with exposure light through a photomask or the like. The exposure light may be, for example, electromagnetic waves such as visible light, ultraviolet light, far ultraviolet light, extreme ultraviolet light (13.5 nm, EUV), X-rays, γ-rays, electron beams, α-rays, depending on the line width of the target pattern. And charged particle beams. Among these, far ultraviolet rays, EUV, and electron beams are preferable, ArF excimer laser light (wavelength 193 nm), KrF excimer laser light (wavelength 248 nm), EUV, and electron beams are more preferable, and ArF excimer laser light, EUV, and electron beams are preferable. Further preferred.
露光を液浸露光により行う場合、用いる液浸液としては、例えば、水、フッ素系不活性液体等が挙げられる。液浸液は、露光波長に対して透明であり、かつ膜上に投影される光学像の歪みを最小限に留めるよう屈折率の温度係数ができる限り小さい液体が好ましいが、特に露光光源がArFエキシマレーザー光(波長193nm)である場合、上述の観点に加えて、入手の容易さ、取り扱いのし易さといった点から水を用いるのが好ましい。水を用いる場合、水の表面張力を減少させるとともに、界面活性力を増大させる添加剤をわずかな割合で添加しても良い。この添加剤は、ウェハ上のレジスト膜を溶解させず、かつレンズの下面の光学コートに対する影響が無視できるものが好ましい。使用する水としては蒸留水が好ましい。 When exposure is performed by immersion exposure, examples of the immersion liquid to be used include water and a fluorine-based inert liquid. The immersion liquid is preferably a liquid that is transparent to the exposure wavelength and has a refractive index temperature coefficient that is as small as possible so as to minimize distortion of the optical image projected onto the film. In the case of excimer laser light (wavelength 193 nm), it is preferable to use water from the viewpoints of availability and easy handling in addition to the above-described viewpoints. When water is used, an additive that reduces the surface tension of water and increases the surface activity may be added in a small proportion. This additive is preferably one that does not dissolve the resist film on the wafer and can ignore the influence on the optical coating on the lower surface of the lens. The water used is preferably distilled water.
上記露光の後、ポストエクスポージャーベーク(PEB)を行い、レジスト膜の露光された部分において、露光により[B]酸発生体から発生した酸による[A]重合体等が有する酸解離性基の解離を促進させることが好ましい。このPEBによって、露光部と未露光部とで現像液に対する溶解性に差が生じる。PEB温度としては、通常50℃〜180℃であり、70℃〜130℃が好ましい。PEB時間としては、通常5秒〜600秒であり、10秒〜300秒が好ましい。 After the exposure, post-exposure baking (PEB) is performed, and in the exposed part of the resist film, the acid-dissociable group of the [A] polymer and the like by the acid generated from the [B] acid generator by the exposure Is preferably promoted. This PEB causes a difference in solubility in the developer between the exposed area and the unexposed area. As PEB temperature, it is 50 to 180 degreeC normally, and 70 to 130 degreeC is preferable. The PEB time is usually 5 seconds to 600 seconds, and preferably 10 seconds to 300 seconds.
[現像工程]
本工程では、現像液を用い、露光工程で露光されたレジスト膜を現像する。これにより、所定のレジストパターンが形成される。上記現像液としては、例えば、アルカリ現像液、有機溶媒を含有する現像液等が挙げられる。現像液は形成するパターン形状に応じて選択することができる。マスクパターンを露光によりレジスト膜上に投影した時に、光照射強度の強い領域をアルカリ性の水溶液で現像することにより、所定の閾値以上の露光部が溶解・除去されることによってポジ型のレジストパターンを形成することができる。一方、マスクパターンを露光によりレジスト膜上に投影した時に光照射強度の弱い領域を、有機溶媒を含有する液で現像することにより、所定の閾値以下の露光部が溶解・除去されることによってネガ型のレジストパターンを形成することができる。所望する解像性やパターン形状に応じてこれらの現像液を組み合わせて現像することもできる。
[Development process]
In this step, the resist film exposed in the exposure step is developed using a developer. Thereby, a predetermined resist pattern is formed. Examples of the developer include an alkali developer and a developer containing an organic solvent. The developer can be selected according to the pattern shape to be formed. When a mask pattern is projected onto a resist film by exposure, a positive resist pattern is formed by developing an area with high light irradiation intensity with an alkaline aqueous solution to dissolve and remove the exposed area above a predetermined threshold. Can be formed. On the other hand, when the mask pattern is projected onto the resist film by exposure, an area where the light irradiation intensity is weak is developed with a liquid containing an organic solvent, so that the exposed area below a predetermined threshold is dissolved and removed. A mold resist pattern can be formed. It is also possible to develop by combining these developers depending on the desired resolution and pattern shape.
上記アルカリ現像液としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、けい酸ナトリウム、メタけい酸ナトリウム、アンモニア水、エチルアミン、n−プロピルアミン、ジエチルアミン、ジ−n−プロピルアミン、トリエチルアミン、メチルジエチルアミン、エチルジメチルアミン、トリエタノールアミン、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)、ピロール、ピペリジン、コリン、1,8−ジアザビシクロ−[5.4.0]−7−ウンデセン、1,5−ジアザビシクロ−[4.3.0]−5−ノネン等のアルカリ性化合物の少なくとも1種を溶解したアルカリ性水溶液等が挙げられる。 Examples of the alkali developer include sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, sodium silicate, sodium metasilicate, aqueous ammonia, ethylamine, n-propylamine, diethylamine, di-n-propylamine, triethylamine, Methyldiethylamine, ethyldimethylamine, triethanolamine, tetramethylammonium hydroxide (TMAH), pyrrole, piperidine, choline, 1,8-diazabicyclo- [5.4.0] -7-undecene, 1,5-diazabicyclo- [4.3.0] -5-Alkaline aqueous solution in which at least one kind of alkaline compound such as nonene is dissolved.
上記有機溶媒を含有する現像液に含有される有機溶媒としては、例えば、上述の感放射線性樹脂組成物の[E]溶媒として列挙した溶媒の1種又は2種以上等が挙げられる。これらの中でも、エーテル系溶媒、エステル系溶媒、ケトン系溶媒が好ましい。エーテル系溶媒としては、芳香族含有エーテル系溶媒が好ましく、アニソールがより好ましい。エステル系溶媒としては、酢酸エステル系溶媒が好ましく、酢酸n−ブチルがより好ましい。ケトン系溶媒としては、鎖状ケトン系溶媒が好ましく、2−ヘプタノンがより好ましい。 Examples of the organic solvent contained in the developer containing the organic solvent include one or more of the solvents listed as the [E] solvent of the above-described radiation-sensitive resin composition. Among these, ether solvents, ester solvents, and ketone solvents are preferable. As the ether solvent, an aromatic-containing ether solvent is preferable, and anisole is more preferable. As the ester solvent, an acetate solvent is preferable, and n-butyl acetate is more preferable. As the ketone solvent, a chain ketone solvent is preferable, and 2-heptanone is more preferable.
現像液中の有機溶媒の含有量としては、80質量%以上が好ましく、90質量%以上がより好ましく、95質量%以上がさらに好ましく、99質量%以上が特に好ましい。現像液中の有機溶媒の含有量を上記範囲とすることで、露光部と未露光部とのコントラストを向上させることができ、その結果、より優れた焦点深度及び露光余裕度を発揮しつつ、LWR及びCDUがより小さいレジストパターンを形成することができる。なお、有機溶媒以外の成分としては、例えば、水、シリコンオイル等が挙げられる。 As content of the organic solvent in a developing solution, 80 mass% or more is preferable, 90 mass% or more is more preferable, 95 mass% or more is further more preferable, 99 mass% or more is especially preferable. By making the content of the organic solvent in the developer within the above range, the contrast between the exposed part and the unexposed part can be improved, and as a result, while exhibiting a better depth of focus and exposure margin, A resist pattern with smaller LWR and CDU can be formed. Examples of components other than the organic solvent include water and silicone oil.
現像液には、必要に応じて界面活性剤を適当量添加することができる。界面活性剤としては例えば、イオン性や非イオン性のフッ素系及び/又はシリコン系界面活性剤等を用いることができる。 An appropriate amount of a surfactant can be added to the developer as necessary. As the surfactant, for example, an ionic or nonionic fluorine-based and / or silicon-based surfactant can be used.
現像方法としては、例えば現像液が満たされた槽中に基板を一定時間浸漬する方法(ディップ法)、基板表面に現像液を表面張力によって盛り上げて一定時間静止することで現像する方法(パドル法)、基板表面に現像液を噴霧する方法(スプレー法)、一定速度で回転している基板上に一定速度で現像液塗出ノズルをスキャンしながら現像液を塗出しつづける方法(ダイナミックディスペンス法)等が挙げられる。 As a developing method, for example, a method in which a substrate is immersed in a tank filled with a developer for a certain period of time (dip method), a method in which the developer is raised on the surface of the substrate by surface tension and is left stationary for a certain time (paddle method) ), A method of spraying the developer on the substrate surface (spray method), a method of continuously applying the developer while scanning the developer coating nozzle on the substrate rotating at a constant speed (dynamic dispensing method) Etc.
上記現像後は、水、アルコール等のリンス液を用いてリンスした後、乾燥することが好ましい。上記リンスの方法としては、例えば一定速度で回転している基板上にリンス液を塗出しつづける方法(回転塗布法)、リンス液が満たされた槽中に基板を一定時間浸漬する方法(ディップ法)、基板表面にリンス液を噴霧する方法(スプレー法)等が挙げられる。 After the development, it is preferable to rinse with a rinsing liquid such as water or alcohol and then dry. As the rinsing method, for example, a method of continuously applying a rinsing liquid onto a substrate rotating at a constant speed (rotary coating method), a method of immersing the substrate in a tank filled with the rinsing liquid for a certain period of time (dip method) ), A method (spray method) of spraying a rinse liquid on the substrate surface, and the like.
<重合体>
本発明の重合体は、ラクトン環基を含む第1構造単位と酸解離性基を含む第2構造単位とを有し、かつ下記式(A)を満たす重合体である。
<Polymer>
The polymer of the present invention is a polymer having a first structural unit containing a lactone ring group and a second structural unit containing an acid dissociable group and satisfying the following formula (A).
上記式(A)中、X1は、上記重合体の示差屈折計で検出されるゲルパーミエーションクロマトグラフィー溶出曲線において、高分子量側からの累積エリア面積が全エリア面積に対してa%以上b%以下(aは、0以上5未満の任意の値である。bは、5を超え15未満の任意の値である。)となる部分の重合体を構成する全構造単位に対する第1構造単位の含有割合の値(モル%)である。X2は、高分子量側からの累積エリア面積が全エリア面積に対してc%以上d%以下(cは、15を超え50未満の任意の値である。dは、50を超え85以下の任意の値である。)となる部分の重合体を構成する全構造単位に対する第1構造単位の含有割合の値(モル%)である。 In the formula (A), X1 is a gel permeation chromatography elution curve detected by a differential refractometer of the polymer, and the cumulative area area from the high molecular weight side is a% or more and b% with respect to the total area area. (A is an arbitrary value of 0 or more and less than 5; b is an arbitrary value of more than 5 and less than 15) of the first structural unit relative to all the structural units constituting the polymer of the portion It is a value (mol%) of the content ratio. X2 is a cumulative area area from the high molecular weight side of c% or more and d% or less with respect to the total area area (c is an arbitrary value of more than 15 and less than 50. d is an arbitrary value of more than 50 and less than 85 Is the value (mol%) of the content ratio of the first structural unit with respect to all the structural units constituting the polymer of the portion.
当該重合体は、上記第1構造単位及び第2構造単位を有し、かつ上記式(A)を満たすことで、この重合体を含有する感放射線性樹脂組成物の欠陥抑制性を向上させることができる。従って、当該重合体は、上述の当該感放射線性樹脂組成物の重合体成分として好適に用いることができる。 The said polymer has the said 1st structural unit and a 2nd structural unit, and improves the defect inhibitory property of the radiation sensitive resin composition containing this polymer by satisfy | filling the said Formula (A). Can do. Therefore, the polymer can be suitably used as a polymer component of the radiation sensitive resin composition described above.
以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。各種物性値の測定方法を以下に示す。 EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated concretely based on an Example, this invention is not limited to these Examples. The measuring method of various physical property values is shown below.
[Mw、Mn及びMw/Mn]
Mw及びMnは、東ソー社のGPCカラム(「G2000HXL」2本、「G3000HXL」1本、及び「G4000HXL」1本)を用い、流量:1.0mL/分、溶出溶媒:テトラヒドロフラン、試料濃度:1.0質量%、試料注入量:100μL、カラム温度:40℃、検出器:示差屈折計の分析条件で、単分散ポリスチレンを標準とするGPCにより測定した。また分散度(Mw/Mn)は、Mw及びMnの測定結果より算出した。
[Mw, Mn and Mw / Mn]
Mw and Mn use Tosoh GPC columns ("G2000HXL", "G3000HXL" and "G4000HXL"), flow rate: 1.0 mL / min, elution solvent: tetrahydrofuran, sample concentration: 1 0.0 mass%, sample injection amount: 100 μL, column temperature: 40 ° C., detector: measured by GPC using monodisperse polystyrene as a standard under the analysis conditions of a differential refractometer. The degree of dispersion (Mw / Mn) was calculated from the measurement results of Mw and Mn.
[13C−NMR分析]
重合体の構造単位の含有割合を求めるための13C−NMR分析は、以下の条件により行った。
装置:核磁気共鳴装置(Bruker社の「AVANCE III HD」、周波数700MHz)
測定溶媒:重水素化クロロホルム
基準物質:テトラメチルシラン
常磁性緩和試薬:トリス(2,4−ペンタンジオナト)クロム(III):添加濃度30mg/cc
試料溶液濃度:10mg/cc
共鳴周波数:175MHz
検出パルスのフリップ角:90°
データ取り込み時間:0.7078sec
遅延時間:1.2139sec
積算回数:1800回(測定時間1h15min)
測定温度:25℃
[ 13 C-NMR analysis]
The 13 C-NMR analysis for determining the content of the structural unit of the polymer was performed under the following conditions.
Apparatus: Nuclear magnetic resonance apparatus ("AVANCE III HD" from Bruker, frequency 700 MHz)
Measurement solvent: Deuterated chloroform Reference substance: Tetramethylsilane paramagnetic relaxation reagent: Tris (2,4-pentandionato) chromium (III): Addition concentration 30 mg / cc
Sample solution concentration: 10 mg / cc
Resonance frequency: 175 MHz
Detection pulse flip angle: 90 °
Data acquisition time: 0.7078 sec
Delay time: 1.2139sec
Integration count: 1800 times (measurement time 1h15min)
Measurement temperature: 25 ° C
<重合体の合成>
重合体の合成に用いた単量体を以下に示す。
<Synthesis of polymer>
The monomers used for polymer synthesis are shown below.
[[A]重合体の合成]
[実施例1](重合体(A−1)の合成)
上記化合物(M−1)51.6g(38モル%)、化合物(M−2)40.7g(20モル%)及び化合物(M−3)57.7g(42モル%)を200gの2−ブタノンに溶解し、さらに、ラジカル重合開始剤としてのAIBN9.28gを加えて単量体溶液を調製した。次に100gの2−ブタノンを1,000mLの三口フラスコに投入し、30分間窒素ガスによりパージした。窒素パージの後、三口フラスコ内の2−ブタノンを攪拌しながら60℃に加熱した。次いで、上記調製した単量体溶液を、滴下漏斗を用いて4時間かけて滴下した。その際、滴下開始より20分毎に重合反応液の温度が約2℃上昇するように制御した。滴下終了時の重合反応液の温度は82℃であった。滴下終了後、82℃で2時間撹拌した。
重合反応終了後、重合反応液を水冷により30℃以下に冷却した。次に、この重合反応液に150gの2−ブタノンを加えた後、3,000gのメタノール中へ投入し、白色粉末を析出させた後、これを濾別した。得られた白色粉末を、600gずつのメタノールを用いて2回スラリー洗浄した後、濾別した。得られた白色粉末を60℃で17時間乾燥し、重合体(A−1)を得た(収量115g、収率77%)。
重合体(A−1)のMwは6,900、Mw/Mnは1.46であった。また、13C−NMR分析の結果、(M−1)由来の構造単位:(M−2)由来の構造単位:(M−3)由来の構造単位の含有割合は、31.9:19.5:48.6(モル%)であった。
[[A] Synthesis of polymer]
[Example 1] (Synthesis of polymer (A-1))
51.6 g (38 mol%) of the compound (M-1), 40.7 g (20 mol%) of the compound (M-2) and 57.7 g (42 mol%) of the compound (M-3) were added to 200 g of 2- It melt | dissolved in butanone, Furthermore, AIBN 9.28g as a radical polymerization initiator was added, and the monomer solution was prepared. Next, 100 g of 2-butanone was charged into a 1,000 mL three-necked flask and purged with nitrogen gas for 30 minutes. After purging with nitrogen, 2-butanone in the three-necked flask was heated to 60 ° C. with stirring. Subsequently, the monomer solution prepared above was dropped over 4 hours using a dropping funnel. In that case, it controlled so that the temperature of a polymerization reaction liquid rose about 2 degreeC every 20 minutes from dripping start. The temperature of the polymerization reaction liquid at the end of dropping was 82 ° C. After completion of dropping, the mixture was stirred at 82 ° C. for 2 hours.
After completion of the polymerization reaction, the polymerization reaction solution was cooled to 30 ° C. or less by water cooling. Next, 150 g of 2-butanone was added to the polymerization reaction solution, and then poured into 3,000 g of methanol to precipitate a white powder, which was filtered off. The obtained white powder was slurry-washed twice with 600 g of methanol and then filtered off. The obtained white powder was dried at 60 ° C. for 17 hours to obtain a polymer (A-1) (yield 115 g, yield 77%).
Mw of the polymer (A-1) was 6,900, and Mw / Mn was 1.46. As a result of 13 C-NMR analysis, the content ratio of the structural unit derived from (M-1): the structural unit derived from (M-2): the structural unit derived from (M-3) was 31.9: 19. 5: 48.6 (mol%).
[実施例2](重合体(A−2)の合成)
上記化合物(M−1)60.7g(50モル%)及び化合物(M−4)89.3g(50モル%)を300gの2−ブタノンに溶解し、さらに、ラジカル重合開始剤としてのAIBN7.11gを加えて単量体溶液を調製した。次に150gの2−ブタノンを1,000mLの三口フラスコに投入し、30分間窒素ガスによりパージした。窒素パージの後、三口フラスコ内の2−ブタノンを攪拌しながら、70℃に加熱した。次いで、上記調製した単量体溶液を、滴下漏斗を用いて4時間かけて滴下した。その際、滴下開始より20分毎に重合反応液の温度が約1℃上昇するように制御した。滴下終了時の重合反応液の温度は82℃であった。滴下終了後、82℃で2時間撹拌した。
重合反応終了後、重合反応液を水冷により30℃以下に冷却した。次に、この重合反応液に150gの2−ブタノンを加えた後、3,000gのメタノール中へ投入し、白色粉末を析出させ、これを濾別した。得られた白色粉末を、600gずつのメタノールを用いて2回スラリー洗浄した後、濾別した。得られた白色粉末を60℃で17時間乾燥し、重合体(A−2)を得た(収量122g、収率81%)。
重合体(A−2)のMwは7,300、Mw/Mnは1.46であった。また、13C−NMR分析の結果、(M−1)由来の構造単位:(M−4)由来の構造単位の含有割合は、45.7:54.3(モル%)であった。
[Example 2] (Synthesis of polymer (A-2))
60.7 g (50 mol%) of the above compound (M-1) and 89.3 g (50 mol%) of the compound (M-4) were dissolved in 300 g of 2-butanone, and AIBN7. A monomer solution was prepared by adding 11 g. Next, 150 g of 2-butanone was charged into a 1,000 mL three-necked flask and purged with nitrogen gas for 30 minutes. After purging with nitrogen, 2-butanone in the three-necked flask was heated to 70 ° C. with stirring. Subsequently, the monomer solution prepared above was dropped over 4 hours using a dropping funnel. In that case, it controlled so that the temperature of a polymerization reaction liquid rose about 1 degreeC every 20 minutes from dripping start. The temperature of the polymerization reaction liquid at the end of dropping was 82 ° C. After completion of dropping, the mixture was stirred at 82 ° C. for 2 hours.
After completion of the polymerization reaction, the polymerization reaction solution was cooled to 30 ° C. or less by water cooling. Next, 150 g of 2-butanone was added to the polymerization reaction solution, and then poured into 3,000 g of methanol to precipitate a white powder, which was separated by filtration. The obtained white powder was slurry-washed twice with 600 g of methanol and then filtered off. The obtained white powder was dried at 60 ° C. for 17 hours to obtain a polymer (A-2) (yield 122 g, yield 81%).
Mw of the polymer (A-2) was 7,300, and Mw / Mn was 1.46. As a result of 13 C-NMR analysis, the content ratio of the structural unit derived from (M-1) :( M-4) was 45.7: 54.3 (mol%).
[実施例3](重合体(A−3)の合成)
上記化合物(M−1)64.3g(50モル%)及び化合物(M−5)85.7g(50モル%)を300gの2−ブタノンに溶解し、さらに、ラジカル重合開始剤としてのAIBN7.53gを加えて単量体溶液を調製した。一方、150gの2−ブタノンを1,000mLの三口フラスコに投入し、30分間窒素ガスによりパージした。窒素パージの後、三口フラスコ内の2−ブタノンを攪拌しながら、70℃に加熱した。次いで、上記調製した単量体溶液を、滴下漏斗を用いて、4時間かけて滴下した。その際、滴下開始より20分毎に重合反応溶液の温度が約1℃上昇するように制御した。滴下終了時の重合反応液の温度は82℃であった。滴下終了後、82℃で2時間撹拌した。
重合反応終了後、重合反応液を水冷により、30℃以下に冷却した。次に、この重合反応液を3,000gのメタノール中へ投入し、白色粉末を析出させ、これを濾別した。得られた白色粉末を、600gずつのメタノールを用いて2回スラリー洗浄した後、濾別した。得られた白色粉末を60℃で17時間乾燥し、重合体(A−3)を得た(収量119g、収率79%)。
重合体(A−3)のMwは7,000、Mw/Mnは1.44であった。また、13C−NMR分析の結果、(M−1)由来の構造単位:(M−5)由来の構造単位の含有割合は46.2:53.8(モル%)であった。
[Example 3] (Synthesis of polymer (A-3))
64.3 g (50 mol%) of the above compound (M-1) and 85.7 g (50 mol%) of the compound (M-5) were dissolved in 300 g of 2-butanone, and AIBN7. A monomer solution was prepared by adding 53 g. On the other hand, 150 g of 2-butanone was charged into a 1,000 mL three-necked flask and purged with nitrogen gas for 30 minutes. After purging with nitrogen, 2-butanone in the three-necked flask was heated to 70 ° C. with stirring. Subsequently, the monomer solution prepared above was dropped over 4 hours using a dropping funnel. At that time, the temperature of the polymerization reaction solution was controlled to increase by about 1 ° C. every 20 minutes from the start of dropping. The temperature of the polymerization reaction liquid at the end of dropping was 82 ° C. After completion of dropping, the mixture was stirred at 82 ° C. for 2 hours.
After completion of the polymerization reaction, the polymerization reaction solution was cooled to 30 ° C. or less by water cooling. Next, this polymerization reaction liquid was put into 3,000 g of methanol to precipitate a white powder, which was separated by filtration. The obtained white powder was slurry-washed twice with 600 g of methanol and then filtered off. The obtained white powder was dried at 60 ° C. for 17 hours to obtain a polymer (A-3) (yield 119 g, yield 79%).
Mw of the polymer (A-3) was 7,000, and Mw / Mn was 1.44. As a result of 13 C-NMR analysis, the content ratio of the structural unit derived from (M-1): structural unit derived from (M-5) was 46.2: 53.8 (mol%).
[実施例4](重合体(A−4)の合成)
上記化合物(M−1)64.6g(50モル%)及び化合物(M−6)85.4g(50モル%)を300gの2−ブタノンに溶解し、さらに、ラジカル重合開始剤としてのAIBN6.94gを加えて単量体溶液を調製した。一方、150gの2−ブタノンを1,000mLの三口フラスコに投入し、30分間窒素ガスによりパージした。窒素パージの後、三口フラスコ内の2−ブタノンを攪拌しながら、75℃に加熱した。次いで、上記調製した単量体溶液を、滴下漏斗を用いて、4時間かけて滴下した。その際、滴下開始より30分毎に重合反応液の温度が約1℃上昇するように制御した。滴下終了時の重合反応液の温度は82℃であった。滴下終了後、82℃で2時間撹拌した。
重合反応終了後、重合反応液を水冷により、30℃以下に冷却した。次に、この重合反応液を3,000gのメタノール中へ投入し、白色粉末を析出させ、これを濾別した。得られた白色粉末を、600gずつのメタノールを用いて2回スラリー洗浄した後、濾別した。得られた白色粉末を60℃で17時間乾燥し、重合体(A−4)を得た(収量119g、収率79%)。
重合体(A−4)のMwは7,100、Mw/Mnは1.45であった。また、13C−NMR分析の結果、(M−1)由来の構造単位:(M−5)由来の構造単位の含有割合は47.5:52.5(モル%)であった。
[Example 4] (Synthesis of polymer (A-4))
64.6 g (50 mol%) of the above compound (M-1) and 85.4 g (50 mol%) of the compound (M-6) were dissolved in 300 g of 2-butanone, and further AIBN.6 as a radical polymerization initiator. A monomer solution was prepared by adding 94 g. On the other hand, 150 g of 2-butanone was charged into a 1,000 mL three-necked flask and purged with nitrogen gas for 30 minutes. After purging with nitrogen, 2-butanone in the three-necked flask was heated to 75 ° C. with stirring. Subsequently, the monomer solution prepared above was dropped over 4 hours using a dropping funnel. In that case, it controlled so that the temperature of a polymerization reaction liquid rose about 1 degreeC every 30 minutes from the dripping start. The temperature of the polymerization reaction liquid at the end of dropping was 82 ° C. After completion of dropping, the mixture was stirred at 82 ° C. for 2 hours.
After completion of the polymerization reaction, the polymerization reaction solution was cooled to 30 ° C. or less by water cooling. Next, this polymerization reaction liquid was put into 3,000 g of methanol to precipitate a white powder, which was separated by filtration. The obtained white powder was slurry-washed twice with 600 g of methanol and then filtered off. The obtained white powder was dried at 60 ° C. for 17 hours to obtain a polymer (A-4) (yield 119 g, yield 79%).
Mw of the polymer (A-4) was 7,100, and Mw / Mn was 1.45. As a result of 13 C-NMR analysis, the content ratio of the structural unit derived from (M-1) :( M-5) was 47.5: 52.5 (mol%).
[合成例1](重合体(A−5)の合成)
上記化合物(M−1)44.8g(33.2モル%)、化合物(M−2)37.6g(18.6モル%)及び化合物(M−3)53.5g(39.2モル%)を200gの2−ブタノンに溶解し、さらに、ラジカル重合開始剤としてのAIBN7.24gを加えて単量体溶液を調製した。次に、100gの2−ブタノン、上記化合物(M−1)6.5g(4.8モル%)、化合物(M−2)5.7g(2.8モル%)及び化合物(M−3)1.9g(1.4モル%)を1,000mLの三口フラスコに仕込み、30分間窒素ガスによりパージした。窒素パージの後、三口フラスコ内の溶液を攪拌しながら、80℃に加熱した。次いで、上記調製した単量体溶液を、滴下漏斗を用いて4時間かけて滴下した。滴下終了後、80℃で2時間撹拌した。
重合反応終了後、重合反応液を水冷により30℃以下に冷却した。この重合反応液に150gの2−ブタノンを加えた後、3,000gのメタノール中へ投入し、白色粉末を析出させ、これを濾別した。得られた白色粉末を、600gずつのメタノールを用いて2回スラリー洗浄した後、濾別した。得られた白色粉末を60℃で17時間乾燥し、重合体(A−5)を得た(収量120g、収率80%)。
この重合体(A−5)のMwは6,500、Mw/Mnは1.46であった。また、13C−NMR分析の結果、(M−1)由来の構造単位:(M−2)由来の構造単位:(M−3)由来の構造単位の含有割合は33.4:19.5:47.1(モル%)であった。
[Synthesis Example 1] (Synthesis of Polymer (A-5))
44.8 g (33.2 mol%) of the above compound (M-1), 37.6 g (18.6 mol%) of the compound (M-2) and 53.5 g (39.2 mol%) of the compound (M-3). ) Was dissolved in 200 g of 2-butanone, and 7.24 g of AIBN as a radical polymerization initiator was further added to prepare a monomer solution. Next, 100 g of 2-butanone, 6.5 g (4.8 mol%) of the above compound (M-1), 5.7 g (2.8 mol%) of compound (M-2) and compound (M-3) 1.9 g (1.4 mol%) was charged into a 1,000 mL three-necked flask and purged with nitrogen gas for 30 minutes. After the nitrogen purge, the solution in the three-necked flask was heated to 80 ° C. with stirring. Subsequently, the monomer solution prepared above was dropped over 4 hours using a dropping funnel. After completion of dropping, the mixture was stirred at 80 ° C. for 2 hours.
After completion of the polymerization reaction, the polymerization reaction solution was cooled to 30 ° C. or less by water cooling. 150 g of 2-butanone was added to this polymerization reaction solution, and then poured into 3,000 g of methanol to precipitate a white powder, which was filtered off. The obtained white powder was slurry-washed twice with 600 g of methanol and then filtered off. The obtained white powder was dried at 60 ° C. for 17 hours to obtain a polymer (A-5) (yield 120 g, yield 80%).
Mw of this polymer (A-5) was 6,500, and Mw / Mn was 1.46. As a result of 13 C-NMR analysis, the content ratio of the structural unit derived from (M-1): the structural unit derived from (M-2): the structural unit derived from (M-3) was 33.4: 19.5. : 47.1 (mol%).
[合成例2](重合体(A−6)の合成)
上記化合物(M−1)58.8g(45.4モル%)及び化合物(M−6)81.2g(47.5モル%)を300gの2−ブタノンに溶解し、さらに、ラジカル重合開始剤としてのAIBN6.95gを加えて単量体溶液を調製した。次に、150gの2−ブタノン、上記化合物(M−1)6.9g(5.3モル%)及び化合物(M−6)3.1g(1.8モル%)を1,000mLの三口フラスコに仕込み、30分間窒素ガスによりパージした。窒素パージの後、三口フラスコ内の溶液を攪拌しながら、80℃に加熱した。次いで、上記調製した単量体溶液を、滴下漏斗を用いて4時間かけて滴下した。滴下終了後、80℃で2時間撹拌した。
重合反応終了後、重合反応液を水冷により30℃以下に冷却した。この重合反応液を3,000gのメタノール中へ投入し、白色粉末を析出させ、これを濾別した。得られた白色粉末を、600gずつのメタノールを用いて2回スラリー洗浄した後、濾別した。得られた白色粉末を60℃で17時間乾燥し、重合体(A−6)を得た(収量122g、収率81%)。
重合体(A−6)のMwは6,500、Mw/Mnは1.45であった。また、13C−NMR分析の結果、(M−1)由来の構造単位:(M−6)由来の構造単位の含有割合は47.9:52.1(モル%)であった。
[Synthesis Example 2] (Synthesis of polymer (A-6))
58.8 g (45.4 mol%) of the above compound (M-1) and 81.2 g (47.5 mol%) of the compound (M-6) were dissolved in 300 g of 2-butanone, and further a radical polymerization initiator. A monomer solution was prepared by adding 6.95 g of AIBN. Next, 150 g of 2-butanone, 6.9 g (5.3 mol%) of the above compound (M-1) and 3.1 g (1.8 mol%) of the compound (M-6) were added to a 1,000 mL three-necked flask. And purged with nitrogen gas for 30 minutes. After the nitrogen purge, the solution in the three-necked flask was heated to 80 ° C. with stirring. Subsequently, the monomer solution prepared above was dropped over 4 hours using a dropping funnel. After completion of dropping, the mixture was stirred at 80 ° C. for 2 hours.
After completion of the polymerization reaction, the polymerization reaction solution was cooled to 30 ° C. or less by water cooling. This polymerization reaction solution was poured into 3,000 g of methanol to precipitate a white powder, which was filtered off. The obtained white powder was slurry-washed twice with 600 g of methanol and then filtered off. The obtained white powder was dried at 60 ° C. for 17 hours to obtain a polymer (A-6) (yield 122 g, yield 81%).
Mw of the polymer (A-6) was 6,500, and Mw / Mn was 1.45. As a result of 13 C-NMR analysis, the content ratio of the structural unit derived from (M-1) :( M-6) was 47.9: 52.1 (mol%).
重合体(A−1)〜(A−6)の合成に用いた単量体の種類及び使用量(モル%)、得られた各重合体の収率(%)、Mw、Mw/Mn及び各構造単位の含有割合(モル%)の値を下記表1に示す。 The kind and amount (mol%) of the monomer used for the synthesis of the polymers (A-1) to (A-6), the yield (%) of each polymer obtained, Mw, Mw / Mn, and The values of the content ratio (mol%) of each structural unit are shown in Table 1 below.
<重合体の分取>
重合体の分取は、GPCカラム(日本分析工業社の「JAI GEL−2.5H」1本、及び「JAI GEL−2H」1本)を用い、以下の条件で実施した。
装置:分取GPC(Waters社の「2535 Quaternary Gradient Module」)
カラム温度:40℃
溶出溶媒: クロロホルム(和光純薬工業社)
流速:4.0mL/分
試料濃度:15.0質量%
試料注入量:3.0mL
検出器:示差屈折計
<Preparation of polymer>
Polymer fractionation was carried out using GPC columns (one “JAI GEL-2.5H” and one “JAI GEL-2H” from Nippon Analytical Industries, Ltd.) under the following conditions.
Apparatus: Preparative GPC (“2535 Quarterly Gradient Module” by Waters)
Column temperature: 40 ° C
Elution solvent: Chloroform (Wako Pure Chemical Industries)
Flow rate: 4.0 mL / min Sample concentration: 15.0% by mass
Sample injection volume: 3.0 mL
Detector: Differential refractometer
上記条件の分取GPCにて、[A]重合体を以下のフラクションに分取した。
フラクション1(Fr.1):重合体のGPC溶出曲線において、高分子量側からの累積エリア面積が全エリア面積に対して0%以上10%以下となる部分
フラクション2(Fr.2):重合体のGPC溶出曲線において、高分子量側からの累積エリア面積が全エリア面積に対して10%を超え20%未満となる部分
フラクション3(Fr.3):重合体のGPC溶出曲線において、高分子量側からの累積エリア面積が全エリア面積に対して20%以上80%以下となる部分
フラクション4(Fr.4):重合体のGPC溶出曲線において、高分子量側からの累積エリア面積が全エリア面積に対して80%を超え90%以下となる部分
フラクション5(Fr.5):重合体のGPC溶出曲線において、高分子量側からの累積エリア面積が全エリア面積に対して90%を超え100%以下となる部分
The polymer [A] was fractionated into the following fractions by preparative GPC under the above conditions.
Fraction 1 (Fr.1): Partial fraction 2 (Fr.2): polymer in which the accumulated area area from the high molecular weight side is 0% or more and 10% or less with respect to the total area area in the GPC elution curve of the polymer In the GPC elution curve, the fractional area 3 (Fr.3) in which the accumulated area area from the high molecular weight side exceeds 10% and is less than 20% with respect to the total area area: in the GPC elution curve of the polymer Partial fraction 4 (Fr.4) in which the accumulated area area from 20 to 80% of the total area area is the total area area from the high molecular weight side in the GPC elution curve of the polymer Partial fraction 5 (Fr. 5), which is more than 80% and 90% or less, in the GPC elution curve of the polymer, the cumulative area area from the high molecular weight side is Portion serving as 100% or less than 90% with respect to A area
上記得られた各フラクション中の[A]重合体について、上述の条件により13C−NMR分析を行った。
得られた13C−NMR分析の結果から、以下のようにして[A]重合体の各構造単位の含有割合を求めた。例えば、重合体(A−1)の場合、得られた図3に示す13C−NMRチャートにおいて、化合物(M−1)が与える構造単位に由来する92ppmのピーク積分値と、化合物(M−2)が与える構造単位に由来する67ppmのピーク積分値と化合物(M−3)が与える構造単位に由来する73ppmのピーク積分値とから、構造単位(I)及び構造単位(II)の含有割合(モル%)をそれぞれ算出した。
The [A] polymer in each of the obtained fractions was subjected to 13 C-NMR analysis under the above conditions.
From the result of the obtained 13 C-NMR analysis, the content ratio of each structural unit of the [A] polymer was determined as follows. For example, in the case of the polymer (A-1), in the 13 C-NMR chart shown in FIG. 3 obtained, the peak integrated value of 92 ppm derived from the structural unit given by the compound (M-1) and the compound (M− The content ratio of the structural unit (I) and the structural unit (II) from the peak integrated value of 67 ppm derived from the structural unit given by 2) and the peak integrated value of 73 ppm derived from the structural unit given by the compound (M-3) (Mol%) was calculated respectively.
下記表2に、上記方法を用い、重合体(A−1)〜(A−6)を分取して得られた各フラクション中の[A]重合体における各化合物由来の構造単位の含有割合を示す。 In Table 2 below, using the above method, the content of the structural unit derived from each compound in the [A] polymer in each fraction obtained by fractionating the polymers (A-1) to (A-6) Indicates.
[[D]重合体の合成]
[合成例3](重合体(D−1)の合成)
上記化合物(M−7)58.2g(40モル%)及び化合物(M−8)91.9g(60モル%)を、2−ブタノン200gに溶解し、さらにラジカル重合開始剤としてのAIBN5.32gを加えて単量体溶液を調製した。次に、100gの2−ブタノンを1,000mLの三口フラスコに仕込み、30分間窒素ガスによりパージした。窒素パージの後、三口フラスコ内を攪拌しながら、80℃に加熱した。次いで、上記調製した単量体溶液を、滴下漏斗を用いて3時間かけて滴下した。滴下終了後、80℃で3時間撹拌した。
重合反応終了後、重合反応液を水冷により30℃以下に冷却した。この重合反応液を3,000gのメタノールと水との混合液(質量比1:1)中へ投入し、白色粘性固体を析出させ、これを濾別した。得られた白色粘性固体を、600gずつのメタノールと水との混合液(質量比1:1)を用いて2回洗浄した後、濾別した。得られた白色粘性固体を60℃で17時間乾燥し無色固体の重合体(D−1)を得た(収量78g、収率52%)。
この重合体(D−1)のMwは6,600、Mw/Mnは1.51であった。また、13C−NMR分析の結果、(M−7)に由来する構造単位及び(M−8)に由来する構造単位の含有割合はそれぞれ38:62(モル%)であった。
[[D] Synthesis of polymer]
[Synthesis Example 3] (Synthesis of Polymer (D-1))
58.2 g (40 mol%) of the above compound (M-7) and 91.9 g (60 mol%) of the compound (M-8) are dissolved in 200 g of 2-butanone, and further 5.32 g of AIBN as a radical polymerization initiator. Was added to prepare a monomer solution. Next, 100 g of 2-butanone was charged into a 1,000 mL three-necked flask and purged with nitrogen gas for 30 minutes. After purging with nitrogen, the inside of the three-necked flask was heated to 80 ° C. while stirring. Next, the monomer solution prepared above was dropped over 3 hours using a dropping funnel. After completion of dropping, the mixture was stirred at 80 ° C. for 3 hours.
After completion of the polymerization reaction, the polymerization reaction solution was cooled to 30 ° C. or less by water cooling. This polymerization reaction liquid was put into 3,000 g of a mixed liquid of methanol and water (mass ratio 1: 1) to precipitate a white viscous solid, which was separated by filtration. The obtained white viscous solid was washed twice with 600 g of a mixture of methanol and water (mass ratio 1: 1), and then filtered off. The obtained white viscous solid was dried at 60 ° C. for 17 hours to obtain a colorless solid polymer (D-1) (yield 78 g, yield 52%).
Mw of this polymer (D-1) was 6,600, and Mw / Mn was 1.51. As a result of 13 C-NMR analysis, the content ratio of the structural unit derived from (M-7) and the structural unit derived from (M-8) was 38:62 (mol%), respectively.
<感放射線性樹脂組成物の調製>
感放射線性樹脂組成物の調製に用いた[B]酸発生剤、[C]酸拡散制御剤、[E]溶媒及び[F]偏在化促進剤を以下に示す。
<Preparation of radiation-sensitive resin composition>
The [B] acid generator, [C] acid diffusion controller, [E] solvent, and [F] uneven distribution accelerator used for the preparation of the radiation sensitive resin composition are shown below.
[[B]酸発生剤]
B−1:トリフェニルスルホニウム1,1,2,2−テトラフルオロ−6−(1−アダマンタンカルボニルオキシ)ヘキサン−1−スルホネート(下記式(B−1)で表される化合物)
[[B] acid generator]
B-1:
[[C]酸拡散制御剤]
C−1:トリフェニルスルホニウム6−メチル−4−オキソ−1,2,3−オキサチアジン−3−イド−2,2−ジオキシド(下記式(C−1)で表される化合物)
[[C] acid diffusion controller]
C-1: Triphenylsulfonium 6-methyl-4-oxo-1,2,3-oxathiazine-3-id-2,2-dioxide (compound represented by the following formula (C-1))
[[E]溶媒]
E−1:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート
[[E] solvent]
E-1: Propylene glycol monomethyl ether acetate
[[F]偏在化促進剤]
F−1:γ−ブチロラクトン
[[F] uneven distribution promoter]
F-1: γ-butyrolactone
[実施例5]
[A]重合体としての(A−1)100質量部、[B]酸発生剤としての(B−1)8.5質量部、[C]酸拡散制御剤としての(C−1)5.1質量部、[D]重合体としての(D−1)2.0質量部、[E]溶媒としての(E−1)3,191質量部及び[F]偏在化促進剤としての(F−1)200質量部を混合し、得られた混合物を孔径0.2μmのメンブランフィルターでろ過することにより感放射線性樹脂組成物(J−1)を調製した。
[Example 5]
[A] 100 parts by mass of (A-1) as a polymer, [B] 8.5 parts by mass of (B-1) as an acid generator, [C] (C-1) 5 as an
[実施例6〜8並びに比較例1及び2]
下記表3に示す種類及び含有量の各成分を用いた以外は、実施例5と同様に操作して、感放射線性樹脂組成物(J−2)〜(J−4)並びに(CJ−1)及び(CJ−2)を調製した。
[Examples 6 to 8 and Comparative Examples 1 and 2]
Except having used each component of the kind and content shown in following Table 3, it operated similarly to Example 5 and the radiation sensitive resin composition (J-2)-(J-4) and (CJ-1). ) And (CJ-2) were prepared.
<レジストパターンの形成>
12インチのシリコンウエハー表面に、スピンコーター(東京エレクトロン社の「CLEAN TRACK ACT12」)を使用して、下層反射防止膜形成用組成物(ブルワーサイエンス社の「ARC66」)を塗布した後、205℃で60秒間加熱することにより膜厚105nmの下層反射防止膜を形成した。この下層反射防止膜上に、上記スピンコーターを使用して上記調製した感放射線性樹脂組成物を塗布し、100℃で60秒間PBを行った。その後、23℃で30秒間冷却し、膜厚90nmのレジスト膜を形成した。次に、このレジスト膜を、ArFエキシマレーザー液浸露光装置(NIKON社の「NSR−S610C」)を用い、NA=1.3、ダイポール(シグマ0.977/0.782)の光学条件にて、42nmラインアンドスペース(1L1S)形成用のマスクパターンを介して露光した。露光後、95℃で60秒間PEBを行った。その後、アルカリ現像液としての2.38質量%のTMAH水溶液を用いてアルカリ現像し、水で洗浄し、乾燥してポジ型のレジストパターンを形成した。このレジストパターン形成の際、ターゲット寸法が42nmの1対1ラインアンドスペースのマスクを用いて、線幅42nmの1対1ラインアンドスペースが形成される露光量を最適露光量とした。この最適露光量にてウェハ全面に線幅42nmのラインアンドスペースのレジストパターンを形成した。
<Formation of resist pattern>
A 12-inch silicon wafer surface was coated with a composition for forming a lower antireflection film (“ARC66” from Brewer Science Co., Ltd.) using a spin coater (“CLEAN TRACK ACT12” from Tokyo Electron), and then 205 ° C. Was heated for 60 seconds to form a lower antireflection film having a thickness of 105 nm. On the lower antireflection film, the prepared radiation sensitive resin composition was applied using the spin coater, and PB was performed at 100 ° C. for 60 seconds. Then, it cooled at 23 degreeC for 30 second, and formed the resist film with a film thickness of 90 nm. Next, this resist film was subjected to an optical condition of NA = 1.3 and dipole (Sigma 0.977 / 0.782) using an ArF excimer laser immersion exposure apparatus (“NSR-S610C” manufactured by NIKON). , And exposed through a mask pattern for forming 42 nm line and space (1L1S). After exposure, PEB was performed at 95 ° C. for 60 seconds. Thereafter, the resist was alkali-developed using a 2.38 mass% TMAH aqueous solution as an alkali developer, washed with water, and dried to form a positive resist pattern. When this resist pattern was formed, an exposure amount at which a one-to-one line and space with a line width of 42 nm was formed was determined as an optimum exposure amount using a one-to-one line and space mask with a target dimension of 42 nm. A line and space resist pattern having a line width of 42 nm was formed on the entire surface of the wafer with this optimum exposure amount.
<評価>
上記形成したレジストパターンについて、下記評価を下記方法に従い行った。評価結果を下記表4に示す。
[欠陥抑制性]
上記得られたレジストパターン上の欠陥数を、欠陥検査装置(KLA−Tencor社の「KLA2810」)を用いて測定した。さらに、上記欠陥検査装置にて測定された欠陥を、レジスト由来と判断されるものと外部由来の異物とに分類した。レジスト由来と判断される欠陥の数の合計を算出し、欠陥数(個)とした。
<Evaluation>
About the formed resist pattern, the following evaluation was performed in accordance with the following method. The evaluation results are shown in Table 4 below.
[Defect suppression]
The number of defects on the obtained resist pattern was measured using a defect inspection apparatus (“KLA2810” manufactured by KLA-Tencor). Furthermore, the defects measured by the defect inspection apparatus were classified into those determined to be resist-derived and foreign matters derived from the outside. The total number of defects determined to be derived from the resist was calculated and used as the number of defects (pieces).
[LWR性能]
最適露光量にて解像した42nmライン/82nmピッチのレジストパターンの観測において、測長SEM(日立製作所社の「CG4000」)にてパターン上部から観察する際、線幅を任意のポイントで10点観測し、その測定値の分布度を3シグマで表現した値をLWR性能(nm)とした。この値が小さいほど現像後のパターンの線幅の均一性が良好であると判断できる。
[LWR performance]
When observing a resist pattern with 42nm line / 82nm pitch resolved at the optimum exposure dose from the top of the pattern with a length measurement SEM ("CG4000" from Hitachi, Ltd.), the line width is 10 points at an arbitrary point. Observed and the value of the distribution of the measured values expressed as 3 sigma was defined as LWR performance (nm). It can be determined that the smaller the value, the better the line width uniformity of the pattern after development.
[EL性能]
42nmラインアンドスペース(1L/1S)のレジストパターン形成用のマスクパターンを用いた場合に解像されるレジストパターンの寸法が、マスクの設計寸法の±10%以内となる場合の露光量の範囲の上記最適露光量に対する割合(10%EL)をEL性能(%)とした。EL性能は、その値が大きいほど、露光量変化に対するパターニング性能の変化量が小さく良好であると判断できる。
[EL performance]
When the mask pattern for forming a resist pattern of 42 nm line and space (1L / 1S) is used, the resist pattern dimension resolved is within ± 10% of the mask design dimension. The ratio (10% EL) to the optimum exposure amount was defined as EL performance (%). It can be determined that the larger the value of the EL performance is, the smaller the change amount of the patterning performance with respect to the exposure amount change is.
上記表4の結果から分かるように、実施例の感放射線性樹脂組成物によれば、LWR性能及びEL性能を維持しつつ欠陥が少ないレジストパターンを得ることができる。 As can be seen from the results in Table 4 above, according to the radiation-sensitive resin composition of the example, a resist pattern with few defects can be obtained while maintaining the LWR performance and the EL performance.
本発明の感放射線性樹脂組成物及びレジストパターン形成方法によれば、欠陥の少ないレジストパターンを形成することができる。従って、これらは今後ますます微細化が進行すると予想される半導体デバイスの製造プロセス等に好適に用いることができる。 According to the radiation sensitive resin composition and the resist pattern forming method of the present invention, a resist pattern with few defects can be formed. Therefore, these can be suitably used for manufacturing processes of semiconductor devices that are expected to be further miniaturized in the future.
Claims (6)
感放射線性酸発生体、及び
上記第1重合体よりもフッ素含有率が大きい第2重合体
を含有する感放射線性樹脂組成物であって、
上記第1重合体が、下記式(A)を満たすことを特徴とする感放射線性樹脂組成物。
A radiation sensitive acid generator , and
A radiation-sensitive resin composition containing a second polymer having a fluorine content higher than that of the first polymer ,
The said 1st polymer satisfy | fills following formula (A), The radiation sensitive resin composition characterized by the above-mentioned.
上記レジスト膜を露光する工程、及び
上記露光されたレジスト膜を現像する工程
を備え、
上記レジスト膜を請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の感放射線性樹脂組成物により形成するレジストパターン形成方法。
Forming a resist film;
A step of exposing the resist film, and a step of developing the exposed resist film,
A resist pattern forming method, wherein the resist film is formed from the radiation-sensitive resin composition according to any one of claims 1 to 5.
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