JP6515658B2 - Method for forming resist pattern and radiation sensitive resin composition - Google Patents
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Description
本発明は、レジストパターン形成方法及び感放射線性樹脂組成物に関する。 The present invention relates to a method of forming a resist pattern and a radiation sensitive resin composition.
半導体デバイス、液晶デバイス等の各種電子デバイス構造の微細化に伴って、リソグラフィー工程におけるレジストパターンの微細化が要求され、短波長の放射線であるArFエキシマレーザーを用いて線幅90nm程度の微細なレジストパターンを形成することが検討されている。かかる短波長の放射線に対応できる種々のレジスト用組成物が検討されており、これらのレジスト用組成物としては放射線の照射(露光)によって露光部に酸を生成させ、この酸の触媒作用により露光部と非露光部の現像液に対する溶解速度に差を生じさせ、基板上にレジストパターンを形成させる感放射線性樹脂組成物が知られている。 With the miniaturization of various electronic device structures such as semiconductor devices and liquid crystal devices, miniaturization of the resist pattern in the lithography process is required, and a fine resist with a line width of about 90 nm is required using ArF excimer laser which is radiation of short wavelength. It is considered to form a pattern. Various resist compositions that can respond to such short wavelength radiation are being studied, and as these resist compositions, an acid is generated in the exposed area by irradiation (exposure) of radiation, and the acid action of the acid causes exposure A radiation sensitive resin composition is known which causes a difference in dissolution rate of a part and a non-exposed part in a developing solution to form a resist pattern on a substrate.
一方、かかる感放射線性樹脂組成物の特徴を利用し、かつ既存の装置を用いて工程を増やすことなく解像力を高める技術として、現像液にアルカリ水溶液よりも極性の低い有機溶媒を用いる技術が知られている(特開2000−199953号公報参照)。このように、有機溶媒を用いた場合、光学コントラストを高くすることができ、その結果、微細パターンを形成することができる。 On the other hand, as a technology for enhancing the resolution using such characteristics of the radiation sensitive resin composition and without increasing the number of steps using an existing apparatus, a technology using an organic solvent having a polarity lower than that of an alkaline aqueous solution as a developer is known. (See Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-199953). Thus, when an organic solvent is used, the optical contrast can be increased, and as a result, a fine pattern can be formed.
かかる有機溶媒を現像液として用いるレジストパターン形成方法において、従来の感放射線性樹脂組成物を用いた場合、現像液に有機溶媒を用いることに起因して、レジスト膜の収縮が顕在化する傾向がある。つまり、レジスト膜を露光した後に行われるポストエクスポージャーベーク(PEB)により、露光部のレジスト膜は収縮する傾向があるが、アルカリ水溶液による現像では、収縮した露光部が除去されるため、レジスト膜の収縮が顕在化し難い。これに対し、PEB後に有機溶媒で現像すると、収縮した露光部のレジストパターンが残るため、レジスト膜の収縮が顕在化する傾向がある。 In the resist pattern forming method using such an organic solvent as a developer, when a conventional radiation sensitive resin composition is used, the shrinkage of the resist film tends to be manifested due to the use of the organic solvent in the developer. is there. That is, although the resist film in the exposed area tends to shrink by post-exposure baking (PEB) performed after exposing the resist film, in the development with an alkaline aqueous solution, the shrunk exposed area is removed. It is difficult for contraction to manifest. On the other hand, when developing with an organic solvent after PEB, since the resist pattern of the shrunk exposed part remains, the shrinkage of the resist film tends to be apparent.
また、上述のようにレジスト膜の収縮が顕在化すると、これが影響するためか、LWR(Line Width Roughness)、解像性、断面形状の矩形性、焦点深度(Depth Of Focus(DOF))等を向上させることが難しくなっている。 In addition, as described above, when shrinkage of the resist film becomes apparent, it is considered that LWR (Line Width Roughness), resolution, rectangularity of sectional shape, depth of focus (DOF), etc. It's getting harder to improve.
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、有機溶媒を含む現像液を用いることによって光学コントラストを高めつつ、PEB時のレジスト膜の収縮を抑制することができ、かつLWR、解像性、断面形状の矩形性及び焦点深度を向上させることができるレジストパターン形成方法及び感放射線性樹脂組成物を提供することである。 The present invention has been made based on the above circumstances, and an object thereof is to suppress the shrinkage of a resist film at the time of PEB while enhancing optical contrast by using a developer containing an organic solvent. It is an object of the present invention to provide a method for forming a resist pattern and a radiation sensitive resin composition which can improve LWR, resolution, rectangularity in cross section and depth of focus.
上記課題を解決するためになされた発明は、感放射線性樹脂組成物により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、及び有機溶媒を含む現像液で上記露光されたレジスト膜を現像する工程を備えるレジストパターン形成方法であって、上記感放射線性樹脂組成物が、酸の作用により上記現像液への溶解性が低下する重合体、感放射線性酸発生体及び溶媒を含有し、上記重合体が、第1基を含む構造単位を有し、上記第1基が、下記式(1)で表される置換基で置換されたアダマンタン環を含むことを特徴とする。
上記課題を解決するためになされた別の発明は、酸の作用により有機溶媒を含む現像液への溶解性が低下する重合体、感放射線性酸発生体、及び溶媒を含有する感放射線性樹脂組成物であって、上記重合体が、下記式(2−1)、下記式(2−2)又は下記式(3)で表される第1酸解離性基を含む構造単位を有することを特徴とする。
上記課題を解決するためになされたさらに別の発明は、酸の作用により有機溶媒を含む現像液への溶解性が低下する重合体、感放射線性酸発生体、及び溶媒を含有する感放射線性樹脂組成物であって、上記重合体が、下記式(4−1)又は下記式(4−2)で表される第1基を含む構造単位を有することを特徴とする。
ここで、「有機基」とは、少なくとも1個の炭素原子を含む基をいう。「鎖状有機基」とは、環状構造を含まず、鎖状構造のみで構成された有機基をいい、直鎖状有機基及び分岐状有機基の両方を含む。「炭化水素基」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を含む。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、環状構造として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。ただし、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、環状構造として芳香環構造を含む炭化水素基をいい、単環の芳香族炭化水素基及び多環の芳香族炭化水素基の両方を含む。ただし、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。「複素環基」とは、炭素原子と炭素原子以外の原子とから構成される環状構造を含む基をいう。「脂肪族複素環基」とは、芳香環構造を含まない複素環基をいい、単環の脂肪族複素環基及び多環の脂肪族複素環基の両方を含む。ただし、複素環のみで構成されている必要はなく、複素環に炭化水素基及び=Oのうち少なくとも一方が結合していてもよい。「環員数」とは、環状構造を構成する原子数をいい、多環の場合は、この多環を構成する原子数をいう。「酸解離性基」とは、ヒドロキシ基、カルボキシ基等の極性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し得る基をいう。 Here, "organic group" refers to a group containing at least one carbon atom. The "chain organic group" refers to an organic group which does not contain a cyclic structure and is constituted only by a chain structure, and includes both a linear organic group and a branched organic group. 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. "Chain chain hydrocarbon group" refers to a hydrocarbon group that does not contain a cyclic structure and is composed only of a chain structure, and includes both a linear hydrocarbon group and a branched hydrocarbon group. "Alicyclic hydrocarbon group" refers to a hydrocarbon group containing only an alicyclic structure as a cyclic structure and not containing an aromatic ring structure, and a monocyclic alicyclic hydrocarbon group and polycyclic alicyclic carbonization Includes both hydrogen groups. However, it does not need to be comprised only with an alicyclic structure, and the chain-like structure may be included in the one part. The "aromatic hydrocarbon group" refers to a hydrocarbon group containing an aromatic ring structure as a cyclic structure, and includes both a monocyclic aromatic hydrocarbon group and a polycyclic aromatic hydrocarbon group. However, it is not necessary to be composed of only an aromatic ring structure, and a chain structure or an alicyclic structure may be included in part thereof. The "heterocyclic group" refers to a group containing a cyclic structure composed of carbon atoms and atoms other than carbon atoms. The "aliphatic heterocyclic group" refers to a heterocyclic group not containing an aromatic ring structure, and includes both a monocyclic aliphatic heterocyclic group and a polycyclic aliphatic heterocyclic group. However, it is not necessary to be composed only of a heterocycle, and at least one of a hydrocarbon group and = O may be bonded to the heterocycle. The “number of ring members” refers to the number of atoms constituting a cyclic structure, and in the case of a polycyclic ring, refers to the number of atoms constituting this polycyclic ring. The "acid dissociable group" is a group that substitutes a hydrogen atom of a polar group such as a hydroxy group or a carboxy group, and is a group that can be dissociated by the action of an acid.
本発明のレジストパターン形成方法及び感放射線性樹脂組成物によれば、有機溶媒を含む現像液を用いることによって光学コントラストを高めつつ、PEB時のレジスト膜の収縮を抑制することができ、かつLWR、解像性、断面形状の矩形性及び焦点深度を向上させることができる。 According to the resist pattern forming method and the radiation sensitive resin composition of the present invention, it is possible to suppress the shrinkage of the resist film at the time of PEB while enhancing the optical contrast by using the developing solution containing the organic solvent, and LWR , Resolution, rectangularity in cross-sectional shape, and depth of focus can be improved.
<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、感放射線性樹脂組成物により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。)、及び有機溶媒を含む現像液で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。)を備えるレジストパターン形成方法であって、上記感放射線性樹脂組成物が、酸の作用により上記現像液への溶解性が低下する重合体、感放射線性酸発生体及び溶媒を含有し、上記重合体が、第1基を含む構造単位を有し、上記第1基が、後述する式(1)で表される置換基で置換されたアダマンタン環を含むことを特徴とする。以下、当該レジストパターン形成方法について説明する。
<Method for forming resist pattern>
The said resist pattern formation method is a process (henceforth a "resist film formation process") of forming a resist film with a radiation sensitive resin composition, a process (henceforth, an exposure process) of exposing the said resist film. And a step of developing the exposed resist film with a developer containing an organic solvent (hereinafter, also referred to as “developing step”), wherein the radiation sensitive resin composition is And a polymer, a radiation-sensitive acid generator and a solvent whose solubility in the developer decreases due to the action of an acid, the polymer having a structural unit containing a first group, and the first group Are characterized in that they contain an adamantane ring substituted by a substituent represented by the formula (1) described later. Hereinafter, the said resist pattern formation method is demonstrated.
[レジスト膜形成工程]
本工程では、後述する感放射線性樹脂組成物によりレジスト膜を形成する。レジスト膜を形成する基板としては、例えばシリコンウエハ、アルミニウム等で被覆されたウエハなどが挙げられる。塗布方法としては、例えば回転塗布、流延塗布、ロール塗布等が挙げられる。なお、形成されるレジスト膜の膜厚の下限としては、10nmが好ましい。上記膜厚の上限としては、1,000nmが好ましく、500nmがより好ましい。
[Resist film formation process]
In this step, a resist film is formed of a radiation sensitive resin composition described later. Examples of the substrate on which the resist film is formed include a silicon wafer, a wafer coated with aluminum or the like. Examples of the coating method include spin coating, cast coating, and roll coating. The lower limit of the film thickness of the resist film to be formed is preferably 10 nm. The upper limit of the film thickness is preferably 1,000 nm, and more preferably 500 nm.
後述する感放射線性樹脂組成物を塗布した後、必要に応じて、例えば70℃以上160℃以下の温度で加熱処理(以下、「プレベーク(PB)」ともいう。)を行ってもよい。 After applying a radiation sensitive resin composition described later, heat treatment (hereinafter, also referred to as “pre-baking (PB)”) may be performed, for example, at a temperature of 70 ° C. or more and 160 ° C. or less.
なお、環境雰囲気中に含まれる塩基性不純物等の影響を軽減するため、例えば特開平5−188598号公報等に記載の保護膜をレジスト膜上に設けることもできる。 In order to reduce the influence of basic impurities and the like contained in the environmental atmosphere, for example, a protective film described in JP-A-5-188598 can be provided on the resist film.
[露光工程]
本工程では、上記レジスト膜形成工程で形成したレジスト膜を露光する。この露光は、例えば所定のマスクパターンを介して行う。
[Exposure process]
At this process, the resist film formed at the said resist film formation process is exposed. This exposure is performed, for example, through a predetermined mask pattern.
上記露光に使用される放射線としては、可視光線、紫外線、遠紫外線、極端紫外線(波長13.5nm、EUV)、X線等の電磁波、電子線、α線等の荷電粒子線などを適宜選択することができるが、ArFエキシマレーザー光(波長193nm)及びKrFエキシマレーザー光(波長248nm)に代表される遠紫外線が好ましく、特にKrFエキシマレーザー光が好ましい。露光量等の露光条件は、感放射線性樹脂組成物の配合組成や添加剤の種類等に応じて適宜選定される。 As radiation used for the above-mentioned exposure, electromagnetic waves such as visible light, ultraviolet light, far ultraviolet light, extreme ultraviolet light (wavelength 13.5 nm, EUV), X-rays, etc., charged particles such as electron beams and α-rays are appropriately selected. However, far ultraviolet rays represented by ArF excimer laser light (wavelength 193 nm) and KrF excimer laser light (wavelength 248 nm) are preferable, and in particular, KrF excimer laser light is preferable. Exposure conditions, such as an exposure amount, are suitably selected according to the compounding composition of a radiation sensitive resin composition, the kind of additive, etc.
なお、高精度で微細なレジストパターンを安定して形成するために、露光後に、ポストエクスポージャーベーク(PEB)を行なうことが好ましい。PEBを行なうことにより、感放射線性樹脂組成物中の酸解離性基の解離反応を円滑に進行させることができる。酸解離性基の解離反応を円滑に進行させる観点から、PEBの加熱温度の下限としては、30℃が好ましく、50℃がより好ましい。同様の観点から上記温度の上限としては、200℃が好ましく、170℃がより好ましい。 In order to stably form a fine resist pattern with high accuracy, it is preferable to perform post-exposure bake (PEB) after exposure. By performing PEB, the dissociation reaction of the acid dissociable group in the radiation sensitive resin composition can smoothly proceed. As a minimum of heating temperature of PEB from a viewpoint of making a dissociation reaction of an acid dissociatable group advance smoothly, 30 ° C is preferred and 50 ° C is more preferred. From the same viewpoint, the upper limit of the temperature is preferably 200 ° C., and more preferably 170 ° C.
[現像工程]
本工程では、有機溶媒を含む現像液を用いて、上記露光工程において露光したレジスト膜を現像し、レジストパターンを形成する。なお、当該レジストパターン形成方法に使用できる現像液は、低露光部及び非露光部を選択的に溶解又は除去する現像液である。このような現像液に含有される有機溶媒は、レジストパターンのコントラスト向上の観点から、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、炭化水素系溶媒及びこれらの2種以上の組み合わせが好ましい。
[Development process]
At this process, the resist film exposed at the said exposure process is developed using the developing solution containing the organic solvent, and a resist pattern is formed. In addition, the developing solution which can be used for the said resist pattern formation method is a developing solution which melt | dissolves or removes a low exposure part and a non-exposure part selectively. From the viewpoint of improving the contrast of the resist pattern, the organic solvent contained in such a developing solution is preferably an alcohol solvent, an ether solvent, a ketone solvent, an amide solvent, an ester solvent, a hydrocarbon solvent, or two of them. Combinations of species or more are preferred.
アルコール系溶媒としては、例えば
メタノール、エタノール、n−プロパノール、i−プロパノール、n−ブタノール、i−ブタノール、sec−ブタノール、tert−ブタノール、n−ペンタノール、i−ペンタノール、2−メチルブタノール、sec−ペンタノール、tert−ペンタノール、3−メトキシブタノール、n−ヘキサノール、2−メチルペンタノール、sec−ヘキサノール、2−エチルブタノール、sec−ヘプタノール、3−ヘプタノール、n−オクタノール、2−エチルヘキサノール、sec−オクタノール、n−ノニルアルコール、2,6−ジメチル−4−ヘプタノール、n−デカノール、sec−ウンデシルアルコール、トリメチルノニルアルコール、sec−テトラデシルアルコール、sec−ヘプタデシルアルコール、フルフリルアルコール、フェノール、シクロヘキサノール、メチルシクロヘキサノール、3,3,5−トリメチルシクロヘキサノール、ベンジルアルコール、ジアセトンアルコール等のモノアルコール系溶媒;
エチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−ブチレングリコール、2,4−ペンタンジオール、2−メチル−2,4−ペンタンジオール、2,5−ヘキサンジオール、2,4−ヘプタンジオール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリエチレングリコール、トリプロピレングリコール等の多価アルコール系溶媒;
エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノヘキシルエーテル、エチレングリコールモノフェニルエーテル、エチレングリコールモノ−2−エチルブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノプロピルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノヘキシルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノプロピルエーテル等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。
Examples of alcohol solvents include methanol, ethanol, n-propanol, i-propanol, n-butanol, i-butanol, sec-butanol, tert-butanol, n-pentanol, i-pentanol, 2-methylbutanol, sec-pentanol, tert-pentanol, 3-methoxybutanol, n-hexanol, 2-methylpentanol, sec-hexanol, 2-ethylbutanol, sec-heptanol, 3-heptanol, n-octanol, 2-ethylhexanol Sec-octanol, n-nonyl alcohol, 2,6-dimethyl-4-heptanol, n-decanol, sec-undecyl alcohol, trimethyl nonyl alcohol, sec-tetradecyl alcohol, sec-heptadec Monoalcohol solvents such as alcohol, furfuryl alcohol, phenol, cyclohexanol, methylcyclohexanol, 3,3,5-trimethylcyclohexanol, benzyl alcohol and diacetone alcohol;
Ethylene glycol, 1,2-propylene glycol, 1,3-butylene glycol, 2,4-pentanediol, 2-methyl-2,4-pentanediol, 2,5-hexanediol, 2,4-heptanediol, 2 -Polyhydric alcohol solvents such as ethyl 1,3-hexanediol, diethylene glycol, dipropylene glycol, triethylene glycol, tripropylene glycol and the like;
Ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monopropyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, ethylene glycol monohexyl ether, ethylene glycol monophenyl ether, ethylene glycol mono-2-ethyl butyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl Ether, diethylene glycol monopropyl ether, diethylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol monohexyl ether, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monopropyl ether, propylene glycol monobutyl ether, dipropylene glycol Monomethyl ether, dipropylene glycol monoethyl ether, and polyhydric alcohol partial ether solvents such as dipropylene glycol monopropyl 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、ジフェニルエーテル、メトキシベンゼン等が挙げられる。 Examples of the ether solvents include diethyl ether, dipropyl ether, dibutyl ether, diphenyl ether, methoxybenzene and the like.
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、メチル−n−アミルケトン、ジエチルケトン、メチル−i−ブチルケトン、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−i−ブチルケトン、トリメチルノナノン、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、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, methyl-n-amyl ketone, diethyl ketone, methyl-i-butyl ketone, methyl-n-pentyl ketone, ethyl-n- Butyl ketone, methyl n-hexyl ketone, di-i-butyl ketone, trimethylnonanone, cyclopentanone, cyclohexanone, cycloheptanone, cyclooctanone, methylcyclohexanone, 2,4-pentanedione, acetonylacetone, acetophenone, etc. It 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、N−メチルピロリドン等が挙げられる。 Examples of amide solvents include N, N'-dimethylimidazolidinone, N-methylformamide, N, N-dimethylformamide, N, N-diethylformamide, acetamide, N-methylacetamide, N, N-dimethylacetamide, N-methyl propionamide, N-methyl pyrrolidone etc. are mentioned.
エステル系溶媒としては、例えばジエチルカーボネート、プロピレンカーボネート、酢酸アミル、酢酸メチル、酢酸エチル、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、酢酸n−プロピル、酢酸i−プロピル、酢酸n−ブチル、酢酸i−ブチル、酢酸sec−ブチル、酢酸n−ペンチル、酢酸sec−ペンチル、酢酸3−メトキシブチル、酢酸メチルペンチル、酢酸2−エチルブチル、酢酸2−エチルヘキシル、酢酸ベンジル、酢酸シクロヘキシル、酢酸メチルシクロヘキシル、酢酸n−ノニル、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、酢酸エチレングリコールモノメチルエーテル、酢酸エチレングリコールモノエチルエーテル、酢酸ジエチレングリコールモノメチルエーテル、酢酸ジエチレングリコールモノエチルエーテル、酢酸ジエチレングリコールモノ−n−ブチルエーテル、酢酸プロピレングリコールモノメチルエーテル、酢酸プロピレングリコールモノエチルエーテル、酢酸プロピレングリコールモノプロピルエーテル、酢酸プロピレングリコールモノブチルエーテル、酢酸ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、酢酸ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、ジ酢酸グリコール、酢酸メトキシトリグリコール、プロピオン酸エチル、プロピオン酸n−ブチル、プロピオン酸i−アミル、シュウ酸ジエチル、シュウ酸ジ−n−ブチル、乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸n−ブチル、乳酸n−アミル、マロン酸ジエチル、フタル酸ジメチル、フタル酸ジエチル等が挙げられる。 As ester solvents, for example, diethyl carbonate, propylene carbonate, amyl acetate, methyl acetate, ethyl acetate, γ-butyrolactone, γ-valerolactone, n-propyl acetate, i-propyl acetate, n-butyl acetate, i-butyl acetate , Sec-butyl acetate, n-pentyl acetate, sec-pentyl acetate, 3-methoxybutyl acetate, methylpentyl acetate, 2-ethylbutyl acetate, 2-ethylhexyl acetate, benzyl acetate, cyclohexyl acetate, methyl acetate cyclohexyl, n-nonyl acetate Methyl acetoacetate, ethyl acetoacetate, ethylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol monoethyl ether acetate, diethylene glycol monomethyl ether acetate, diethylene glycol monoethyl ether acetate, diethylene acetate Glycol mono-n-butyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monoethyl ether acetate, propylene glycol monopropyl ether acetate, propylene glycol monobutyl ether acetate, dipropylene glycol monomethyl ether acetate, dipropylene glycol monoethyl ether acetate, diacetic acid Glycol, methoxytriglycol acetate, ethyl propionate, n-butyl propionate, i-amyl propionate, diethyl oxalate, di-n-butyl oxalate, methyl lactate, ethyl lactate, n-butyl lactate, n-amyl lactate , Diethyl malonate, dimethyl phthalate, diethyl phthalate and the like.
炭化水素系溶媒としては、例えば
n−ペンタン、i−ペンタン、n−ヘキサン、i−ヘキサン、n−ヘプタン、i−ヘプタン、2,2,4−トリメチルペンタン、n−オクタン、i−オクタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン等の脂肪族炭化水素系溶媒;
ベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレン、エチルベンゼン、トリメチルベンゼン、メチルエチルベンゼン、n−プロピルベンゼン、i−プロピルベンゼン、ジエチルベンゼン、i−ブチルベンゼン、トリエチルベンゼン、ジ−i−プロピルベンセン、n−アミルナフタレン等の芳香族炭化水素系溶媒などが挙げられる。
Examples of hydrocarbon solvents include n-pentane, i-pentane, n-hexane, i-hexane, n-heptane, i-heptane, 2,2,4-trimethylpentane, n-octane, i-octane and cyclohexane , Aliphatic hydrocarbon solvents such as methylcyclohexane;
Aromatics such as benzene, toluene, xylene, mesitylene, ethylbenzene, trimethylbenzene, methylethylbenzene, n-propylbenzene, i-propylbenzene, diethylbenzene, i-butylbenzene, triethylbenzene, di-i-propylbenzene, n-amylnaphthalene Group hydrocarbon solvents and the like.
これらの有機溶媒のうち、レジストパターンのコントラスト向上の観点から、酢酸n−ブチル、酢酸i−プロピル、酢酸アミル、メチルエチルケトン、メチル−n−ブチルケトン、及びメチル−n−アミルケトンが好ましい。これらの有機溶媒は、単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。 Among these organic solvents, n-butyl acetate, i-propyl acetate, amyl acetate, methyl ethyl ketone, methyl n-butyl ketone and methyl n-amyl ketone are preferable from the viewpoint of improving the contrast of the resist pattern. These organic solvents may be used alone or in combination of two or more.
レジストパターンのコントラスト向上の観点から、現像液中の有機溶媒の含有量の下限としては、70質量%が好ましく、80質量%がより好ましく、90質量%がさらに好ましい。同様の観点から、上記含有量の上限としては100質量%が好ましい。なお、現像液中の有機溶媒以外に配合できる成分としては、例えば水、シリコンオイル、界面活性剤等が挙げられる。 From the viewpoint of improving the contrast of the resist pattern, the lower limit of the content of the organic solvent in the developer is preferably 70% by mass, more preferably 80% by mass, and still more preferably 90% by mass. From the same viewpoint, 100% by mass is preferable as the upper limit of the content. In addition, as a component which can be mix | blended except the organic solvent in a developing solution, water, a silicone oil, surfactant etc. are mentioned, for example.
上記界面活性剤としては、例えばイオン性若しくは非イオン性のフッ素系界面活性剤及び/又はシリコン系の界面活性剤を用いることができる。 As the above-mentioned surfactant, for example, an ionic or nonionic fluorine-based surfactant and / or a 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 of immersing a substrate in a bath filled with a developer for a certain time (dip method), a method of raising a developer on the substrate surface by surface tension and developing by standing for a certain time (paddle method A method of spraying a developer onto the substrate surface (spray method), a method of continuously coating a developer onto a substrate rotating at a constant speed while scanning a developer coating nozzle at a constant speed (dynamic dispense method) Etc.
当該レジストパターン形成方法では、現像工程後にレジスト膜をリンス液により洗浄することが好ましい。リンス工程におけるリンス液としては、発生したスカムを効率よく洗浄するために有機溶媒を使用することが好ましい。リンス液としては、炭化水素系溶媒、ケトン系溶媒、エステル系溶媒、アルコール系溶媒、アミド系溶媒等が好ましい。これらのうちアルコール系溶媒、エステル系溶媒が好ましく、炭素数6〜8の1価のアルコール系溶媒がより好ましい。炭素数6〜8の1価のアルコールとしては直鎖状、分岐状又は環状の1価のアルコールが挙げられ、例えば1−ヘキサノール、1−ヘプタノール、1−オクタノール、4−メチル−2−ペンタノール、2−ヘキサノール、2−ヘプタノール、2−オクタノール、3−ヘキサノール、3−ヘプタノール、3−オクタノール、4−オクタノール、ベンジルアルコール等が挙げられる。これらのうち、1−ヘキサノール、2−ヘキサノール、2−ヘプタノール、4−メチル−2−ペンタノールが好ましい。 In the said resist pattern formation method, it is preferable to wash | clean a resist film by rinse agent after a development process. As the rinse solution in the rinse step, it is preferable to use an organic solvent in order to efficiently wash the generated scum. As the rinse solution, hydrocarbon solvents, ketone solvents, ester solvents, alcohol solvents, amide solvents and the like are preferable. Among these, alcohol solvents and ester solvents are preferable, and a C 6-8 monohydric alcohol solvent is more preferable. Examples of the C 6-8 monohydric alcohol include linear, branched or cyclic monohydric alcohols, such as 1-hexanol, 1-heptanol, 1-octanol, 4-methyl-2-pentanol 2-hexanol, 2-heptanol, 2-octanol, 3-hexanol, 3-heptanol, 3-octanol, 4-octanol, benzyl alcohol and the like. Among these, 1-hexanol, 2-hexanol, 2-heptanol and 4-methyl-2-pentanol are preferable.
上記リンス液の各成分は、単独で使用してもよく2種以上を併用してもよい。リンス液中の含水率は、10質量%以下が好ましく、より好ましくは5質量%以下、さらに好ましくは3質量%以下である。含水率を10質量%以下にすることで、良好な現像特性を得ることができる。なお、リンス液には界面活性剤を添加できる。 Each component of the rinse solution may be used alone or in combination of two or more. The water content in the rinse solution is preferably 10% by mass or less, more preferably 5% by mass or less, and still more preferably 3% by mass or less. By setting the water content to 10% by mass or less, good development characteristics can be obtained. A surfactant can be added to the rinse solution.
洗浄処理の方法としては、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。 As a method of cleaning treatment, for example, a method of continuously applying a rinse liquid on a substrate rotating at a constant speed (rotation coating method), a method of immersing a substrate in a bath filled with a rinse liquid for a predetermined time (dip method) And a method (spray method) of spraying a rinse liquid on the substrate surface.
<感放射線性樹脂組成物>
次に、上述したレジストパターン形成方法において使用される感放射線性樹脂組成物(以下、「感放射線性樹脂組成物(I)」ともいう。)について説明する。感放射線性樹脂組成物(I)は、酸の作用により上記現像液への溶解性が低下する重合体(以下、「[A]重合体」ともいう。)、感放射線性酸発生体(以下、「[B]酸発生体」ともいう。)及び溶媒(以下、「[C]溶媒」ともいう。)を含有する。また、感放射線性樹脂組成物(I)は、[D]酸拡散制御体を含有していてもよく、また、本発明の効果を損なわない範囲において、その他の成分を含有していてもよい。
Radiation-sensitive resin composition
Next, a radiation sensitive resin composition (hereinafter, also referred to as “a radiation sensitive resin composition (I)”) used in the above-described resist pattern forming method will be described. The radiation sensitive resin composition (I) is a polymer (hereinafter, also referred to as "[A] polymer") whose solubility in the above developer decreases due to the action of an acid, a radiation sensitive acid generator (hereinafter referred to as And [(B) acid generator] and a solvent (hereinafter, also referred to as "(C) solvent"). The radiation sensitive resin composition (I) may contain a [D] acid diffusion controller, and may contain other components as long as the effects of the present invention are not impaired. .
[A]重合体は、第1基(以下、「基(I)」ともいう。)を含む構造単位(以下、「構造単位(I)」ともいう。)を有し、基(I)が、下記式(1)で表される置換基で置換されたアダマンタン環を含む。 [A] The polymer has a structural unit (hereinafter also referred to as "structural unit (I)") containing a first group (hereinafter also referred to as "group (I)"), and the group (I) is And an adamantane ring substituted by a substituent represented by the following formula (1).
上記式(1)中、R1は、1価又は2価の有機基である。*は、上記アダマンタン環に結合する部位を示す。 In the above formula (1), R 1 is a monovalent or divalent organic group. * Represents a site bound to the above adamantane ring.
上記R1としては、炭素数1〜30の有機基が好ましい。上記置換基は、上記アダマンタン環を構成する1位の炭素原子及び2位の炭素原子のいずれに結合していてもよい。また、上記置換基は、上記アダマンタン環に1つ又は2つ以上結合していてもよい。上記アダマンタン環に上記置換基が2つ以上結合している場合、複数のR1は同一でも異なっていてもよい。 As the R 1, preferably an organic group having 1 to 30 carbon atoms. The substituent may be bonded to either the 1-position carbon atom or the 2-position carbon atom constituting the adamantane ring. In addition, one or more of the substituents may be bonded to the adamantane ring. When two or more of the above substituents are bound to the above adamantane ring, plural R 1 s may be the same or different.
当該レジストパターン形成方法において、感放射線性樹脂組成物(I)を使用すると、露光部では、感放射線性樹脂組成物(I)中の[B]酸発生体から発生した酸の作用により、[A]重合体の極性が増大し、有機溶媒を含有する現像液に難溶となることで、ネガ型のレジストパターンが得られる。当該レジストパターン形成方法では、感放射線性樹脂組成物(I)を使用することにより、PEB時のレジスト膜の収縮を抑制することができる上、LWR、解像性、断面形状の矩形性及び焦点深度を向上させることができる。 In the resist pattern formation method, when the radiation sensitive resin composition (I) is used, in the exposed part, the action of the acid generated from the [B] acid generator in the radiation sensitive resin composition (I) A) The polarity of the polymer is increased and the polymer becomes poorly soluble in a developer containing an organic solvent, whereby a negative resist pattern is obtained. In the said resist pattern formation method, in addition to being able to suppress shrinkage | contraction of the resist film at the time of PEB by using radiation sensitive resin composition (I), LWR, resolution, the rectangularity of a cross-sectional shape, and a focus The depth can be improved.
感放射線性樹脂組成物(I)を使用することで、PEB時のレジスト膜の収縮を抑制できる理由については必ずしも明らかではないが、例えば以下のように推察できる。感放射線性樹脂組成物(I)は、酸素原子を介して置換基が導入されることによって嵩高さを増したアダマンタン環を含むため、PEB時のレジスト膜の収縮を抑制できるものと推察される。また、上記アダマンタン環を含む基(I)が酸解離性基である場合も、脱離した基(I)が上記アダマンタン環の嵩高さによって蒸散し難くなり、基(I)がレジスト膜中に留まり易くなるため、上記と同様の効果が得られると考えられる。また、LWR、解像性、断面形状の矩形性及び焦点深度(以下、これらをまとめて「LWR等」ともいう。)の向上の理由については、上記膜収縮を抑制したことに加え、上記アダマンタン環に結合した酸素原子が[B]酸発生体から発生した酸と適度に相互作用するため、上記酸の拡散長を適度に短くし、その結果、LWR等が向上するものと推察される。さらに、[B]酸発生体が後述する酸発生剤の場合は、上記アダマンタン環に結合した酸素原子が上記酸発生剤と適度に相互作用するため、レジスト膜中の上記酸発生剤の分布が均一化し、その結果、LWR等がより向上するものと推察される。以下、感放射線性樹脂組成物(I)の各構成成分について説明する。 The reason why the shrinkage of the resist film at the PEB can be suppressed by using the radiation sensitive resin composition (I) is not necessarily clear, but it can be presumed, for example, as follows. Since the radiation sensitive resin composition (I) contains an adamantane ring whose bulkiness is increased by the introduction of a substituent via an oxygen atom, it is presumed that the shrinkage of the resist film at the time of PEB can be suppressed. . Further, even when the group (I) containing an adamantane ring is an acid dissociable group, the separated group (I) becomes difficult to evaporate due to the bulkiness of the adamantane ring, and the group (I) becomes in the resist film. Since it is easy to stay, it is thought that the same effect as the above can be obtained. Further, with regard to the reasons for the improvement of LWR, resolution, rectangularity of cross-sectional shape and depth of focus (hereinafter collectively referred to as “LWR etc.”), in addition to suppressing the above-mentioned film contraction, Since the oxygen atom bonded to the ring interacts appropriately with the acid generated from the [B] acid generator, the diffusion length of the acid is appropriately shortened, and as a result, it is presumed that LWR and the like are improved. Furthermore, in the case where the acid generator [B] acid generator is described later, since the oxygen atom bonded to the adamantane ring interacts appropriately with the acid generator, the distribution of the acid generator in the resist film is As a result, it is presumed that LWR and the like will be further improved. Hereinafter, each component of radiation sensitive resin composition (I) is demonstrated.
<[A]重合体>
[A]重合体は、酸の作用により上記現像液への溶解性が低下する重合体であって、基(I)を含む構造単位(I)を有する。[A]重合体は、酸解離性基を含む構造単位を有することが好ましい。この酸解離性基を含む構造単位は、構造単位(I)であってもよく、[A]重合体中の他の構造単位であってもよい。酸解離性基を含む他の構造単位としては、後述する構造単位(II)等が挙げられる。また、構造単位(I)が酸解離性基を含む場合は、基(I)が酸解離性基であってもよく、基(I)の一部が酸解離性基であってもよい。[A]重合体は、構造単位(I)以外に、上記構造単位(II)、後述する構造単位(III)を有していてもよく、また、構造単位(I)、(II)及び(III)以外にも、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] polymer>
[A] The polymer is a polymer in which the solubility in the developer decreases by the action of an acid, and has a structural unit (I) containing a group (I). [A] The polymer preferably has a structural unit containing an acid dissociable group. The structural unit containing the acid dissociable group may be the structural unit (I) or another structural unit in the polymer [A]. Examples of other structural units containing an acid dissociable group include structural units (II) described later. When the structural unit (I) contains an acid dissociable group, the group (I) may be an acid dissociable group, or a part of the group (I) may be an acid dissociable group. [A] The polymer may have the above-mentioned structural unit (II) and a structural unit (III) described later, in addition to the structural unit (I), and structural units (I), (II) and (A) In addition to III), other structural units may be included. [A] The polymer may have one or more of each structural unit. Each structural unit will be described below.
[構造単位(I)]
構造単位(I)は、基(I)を含む。レジスト膜の収縮をより抑制する観点及びLWR等をより向上させる観点から、基(I)が1つの酸素原子に結合した三級炭素原子を含むことが好ましい。また、基(I)は、酸解離性基であってもよく、酸解離性基でなくてもよいが、基(I)が酸解離性基である場合、酸の作用により解離した基(I)が蒸散せずに留まることで、レジスト膜中の極性部分が適度に増えるため、[B]酸発生体から発生した酸の拡散長をより適度に短くすることができる。これにより、LWR等をより向上させることができる。また、基(I)が酸解離性基である場合、酸の作用により解離した基(I)が蒸散せずに留まることで、レジスト膜の収縮をより抑制できる。
[Structural unit (I)]
Structural unit (I) contains group (I). From the viewpoint of further suppressing the shrinkage of the resist film and the viewpoint of further improving LWR and the like, it is preferable that the group (I) contains a tertiary carbon atom bonded to one oxygen atom. The group (I) may or may not be an acid dissociable group, but when the group (I) is an acid dissociable group, a group dissociated by the action of an acid ( Since the polar part in a resist film increases moderately by I's staying without transpiration | evaporation, the diffusion length of the acid generated from [B] acid generator can be shortened moderately. Thereby, LWR etc. can be improved more. In addition, when the group (I) is an acid dissociable group, the contraction of the resist film can be further suppressed because the group (I) dissociated by the action of the acid remains without transpiration.
基(I)が酸解離性基である場合、レジスト膜の収縮をより抑制する観点、及びLWR等をより向上させる観点から、下記式(2−1)で表される酸解離性基が好ましい。 When the group (I) is an acid dissociable group, an acid dissociable group represented by the following formula (2-1) is preferable from the viewpoint of further suppressing the shrinkage of the resist film and the viewpoint of further improving LWR and the like. .
上記式(2−1)中、R2は、炭素数1〜20の1価の有機基である。R3は、シアノメチル基、ヒドロキシエチル基、炭素数3〜20の1価の鎖状有機基、炭素数3〜20の1価の脂環式炭化水素基、シアノ基若しくはヒドロキシ基で置換された炭素数3〜20の1価の脂環式炭化水素基、炭素数3〜20の1価の脂肪族複素環基又は炭素数3〜20の1価の脂肪族複素環基で置換された炭素数1〜20の1価の炭化水素基である。p1は、1〜14の整数である。p1が2以上の場合、複数のR3は同一でも異なっていてもよく、複数の−OR3のうちの2つ以上が互いに合わせられこれらが結合する炭素原子又は炭素鎖と共に環員数3〜20の環構造を形成していてもよい。R4は、−OR3以外の炭素数1〜20の1価の有機基又は=Oである。p2は、0〜13の整数である。p2が2以上の場合、複数のR4は同一でも異なっていてもよく、複数のR4のうちの2つ以上が互いに合わせられこれらが結合する炭素原子又は炭素鎖と共に環員数3〜20の環構造を形成していてもよい。ただし、p1+p2は14以下である。*は、構造単位(I)の基(I)以外の部分に結合する部位を示す。 In the above formula (2-1), R 2 is a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms. R 3 is substituted with cyanomethyl group, hydroxyethyl group, monovalent chain organic group having 3 to 20 carbon atoms, monovalent alicyclic hydrocarbon group having 3 to 20 carbon atoms, cyano group or hydroxy group Carbon substituted with a C3-C20 monovalent alicyclic hydrocarbon group, a C3-C20 monovalent aliphatic heterocyclic group, or a C3-C20 monovalent aliphatic heterocyclic group It is a number 1-20 monovalent hydrocarbon group. p1 is an integer of 1-14. When p1 is 2 or more, a plurality of R 3 s may be the same or different, and two or more of a plurality of —OR 3 are combined with each other and the carbon atom or carbon chain to which they are bonded together has 3 to 20 ring members May form a ring structure of R 4 is a C 1-20 monovalent organic group other than —OR 3 or OO. p2 is an integer of 0 to 13. If p2 is 2 or more, plural R 4 may be the same or different, ring members 3 to 20 together with the carbon atom or carbon chain two or more of the plurality of R 4 are combined they are bound to each other It may form a ring structure. However, p1 + p2 is 14 or less. * Shows the site | part couple | bonded with parts other than group (I) of structural unit (I).
上記R2で表される炭素数1〜20の1価の有機基としては、例えば炭素数1〜20の1価の炭化水素基、この炭化水素基の炭素−炭素間又は結合手側の末端にヘテロ原子含有基を有する基、これらの基の水素原子の一部又は全部を置換基で置換した基等が挙げられる。 As a C1-C20 monovalent organic group represented by said R < 2 >, a C1-C20 monovalent hydrocarbon group, the terminal of the carbon-carbon of this hydrocarbon group, or the bond side is mentioned, for example And groups having a hetero atom-containing group, and groups in which some or all of the hydrogen atoms of these groups are substituted with a substituent, and the like.
上記炭素数1〜20の1価の炭化水素基としては、例えば1価の鎖状炭化水素基、1価の脂環式炭化水素基、1価の芳香族炭化水素基等が挙げられる。 As said C1-C20 monovalent hydrocarbon group, a monovalent | monohydric chain | strand-shaped hydrocarbon group, a monovalent | monohydric alicyclic hydrocarbon group, a monovalent | monohydric aromatic hydrocarbon group etc. are mentioned, for example.
上記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などが挙げられる。
Examples of the monovalent chain hydrocarbon group include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an i-propyl group, an n-butyl group, an i-butyl group, an sec-butyl group, an n-butyl group and an n-butyl group. Alkyl groups such as pentyl group;
Alkenyl groups such as ethenyl, propenyl, butenyl and pentenyl;
And alkynyl groups such as ethynyl group, propynyl group, butynyl group and pentynyl group.
上記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;
ノルボルネニル基等の多環のシクロアルケニル基などが挙げられる。
As said monovalent | monohydric alicyclic hydrocarbon group, monocyclic cycloalkyl groups, such as a cyclopropyl group, cyclobutyl group, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group etc .;
Polycyclic cycloalkyl groups such as norbornyl group, adamantyl group and the like;
Monocyclic cycloalkenyl groups such as cyclopropenyl group, cyclobutenyl group, cyclopentenyl group and cyclohexenyl group;
And polycyclic cycloalkenyl groups such as norbornenyl group.
上記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、ナフチル基、アントリル基等のアリール基;
ベンジル基、フェネチル基、フェニルプロピル基、ナフチルメチル基等のアラルキル基などが挙げられる。
Examples of the monovalent aromatic hydrocarbon group include aryl groups such as phenyl group, tolyl group, xylyl group, naphthyl group and anthryl group;
And aralkyl groups such as benzyl group, phenethyl group, phenylpropyl group and naphthylmethyl group.
上記ヘテロ原子含有基とは、構造中に2価以上のヘテロ原子を有する基をいう。上記ヘテロ原子含有基はヘテロ原子を1個有していてもよく、2個以上有していてもよい。 The said hetero atom containing group means group which has a bivalent or more hetero atom in a structure. The hetero atom-containing group may have one hetero atom, or may have two or more hetero atoms.
上記ヘテロ原子含有基が有する2価以上のへテロ原子としては、2価以上の原子価を有するヘテロ原子であれば特に限定されず、例えば酸素原子、窒素原子、硫黄原子、ケイ素原子、リン原子、ホウ素原子等が挙げられる。 The divalent or higher valence of the hetero atom-containing group is not particularly limited as long as it is a hetero atom having a divalent or higher valence, and examples thereof include an oxygen atom, a nitrogen atom, a sulfur atom, a silicon atom, and a phosphorus atom And boron atoms.
上記ヘテロ原子含有基としては、例えば
−O−、−SO−、−SO2−、−SO2O−等のヘテロ原子のみからなる基;
−CO−、−COO−、−COS−、−CONH−、−OCOO−、−OCOS−、−OCONH−、−SCONH−、−SCSNH−、−SCSS−等の炭素原子とヘテロ原子とを組み合わせた基などが挙げられる。
Examples of the hetero atom-containing group include groups consisting only of hetero atoms such as -O-, -SO-, -SO 2- , -SO 2 O-, etc .;
-CO-, -COO-, -COS-, -CONH-, -OCOO-, -OCOS-, -OCONH-, -SCONH-, -SCSNH-, -SCSS-, etc. combining a carbon atom and a hetero atom Groups and the like.
上記これらの基の水素原子の一部又は全部を置換する置換基としては、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、アミノ基、シアノ基、ニトロ基、スルホンアミド基、オキソ基等が挙げられる。
As a substituent which substitutes one part or all part of the hydrogen atom of said group, halogen atoms, such as a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, an iodine atom, for example;
Examples thereof include hydroxy, carboxy, amino, cyano, nitro, sulfonamide, oxo and the like.
上記R2で表される炭素数1〜20の1価の有機基としては、上記列挙した基のうち、炭素数1〜20の1価の炭化水素基が好ましく、炭素数1〜10の1価の炭化水素基がより好ましい。 As a C1-C20 monovalent organic group represented by said R < 2 >, a C1-C20 monovalent hydrocarbon group is preferable among the above-listed groups, and a C1-C10 1 More preferred are hydrocarbon groups having a valence.
上記R3で表される炭素数3〜20の1価の鎖状有機基としては、例えばシアノエチル基、炭素数3〜20の1価の鎖状炭化水素基、この鎖状炭化水素基の炭素−炭素間又は結合手側の末端にヘテロ原子含有基を有する基、これらの基の水素原子の一部又は全部を置換基で置換した基等が挙げられる。上記炭素数3〜20の1価の鎖状炭化水素基としては、例えば上記R2で表される基として例示したもののうち、炭素数3〜20の鎖状炭化水素基等が挙げられる。上記ヘテロ原子含有基及び置換基については、上記R2で表される基の場合と同様である。 The monovalent chain organic group having 3 to 20 carbon atoms represented by R 3, for example cyanoethyl group, a monovalent chain-like hydrocarbon group having 3 to 20 carbon atoms, the carbon of the chain hydrocarbon group -A group having a hetero atom-containing group at the end between carbons or at the side of the bond, and a group in which part or all of hydrogen atoms of these groups are substituted with a substituent, and the like. Examples of the monovalent chain hydrocarbon groups of 3 to 20 carbon atoms, for example, among those exemplified as the group represented by R 2, and the like chain hydrocarbon group having 3 to 20 carbon atoms. The hetero atom-containing group and the substituent are the same as in the case of the group represented by R 2 above.
上記R3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、例えば上記R2で表される基として例示したもののうち、炭素数3〜20の脂環式炭化水素基等が挙げられる。 Examples of the monovalent alicyclic hydrocarbon group having 3 to 20 carbon atoms represented by R 3, for example, among those exemplified as the group represented by R 2, alicyclic having 3 to 20 carbon atoms carbide A hydrogen group etc. are mentioned.
上記R3で表される炭素数3〜20の1価の脂肪族複素環基としては、例えば−O−C(O)−で表される連結基の構成原子を環構造の構成原子として含むラクトン構造;−O−C(O)−O−で表される連結基の構成原子を環構造の構成原子として含む環状カーボネート構造;環構造の一部にエーテル結合が1つ以上含まれる環状エーテル構造;環構造の一部にスルフィド結合が1つ以上含まれる環状スルフィド構造;−O−S(O2)−で表される連結基の構成原子を環構造の構成原子として含むスルトン構造等の環構造を有する基、これらの基の水素原子の一部又は全部を炭化水素基で置換した基等が挙げられる。上記炭化水素基としては、上記R2で表される基として例示した炭素数1〜20の1価の炭化水素基が好ましく、炭素数1〜10の1価の炭化水素基がより好ましい。水素原子の2つ以上が炭化水素基で置換される場合は、複数の炭化水素基のうちの2つ以上が互いに合わせられこれらが結合する原子又は上記環構造の一部と共に環員数3〜10の環構造を形成していてもよい。 The monovalent aliphatic heterocyclic group having 3 to 20 carbon atoms represented by R 3 includes, for example, a constituent atom of a linking group represented by —O—C (O) — as a constituent atom of the ring structure Lactone structure; Cyclic carbonate structure containing a constituent atom of the linking group represented by -O-C (O) -O- as a constituent atom of the ring structure; Cyclic ether in which one or more ether bonds are contained in part of the ring structure Structure; a cyclic sulfide structure in which one or more sulfide bonds are contained in part of the ring structure; a sultone structure containing a constituent atom of the linking group represented by -O-S (O 2 )-as a constituent atom of the ring structure Examples thereof include groups having a ring structure, and groups obtained by substituting part or all of hydrogen atoms of these groups with a hydrocarbon group. As said hydrocarbon group, a C1-C20 monovalent hydrocarbon group illustrated as group represented by said R < 2 > is preferable, and a C1-C10 monovalent hydrocarbon group is more preferable. When two or more of the hydrogen atoms are substituted with a hydrocarbon group, the two or more of the plurality of hydrocarbon groups are combined with one another and the atoms to which they are bonded or a part of the above ring structure and 3 to 10 ring members. May form a ring structure of
上記R3で表される炭素数3〜20の1価の脂肪族複素環基で置換された炭素数1〜20の1価の炭化水素基としては、例えば上記列挙した炭素数3〜20の1価の脂肪族複素環基のうちの1つ又は2つ以上の基で置換された炭素数1〜20の1価の炭化水素基等が挙げられる。上記炭素数1〜20の1価の炭化水素基としては、例えば上記R2で表される基として例示した炭素数1〜20の1価の炭化水素基等が挙げられる。 Examples of the monovalent hydrocarbon group which monovalent aliphatic heterocyclic carbon is substituted with a group having 1 to 20 3 to 20 carbon atoms represented by R 3, for example the recited number from 3 to 20 carbon A C1-C20 monovalent hydrocarbon group etc. which were substituted by one or two or more groups among monovalent aliphatic heterocyclic groups are mentioned. Examples of the monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms include such monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms exemplified as the group represented by R 2 are exemplified.
また、上記R3が酸解離性基を含む基であってもよい。この場合、露光部の極性がより増大することによって、有機溶媒を含有する現像液に対する難溶性が増すため、露光部と非露光部との溶解コントラストをより向上させることができる。 Further, R 3 may be a group containing an acid dissociable group. In this case, the solubility in the developer containing the organic solvent is increased by further increasing the polarity of the exposed area, so that the dissolution contrast between the exposed area and the non-exposed area can be further improved.
上記R3が酸解離性基を含む基である場合、R3としては、例えば下記式(2−1−a)で表される基等が挙げられる。 When R 3 is a group containing an acid dissociable group, examples of R 3 include a group represented by the following formula (2-1-a).
上記式(2−1−a)中、R30は、メチレン基又は炭素数2〜10のアルキレン基である。R31、R32及びR33は、それぞれ独立して炭素数1〜10のアルキル基であるか、又はこれらの基のうちの2つ以上が互いに合わせられこれらが結合する炭素原子と共に構成される環員数3〜10の環構造の一部を表す。*は、アダマンタン環に結合する酸素原子への結合部位である。 R < 30 > is a methylene group or a C2-C10 alkylene group in said Formula (2-1-a). R 31 , R 32 and R 33 are each independently an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, or two or more of these groups are combined together and formed together with the carbon atom to which they are attached It represents a part of the ring structure having 3 to 10 ring members. * Is a bonding site to the oxygen atom bonded to the adamantane ring.
上記R4で表される炭素数1〜20の1価の有機基としては、−OR3以外の基である限り、特に限定されないが、例えば上記R2で表される基として例示したものと同様の基等が挙げられる。 The monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms represented by R 4 is not particularly limited as long as it is a group other than —OR 3 , and for example, those exemplified as the group represented by R 2 above Similar groups and the like can be mentioned.
上記p1としては、1〜4が好ましく、1及び2がより好ましい。上記p2としては、0〜4が好ましく、0〜2がより好ましい。 As said p1, 1-4 are preferable and 1 and 2 are more preferable. As said p2, 0-4 are preferable and 0-2 are more preferable.
上記式(2−1)で表される基(I)の具体例としては、例えば下記式で表される基等が挙げられる。 As a specific example of group (I) represented by said Formula (2-1), group etc. which are represented by a following formula are mentioned, for example.
基(I)が酸解離性基である場合の別の好適な例としては、下記式(2−2)で表される酸解離性基が挙げられる。この酸解離性基を用いても上記式(2−1)で表される酸解離性基と同様の効果が得られる。 Another preferable example in which the group (I) is an acid dissociable group is an acid dissociable group represented by the following formula (2-2). Even if this acid dissociable group is used, the same effect as the acid dissociable group represented by the above formula (2-1) can be obtained.
上記式(2−2)中、R5及びR6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炭素原子と共に構成される環員数3〜20の環構造の一部を表す。R7及びR8は、それぞれ独立して水素原子又は炭素数1〜20の1価の有機基である。q1は、0〜5の整数である。q1が2以上の場合、複数のR7は同一でも異なっていてもよく、複数のR8は同一でも異なっていてもよい。1又は複数のR7及び1又は複数のR8のうちの2つ以上は、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又は炭素鎖と共に環員数3〜20の環構造を形成していてもよい。R9は、シアノメチル基、ヒドロキシエチル基、炭素数3〜20の1価の鎖状有機基、炭素数3〜20の1価の脂環式炭化水素基、シアノ基若しくはヒドロキシ基で置換された炭素数3〜20の1価の脂環式炭化水素基、炭素数3〜20の1価の脂肪族複素環基又は炭素数3〜20の1価の脂肪族複素環基で置換された炭素数1〜20の1価の炭化水素基である。q2は、1〜15の整数である。q2が2以上の場合、複数のR9は同一でも異なっていてもよく、複数の−OR9のうちの2つ以上が互いに合わせられこれらが結合する炭素原子又は炭素鎖と共に環員数3〜20の環構造を形成していてもよい。R10は、−OR9以外の炭素数1〜20の1価の有機基又は=Oである。q3は、0〜14の整数である。q3が2以上の場合、複数のR10は同一でも異なっていてもよく、複数のR10のうちの2つ以上が互いに合わせられこれらが結合する炭素原子又は炭素鎖と共に環員数3〜20の環構造を形成していてもよい。ただし、q2+q3は15以下である。*は、構造単位(I)の基(I)以外の部分に結合する部位を示す。 In the above formula (2-2), R 5 and R 6 each independently represent a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms, or these groups are combined with each other together with the carbon atom to which they are bonded It represents a part of the ring structure having 3 to 20 ring members. R 7 and R 8 each independently represent a hydrogen atom or a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms. q1 is an integer of 0 to 5; When q1 is 2 or more, the plurality of R 7 may be the same or different, and the plurality of R 8 may be the same or different. Two or more of one or more of R 7 and one or more of R 8 together with the carbon atom or carbon chain to which these groups are combined to bind to each other form a ring structure having 3 to 20 rings. May be R 9 is substituted with cyanomethyl group, hydroxyethyl group, monovalent chain organic group having 3 to 20 carbon atoms, monovalent alicyclic hydrocarbon group having 3 to 20 carbon atoms, cyano group or hydroxy group Carbon substituted with a C3-C20 monovalent alicyclic hydrocarbon group, a C3-C20 monovalent aliphatic heterocyclic group, or a C3-C20 monovalent aliphatic heterocyclic group It is a number 1-20 monovalent hydrocarbon group. q2 is an integer of 1-15. When q2 is 2 or more, a plurality of R 9 s may be the same or different, and two or more of a plurality of -OR 9 are combined with each other and together with the carbon atom or carbon chain to which they are bonded, 3 to 20 ring members May form a ring structure of R 10 is a C 1-20 monovalent organic group other than —OR 9 or OO. q3 is an integer of 0-14. q3 is the case of 2 or more, the plurality of R 10 may be the same or different, ring members 3 to 20 together with the carbon atom or carbon chain two or more of the plurality of R 10 are combined they are bound to each other It may form a ring structure. However, q2 + q3 is 15 or less. * Shows the site | part couple | bonded with parts other than group (I) of structural unit (I).
上記R5、R6、R7及びR8で表される炭素数1〜20の1価の有機基としては、例えば上記式(2−1)のR2で表される基として例示したものと同様の基等が挙げられる。これらのうち、炭素数1〜20の1価の炭化水素基が好ましく、炭素数1〜10の1価の炭化水素基がより好ましい。 As a C1-C20 monovalent organic group represented by said R < 5 >, R < 6 >, R < 7 > and R < 8 >, what was illustrated as group represented by R < 2 > of said Formula (2-1), for example And the like. Among these, a C1-C20 monovalent hydrocarbon group is preferable, and a C1-C10 monovalent hydrocarbon group is more preferable.
上記R9で表される基の具体例としては、例えば上記式(2−1)のR3で表される基として例示したものと同様の基等が挙げられる。 Specific examples of the group represented by R 9, for example, the type or the like same groups as those exemplified as the group represented by R 3 in (2-1) can be mentioned.
また、上記R9が酸解離性基を含む基であってもよい。この場合、露光部の極性がより増大することによって、有機溶媒を含有する現像液に対する難溶性が増すため、露光部と非露光部との溶解コントラストをより向上させることができる。 Further, R 9 may be a group containing an acid dissociable group. In this case, the solubility in the developer containing the organic solvent is increased by further increasing the polarity of the exposed area, so that the dissolution contrast between the exposed area and the non-exposed area can be further improved.
上記R9が酸解離性基を含む基である場合、R9としては、例えば上記式(2−1−a)で表される基等が挙げられる。 When R 9 is a group containing an acid dissociable group, examples of R 9 include a group represented by the above formula (2-1-a).
上記R10で表される炭素数1〜20の1価の有機基としては、−OR9以外の基である限り、特に限定されないが、例えば上記式(2−1)のR2で表される基として例示したものと同様の基等が挙げられる。 The monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms, which is represented by R 10 above, is not particularly limited as long as it is a group other than —OR 9 , and it is represented, for example, by R 2 of the above formula (2-1) And the same groups as those exemplified as the group.
上記q1としては、0が好ましい。上記q2としては、1〜4が好ましく、1及び2がより好ましい。上記q3としては、0〜4が好ましく、0〜2がより好ましい。 As said q1, 0 is preferable. As said q2, 1-4 are preferable and 1 and 2 are more preferable. As said q3, 0-4 are preferable and 0-2 are more preferable.
上記式(2−2)で表される基(I)の具体例としては、例えば下記式で表される基等が挙げられる。 As a specific example of group (I) represented by said Formula (2-2), group etc. which are represented by a following formula are mentioned, for example.
基(I)が酸解離性基である場合のさらに別の好適な例としては、下記式(3)で表される酸解離性基が挙げられる。この酸解離性基を用いても上記式(2−1)で表される酸解離性基と同様の効果が得られる上、酸の作用により解離する部位とアダマンタン環との間に酸素原子が存在するため、基(I)の可動性を適度に向上させることができる。これにより、[B]酸発生体から発生した酸の拡散長をより適度に制御することができる。 As another preferable example in case group (I) is an acid dissociative group, the acid dissociative group represented by following formula (3) is mentioned. Even if this acid dissociable group is used, the same effect as the acid dissociable group represented by the above formula (2-1) can be obtained, and an oxygen atom is present between the site dissociable by the action of acid and the adamantane ring. Being present, the mobility of the group (I) can be moderately improved. Thereby, the diffusion length of the acid generated from the [B] acid generator can be more appropriately controlled.
上記式(3)中、R11及びR12は、それぞれ独立して炭素数1〜20の1価の有機基である。R13は、炭素数1〜20の1価の有機基又は=Oである。rは、0〜15の整数である。rが2以上の場合、複数のR13は同一でも異なっていてもよく、複数のR13のうちの2つ以上が互いに合わせられこれらが結合する炭素原子又は炭素鎖と共に環員数3〜20の環構造を形成していてもよい。L1は、単結合又は炭素数1〜20の2価の有機基である。R11、R12及びL1のうちの2つ以上が互いに合わせられこれらが結合する炭素原子と共に環員数3〜20の環構造を形成していてもよい。*は、構造単位(I)の基(I)以外の部分に結合する部位を示す。 In the formula (3), R 11 and R 12 is a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms independently. R 13 is a C 1-20 monovalent organic group or OO. r is an integer of 0 to 15; when r is 2 or more, plural R 13 may be the same or different, ring members 3 to 20 together with the carbon atom or carbon chain two or more of the plurality of R 13 are combined they are bound to each other It may form a ring structure. L 1 is a single bond or a divalent organic group having 1 to 20 carbon atoms. Two or more of R 11 , R 12 and L 1 may be combined with each other to form a ring structure having 3 to 20 ring members with the carbon atom to which they are attached. * Shows the site | part couple | bonded with parts other than group (I) of structural unit (I).
上記R11、R12及びR13で表される炭素数1〜20の1価の有機基としては、例えば上記式(2−1)のR2で表される基として例示したものと同様の基等が挙げられる。これらのうち、炭素数1〜20の1価の炭化水素基が好ましく、炭素数1〜10の1価の炭化水素基がより好ましい。 As a C1-C20 monovalent organic group represented by said R < 11 >, R < 12 > and R < 13 >, it is the same as what was illustrated as group represented by R < 2 > of said Formula (2-1), for example And the like. Among these, a C1-C20 monovalent hydrocarbon group is preferable, and a C1-C10 monovalent hydrocarbon group is more preferable.
上記L1で表される炭素数1〜20の2価の有機基としては、例えば上記式(2−1)のR2でとして例示した炭素数1〜20の1価の有機基から1つの水素原子を除いた基等が挙げられる。これらのうち、炭素数1〜20の2価の炭化水素基が好ましく、炭素数1〜10の2価の炭化水素基がより好ましい。 Examples of the divalent organic group having 1 to 20 carbon atoms represented by L 1, for example from the equation monovalent organic group exemplified having 1 to 20 carbon atoms as in R 2 1 one of (2-1) A group etc. except a hydrogen atom are mentioned. Among these, a C1-C20 bivalent hydrocarbon group is preferable, and a C1-C10 bivalent hydrocarbon group is more preferable.
上記rとしては、0〜4が好ましく、0〜2がより好ましい。 As said r, 0-4 are preferable and 0-2 are more preferable.
上記式(3)で表される基(I)の具体例としては、例えば下記式で表される基等が挙げられる。 As a specific example of group (I) represented by said Formula (3), group etc. which are represented by a following formula are mentioned, for example.
基(I)が上記式(2−1)、式(2−2)又は式(3)で表される場合、構造単位(I)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。 When group (I) is represented by said Formula (2-1), Formula (2-2), or Formula (3), as structural unit (I), the structural unit etc. which are represented by a following formula are mentioned, for example Be
上記式中、Y1は、上記式(2−1)、式(2−2)又は式(3)で表される基(I)である。上記式(2−1)、式(2−2)及び式(3)中の*が、Y1に隣接するエステル基への結合部位を示す。 In said formula, Y 1 is group (I) represented by said Formula (2-1), Formula (2-2), or Formula (3). The formula (2-1), (2-2) and formula (3) in the * indicates the binding site to the ester group adjacent to Y 1.
基(I)が酸解離性基でない場合は、露光部において嵩高いアダマンタン環が脱離しないため、PEB等の際のレジスト膜の収縮をより効果的に抑制できる。なお、上記「基(I)が酸解離性基でない場合」とは、本明細書においては、上記アダマンタン環を含む部分が酸の作用により脱離しないことを意味する。よって、アダマンタン環に結合する上記式(1)で表される置換基中のR1が酸解離性基を含む場合も、上記アダマンタン環を含む部分が酸の作用により脱離しない限り、「基(I)が酸解離性基でない場合」に含まれる。 When the group (I) is not an acid dissociable group, a bulky adamantane ring is not detached in the exposed portion, so that the shrinkage of the resist film in PEB can be suppressed more effectively. In the present specification, the above “when the group (I) is not an acid dissociable group” means that the portion containing the adamantane ring is not eliminated by the action of an acid. Therefore, even when R 1 in the substituent represented by the above formula (1) bonded to the adamantane ring contains an acid dissociable group, as long as the portion containing the adamantane ring is not eliminated by the action of acid, “group “(I) is not an acid dissociable group”.
このような酸解離性基でない基(I)としては、レジスト膜の収縮をより抑制する観点、及びLWR等をより向上させる観点から、下記式(4−1)で表される基が好ましい。 As such a group (I) which is not an acid dissociable group, a group represented by the following formula (4-1) is preferable from the viewpoint of further suppressing the shrinkage of the resist film and the viewpoint of further improving LWR and the like.
上記式(4−1)中、R14及びR15は、それぞれ独立して水素原子、フッ素原子、ヒドロキシ基又は炭素数1〜20の1価の有機基である。s1は、0〜5の整数である。s1が2以上の場合、複数のR14は同一でも異なっていてもよく、複数のR15は同一でも異なっていてもよい。1又は複数のR14及び1又は複数のR15のうちの2つ以上は、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又は炭素鎖と共に環員数3〜20の環構造を形成していてもよい。R16は、炭素数1〜20の1価の有機基である。s2は、1〜14の整数である。s2が2以上の場合、複数のR16は同一でも異なっていてもよく、複数の−OR16のうちの2つ以上が互いに合わせられこれらが結合する炭素原子又は炭素鎖と共に環員数3〜20の環構造を形成していてもよい。R17は、−OR16以外の炭素数1〜20の1価の有機基又は=Oである。s3は、0〜13の整数である。s3が2以上の場合、複数のR17は同一でも異なっていてもよく、複数のR17のうちの2つ以上が互いに合わせられこれらが結合する炭素原子又は炭素鎖と共に環員数3〜20の環構造を形成していてもよい。ただし、s2+s3は14以下である。*1は、構造単位(I)の基(I)以外の部分に結合する部位を示す。*2は、構造単位(I)に隣接する構造単位に結合する部位を示す。 In the formula (4-1), R 14 and R 15 are each independently a hydrogen atom, a fluorine atom, a monovalent organic group for a hydroxy group or a C 1-20. s1 is an integer of 0-5. When s1 is 2 or more, the plurality of R 14 may be the same or different, and the plurality of R 15 may be the same or different. Two or more of one or more of R 14 and one or more of R 15 together with the carbon atom or carbon chain to which these groups are combined to bind to each other form a ring structure having 3 to 20 rings. May be R 16 is a C 1-20 monovalent organic group. s2 is an integer of 1-14. When s2 is 2 or more, a plurality of R 16 may be the same or different, and two or more of a plurality of -OR 16 are combined with each other and together with the carbon atom or carbon chain to which they are bonded, 3 to 20 ring members May form a ring structure of R 17 is a C 1-20 monovalent organic group other than —OR 16 or OO. s3 is an integer of 0 to 13. If s3 is 2 or more, plural R 17 may be the same or different, ring members 3 to 20 together with the carbon atom or carbon chain, two or more are combined they are bound to each other of the plurality of R 17 It may form a ring structure. However, s2 + s3 is 14 or less. * 1 shows the site | part couple | bonded with parts other than group (I) of structural unit (I). * 2 shows the site | part which couple | bonds with the structural unit adjacent to structural unit (I).
上記R14、R15及びR16で表される炭素数1〜20の1価の有機基としては、例えば上記式(2−1)のR2で表される基として例示したものと同様の基等が挙げられる。 As a C1-C20 monovalent organic group represented by said R <14> , R < 15 > and R < 16 >, it is the same as what was illustrated as group represented by R < 2 > of said Formula (2-1), for example And the like.
また、上記R16が酸解離性基を含む基であってもよい。この場合、露光部においてアダマンタン環を含む部分の極性が増大し、有機溶媒を含有する現像液に難溶となることで、ネガ型のレジストパターンが得られる。 Further, R 16 may be a group containing an acid dissociable group. In this case, the polarity of the part containing the adamantane ring in the exposed part is increased, and it becomes poorly soluble in the developer containing the organic solvent, whereby a negative resist pattern can be obtained.
上記R16が酸解離性基を含む基である場合、R16としては、例えば上記式(2−1−a)で表される基等が挙げられる。 When R 16 is a group containing an acid dissociable group, examples of R 16 include a group represented by the above formula (2-1-a).
上記R17で表される炭素数1〜20の1価の有機基としては、−OR16以外の基である限り、特に限定されないが、例えば上記式(2−1)のR2で表される基として例示したものと同様の基等が挙げられる。 The monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms represented by R 17 is not particularly limited as long as it is a group other than —OR 16 , and is represented, for example, by R 2 of the above formula (2-1) And the same groups as those exemplified as the group.
上記s1としては、1及び2が好ましい。上記s2としては、1〜4が好ましく、1及び2がより好ましい。上記s3としては、0〜4が好ましく、0〜2がより好ましい。 As said s1, 1 and 2 are preferable. As said s2, 1-4 are preferable and 1 and 2 are more preferable. As said s3, 0-4 are preferable and 0-2 are more preferable.
上記構造単位に隣接する構造単位とは、構造単位(I)同士が隣接している場合は構造単位(I)であり、構造単位(I)と他の構造単位とが隣接している場合は他の構造単位である。後述する下記式(4−2)で表される基の場合も同様である。 The structural unit adjacent to the structural unit is the structural unit (I) when the structural units (I) are adjacent to each other, and the structural unit (I) is adjacent to another structural unit. It is another structural unit. The same applies to a group represented by the following formula (4-2) described later.
上記式(4−1)で表される基(I)の具体例としては、例えば下記式で表される基等が挙げられる。 As a specific example of group (I) represented by said Formula (4-1), group etc. which are represented by a following formula are mentioned, for example.
基(I)が酸解離性基でない場合の別の好適な例としては、下記式(4−2)で表される基が挙げられる。この基を用いても上記式(4−1)で表される基と同様の効果が得られる。 Another preferable example in which the group (I) is not an acid dissociable group is a group represented by the following formula (4-2). Even when this group is used, the same effect as that of the group represented by the above formula (4-1) can be obtained.
上記式(4−2)中、R18及びR19は、それぞれ独立して水素原子、フッ素原子、ヒドロキシ基又は炭素数1〜20の1価の有機基である。t1は、0〜5の整数である。t1が2以上の場合、複数のR18は同一でも異なっていてもよく、複数のR19は同一でも異なっていてもよい。1又は複数のR18及び1又は複数のR19のうちの2つ以上は、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又は炭素鎖と共に環員数3〜20の環構造を形成していてもよい。R20は、炭素数1〜20の1価の有機基である。L2は、単結合又は炭素数1〜20の2価の有機基である。R20及びL2が互いに合わせられこれらが結合する炭素原子と共に環員数3〜20の環構造を形成していてもよい。R21は、炭素数1〜20の1価の有機基である。t2は、1〜14の整数である。t2が2以上の場合、複数のR21は同一でも異なっていてもよく、複数の−OR21のうちの2つ以上が互いに合わせられこれらが結合する炭素原子又は炭素鎖と共に環員数3〜20の環構造を形成していてもよい。R22は、−OR21以外の炭素数1〜20の1価の有機基又は=Oである。t3は、0〜13の整数である。t3が2以上の場合、複数のR22は同一でも異なっていてもよく、複数のR22のうちの2つ以上が互いに合わせられこれらが結合する炭素原子又は炭素鎖と共に環員数3〜20の環構造を形成していてもよい。ただし、t2+t3は14以下である。*1は、構造単位(I)の基(I)以外の部分に結合する部位を示す。*2は、構造単位(I)に隣接する構造単位に結合する部位を示す。 In the above formula (4-2), R 18 and R 19 are each independently a hydrogen atom, a fluorine atom, a monovalent organic group for a hydroxy group or a C 1-20. t1 is an integer of 0-5. When t1 is 2 or more, the plurality of R 18 may be the same or different, and the plurality of R 19 may be the same or different. Two or more of one or more of R 18 and one or more of R 19 together with the carbon atom or carbon chain to which these groups are combined to form a ring having 3 to 20 ring members May be R 20 is a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms. L 2 is a single bond or a divalent organic group having 1 to 20 carbon atoms. R 20 and L 2 may be combined with each other to form a ring structure having 3 to 20 ring members with a carbon atom to which they are bonded. R 21 is a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms. t2 is an integer of 1-14. When t2 is 2 or more, a plurality of R 21 s may be the same or different, and two or more of a plurality of -OR 21 may be combined with each other and the carbon atom or carbon chain to which they are bonded together has 3 to 20 ring members May form a ring structure of R 22 is a C 1-20 monovalent organic group other than —OR 21 or OO. t3 is an integer of 0 to 13. For t3 is 2 or more, plural R 22 may be the same or different, ring members 3 to 20 together with the carbon atom or carbon chain two or more of the plurality of R 22 are combined they are bound to each other It may form a ring structure. However, t2 + t3 is 14 or less. * 1 shows the site | part couple | bonded with parts other than group (I) of structural unit (I). * 2 shows the site | part which couple | bonds with the structural unit adjacent to structural unit (I).
上記R18、R19、R20及びR21で表される炭素数1〜20の1価の有機基としては、例えば上記式(2−1)のR2で表される基として例示したものと同様の基等が挙げられる。 The monovalent organic group of the R 18, R 19, R 20 and having 1 to 20 carbon atoms represented by R 21, for example, those exemplified as the groups represented by R 2 in the formula (2-1) And the like.
また、上記R21が酸解離性基を含む基であってもよい。この場合、露光部においてアダマンタン環を含む部分の極性が増大し、有機溶媒を含有する現像液に難溶となることで、ネガ型のレジストパターンが得られる。 Further, R 21 may be a group containing an acid dissociable group. In this case, the polarity of the part containing the adamantane ring in the exposed part is increased, and it becomes poorly soluble in the developer containing the organic solvent, whereby a negative resist pattern can be obtained.
上記R21が酸解離性基を含む基である場合、R21としては、例えば上記式(2−1−a)で表される基等が挙げられる。 When R 21 is a group containing an acid dissociable group, examples of R 21 include a group represented by the above formula (2-1-a).
上記L2で表される炭素数1〜20の2価の有機基としては、例えば上記式(2−1)のR2で表される基として例示した炭素数1〜20の1価の有機基から1つの水素原子を除いた基等が挙げられる。これらのうち、炭素数1〜20の2価の炭化水素基が好ましく、炭素数1〜10の2価の炭化水素基がより好ましい。 Monovalent organic above L divalent organic group having 1 to 20 carbon atoms represented by 2, for example, the formula (2-1) carbon atoms exemplified as the group represented by R 2 of 20 Examples thereof include groups in which one hydrogen atom has been removed from the group. Among these, a C1-C20 bivalent hydrocarbon group is preferable, and a C1-C10 bivalent hydrocarbon group is more preferable.
上記L2とアダマンタン環との間に位置するエステル基は、アダマンタン環を構成する1位の炭素原子に結合するか、2位かつ2級の炭素原子に結合することが好ましい。 The ester group located between L 2 and the adamantane ring is preferably bonded to the 1-position carbon atom constituting the adamantane ring or to the 2-position secondary carbon atom.
上記R22で表される炭素数1〜20の1価の有機基としては、−OR21以外の基である限り、特に限定されないが、例えば上記式(2−1)のR2で表される基として例示したものと同様の基等が挙げられる。 The monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms represented by R 22 is not particularly limited as long as it is a group other than —OR 21 , and for example, it is represented by R 2 of the above formula (2-1) And the same groups as those exemplified as the group.
上記t1としては、1及び2が好ましい。上記t2としては、1〜4が好ましく、1及び2がより好ましい。上記t3としては、0〜4が好ましく、0〜2がより好ましい。 As said t1, 1 and 2 are preferable. As said t2, 1-4 are preferable and 1 and 2 are more preferable. As said t3, 0-4 are preferable and 0-2 are more preferable.
上記式(4−2)で表される基(I)の具体例としては、例えば下記式で表される基等が挙げられる。 As a specific example of group (I) represented by said Formula (4-2), group etc. which are represented by a following formula are mentioned, for example.
基(I)が上記式(4−1)又は式(4−2)で表される場合、構造単位(I)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。 When group (I) is represented by said Formula (4-1) or Formula (4-2), as structural-unit (I), the structural unit etc. which are represented by a following formula are mentioned, for example.
上記式中、RY1及びRY2は、それぞれ独立して水素原子又はメチル基である。Y2は、上記式(4−1)又は式(4−2)で表される基である。上記式(4−1)及び式(4−2)中の*1が、RY1及びRY2が結合する炭素原子への結合部位を示す。上記式(4−1)及び式(4−2)中の*2が、構造単位(I)に隣接する構造単位への結合部位を示す。 In the above formulae, R Y1 and R Y2 are each independently a hydrogen atom or a methyl group. Y 2 is a group represented by Formula (4-1) or Formula (4-2) above. * 1 in the said Formula (4-1) and Formula (4-2) shows the coupling | bonding site | part to the carbon atom to which RY1 and RY2 couple | bond. * 2 in the said Formula (4-1) and Formula (4-2) shows the coupling | bonding site | part to the structural unit adjacent to Structural-unit (I).
構造単位(I)の含有割合の下限としては、[A]重合体を構成する全構造単位に対して、1モル%が好ましく、2モル%がより好ましく、5モル%がさらに好ましい。また、上記含有割合の上限としては、80モル%が好ましく、50モル%がより好ましく、20モル%がさらに好ましい。構造単位(I)の含有割合を上記特定範囲とすることで、レジスト膜の収縮をより抑制できる上、LWR等をより向上させることができる。 The lower limit of the content ratio of the structural unit (I) is preferably 1 mol%, more preferably 2 mol%, still more preferably 5 mol%, based on all structural units constituting the polymer [A]. Moreover, as an upper limit of the said content rate, 80 mol% is preferable, 50 mol% is more preferable, and 20 mol% is more preferable. By making the content rate of structural unit (I) into the said specific range, shrinkage of a resist film can be suppressed more and LWR etc. can be improved more.
[構造単位(II)]
[A]重合体は、酸解離性基を含む構造単位(II)を有していてもよい。構造単位(II)としては、例えば下記式(5)で表される構造単位等が挙げられる。なお、構造単位(II)は、基(I)を含まない。
[Structural unit (II)]
[A] The polymer may have a structural unit (II) containing an acid dissociable group. Examples of the structural unit (II) include structural units represented by the following formula (5). The structural unit (II) does not contain the group (I).
上記式(5)中、R35は、水素原子又はメチル基である。R36は、1価の酸解離性基である。 In said Formula (5), R35 is a hydrogen atom or a methyl group. R 36 is a monovalent acid dissociable group.
上記R35としては、水素原子が好ましい。 As said R <35> , a hydrogen atom is preferable.
上記R36で表される1価の酸解離性基としては、例えばt−ブチル基、1−メチルシクロペンチル基、1−エチルシクロペンチル基、2−メチルアダマンチル基、2−エチルアダマンチル基等が挙げられる。 Examples of the monovalent acid-dissociable group represented by the above R 36 include t-butyl group, 1-methylcyclopentyl group, 1-ethylcyclopentyl group, 2-methyladamantyl group, 2-ethyladamantyl group and the like. .
構造単位(II)を与える単量体としては、例えば(メタ)アクリル酸t−ブチル、(メタ)アクリル酸1−メチルシクロペンチル、(メタ)アクリル酸1−エチルシクロペンチル、(メタ)アクリル酸2−メチルアダマンチル、(メタ)アクリル酸2−エチルアダマンチル等が挙げられる。 Examples of the monomer giving the structural unit (II) include t-butyl (meth) acrylate, 1-methylcyclopentyl (meth) acrylate, 1-ethylcyclopentyl (meth) acrylate, 2-methacrylic acid (meth) acrylate Methyl adamantyl, 2-ethyl adamantyl (meth) acrylate, etc. are mentioned.
[A]重合体が構造単位(II)を有する場合、構造単位(II)の含有割合の下限としては、[A]重合体を構成する全構造単位に対して、10モル%が好ましく、15モル%がより好ましく、30モル%がさらに好ましい。また、上記含有割合の上限としては、80モル%が好ましく、70モル%がより好ましく、60モル%がさらに好ましい。構造単位(II)の含有割合が80モル%を超えると、ドライエッチング耐性が不十分となる場合がある。 When the polymer (A) has a structural unit (II), the lower limit of the content ratio of the structural unit (II) is preferably 10 mol%, based on all structural units constituting the polymer (A), The mole% is more preferable, and 30 mole% is more preferable. Moreover, as an upper limit of the said content rate, 80 mol% is preferable, 70 mol% is more preferable, and 60 mol% is more preferable. If the content of the structural unit (II) exceeds 80 mol%, the dry etching resistance may be insufficient.
[構造単位(III)]
[A]重合体は、ラクトン構造、環状カーボネート構造、スルトン構造又はこれらの組み合わせを有する構造単位(以下、「構造単位(III)」ともいう。)をさらに有することが好ましい。[A]重合体が構造単位(III)をさらに有することで、レジスト膜と基板との密着性等、レジスト基本特性をより向上させることができる。また、レジスト膜の現像液への溶解性を高めることができる。なお、構造単位(III)は、基(I)を含まない。
[Structural unit (III)]
[A] The polymer preferably further has a structural unit having a lactone structure, a cyclic carbonate structure, a sultone structure or a combination thereof (hereinafter also referred to as “structural unit (III)”). [A] When the polymer further includes the structural unit (III), the basic resist characteristics such as the adhesion between the resist film and the substrate can be further improved. In addition, the solubility of the resist film in the developer can be enhanced. Structural unit (III) does not include group (I).
上記ラクトン構造を有する構造単位(III)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。 As structural unit (III) which has the said lactone structure, the structural unit etc. which are represented by a following formula are mentioned, for example.
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 is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group.
上記環状カーボネート構造を有する構造単位(III)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。 As structural unit (III) which has the said cyclic carbonate structure, the structural unit etc. which are represented by a following formula are mentioned, for example.
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 is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group.
上記スルトン構造を有する構造単位(III)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。 As structural unit (III) which has the said sultone structure, the structural unit etc. which are represented by a following formula are mentioned, for example.
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 is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group.
[A]重合体が構造単位(III)を有する場合、構造単位(III)の含有割合の下限としては、[A]重合体を構成する全構造単位に対して、10モル%が好ましく、15モル%がより好ましく、20モル%がさらに好ましい。また、上記含有割合の上限としては、80モル%が好ましく、70モル%がより好ましく、60モル%がさらに好ましい。構造単位(III)の含有割合を上記特定範囲とすることで、レジスト膜と基板との密着性、及びレジスト膜の現像液への溶解性をより向上させることができる。 When the polymer [A] has the structural unit (III), the lower limit of the content ratio of the structural unit (III) is preferably 10 mol%, based on all structural units constituting the [A] polymer, The mole% is more preferable, and 20 mole% is more preferable. Moreover, as an upper limit of the said content rate, 80 mol% is preferable, 70 mol% is more preferable, and 60 mol% is more preferable. By making the content rate of structural unit (III) into the said specific range, the adhesiveness of a resist film and a board | substrate and the solubility to the developing solution of a resist film can be improved more.
[その他の構造単位]
[A]重合体は、上記構造単位(I)〜(III)以外にもその他の構造単位を有していてもよい。上記その他の構造単位としては、例えば
(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸n−プロピル、(メタ)アクリル酸i−プロピル、(メタ)アクリル酸n−ブチル、(メタ)アクリル酸2−メチルプロピル、(メタ)アクリル酸1−メチルプロピル、(メタ)アクリル酸n−ペンチル、(メタ)アクリル酸n−ヘキシル、(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシ−n−プロピル、(メタ)アクリル酸3−ヒドロキシ−n−プロピル、(メタ)アクリル酸フェニル、(メタ)アクリル酸ベンジル、(メタ)アクリル酸1−メチル−2−アダマンチル、(メタ)アクリル酸1−エチル−2−アダマンチル等の(メタ)アクリル酸エステル類;
(メタ)アクリル酸、クロトン酸、マレイン酸、無水マレイン酸、フマル酸、けい皮酸等の不飽和カルボン酸(無水物)類;
(メタ)アクリル酸2−カルボキシエチル、(メタ)アクリル酸2−カルボキシ−n−プロピル、(メタ)アクリル酸3−カルボキシ−n−プロピル等の不飽和カルボン酸のカルボキシアルキルエステル類;
(メタ)アクリロニトリル、α−クロロアクリロニトリル、クロトンニトリル、マレインニトリル、フマロニトリル等の不飽和ニトリル化合物;
(メタ)アクリルアミド、N,N−ジメチル(メタ)アクリルアミド、クロトンアミド、マレインアミド、フマルアミド等の不飽和アミド化合物;
マレイミド、N−フェニルマレイミド、N−シクロヘキシルマレイミド等の不飽和イミド化合物;
N−ビニル−ε−カプロラクタム、N−ビニルピロリドン、2−ビニルピリジン、3−ビニルピリジン、4−ビニルピリジン、2−ビニルイミダゾール、4−ビニルイミダゾール等の含窒素ビニル化合物などの単量体に由来する構造単位(IV)が挙げられる。なお、構造単位(IV)は、基(I)を含まない。
[Other structural unit]
[A] The polymer may have other structural units in addition to the structural units (I) to (III). Examples of the other structural units include methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, n-propyl (meth) acrylate, i-propyl (meth) acrylate, n-butyl (meth) acrylate, and the like (Meth) acrylic acid 2-methylpropyl, (meth) acrylic acid 1-methylpropyl, (meth) acrylic acid n-pentyl, (meth) acrylic acid n-hexyl, (meth) acrylic acid 2-ethylhexyl, (meth) 2-Hydroxyethyl acrylate, 2-hydroxy-n-propyl (meth) acrylate, 3-hydroxy-n-propyl (meth) acrylate, phenyl (meth) acrylate, benzyl (meth) acrylate, (meth) (Meth) acrylics such as 1-methyl-2-adamantyl acrylate, 1-ethyl-2-adamantyl (meth) acrylate Acid esters;
Unsaturated carboxylic acids (anhydrides) such as (meth) acrylic acid, crotonic acid, maleic acid, maleic anhydride, fumaric acid, cinnamic acid and the like;
Carboxyalkyl esters of unsaturated carboxylic acids such as 2-carboxyethyl (meth) acrylate, 2-carboxy-n-propyl (meth) acrylate, 3-carboxy-n-propyl (meth) acrylate;
Unsaturated nitrile compounds such as (meth) acrylonitrile, α-chloroacrylonitrile, croton nitrile, maleic nitrile, fumaronitrile and the like;
Unsaturated amide compounds such as (meth) acrylamide, N, N-dimethyl (meth) acrylamide, crotonamide, maleic amide, fumaramide;
Unsaturated imide compounds such as maleimide, N-phenyl maleimide, N-cyclohexyl maleimide and the like;
Derived from monomers such as nitrogen-containing vinyl compounds such as N-vinyl-ε-caprolactam, N-vinylpyrrolidone, 2-vinylpyridine, 3-vinylpyridine, 4-vinylpyridine, 2-vinylimidazole, 4-vinylimidazole and the like Structural unit (IV). The structural unit (IV) does not contain the group (I).
構造単位(IV)の含有割合の上限としては、[A]重合体を構成する全構造単位に対して、通常25モル%であり、15モル%が好ましい。構造単位(IV)の含有割合が上記上限を超えると、形成されるレジストパターンの解像度が低下する場合がある。 The upper limit of the content ratio of the structural unit (IV) is usually 25 mol%, preferably 15 mol%, based on all structural units constituting the polymer [A]. When the content rate of structural unit (IV) exceeds the said upper limit, the resolution of the resist pattern formed may fall.
<[A]重合体の合成方法>
[A]重合体は、例えばラジカル開始剤を使用して所定の各構造単位に対応する単量体を適当な溶媒中で重合することにより製造できる。例えば単量体及びラジカル開始剤を含有する溶液を、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;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;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等の方法で合成することが好ましい。
<[A] Synthesis Method of Polymer>
[A] The polymer can be produced, for example, by polymerizing a monomer corresponding to each predetermined structural unit in a suitable solvent using a radical initiator. For example, a method in which a solution containing a monomer and a radical initiator is added dropwise to a reaction solvent or a solution containing a monomer to cause a polymerization reaction; a solution containing a monomer and a solution containing a radical initiator Separately by adding the reaction solvent or the solution containing the monomers to the polymerization reaction; plural kinds of solutions containing the respective monomers and the solution containing the radical initiator It is preferable to synthesize | combine by methods, such as the method of dripping to the solution containing a solvent or a monomer, and making a polymerization reaction.
重合反応により得られた樹脂は、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、目的の樹脂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種以上を混合して使用することができる。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成分を除去して、樹脂を回収することもできる。 The resin obtained by the polymerization reaction is preferably recovered by reprecipitation. That is, after completion of the polymerization reaction, the target resin is recovered as powder by charging the polymerization solution into the reprecipitation solvent. As the reprecipitation solvent, alcohols and alkanes can be used alone or in combination of two or more. Other than the reprecipitation method, low molecular weight components such as monomers and oligomers can be removed by liquid separation operation, column operation, ultrafiltration operation or the like to recover the resin.
[A]重合体のゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)によるポリスチレン換算重量平均分子量(Mw)の下限としては、1,000が好ましく、2,000がより好ましく、3,000がさらに好ましい。また、上記Mwの上限としては、50,000が好ましく、40,000がより好ましく、30,000がさらに好ましい。[A]重合体のMwを上記下限以上とすることにより、レジストとしたときの耐熱性を向上させることができる。一方、[A]重合体のMwを上記上限以下とすることにより、レジストとしたときの現像性を向上させることができる。 [A] The lower limit of the polystyrene equivalent weight average molecular weight (Mw) by gel permeation chromatography (GPC) of the polymer is preferably 1,000, more preferably 2,000, and still more preferably 3,000. Moreover, as an upper limit of said Mw, 50,000 are preferable, 40,000 are more preferable, 30,000 are more preferable. [A] By making Mw of a polymer more than the said lower limit, the heat resistance when it is set as a resist can be improved. On the other hand, by setting the Mw of the polymer [A] to the above upper limit or less, the developability when used as a resist can be improved.
また、[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)の下限としては、通常1である。また、上記比(Mw/Mn)の上限としては、5が好ましく、3がより好ましく、2がさらに好ましい。Mw/Mnを上記範囲とすることで、レジスト膜が解像性能に優れたものとなる。 The lower limit of the ratio (Mw / Mn) of the Mw to the polystyrene-equivalent number average molecular weight (Mn) of the [A] polymer by GPC is usually 1. Moreover, as an upper limit of the said ratio (Mw / Mn), 5 is preferable, 3 is more preferable, and 2 is more preferable. By setting Mw / Mn in the above range, the resist film becomes excellent in resolution performance.
本明細書のMw及びMnは、例えば東ソー社のGPCカラム(G2000HXL 2本、G3000HXL 1本、G4000HXL 1本)を用い、流量1.0mL/分、溶出溶媒テトラヒドロフラン、カラム温度40℃の分析条件で、単分散ポリスチレンを標準とするGPCにより測定した値をいう。 Mw and Mn in the present specification, for example, using a Tosoh GPC column (two G2000HXL, one G3000HXL, one G4000HXL), under the analysis conditions of flow rate 1.0 mL / min, elution solvent tetrahydrofuran, column temperature 40 ° C. The value is measured by GPC using monodispersed polystyrene as a standard.
感放射線性樹脂組成物(I)における[A]重合体の含有量の下限としては、全固形分([C]溶媒以外の成分の合計質量)に対して、70質量%が好ましく、80質量%がより好ましく、90質量%がさらに好ましい。また、上記含有量の上限としては、99質量%が好ましい。[A]重合体の含有割合を上記特定範囲とすることで、レジスト膜の収縮をより抑制できる上、LWR等をより向上させることができる。なお、[A]重合体は、1種又は2種以上を用いることができる。 The lower limit of the content of the polymer [A] in the radiation sensitive resin composition (I) is preferably 70% by mass, based on the total solids (the total mass of components other than the [C] solvent), and 80% by mass. % Is more preferable, and 90% by mass is further preferable. Moreover, as an upper limit of the said content, 99 mass% is preferable. By setting the content ratio of the polymer [A] to the above specific range, the shrinkage of the resist film can be further suppressed, and LWR and the like can be further improved. The polymer [A] may be used alone or in combination of two or more.
<[B]酸発生体>
[B]酸発生体は、露光により酸を発生し、その酸により[A]重合体中に存在する酸解離性基を解離させる。その結果、[A]重合体の極性が増大する。感放射線性樹脂組成物(I)における[B]酸発生体の含有形態としては、後述するような化合物の形態(以下、適宜「[B]酸発生剤」ということがある。)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 generates an acid upon exposure to light, and the acid causes the acid dissociable group present in the polymer [A] to dissociate. As a result, the polarity of the polymer [A] is increased. The form of the [B] acid generator contained in the radiation sensitive resin composition (I) is heavy even in the form of a compound as described later (hereinafter sometimes referred to as "[B] acid generator" as appropriate). It may be in the form of being incorporated as a part of coalescence or both of these 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。これらの[B]酸発生剤のうち、オニウム塩化合物が好ましい。 Examples of the acid generator (B) include onium salt compounds, N-sulfonyloxyimide compounds, halogen-containing compounds, and diazoketone compounds. Of these [B] acid generators, onium salt compounds are preferred.
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を含む。)、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 (including tetrahydrothiophenium salts), iodonium salts, phosphonium salts, diazonium salts, pyridinium salts and the like.
スルホニウム塩としては、例えばトリフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、トリフェニルスルホニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネート、トリフェニルスルホニウムパーフルオロ−n−オクタンスルホネート、トリフェニルスルホニウム2−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル−1,1,2,2−テトラフルオロエタンスルホネート、トリフェニルスルホニウムカンファースルホネート、4−シクロヘキシルフェニルジフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、4−シクロヘキシルフェニルジフェニルスルホニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネート、4−シクロヘキシルフェニルジフェニルスルホニウムパーフルオロ−n−オクタンスルホネート、4−シクロヘキシルフェニルジフェニルスルホニウム2−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル−1,1,2,2−テトラフルオロエタンスルホネート、4−シクロヘキシルフェニルジフェニルスルホニウムカンファースルホネート、4−メタンスルホニルフェニルジフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、4−メタンスルホニルフェニルジフェニルスルホニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネート、4−メタンスルホニルフェニルジフェニルスルホニウムパーフルオロ−n−オクタンスルホネート、4−メタンスルホニルフェニルジフェニルスルホニウム2−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル−1,1,2,2−テトラフルオロエタンスルホネート、4−メタンスルホニルフェニルジフェニルスルホニウムカンファースルホネート、トリフェニルホスホニウム1,1,2,2−テトラフルオロ−6−(1−アダマンタンカルボニロキシ)−ヘキサン−1−スルホネート等が挙げられる。これらのスルホニウム塩のうち、トリフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、トリフェニルスルホニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネート及びトリフェニルホスホニウム1,1,2,2−テトラフルオロ−6−(1−アダマンタンカルボニロキシ)−ヘキサン−1−スルホネートが好ましい。 As a sulfonium salt, for example, triphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate, triphenylsulfonium nonafluoro-n-butanesulfonate, triphenylsulfonium perfluoro-n-octanesulfonate, triphenylsulfonium 2-bicyclo [2.2.1] hept- 2-yl-1,1,2,2-tetrafluoroethanesulfonate, triphenylsulfonium camphorsulfonate, 4-cyclohexylphenyldiphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate, 4-cyclohexylphenyldiphenylsulfonium nonafluoro-n-butanesulfonate, 4-cyclohexyl Phenyl diphenyl sulfonium perfluoro-n-octane sulfonate, 4-cyclohexylphenyl dipheny Sulfonium 2-bicyclo [2.2.1] hept-2-yl-1,1,2,2-tetrafluoroethane sulfonate, 4-cyclohexylphenyl diphenyl sulfonium camphor sulfonate, 4-methanesulfonyl phenyl diphenyl sulfonium trifluoromethane sulfonate, 4-methanesulfonylphenyldiphenylsulfonium nonafluoro-n-butanesulfonate, 4-methanesulfonylphenyldiphenylsulfonium perfluoro-n-octanesulfonate, 4-methanesulfonylphenyldiphenylsulfonium 2-bicyclo [2.2.1] hept-2 -Yl-1,1,2,2-tetrafluoroethanesulfonate, 4-methanesulfonylphenyldiphenylsulfonium camphorsulfonate, toffee Ruhosuhoniumu 1,1,2,2-tetrafluoro-6- (1-adamantanecarbonyloxy) - hexane-1-sulfonate, and the like. Among these sulfonium salts, triphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate, triphenylsulfonium nonafluoro-n-butanesulfonate and triphenylphosphonium 1,1,2,2-tetrafluoro-6- (1-adamantanecarbonyloxy)- Hexane-1-sulfonate is preferred.
テトラヒドロチオフェニウム塩としては、例えば1−(4−n−ブトキシナフタレン−1−イル)テトラヒドロチオフェニウムトリフルオロメタンスルホネート、1−(4−n−ブトキシナフタレン−1−イル)テトラヒドロチオフェニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネート、1−(4−n−ブトキシナフタレン−1−イル)テトラヒドロチオフェニウムパーフルオロ−n−オクタンスルホネート、1−(4−n−ブトキシナフタレン−1−イル)テトラヒドロチオフェニウム2−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル−1,1,2,2−テトラフルオロエタンスルホネート、1−(4−n−ブトキシナフタレン−1−イル)テトラヒドロチオフェニウムカンファースルホネート、1−(6−n−ブトキシナフタレン−2−イル)テトラヒドロチオフェニウムトリフルオロメタンスルホネート、1−(6−n−ブトキシナフタレン−2−イル)テトラヒドロチオフェニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネート、1−(6−n−ブトキシナフタレン−2−イル)テトラヒドロチオフェニウムパーフルオロ−n−オクタンスルホネート、1−(6−n−ブトキシナフタレン−2−イル)テトラヒドロチオフェニウム2−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル−1,1,2,2−テトラフルオロエタンスルホネート、1−(6−n−ブトキシナフタレン−2−イル)テトラヒドロチオフェニウムカンファースルホネート、1−(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)テトラヒドロチオフェニウムトリフルオロメタンスルホネート、1−(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)テトラヒドロチオフェニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネート、1−(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)テトラヒドロチオフェニウムパーフルオロ−n−オクタンスルホネート、1−(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)テトラヒドロチオフェニウム2−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル−1,1,2,2−テトラフルオロエタンスルホネート、1−(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)テトラヒドロチオフェニウムカンファースルホネート等が挙げられる。これらのテトラヒドロチオフェニウム塩のうち、1−(4−n−ブトキシナフタレン−1−イル)テトラヒドロチオフェニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネート、1−(4−n−ブトキシナフタレン−1−イル)テトラヒドロチオフェニウムパーフルオロ−n−オクタンスルホネート及び1−(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)テトラヒドロチオフェニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネートが好ましい。 Examples of tetrahydrothiophenium salts include 1- (4-n-butoxynaphthalen-1-yl) tetrahydrothiophenium trifluoromethanesulfonate, 1- (4-n-butoxynaphthalen-1-yl) tetrahydrothiophenium nona Fluoro-n-butanesulfonate, 1- (4-n-butoxynaphthalen-1-yl) tetrahydrothiophenium perfluoro-n-octanesulfonate, 1- (4-n-butoxynaphthalen-1-yl) tetrahydrothiophen -Bicyclo [2.2.1] hept-2-yl-1,1,2,2-tetrafluoroethanesulfonate, 1- (4-n-butoxynaphthalen-1-yl) tetrahydrothiophenium camphorsulfonate , 1- (6-n-butoxynaphthalen-2-yl) Trahydrothiophenium trifluoromethanesulfonate, 1- (6-n-butoxynaphthalen-2-yl) tetrahydrothiophenium nonafluoro-n-butanesulfonate, 1- (6-n-butoxynaphthalen-2-yl) tetrahydro Thiophenium perfluoro-n-octane sulfonate, 1- (6-n-butoxynaphthalen-2-yl) tetrahydrothiophenium 2-bicyclo [2.2.1] hept-2-yl-1,1,2 , 2-tetrafluoroethane sulfonate, 1- (6-n-butoxynaphthalen-2-yl) tetrahydrothiophenium camphorsulfonate, 1- (3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl) tetrahydrothiophenium trifluoromethanesulfonate , 1- (3,5-dimethyl-4) Hydroxyphenyl) tetrahydrothiophenium nonafluoro-n-butanesulfonate, 1- (3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl) tetrahydrothiophenium perfluoro-n-octanesulfonate, 1- (3,5-dimethyl-) 4-hydroxyphenyl) tetrahydrothiophenium 2-bicyclo [2.2.1] hept-2-yl-1,1,2,2-tetrafluoroethane sulfonate, 1- (3,5-dimethyl-4-hydroxyl) And phenyl) tetrahydrothiophenium camphorsulfonate and the like. Among these tetrahydrothiophenium salts, 1- (4-n-butoxynaphthalen-1-yl) tetrahydrothiophenium nonafluoro-n-butanesulfonate, 1- (4-n-butoxynaphthalen-1-yl) Tetrahydrothiophenium perfluoro-n-octane sulfonate and 1- (3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl) tetrahydrothiophenium nonafluoro-n-butane sulfonate are preferred.
ヨードニウム塩としては、例えばジフェニルヨードニウムトリフルオロメタンスルホネート、ジフェニルヨードニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネート、ジフェニルヨードニウムパーフルオロ−n−オクタンスルホネート、ジフェニルヨードニウム2−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル−1,1,2,2−テトラフルオロエタンスルホネート、ジフェニルヨードニウムカンファースルホネート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムトリフルオロメタンスルホネート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムパーフルオロ−n−オクタンスルホネート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウム2−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル−1,1,2,2−テトラフルオロエタンスルホネート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムカンファースルホネート等が挙げられる。これらのヨードニウム塩のうち、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネートが好ましい。 Examples of iodonium salts include diphenyliodonium trifluoromethanesulfonate, diphenyliodonium nonafluoro-n-butanesulfonate, diphenyliodonium perfluoro-n-octanesulfonate, diphenyliodonium 2-bicyclo [2.2.1] hept-2-yl- 1,1,2,2-tetrafluoroethanesulfonate, diphenyliodonium camphorsulfonate, bis (4-t-butylphenyl) iodonium trifluoromethanesulfonate, bis (4-t-butylphenyl) iodonium nonafluoro-n-butanesulfonate, Bis (4-t-butylphenyl) iodonium perfluoro-n-octanesulfonate, bis (4-t-butylphenyl) iodonium 2-bicyclo [2.2 1] hept-2-yl-1,1,2,2-tetrafluoroethanesulfonate, bis (4-t- butylphenyl) iodonium camphorsulfonate, and the like. Among these iodonium salts, bis (4-t-butylphenyl) iodonium nonafluoro-n-butanesulfonate is preferred.
N−スルホニルオキシイミド化合物としては、例えばN−(トリフルオロメタンスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(ノナフルオロ−n−ブタンスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(パーフルオロ−n−オクタンスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(2−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル−1,1,2,2−テトラフルオロエタンスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(2−(3−テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカニル)−1,1−ジフルオロエタンスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(カンファースルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド等が挙げられる。これらのN−スルホニルオキシイミド化合物のうち、N−(トリフルオロメタンスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミドが好ましい。 Examples of the N-sulfonyloxyimide compound include N- (trifluoromethanesulfonyloxy) bicyclo [2.2.1] hept-5-ene-2,3-dicarboximide, N- (nonafluoro-n-butanesulfonyloxy) ) Bicyclo [2.2.1] hept-5-ene-2,3-dicarboximide, N- (perfluoro-n-octanesulfonyloxy) bicyclo [2.2.1] hept-5-ene-2 , 3-dicarboximide, N- (2-bicyclo [2.2.1] hept-2-yl-1,1,2,2-tetrafluoroethanesulfonyloxy) bicyclo [2.2.1] hept- 5-ene-2,3-dicarboximide, N- (2- (3- tetracyclo [4.4.0.1 2,5 .1 7,10] dodecanyl) -1,1-difluoro-ethanone Sulfonyloxy) bicyclo [2.2.1] hept-5-ene-2,3-dicarboximide, N- (camphorsulfonyloxy) bicyclo [2.2.1] hept-5-ene-2,3 -Dicarboximide etc. are mentioned. Among these N-sulfonyloxyimide compounds, N- (trifluoromethanesulfonyloxy) bicyclo [2.2.1] hept-5-ene-2,3-dicarboximide is preferred.
また、[A]重合体との相互作用により酸の拡散長を適度に短くするためには、脂環構造を有する下記式(B−1)で表される[B]酸発生剤を用いることが好ましい。下記式(B−1)で表される[B]酸発生剤を用いると、[A]重合体との相溶性が高まるため、レジスト膜中の[B]酸発生剤の分散性を向上させることもできる。[B]酸発生剤の分散性が向上すると、得られるレジストパターンのリソグラフィー特性をより向上させることができる。 Moreover, in order to shorten the diffusion length of an acid appropriately by interaction with a polymer [A], using a [B] acid generator represented by the following formula (B-1) having an alicyclic structure Is preferred. By using a [B] acid generator represented by the following formula (B-1), the compatibility with the [A] polymer is enhanced, so the dispersibility of the [B] acid generator in the resist film is improved. It can also be done. [B] When the dispersibility of the acid generator is improved, the lithography properties of the resulting resist pattern can be further improved.
上記式(B−1)において、Rf1及びRf2は、それぞれ独立して、水素原子、フッ素原子又は炭素数1〜4のフッ素化アルキル基である。nは、1〜3の整数である。ただし、スルホネート基のα位の炭素に結合するRf1及びRf2の両方が水素原子である場合はない。nが2以上の場合、複数のRf1は同一でも異なっていてもよく、複数のRf2は同一でも異なっていてもよい。Rrは、脂環構造を有する炭素数3〜20の1価の有機基である。X+は、1価のカチオンである。 In Formula (B-1) above, Rf 1 and Rf 2 each independently represent a hydrogen atom, a fluorine atom, or a fluorinated alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. n is an integer of 1 to 3; However, it is not the case that both Rf 1 and Rf 2 bonded to the carbon at the α-position of the sulfonate group are hydrogen atoms. When n is 2 or more, the plurality of Rf 1 may be the same or different, and the plurality of Rf 2 may be the same or different. R r is a C3-C20 monovalent organic group having an alicyclic structure. X + is a monovalent cation.
上記Rf1及びRf2で表される炭素数1〜4のフッ素化アルキル基としては、例えばフルオロメチル基、ジフルオロメチル基、トリフルオロメチル基、フルオロエチル基、ジフルオロエチル基、トリフルオロエチル基、パーフルオロエチル基、フルオロプロピル基、ジフルオロプロピル基、トリフルオロプロピル基、ペンタフルオロプロピル基、ヘキサフルオロプロピル基、パーフルオロプロピル基、フルオロブチル基、ジフルオロブチル基、トリフルオロブチル基、テトラフルオロブチル基、ペンタフルオロブチル基、パーフルオロブチル基等が挙げられる。 The fluorinated alkyl group having 1 to 4 carbon atoms represented by R f 1 and R f 2 includes, for example, fluoromethyl group, difluoromethyl group, trifluoromethyl group, fluoroethyl group, difluoroethyl group, trifluoroethyl group, Perfluoroethyl group, fluoropropyl group, difluoropropyl group, trifluoropropyl group, pentafluoropropyl group, hexafluoropropyl group, perfluoropropyl group, fluorobutyl group, difluorobutyl group, trifluorobutyl group, tetrafluorobutyl group And pentafluorobutyl group, perfluorobutyl group and the like.
上記Rrで表される脂環構造を有する1価の有機基としては、例えばシクロペンチル基、シクロヘキシル基、1−ノルボルニル基、2−ノルボルニル基、1−ノルボルネニル基、2−ノルボルネニル基、1−アダマンチル基、2−アダマンチル基、フリル基、及びこれらの基が結合したメチレン基若しくはエチレン基、プロピレン基、ブチレン基等のアルキレン基などが挙げられる。この中で、ノルボルニル基、アダマンチル基等の多環の脂環構造を有する基が好ましく、アダマンチル基を有する基がより好ましい。 The monovalent organic group having an alicyclic structure represented by R r is, for example, cyclopentyl group, cyclohexyl group, 1-norbornyl group, 2-norbornyl group, 1-norbornenyl group, 2-norbornenyl group, 1-adamantyl And 2-adamantyl group, furyl group, and an alkylene group such as a methylene group or ethylene group, propylene group, butylene group or the like to which these groups are bonded. Among these, a group having a polycyclic alicyclic structure such as a norbornyl group and an adamantyl group is preferable, and a group having an adamantyl group is more preferable.
上記Rrが有する水素原子の一部又は全部は、置換基で置換されていてもよい。この置換基としては、例えばヒドロキシ基、カルボキシ基、アルキルカルボニル基、シアノ基、ニトロ基、スルホンアミド基、オキソ基等が挙げられる。 One part or all part of the hydrogen atom which said R r has may be substituted by the substituent. Examples of this substituent include a hydroxy group, a carboxy group, an alkylcarbonyl group, a cyano group, a nitro group, a sulfonamide group, an oxo group and the like.
上記Rrで表される脂環構造を有する1価の有機基としては、下記式(i)で表される基が好ましい。 The monovalent organic group having an alicyclic structure represented by R r is preferably a group represented by the following formula (i).
上記式(i)において、Aは、(m+1)価の連結基である。mは、1〜3の整数である。Rr1は、脂環構造を有する炭素数3〜20の1価の有機基である。 In the above formula (i), A is a (m + 1) -valent linking group. m is an integer of 1 to 3; R r1 is a C3-C20 monovalent organic group having an alicyclic structure.
上記Aで表される(m+1)価の連結基としては、例えば
2価の連結基として、エステル基、エーテル基、カルボニル基、アミド基、イミノ基、アルカンジイル基、シクロアルカンジイル基、アリーレン基、アラルキレン基等が挙げられる。
3価の連結基として、アルカントリイル基、シクロアルカントリイル基、アレーントリイル基等が挙げられる。
4価の連結基として、アルカンテトライル基、シクロアルカンテトライル基、アレーンテトライル基等が挙げられる。
Examples of the (m + 1) -valent linking group represented by A above include, as a divalent linking group, an ester group, an ether group, a carbonyl group, an amido group, an imino group, an alkanediyl group, a cycloalkanediyl group, an arylene group And aralkylene groups.
Examples of the trivalent linking group include alkanetriyl group, cycloalkanetriyl group, arenetriyl group and the like.
Examples of the tetravalent linking group include alkanetetrayl group, cycloalkanetetrayl group, and arenetetrayl group.
上記Rr1で表される脂環構造を有する炭素数3〜20の1価の有機基の例としては、上記Rrの例を挙げることができる。 As an example of a C3-C20 monovalent organic group which has the alicyclic structure represented by said R <r1 >, the example of said R <r > can be mentioned.
上記X+で表されるカチオンとしては、硫黄、ヨウ素、リン、窒素等を含むオニウムカチオンが挙げられ、具体的には、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、ヨードニウムカチオン、ホスホニウムカチオン、ジアゾニウムカチオン、ピリジニウムカチオン等が挙げられる。この中で、スルホニウムカチオン及びテトラヒドロチオフェニウムカチオンが好ましく、スルホニウムカチオンがより好ましい。 Examples of the cation represented by X + include onium cations including sulfur, iodine, phosphorus, nitrogen and the like, and specifically, sulfonium cations, tetrahydrothiophenium cations, iodonium cations, phosphonium cations, diazonium cations, Pyridinium cation etc. are mentioned. Among these, sulfonium cation and tetrahydrothiophenium cation are preferable, and sulfonium cation is more preferable.
上記式(B−1)で表される[B]酸発生剤としては、下記式で表されるもの等が挙げられる。 As a [B] acid generator represented by said Formula (B-1), the thing etc. which are represented by a following formula are mentioned.
上記式中、X+は、上記式(B−1)と同義である。 In said formula, X <+> is synonymous with said formula (B-1).
これらの[B]酸発生体は、単独で使用してもよく2種以上を併用してもよい。[B]酸発生体が[B]酸発生剤である場合の含有量の下限としては、レジストとしての感度及び現像性を確保する観点から、[A]重合体100質量部に対して、0.1質量部が好ましく、0.5質量部がより好ましく、1質量部がさらに好ましい。同様の観点から、上記含有量の上限としては、50質量部が好ましく、40質量部がより好ましく、30質量部がさらに好ましい。 These [B] acid generators may be used alone or in combination of two or more. [B] The lower limit of the content when the acid generator is [B] acid generator is 0 with respect to 100 parts by mass of the polymer [A] from the viewpoint of securing the sensitivity and the developability as a resist. 1 part by mass is preferable, 0.5 parts by mass is more preferable, and 1 part by mass is more preferable. From the same viewpoint, the upper limit of the content is preferably 50 parts by mass, more preferably 40 parts by mass, and still more preferably 30 parts by mass.
<[C]溶媒>
感放射線性樹脂組成物(I)に含まれる[C]溶媒としては、少なくとも上記の[A]重合体、[B]酸発生体、及び必要に応じて加えられる任意成分を溶解又は分散できれば特に限定されず、アルコール系溶媒、ケトン系溶媒、アミド系溶媒、エーテル系溶媒、エステル系溶媒、これらの2種以上の混合溶媒等が使用できる。[C]溶媒の具体例としては、上記現像工程の現像液に使用できる有機溶媒として例示したものと同様の溶媒等が挙げられる。これらのうち、酢酸プロピレングリコールモノメチルエーテル及びシクロヘキサノンが好ましい。これらの溶媒は1種でもよく、2種以上を組み合わせて使用することもできる。
<[C] solvent>
As the [C] solvent contained in the radiation sensitive resin composition (I), it is possible to dissolve or disperse at least the above-mentioned [A] polymer, [B] acid generator, and optional components added as needed. There is no limitation, and alcohol solvents, ketone solvents, amide solvents, ether solvents, ester solvents, mixed solvents of two or more of these, and the like can be used. Specific examples of the solvent [C] include the same solvents as those exemplified as the organic solvent which can be used in the developer in the above-mentioned developing step. Among these, propylene glycol monomethyl ether and cyclohexanone are preferable. These solvents may be used alone or in combination of two or more.
<[D]酸拡散制御体>
感放射線性樹脂組成物(I)は、[D]酸拡散制御体を含有していてもよい。[D]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することによって、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する。また、感放射線性樹脂組成物(I)の貯蔵安定性が向上するため、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る。これにより、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。感放射線性樹脂組成物(I)における[D]酸拡散制御体の含有形態としては、遊離の化合物の形態(以下、適宜「[D]酸拡散制御剤」ということがある。)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。
<[D] Acid Diffusion Controller>
The radiation sensitive resin composition (I) may contain a [D] acid diffusion controller. The acid diffusion controller [D] exerts an effect of suppressing an undesirable chemical reaction in the non-exposed area by controlling the diffusion phenomenon of the acid generated from the acid generator in the resist film by exposure [B]. In addition, since the storage stability of the radiation sensitive resin composition (I) is improved, it is possible to suppress the line width change of the resist pattern due to the change of the drawing time from exposure to development processing. Thereby, the radiation sensitive resin composition excellent in process stability is obtained. As a containing form of the [D] acid diffusion controlling body in the radiation sensitive resin composition (I), it is heavy even in the form of a free compound (hereinafter sometimes referred to as “[D] acid diffusion controlling agent” as appropriate). It may be in the form of being incorporated as a part of coalescence or both of these forms.
[D]酸拡散制御剤としては、例えばアミン化合物、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。 Examples of the acid diffusion control agent (D) include amine compounds, amide group-containing compounds, urea compounds and nitrogen-containing heterocyclic compounds.
アミン化合物としては、例えばモノ(シクロ)アルキルアミン類;ジ(シクロ)アルキルアミン類;トリ(シクロ)アルキルアミン類;置換アルキルアニリン及びその誘導体;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、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、4,4’−ジアミノベンゾフェノン、4,4’−ジアミノジフェニルアミン、2,2−ビス(4−アミノフェニル)プロパン、2−(3−アミノフェニル)−2−(4−アミノフェニル)プロパン、2−(4−アミノフェニル)−2−(3−ヒドロキシフェニル)プロパン、2−(4−アミノフェニル)−2−(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、1,4−ビス(1−(4−アミノフェニル)−1−メチルエチル)ベンゼン、1,3−ビス(1−(4−アミノフェニル)−1−メチルエチル)ベンゼン、ビス(2−ジメチルアミノエチル)エーテル、ビス(2−ジエチルアミノエチル)エーテル、1−(2−ヒドロキシエチル)−2−イミダゾリジノン、2−キノキサリノール、N,N,N’,N’−テトラキス(2−ヒドロキシプロピル)エチレンジアミン、N,N,N’,N’’N’’−ペンタメチルジエチレントリアミン等が挙げられる。 Examples of amine compounds include mono (cyclo) alkylamines; di (cyclo) alkylamines; tri (cyclo) alkylamines; substituted alkylanilines and derivatives thereof; ethylenediamine, N, N, N ′, N′-tetra Methylethylenediamine, tetramethylenediamine, hexamethylenediamine, 4,4′-diaminodiphenylmethane, 4,4′-diaminodiphenylether, 4,4′-diaminobenzophenone, 4,4′-diaminodiphenylamine, 2,2-bis (4 -Aminophenyl) propane, 2- (3-aminophenyl) -2- (4-aminophenyl) propane, 2- (4-aminophenyl) -2- (3-hydroxyphenyl) propane, 2- (4-amino) Phenyl) -2- (4-hydroxyphenyl) propane, 1, -Bis (1- (4-aminophenyl) -1-methylethyl) benzene, 1,3-bis (1- (4-aminophenyl) -1-methylethyl) benzene, bis (2-dimethylaminoethyl) ether Bis (2-diethylaminoethyl) ether, 1- (2-hydroxyethyl) -2-imidazolidinone, 2-quinoxalinol, N, N, N ′, N′-tetrakis (2-hydroxypropyl) ethylenediamine, N, N, N ', N' 'N' '-pentamethyl diethylene triamine etc. are mentioned.
アミド基含有化合物としては、例えばN−t−ブトキシカルボニル基含有アミノ化合物、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、N−アセチル−1−アダマンチルアミン、i−シアヌル酸トリス(2−ヒドロキシエチル)等が挙げられる。 Examples of the amide group-containing compound include N-t-butoxycarbonyl group-containing amino compounds, formamide, N-methylformamide, N, N-dimethylformamide, acetamide, N-methylacetamide, N, N-dimethylacetamide, propionamide, Benzamide, pyrrolidone, N-methylpyrrolidone, N-acetyl-1-adamantylamine, tris (2-hydroxyethyl) i-cyanurate 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−n−ブチルチオウレア等が挙げられる。 Examples of urea compounds include urea, methylurea, 1,1-dimethylurea, 1,3-dimethylurea, 1,1,3,3-tetramethylurea, 1,3-diphenylurea, tri-n-butylthiourea and the like. Can be mentioned.
含窒素複素環化合物としては、例えばイミダゾール類;ピリジン類;ピペラジン類;ピラジン、ピラゾール、ピリダジン、キノザリン、プリン、ピロリジン、ピペリジン、ピペリジンエタノール、3−ピペリジノ−1,2−プロパンジオール、モルホリン、4−メチルモルホリン、1−(4−モルホリニル)エタノール、4−アセチルモルホリン、3−(N−モルホリノ)−1,2−プロパンジオール、1,4−ジメチルピペラジン、1,4−ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン等が挙げられる。 The nitrogen-containing heterocyclic compounds include, for example, imidazoles; pyridines; piperazines; pyrazine, pyrazole, pyridazine, quinozalin, purine, pyrrolidine, piperidine, piperidine ethanol, 3-piperidino-1,2-propanediol, morpholine, 4- Methyl morpholine, 1- (4-morpholinyl) ethanol, 4-acetylmorpholine, 3- (N-morpholino) -1,2-propanediol, 1,4-dimethylpiperazine, 1,4-diazabicyclo [2.2.2 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。光崩壊性塩基の一例としては、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がある。オニウム塩化合物としては、例えば下記式(D1)で表されるスルホニウム塩化合物、下記式(D2)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, it is also possible to use a photodisintegrable base which is photosensitive upon exposure to generate a weak acid. An example of the photodisintegrable base is an onium salt compound which is decomposed by exposure to lose acid diffusion controllability. Examples of the onium salt compound include a sulfonium salt compound represented by the following formula (D1), an iodonium salt compound represented by the following formula (D2), and the like.
上記式(D1)及び式(D2)中、R40〜R44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。Z−はOH−、RD−COO−、RD−SO3 −又は下記式(D3)で表されるアニオンである。ただし、RDは、アルキル基、アリール基又はアルカリール基である。 R < 40 > -R < 44 > is respectively independently a hydrogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, a hydroxyl group, or a halogen atom in said Formula (D1) and Formula (D2). Z - is OH -, R D -COO -, R D -SO 3 - is an anion represented by or the following formula (D3). However, R D is an alkyl group, an aryl group or an alkaryl group.
上記式(D3)中、R45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基である。uは0〜2の整数である。 In the above formula (D3), R 45 is a linear or branched alkyl group having 1 to 12 carbon atoms in which a part or all of hydrogen atoms may be substituted with a fluorine atom, or 1 to 12 carbon atoms Or a linear or branched alkoxy group of u is an integer of 0 to 2;
[D]酸拡散制御体が[D]酸拡散制御剤の場合、[D]酸拡散制御剤の含有量としては、[A]重合体100質量部に対して、通常5質量部以下である。[D]酸拡散制御剤の含有量が5質量部を超えると、レジストとしての感度が低下する傾向にある。 When the acid diffusion controller [D] is an acid diffusion controller, the content of the acid diffusion controller [D] is usually 5 parts by mass or less based on 100 parts by mass of the polymer [A]. . [D] If the content of the acid diffusion control agent exceeds 5 parts by mass, the sensitivity as a resist tends to decrease.
<その他の成分>
感放射線性樹脂組成物(I)は、その他の成分として、[A]重合体以外の重合体であって、フッ素原子を含有する重合体(以下、「[E]重合体」ともいう。)、[F]偏在化促進剤、脂環式骨格化合物、界面活性剤等のその他の成分を含有していてもよい。
<Other ingredients>
The radiation sensitive resin composition (I) is a polymer other than the polymer [A] as another component, and contains a fluorine atom (hereinafter, also referred to as "[E] polymer"). , [F] An uneven distribution promoting agent, an alicyclic skeleton compound, and other components such as a surfactant may be contained.
[[E]重合体]
感放射線性樹脂組成物(I)が、[E]重合体を含有すると、レジスト膜を形成した際に、膜中の[E]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で偏在化する傾向があるため、液浸露光時における[B]酸発生剤、[D]酸拡散制御剤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[E]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るため、水滴が残らずに高速でのスキャン露光が可能となる。このように感放射線性樹脂組成物(I)が[E]重合体を含有することにより、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。
[[E] polymer]
When the radiation sensitive resin composition (I) contains an [E] polymer, when the resist film is formed, the oil repellency characteristic of the [E] polymer in the film makes its distribution near the surface of the resist film Since there is a tendency to become unevenly distributed, it is possible to suppress the dissolution of the [B] acid generator, the [D] acid diffusion control agent, etc. at the time of immersion exposure to the immersion medium. Further, by the water repellency characteristic of the [E] polymer, the advancing contact angle between the resist film and the immersion medium can be controlled within a desired range, and the generation of bubble defects can be suppressed. Furthermore, since the receding contact angle between the resist film and the immersion medium is increased, high-speed scan exposure can be performed without leaving water droplets. Thus, when the radiation sensitive resin composition (I) contains the [E] polymer, a resist film suitable for immersion exposure can be formed.
[E]重合体としては、フッ素原子を有している限り、特に限定されないが、[A]重合体よりフッ素原子含有率(質量%)が高いことが好ましい。[A]重合体よりフッ素原子含有率が高いことで、上述の偏在化の度合いがより高くなり、得られるレジスト膜の撥水性及び溶出抑制性等の特性が向上する。 The polymer [E] is not particularly limited as long as it has a fluorine atom, but the fluorine atom content (mass%) is preferably higher than that of the polymer [A]. [A] Since the fluorine atom content rate is higher than that of the polymer, the degree of uneven distribution described above becomes higher, and the characteristics such as water repellency and elution suppression property of the obtained resist film are improved.
[E]重合体は、フッ素原子を構造中に含む単量体を1種類以上重合することにより形成される。 [E] The polymer is formed by polymerizing one or more types of monomers containing a fluorine atom in the structure.
上記フッ素原子を構造中に含む単量体としては、主鎖にフッ素原子を含む重合体を与える単量体、側鎖にフッ素原子を含む重合体を与える単量体、主鎖と側鎖とにフッ素原子を含む重合体を与える単量体等が挙げられる。 As the monomer containing the fluorine atom in the structure, a monomer giving a polymer containing a fluorine atom in the main chain, a monomer giving a polymer containing a fluorine atom in the side chain, a main chain and a side chain And monomers giving a polymer containing a fluorine atom.
主鎖にフッ素原子を含む重合体を与える単量体としては、例えばα−フルオロアクリレート化合物、α−トリフルオロメチルアクリレート化合物、β−フルオロアクリレート化合物、β−トリフルオロメチルアクリレート化合物、α,β−フルオロアクリレート化合物、α,β−トリフルオロメチルアクリレート化合物、1つ以上のビニル部位の水素がフッ素原子又はトリフルオロメチル基で置換された化合物等が挙げられる。 Examples of the monomer giving a polymer containing a fluorine atom in the main chain include α-fluoroacrylate compounds, α-trifluoromethylacrylate compounds, β-fluoroacrylate compounds, β-trifluoromethylacrylate compounds, α, β- A fluoroacrylate compound, an alpha, beta- trifluoromethyl acrylate compound, a compound in which hydrogen of one or more vinyl moieties is substituted with a fluorine atom or a trifluoromethyl group, and the like can be mentioned.
側鎖にフッ素原子を含む重合体を与える単量体としては、例えばノルボルネンのような脂環式オレフィン化合物の二重結合を含まない部位にフッ素原子又はフルオロアルキル基若しくはその誘導基が結合したもの、アクリル酸又はメタクリル酸とフルオロアルキル基又はその誘導基とのエステル化合物、1つ以上のオレフィンの二重結合を含まない部位にフッ素原子又はフルオロアルキル基若しくはその誘導基が結合したもの等が挙げられる。 As a monomer giving a polymer containing a fluorine atom in the side chain, for example, a compound in which a fluorine atom or a fluoroalkyl group or a derivative thereof is bonded to a site not containing a double bond of an alicyclic olefin compound such as norbornene And ester compounds of acrylic acid or methacrylic acid with a fluoroalkyl group or a derivative thereof, and a compound in which a fluorine atom or a fluoroalkyl group or a derivative thereof is bonded to a site not containing a double bond of one or more olefins. Be
主鎖と側鎖とにフッ素原子を含む重合体を与える単量体としては、例えばα−フルオロアクリル酸、β−フルオロアクリル酸、α,β−フルオロアクリル酸、α−トリフルオロメチルアクリル酸、β−トリフルオロメチルアクリル酸、α,β−トリフルオロメチルアクリル酸等とフルオロアルキル基又はその誘導基とのエステル化合物、1つ以上のビニル部位の水素がフッ素原子又はトリフルオロメチル基で置換された化合物の二重結合を含まない部位にフッ素原子又はフルオロアルキル基若しくはその誘導基が結合したもの、1つ以上の脂環式オレフィン化合物の二重結合に結合している水素をフッ素原子又はトリフルオロメチル基で置換し、かつ二重結合を含まない部位にフルオロアルキル基又はその誘導基が結合したもの等が挙げられる。なお、上記脂環式オレフィン化合物とは、環の一部が二重結合である化合物を示す。 As a monomer giving a polymer containing a fluorine atom in the main chain and side chain, for example, α-fluoroacrylic acid, β-fluoroacrylic acid, α, β-fluoroacrylic acid, α-trifluoromethylacrylic acid, An ester compound of β-trifluoromethyl acrylic acid, α, β-trifluoromethyl acrylic acid, etc. with a fluoroalkyl group or a derivative thereof, hydrogen of one or more vinyl sites is substituted by a fluorine atom or a trifluoromethyl group Or a compound in which a fluorine atom or a fluoroalkyl group or a derivative thereof is bonded to a site not containing a double bond of the compound, a hydrogen bonded to a double bond of one or more alicyclic olefin compounds What has a fluoroalkyl group or its derivative group couple | bonded with the site | part which is substituted with a fluoromethyl group and does not contain a double bond etc. are mentioned. In addition, the said alicyclic olefin compound shows the compound in which a part of ring is a double bond.
[E]重合体が有する構造単位としては、下記式(F1)で表される構造単位(以下、「構造単位(F−I)」ともいう。)が挙げられる。 [E] As a structural unit which a polymer has, the structural unit (Hereafter, it is also mentioned "a structural unit (FI)") represented by a following formula (F1) is mentioned.
上記式(F1)中、R46は水素、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。Eは2価の連結基である。R47は少なくとも1つ以上のフッ素原子を含有する炭素数1〜6の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基又は炭素数4〜20の1価の脂環式炭化水素基若しくはその誘導基である。 In the above formula (F1), R 46 is hydrogen, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group. E is a divalent linking group. R 47 represents a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms or a monovalent alicyclic hydrocarbon group having 4 to 20 carbon atoms containing at least one or more fluorine atoms or a derivative thereof .
Eで表される2価の連結基としては、例えば単結合、酸素原子、硫黄原子、カルボニルオキシ基、オキシカルボニル基、アミド基、スルホニルアミド基、ウレタン基等が挙げられる。 Examples of the divalent linking group represented by E include a single bond, an oxygen atom, a sulfur atom, a carbonyloxy group, an oxycarbonyl group, an amido group, a sulfonylamide group, a urethane group and the like.
構造単位(F−I)を与える単量体としては、トリフルオロメチル(メタ)アクリル酸エステル、2,2,2−トリフルオロエチル(メタ)アクリル酸エステル、パーフルオロエチル(メタ)アクリル酸エステル、パーフルオロn−プロピル(メタ)アクリル酸エステル、パーフルオロi−プロピル(メタ)アクリル酸エステル、パーフルオロn−ブチル(メタ)アクリル酸エステル、パーフルオロi−ブチル(メタ)アクリル酸エステル、パーフルオロt−ブチル(メタ)アクリル酸エステル、2−(1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロピル)(メタ)アクリル酸エステル、1−(2,2,3,3,4,4,5,5−オクタフルオロペンチル)(メタ)アクリル酸エステル、パーフルオロシクロヘキシルメチル(メタ)アクリル酸エステル、1−(2,2,3,3,3−ペンタフルオロプロピル)(メタ)アクリル酸エステル、1−(3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9,10,10,10−ヘプタデカフルオロデシル)(メタ)アクリル酸エステル、1−(5−トリフルオロメチル−3,3,4,4,5,6,6,6−オクタフルオロヘキシル)(メタ)アクリル酸エステル等が挙げられる。 As a monomer which gives a structural unit (F-I), trifluoromethyl (meth) acrylic acid ester, 2,2,2- trifluoroethyl (meth) acrylic acid ester, perfluoroethyl (meth) acrylic acid ester Perfluoro n-propyl (meth) acrylate, Perfluoro i-propyl (meth) acrylate, Perfluoro n-butyl (meth) acrylate, Perfluoro i-butyl (meth) acrylate, Per Fluoro t-butyl (meth) acrylate, 2- (1,1,1,3,3,3-hexafluoropropyl) (meth) acrylate, 1- (2,2,3,3,4,5 4,5,5-octafluoropentyl) (meth) acrylic acid ester, perfluorocyclohexylmethyl (meth) acrylic Ester, 1- (2,2,3,3,3-pentafluoropropyl) (meth) acrylic acid ester, 1- (3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8 , 8, 9, 9, 10, 10, 10-heptadecafluorodecyl) (meth) acrylic acid ester, 1- (5-trifluoromethyl-3,3,4,4,5,6,6,6- Octafluorohexyl) (meth) acrylic acid ester etc. are mentioned.
[E]重合体は、構造単位(F−I)を1種のみ含有していてもよく、2種以上含有していてもよい。構造単位(F−I)の含有割合の下限は、[E]重合体における全構造単位を100モル%とした場合に、通常5モル%、好ましくは10モル%、より好ましくは15モル%である。この構造単位(F−I)の含有割合が上記下限未満であると、70度以上の後退接触角を達成できない場合がある。 [E] The polymer may contain only one type of structural unit (F-I), or may contain two or more types. The lower limit of the content ratio of the structural unit (F-I) is usually 5 mol%, preferably 10 mol%, more preferably 15 mol%, based on 100 mol% of all structural units in the polymer [E]. is there. If the content ratio of the structural unit (F-I) is less than the above lower limit, a receding contact angle of 70 degrees or more may not be achieved.
[E]重合体のMwの下限としては、1,000が好ましい。また、上記Mwの上限としては、50,000が好ましく、30,000がより好ましく、10,000がさらに好ましい。[E]重合体のMwを上記下限以上とすることにより、十分な前進接触角を得ることができる。一方、Mwを上記上限以下とすることにより、レジストとした際の現像性を向上させることができる。 As a minimum of Mw of [E] polymer, 1,000 is preferred. Moreover, as an upper limit of said Mw, 50,000 are preferable, 30,000 are more preferable, and 10,000 are more preferable. [E] A sufficient advancing contact angle can be obtained by setting the Mw of the polymer to the above lower limit or more. On the other hand, by making Mw below the above-mentioned upper limit, the developability at the time of using it as a resist can be improved.
[E]重合体のMwとMnとの比(Mw/Mn)の下限としては、通常1である。また、上記比(Mw/Mn)の上限としては、3が好ましく、2がより好ましい。 The lower limit of the ratio (Mw / Mn) of Mw to Mn of the polymer (E) is usually 1. Moreover, as an upper limit of the said ratio (Mw / Mn), 3 is preferable and 2 is more preferable.
[E]重合体は、例えばラジカル開始剤を使用して所定の各構造単位を与える単量体を適当な溶媒中で重合することにより合成できる。 [E] The polymer can be synthesized, for example, by polymerizing monomers giving the given structural units in a suitable solvent, using a radical initiator.
感放射線性樹脂組成物(I)が[E]重合体を含む場合、[E]重合体の含有量の下限としては、[A]重合体100質量部に対して0.1質量部が好ましく、1質量部がより好ましく、2質量部がさらに好ましい。また、上記含有量の上限としては、20質量部が好ましく、10質量部がより好ましく、5質量部がさらに好ましい。感放射線性樹脂組成物(I)における[E]重合体の含有量が上記範囲の場合、得られるレジスト膜表面の撥水性及び溶出抑制性をさらに高めることができる。 When radiation sensitive resin composition (I) contains an [E] polymer, as a lower limit of content of a [E] polymer, 0.1 mass parts is preferred to 100 mass parts of [A] polymers. 1 part by mass is more preferable, and 2 parts by mass is more preferable. Moreover, as an upper limit of the said content, 20 mass parts is preferable, 10 mass parts is more preferable, 5 mass parts is more preferable. When the content of the [E] polymer in the radiation sensitive resin composition (I) is in the above range, the water repellency and the dissolution suppressing property of the obtained resist film surface can be further enhanced.
[[F]偏在化促進剤]
感放射線性樹脂組成物(I)は、[F]偏在化促進剤を含有していてもよい。[F]偏在化促進剤は、感放射線性樹脂組成物(I)が[E]重合体を含有する場合に、[E]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。感放射線性樹脂組成物(I)に[F]偏在化促進剤を含有させることで、[E]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、LWR性能を損なうことなく、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を可能にしたりして、結果としてウォーターマーク欠陥等の液浸由来欠陥を効果的に抑制できる。[F]偏在化促進剤としては、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。
[[F] uneven distribution promoter]
The radiation sensitive resin composition (I) may contain a [F] uneven distribution promoting agent. [F] The uneven distribution promoting agent has an effect of segregating the [E] polymer on the resist film surface more efficiently when the radiation sensitive resin composition (I) contains the [E] polymer. It is a thing. When the radiation sensitive resin composition (I) contains the [F] uneven distribution promoting agent, the amount of the [E] polymer added can be smaller than that of the prior art. Therefore, the elution of the components from the resist film to the immersion liquid can be further suppressed without impairing the LWR performance, or the immersion exposure can be performed at high speed by high-speed scanning, resulting in the watermark defect as a result. And so forth can be effectively suppressed. [F] Examples of the uneven distribution promoting agent include low molecular weight compounds having a relative dielectric constant of 30 or more and 200 or less and a boiling point at 1 atmospheric pressure of 100 ° C. or more. Specific examples of such compounds include lactone compounds, carbonate compounds, nitrile compounds, polyhydric alcohols and the like.
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, norbornane lactone and the like. As said carbonate compound, a propylene carbonate, ethylene carbonate, a butylene carbonate, vinylene carbonate etc. are mentioned, for example. Examples of the nitrile compound include succinonitrile and the like. Examples of the polyhydric alcohol include glycerin and the like.
[F]偏在化促進剤としては、液浸由来欠陥をさらに効果的に抑制する観点から、ラクトン化合物が好ましく、γ−ブチロラクトンがより好ましい。 [F] The ubiquitination promoter is preferably a lactone compound, and more preferably γ-butyrolactone, from the viewpoint of more effectively suppressing the immersion-induced defects.
感放射線性樹脂組成物(I)が[F]偏在化促進剤を含有する場合、[F]偏在化促進剤の含有量の下限としては、感放射線性樹脂組成物(I)における重合体の総量100質量部に対して、10質量部が好ましく、15質量部がより好ましく、20質量部がさらに好ましく、25質量部が特に好ましい。また、[F]偏在化促進剤の含有量の上限としては、500質量部が好ましく、300質量部がより好ましく、250質量部がさらに好ましく、200質量部が特に好ましい。[F]偏在化促進剤の含有量が上記範囲内の場合、液浸由来欠陥をさらに効果的に抑制できる。 When the radiation sensitive resin composition (I) contains a [F] uneven distribution promoting agent, the lower limit of the content of the [F] uneven distribution promoting agent is the polymer of the radiation sensitive resin composition (I) 10 parts by mass is preferable, 15 parts by mass is more preferable, 20 parts by mass is more preferable, and 25 parts by mass is particularly preferable based on 100 parts by mass of the total amount. Moreover, as an upper limit of content of a [F] uneven distribution promoter, 500 mass parts is preferable, 300 mass parts is more preferable, 250 mass parts is more preferable, 200 mass parts is especially preferable. [F] When the content of the uneven distribution promoting agent is in the above range, the immersion-induced defects can be further effectively suppressed.
[脂環式骨格化合物]
感放射線性樹脂組成物(I)が、上記脂環式骨格化合物を含んでいると、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さらに改善することができる。脂環式骨格化合物としては、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。
[Alicyclic skeleton compound]
When the radiation sensitive resin composition (I) contains the above-mentioned alicyclic skeleton compound, dry etching resistance, pattern shape, adhesion to a substrate, and the like can be further improved. Examples of alicyclic skeleton compounds include adamantane derivatives such as 1-adamantane carboxylic acid, 2-adamantanone, t-butyl 1-adamantane carboxylic acid; t-butyl deoxycholate, t-butoxycarbonylmethyl deoxycholate, Deoxycholic acid esters such as 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 . 17,10 ] dodecane, 2-hydroxy-9-methoxycarbonyl-5-oxo-4-oxa-tricyclo [4.2.1.0 3,7 ] nonane and the like.
[界面活性剤]
感放射線性樹脂組成物(I)が、上記界面活性剤を含んでいると、塗布性、ストリエーション、現像性等をさらに改善することができる。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などが挙げられる。
[Surfactant]
When the radiation sensitive resin composition (I) contains the above-mentioned surfactant, coating properties, striation, developability and the like can be further improved. As surfactant, for example, polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene stearyl ether, polyoxyethylene oleyl ether, polyoxyethylene n-octylphenyl ether, polyoxyethylene n-nonylphenyl ether, polyethylene glycol dilaurate, polyethylene glycol di Nonionic surfactants, such as stearate, etc. are mentioned.
感放射線性樹脂組成物(I)における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1質量部以下である。 As content of surfactant in radiation sensitive resin composition (I), it is 1 mass part or less normally with respect to 100 mass parts of [A] polymer.
<感放射線性樹脂組成物(I)の調製方法>
感放射線性樹脂組成物(I)は、例えば[A]重合体、[B]酸発生体、[C]溶媒及び任意成分を所定の割合で混合することにより調製できる。混合する際の組成物中の固形分([C]溶媒以外の成分)の濃度の下限としては、0.1質量%が好ましく、0.5質量%がより好ましく、1質量%がさらに好ましい。また、上記濃度の上限としては、50質量%が好ましく、30質量%がより好ましく、10質量%がさらに好ましい。また、感放射線性樹脂組成物(I)は、その使用に際して、例えば孔径0.2μm程度のフィルターでろ過することによって調製される。
<Method of Preparing Radiation-Sensitive Resin Composition (I)>
The radiation sensitive resin composition (I) can be prepared, for example, by mixing the [A] polymer, the [B] acid generator, the [C] solvent and an optional component in a predetermined ratio. As a minimum of concentration of solid content (components other than a [C] solvent) in a composition at the time of mixing, 0.1 mass% is preferred, 0.5 mass% is more preferable, and 1 mass% is more preferable. Moreover, as an upper limit of the said density | concentration, 50 mass% is preferable, 30 mass% is more preferable, and 10 mass% is more preferable. The radiation sensitive resin composition (I) is prepared, for example, by filtration with a filter having a pore diameter of about 0.2 μm when used.
<感放射線性樹脂組成物>
本発明の感放射線性樹脂組成物は、酸の作用により有機溶媒を含む現像液への溶解性が低下する重合体、感放射線性酸発生体、及び溶媒を含有する感放射線性樹脂組成物であって、上記重合体が、上記式(2−1)、上記式(2−2)又は上記式(3)で表される第1酸解離性基を含む構造単位を有することを特徴とする。
Radiation-sensitive resin composition
The radiation sensitive resin composition of the present invention is a radiation sensitive resin composition containing a polymer, a radiation sensitive acid generator, and a solvent, the solubility of which in an organic solvent is reduced by the action of an acid. The polymer is characterized by having a structural unit containing a first acid dissociable group represented by the formula (2-1), the formula (2-2) or the formula (3). .
本発明の別の感放射線性樹脂組成物は、酸の作用により有機溶媒を含む現像液への溶解性が低下する重合体、感放射線性酸発生体、及び溶媒を含有する感放射線性樹脂組成物であって、上記重合体が、上記式(4−1)又は上記式(4−2)で表される第1基を含む構造単位を有することを特徴とする。 Another radiation sensitive resin composition of the present invention is a radiation sensitive resin composition comprising a polymer whose solubility in a developer containing an organic solvent is reduced by the action of an acid, a radiation sensitive acid generator, and a solvent. The polymer is characterized by having a structural unit containing a first group represented by the above formula (4-1) or the above formula (4-2).
当該感放射線性樹脂組成物を、有機溶媒を含む現像液で現像するレジストパターン形成方法に用いることにより、光学コントラストを高めつつ、レジスト膜の収縮を抑制することができ、かつLWR等を向上させることができる。当該感放射線性樹脂組成物については、上記レジストパターン形成方法において感放射線性樹脂組成物(I)として説明しているので、ここでは説明を省略する。 By using the radiation sensitive resin composition in a resist pattern forming method of developing with a developer containing an organic solvent, it is possible to suppress the shrinkage of the resist film while improving the optical contrast while improving the LWR and the like. be able to. Since the said radiation sensitive resin composition is demonstrated as radiation sensitive resin composition (I) in the said resist pattern formation method, description is abbreviate | omitted here.
以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。なお、実施例及び比較例における各測定は、下記の方法により行った。 EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be specifically described based on examples, but the present invention is not limited to these examples. In addition, each measurement in an Example and a comparative example was performed by the following method.
[重量平均分子量(Mw)及び数平均分子量(Mn)]
東ソー社のGPCカラム(G2000HXL:2本、G3000HXL:1本、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ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(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。
[Weight average molecular weight (Mw) and number average molecular weight (Mn)]
Using Tosoh GPC column (G2000HXL: 2 columns, G3000HXL: 1 column, G4000HXL: 1 column), flow rate: 1.0 mL / min, elution solvent: tetrahydrofuran, sample concentration: 1.0% by mass, sample injection amount: 100 μL, column temperature: 40 ° C., detector: Measured by gel permeation chromatography (GPC) using monodispersed polystyrene as a standard under analysis conditions of a differential refractometer. Moreover, dispersion degree (Mw / Mn) was computed from the measurement result of Mw and Mn.
[13C−NMR分析]
日本電子社の「JNM−ECX400」を用い、測定溶媒として重クロロホルムを使用して、各重合体における各構造単位の含有割合(モル%)を求める分析を行った。
[ 13 C-NMR analysis]
Using “JNM-ECX400” manufactured by JEOL Ltd., analysis was carried out to determine the content ratio (mol%) of each structural unit in each polymer using deuterated chloroform as the measurement solvent.
<化合物の合成>
[合成例1](化合物(M−1)の合成)
1,000mLの丸底フラスコに5−ヒドロキシ−2−アダマンタノン20.0g(120mmol)、トリエチルアミン18.3g(180mmol)、及びジクロロメタン200mLを加え水浴で撹拌した。そこへメタンスルホニルクロリド17.9g(180mmol)をゆっくりと滴下した。滴下後、室温で10時間撹拌し、水を加えることで反応を停止させた。有機層を炭酸水素ナトリウム水溶液で2回、シュウ酸水溶液で1回洗浄した後、カラムクロマトグラフィで精製することにより下記式で表される化合物(m−1)を得た(収量24.3g、収率83%)。次いで、500mLの丸底フラスコに化合物(m−1)を20.0g(81.9mmol)、ジアザビシクロウンデセン(DBU)13.7g(90.0mmol)、及び2,2−ジメチル−1,3−ジオキソラン−4−メタノール32.5g(246mmol)を加え、145℃で10時間加熱撹拌した。室温まで冷却した後、ジクロロメタン250mL及び水200mLを加え10分間激しく撹拌した。有機層を回収し、水洗を4回実施した後、カラムクロマトグラフィで精製することにより下記式で表される化合物(m−2)を得た(収量15.6g、収率68%)。次いで、500mLの丸底フラスコに化合物(m−2)を15.2g(54.2mmol)及びテトラヒドロフラン75mLを加え水浴で撹拌した。そこへ、メチルマグネシウムブロミドの1Mテトラヒドロフラン溶液75.9mLをゆっくりと滴下した。滴下終了後、室温で1.5時間撹拌し、その後、60℃で8時間撹拌した。塩化アンモニウム水溶液で反応を停止した後、酢酸エチルを加え、水洗を3回実施した。溶媒を留去することで下記式で表される化合物(m−3)の粗体を得た(収量16.0g)。化合物(m−3)については、これ以上の精製は行わずに次の反応に使用した。500mLの丸底フラスコに化合物(m−3)の粗体を16.0g(54.0mmol)、トリエチルアミン6.55g(64.8mmol)、1,4−ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン(DABCO)1.82g(16.2mmol)、及びアセトニトリル150mLを加え、水浴で撹拌した。そこへ塩化メタクリロイル8.46g(81.0mmol)をゆっくりと滴下した。滴下後、室温で10時間撹拌し、水を加えて反応を停止させた。炭酸水素ナトリウム水溶液で2回洗浄した後、カラムクロマトグラフィで精製することにより下記式で表される化合物(M−1)を得た(収量13.6g、収率69%)。
<Synthesis of Compound>
Synthesis Example 1 Synthesis of Compound (M-1)
In a 1,000 mL round bottom flask, 20.0 g (120 mmol) of 5-hydroxy-2-adamantanone, 18.3 g (180 mmol) of triethylamine, and 200 mL of dichloromethane were added and stirred in a water bath. The methanesulfonyl chloride 17.9g (180 mmol) was dripped slowly there. After the dropwise addition, the reaction was stirred at room temperature for 10 hours and quenched by adding water. The organic layer was washed twice with an aqueous sodium hydrogen carbonate solution and once with an aqueous oxalic acid solution, and then purified by column chromatography to obtain a compound (m-1) represented by the following formula (yield 24.3 g, Rate 83%). Then, 20.0 g (81.9 mmol) of compound (m-1), 13.7 g (90.0 mmol) of diazabicycloundecene (DBU), and 2,2-dimethyl-1, 2,0-dimethyl-1 in a 500 mL round bottom flask 32.5 g (246 mmol) of 3-dioxolane-4-methanol were added, and the mixture was heated and stirred at 145 ° C. for 10 hours. After cooling to room temperature, 250 mL of dichloromethane and 200 mL of water were added and vigorously stirred for 10 minutes. The organic layer was collected, washed with water four times, and then purified by column chromatography to obtain a compound (m-2) represented by the following formula (yield 15.6 g, 68%). Then, 15.2 g (54.2 mmol) of the compound (m-2) and 75 mL of tetrahydrofuran were added to a 500 mL round bottom flask and stirred in a water bath. Thereto, 75.9 mL of a 1 M solution of methylmagnesium bromide in tetrahydrofuran was slowly dropped. After completion of the dropwise addition, the mixture was stirred at room temperature for 1.5 hours and then at 60 ° C. for 8 hours. After quenching the reaction with an aqueous ammonium chloride solution, ethyl acetate was added and washing with water was carried out three times. By evaporating the solvent, a crude product of a compound (m-3) represented by the following formula was obtained (yield: 16.0 g). The compound (m-3) was used in the next reaction without further purification. In a 500 mL round bottom flask, 16.0 g (54.0 mmol) of a crude compound (m-3), 6.55 g (64.8 mmol) of triethylamine, 1,4-diazabicyclo [2.2.2] octane (DABCO) ) 1.82 g (16.2 mmol) and 150 mL of acetonitrile were added and stirred in a water bath. The methacryloyl chloride 8.46g (81.0 mmol) was dripped slowly there. After the dropwise addition, the mixture was stirred at room temperature for 10 hours, and water was added to stop the reaction. After washing twice with an aqueous sodium hydrogen carbonate solution, purification by column chromatography gave a compound (M-1) represented by the following formula (yield 13.6 g, 69%).
[合成例2〜24](化合物(M−2)〜(M−24)の合成)
前駆体を適宜選択し、合成例1と同様の操作を行うことによって、下記式で表される化合物(M−2)〜(M−24)を合成した。
Synthesis Examples 2 to 24 (Synthesis of Compounds (M-2) to (M-24))
By appropriately selecting the precursor and performing the same operation as in Synthesis Example 1, the compounds (M-2) to (M-24) represented by the following formulas were synthesized.
[合成例25](化合物(M−25)の合成)
下記式で表される化合物(M−25)は、上記化合物(m−1)に対して3−メチル−1,3−ブタンジオールを作用させる以外は、合成例1と同様の方法で合成した。
Synthesis Example 25 Synthesis of Compound (M-25)
The compound (M-25) represented by the following formula was synthesized in the same manner as in Synthesis Example 1 except that the above compound (m-1) was reacted with 3-methyl-1,3-butanediol .
[合成例26〜50](化合物(M−26)〜(M−50)の合成)
前駆体を適宜選択し、合成例25と同様の操作を行うことによって、下記式で表される化合物(M−26)〜(M−50)を合成した。
Synthesis Examples 26 to 50 (Synthesis of Compounds (M-26) to (M-50))
By appropriately selecting the precursor and performing the same operation as in Synthesis Example 25, compounds (M-26) to (M-50) represented by the following formulas were synthesized.
[合成例51](化合物(M−51)の合成)
300mLの丸底フラスコに亜鉛粉末8.67g(120mmol)、及びテトラヒドロフラン80mLを加え室温で撹拌した。そこへ、トリメチルシリルクロライド0.05gを添加し、室温で20分撹拌することで亜鉛の活性化を行った。次いで上記化合物(m−2)22.0g(78.5mmol)及びエチルブロモアクリレート19.7g(102mmol)をテトラヒドロフラン70mLに溶解させた溶液を、フラスコ内の温度を40℃以下に保ちながらゆっくりと滴下した。滴下終了後、室温で30分撹拌した後、シリカゲルを加えて反応を停止させた。セライトろ過で固形分を除去した後、酢酸エチルを加え、塩化アンモニウム水溶液で3回洗浄した。カラムクロマトグラフィで精製することにより、下記式で表される化合物(M−51)を得た(収量17.3g、収率63%)。
Synthesis Example 51 Synthesis of Compound (M-51)
In a 300 mL round bottom flask, 8.67 g (120 mmol) of zinc powder and 80 mL of tetrahydrofuran were added and stirred at room temperature. Thereto, 0.05 g of trimethylsilyl chloride was added, and the mixture was stirred at room temperature for 20 minutes to activate zinc. Then, a solution of 22.0 g (78.5 mmol) of the compound (m-2) and 19.7 g (102 mmol) of ethyl bromoacrylate dissolved in 70 mL of tetrahydrofuran is slowly dropped while maintaining the temperature in the flask at 40 ° C. or less did. After completion of the dropwise addition, the mixture was stirred at room temperature for 30 minutes, and then the reaction was stopped by adding silica gel. After solids were removed by celite filtration, ethyl acetate was added, and the mixture was washed three times with an aqueous ammonium chloride solution. Purification by column chromatography gave a compound (M-51) represented by the following formula (yield 17.3 g, 63%).
[合成例52〜74](化合物(M−52)〜(M−74)の合成)
前駆体を適宜選択し、合成例25と同様の操作を行うことによって、下記式で表される化合物(M−52)〜(M−74)を合成した。
Synthesis Examples 52 to 74 (Synthesis of Compounds (M-52) to (M-74))
The precursors were selected appropriately, and by performing the same operation as in Synthesis Example 25, the compounds (M-52) to (M-74) represented by the following formulas were synthesized.
<[A]重合体及び[E]重合体の合成>
上記合成した化合物(単量体)とは別に、各実施例及び比較例における各重合体の合成で用いる単量体として下記式で表される単量体を準備した。
<Synthesis of [A] Polymer and [E] Polymer>
Apart from the compound (monomer) synthesized as described above, a monomer represented by the following formula was prepared as a monomer used in the synthesis of each polymer in each example and comparative example.
[合成例75](重合体(A−1)の合成)
化合物(M’−1)6.33g(30モル%)、化合物(M’−2)6.13g(40モル%)、化合物(M’−3)4.26g(20モル%)、及び化合物(M−1)3.28g(10モル%)を2−ブタノン40gに溶解し、ラジカル開始剤としてアゾビスイソブチロニトリル(AIBN)0.74g(全単量体に対して5モル%)を添加して単量体溶液を調製した。次いで20gの2−ブタノンを入れた100mLの三口フラスコを30分窒素パージした後、攪拌しながら80℃に加熱し、上記調製した単量体溶液を滴下漏斗にて3時間かけて滴下した。滴下開始を重合反応の開始時間とし、重合反応を6時間実施した。重合反応終了後、水冷により重合溶液を30℃以下に冷却した。400gのメタノール中に冷却した重合溶液を投入し、析出した白色粉末をろ別した。ろ別した白色粉末を80gのメタノールで2回洗浄した後、ろ別し、50℃で17時間乾燥させて白色粉末状の重合体(A−1)を得た(収量15.8g、収率79%)。重合体(A−1)のMwは7,400であり、Mw/Mnは1.54であった。13C−NMR分析の結果、化合物(M’−1)、化合物(M’−2)、化合物(M’−3)及び化合物(M−1)に由来する各構造単位の含有割合は、それぞれ30.1モル%、40.1モル%、19.6モル%及び10.2モル%であった。
Synthesis Example 75 Synthesis of Polymer (A-1)
6.33 g (30 mol%) of compound (M'-1), 6.13 g (40 mol%) of compound (M'-2), 4.26 g (20 mol%) of compound (M'-3), and the compound (M-1) 3.28 g (10 mol%) of (M-1) is dissolved in 40 g of 2-butanone, and 0.74 g (5 mol% based on all monomers) of azobisisobutyronitrile (AIBN) as a radical initiator Was added to prepare a monomer solution. Next, a 100 mL three-necked flask containing 20 g of 2-butanone was purged with nitrogen for 30 minutes, heated to 80 ° C. with stirring, and the above prepared monomer solution was added dropwise over 3 hours using a dropping funnel. The start of dropwise addition was taken as the start time of the polymerization reaction, and the polymerization reaction was carried out for 6 hours. After completion of the polymerization reaction, the polymerization solution was cooled to 30 ° C. or less by water cooling. The cooled polymerization solution was charged into 400 g of methanol, and the precipitated white powder was separated by filtration. The filtered white powder was washed twice with 80 g of methanol, filtered, and dried at 50 ° C. for 17 hours to obtain a white powdery polymer (A-1) (yield 15.8 g, yield) 79%). Mw of polymer (A-1) was 7,400, and Mw / Mn was 1.54. As a result of 13 C-NMR analysis, the content ratio of each structural unit derived from the compound (M′-1), the compound (M′-2), the compound (M′-3) and the compound (M-1) is respectively It was 30.1 mol%, 40.1 mol%, 19.6 mol% and 10.2 mol%.
[合成例152](重合体(A−78)の合成)
化合物(M’−4)44.91g(60モル%)、化合物(M’−5)22.92g(20モル%)、化合物(M−2)32.17g(20モル%)、ラジカル開始剤としてAIBN3.79g(全単量体に対して5モル%)、及びt−ドデシルメルカプタン1.14g(全単量体に対して1.5モル%)を、プロピレングリコールモノメチルエーテル100gに溶解した後、窒素雰囲気下、反応温度を70℃に保持して、16時間共重合させた。重合反応終了後、重合溶液を1,000gのn−ヘキサン中に滴下して、重合体を凝固精製した。次いで上記重合体に、再度プロピレングリコールモノメチルエーテル150gを加えた後、更に、メタノール150g、トリエチルアミン34g及び水6gを加えて、沸点にて還流させながら、8時間加水分解反応を行った。反応終了後、溶媒及びトリエチルアミンを減圧留去し、得られた重合体をアセトン150gに溶解した後、2,000gの水中に滴下して凝固させ、生成した白色粉末をろ過し、50℃で17時間乾燥させて白色粉末状の重合体(A−78)を得た(収量66.2g、収率76%)。重合体(A−78)のMwは7,600であり、Mw/Mnは1.91であった。13C−NMR分析の結果、p−ヒドロキシスチレン単位、化合物(M’−5)に由来する構造単位、及び化合物(M−2)に由来する構造単位の含有割合は、それぞれ60.2モル%、19.8モル%、及び20.0モル%であった。
Synthesis Example 152 Synthesis of Polymer (A-78)
Compound (M'-4) 44.91 g (60 mol%), Compound (M'-5) 22.92 g (20 mol%), Compound (M-2) 32.17 g (20 mol%), radical initiator After dissolution of 3.79 g of AIBN (5 mol% to total monomers) and 1.14 g of t-dodecyl mercaptan (1.5 mol% to total monomers) in 100 g of propylene glycol monomethyl ether as Under a nitrogen atmosphere, the reaction temperature was kept at 70 ° C. for copolymerization for 16 hours. After completion of the polymerization reaction, the polymerization solution was dropped into 1,000 g of n-hexane to coagulate and purify the polymer. Next, 150 g of propylene glycol monomethyl ether was added again to the above polymer, and 150 g of methanol, 34 g of triethylamine and 6 g of water were further added, and a hydrolysis reaction was performed for 8 hours while refluxing at the boiling point. After completion of the reaction, the solvent and triethylamine are distilled off under reduced pressure, and the obtained polymer is dissolved in 150 g of acetone and then added dropwise to 2,000 g of water to coagulate, and the formed white powder is filtered at 50.degree. After drying for a while, a white powdery polymer (A-78) was obtained (yield 66.2 g, 76%). The Mw of the polymer (A-78) was 7,600, and the Mw / Mn was 1.91. As a result of 13 C-NMR analysis, the content ratio of the p-hydroxystyrene unit, the structural unit derived from the compound (M′-5), and the structural unit derived from the compound (M-2) is 60.2 mol% , 19.8 mol%, and 20.0 mol%.
[合成例76〜151及び153〜162](重合体(A−2)〜(A−77)及び(A−79)〜(A−88)の合成)
下記表1〜5に示す種類及び使用量の単量体を用いた以外は、合成例75と同様に操作して、重合体(A−2)〜(A−77)、(A−79)〜(A−81)及び(A−83)〜(A−87)を合成した。また、下記表5に示す種類及び使用量の単量体を用いた以外は、合成例152と同様に操作して、重合体(A−82)及び(A−88)を合成した。なお、表5中の「−」は、該当する単量体を用いなかったことを示す。
Synthesis Examples 76 to 151 and 153 to 162 (Synthesis of Polymers (A-2) to (A-77) and (A-79) to (A-88))
Polymers (A-2) to (A-77) and (A-79) were prepared in the same manner as in Synthesis Example 75, except that the types and amounts of the monomers shown in Tables 1 to 5 below were used. To (A-81) and (A-83) to (A-87) were synthesized. Further, polymers (A-82) and (A-88) were synthesized in the same manner as in Synthesis Example 152 except that monomers of types and amounts shown in Table 5 below were used. In addition, "-" in Table 5 shows that the corresponding monomer was not used.
[合成例163](重合体(E−1)の合成)
化合物(M’−6)79.9g(70モル%)及び化合物(M’−17)20.91g(30モル%)を、100gの2−ブタノンに溶解し、ラジカル開始剤としてジメチル2,2’−アゾビスイソブチレート4.77gを溶解させて単量体溶液を調製した。次いで100gの2−ブタノンを入れた1,000mLの三口フラスコを30分窒素パージした後、攪拌しながら80℃に加熱し、上記調製した単量体溶液を滴下漏斗にて3時間かけて滴下した。滴下開始を重合反応の開始時間とし、重合反応を6時間実施した。重合反応終了後、水冷により重合溶液を30℃以下に冷却した。反応溶液を2L分液漏斗に移液した後、150gのn−ヘキサンで上記重合溶液を均一に希釈し、600gのメタノールを投入して混合した。次いで30gの蒸留水を投入し、さらに攪拌して30分静置した。次いで、溶媒をプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートに置換することで、固形分である重合体(E−1)を含むプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート溶液を得た(収率60%)。重合体(E−1)のMwは7,200であり、Mw/Mnは2.00であった。13C−NMR分析の結果、化合物(M’−6)及び化合物(M’−17)に由来する各構造単位の含有割合は、それぞれ71.1モル%及び28.9モル%であった。
Synthesis Example 163 Synthesis of Polymer (E-1)
79.9 g (70 mol%) of the compound (M'-6) and 20.91 g (30 mol%) of the compound (M'-17) are dissolved in 100 g of 2-butanone, and dimethyl 2,2 is used as a radical initiator A monomer solution was prepared by dissolving 4.77 g of '-azobisisobutyrate. Next, a 1,000 mL three-necked flask containing 100 g of 2-butanone was purged with nitrogen for 30 minutes, heated to 80 ° C. with stirring, and the above prepared monomer solution was added dropwise over 3 hours using a dropping funnel . The start of dropwise addition was taken as the start time of the polymerization reaction, and the polymerization reaction was carried out for 6 hours. After completion of the polymerization reaction, the polymerization solution was cooled to 30 ° C. or less by water cooling. The reaction solution was transferred to a 2 L separatory funnel, and then the polymerization solution was uniformly diluted with 150 g of n-hexane, and 600 g of methanol was added and mixed. Next, 30 g of distilled water was added, and the mixture was further stirred and allowed to stand for 30 minutes. Next, the solvent was replaced with propylene glycol monomethyl ether acetate to obtain a propylene glycol monomethyl ether acetate solution containing polymer (E-1) which is a solid content (yield 60%). Mw of polymer (E-1) was 7,200, and Mw / Mn was 2.00. As a result of 13 C-NMR analysis, the content ratio of each structural unit derived from the compound (M′-6) and the compound (M′-17) was 71.1 mol% and 28.9 mol%, respectively.
<感放射線性樹脂組成物(I)の調製>
下記実施例及び比較例の感放射線性樹脂組成物(I)の調製に用いた[B]酸発生剤、[C]溶媒,[D]酸拡散制御剤及び[F]偏在化促進剤を以下に示す。
Preparation of Radiation-Sensitive Resin Composition (I)
[B] Acid generator, [C] solvent, [D] acid diffusion control agent and [F] uneven distribution accelerator used in preparation of the radiation sensitive resin composition (I) in the following Examples and Comparative Examples Shown in.
[[B]酸発生剤]
B−1:トリフェニルスルホニウム2−(アダマンタン−1−イルカルボニルオキシ)−1,1,3,3,3−ペンタフルオロプロパン−1−スルホネート
B−2:ノルボルナンスルトン−2−イルオキシカルボニルジフルオロメタンスルホネート
B−3:トリフェニルスルホニウム3−(ピペリジン−1−イルスルホニル)−1,1,2,2,3,3−ヘキサフルオロプロパン−1−スルホネート
B−4:トリフェニルスルホニウムアダマンタン−1−イルオキシカルボニルジフルオロメタンスルホネート
各構造式を以下に示す。
[[B] acid generator]
B-1: Triphenylsulfonium 2- (adamantan-1-ylcarbonyloxy) -1,1,3,3,3-pentafluoropropane-1-sulfonate B-2: norbornane sulton-2-yloxycarbonyldifluoromethane Sulfonate B-3: Triphenylsulfonium 3- (piperidin-1-ylsulfonyl) -1,1,2,2,3,3-hexafluoropropane-1-sulfonate B-4: Triphenylsulfoniumadamantan-1-yl Oxycarbonyldifluoromethanesulfonate Each structural formula is shown below.
[[C]溶媒]
C−1:酢酸プロピレングリコールモノメチルエーテル
C−2:シクロヘキサノン
[[C] solvent]
C-1: Propylene glycol monomethyl ether acetate C-2: Cyclohexanone
[[D]酸拡散制御剤]
D−1:トリフェニルスルホニウムサリチレート
D−2:トリフェニルスルホニウム10−カンファースルホネート
D−3:N−(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
D−4:2,6−ジi−プロピルアニリン
D−5:トリn−ペンチルアミン
各構造式を以下に示す。
[[D] acid diffusion control agent]
D-1: Triphenylsulfonium salicylate D-2: Triphenylsulfonium 10-camphorsulfonate D-3: N- (n-undecane-1-ylcarbonyloxyethyl) morpholine D-4: 2, 6-dii -Propylaniline D-5: tri n-pentylamine Structural formula is shown below.
[[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1]
[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]溶媒としての(C−1)2,240質量部及び(C−2)960質量部、[D]酸拡散制御剤としての(D−1)2.3質量部、[E]重合体としての(E−1)3質量部、並びに[F]偏在化促進剤としての(F−1)30質量部を配合し、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実施例1の感放射線性樹脂組成物を調製した。
Example 1
[A] 100 parts by mass of (A-1) as a polymer, 8.5 parts by mass of (B-1) as an [B] acid generator, (C-1) 2,240 parts as a [C] solvent Parts and (C-2) 960 parts by mass, (D-1) 2.3 parts by mass as the [D] acid diffusion control agent, (E-1) 3 parts by mass as the [E] polymer, and [F] The radiation sensitive resin composition of Example 1 was prepared by blending 30 parts by mass of (F-1) as an uneven distribution accelerator and filtering it through a membrane filter with a pore size of 0.2 μm.
[実施例2〜77及び比較例1〜4]
下記表6〜9に示す種類及び配合量の各成分を用いた以外は、実施例1と同様に操作して、各感放射線性樹脂組成物を調製した。
[Examples 2 to 77 and Comparative Examples 1 to 4]
Each radiation sensitive resin composition was prepared in the same manner as in Example 1 except that each component of types and blending amounts shown in Tables 6 to 9 below was used.
<レジストパターンの形成(1)>(ArF露光)
12インチのシリコンウエハ表面に、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平均厚み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各感放射線性樹脂組成物を塗布し、90℃で60秒間PBを行った。その後、23℃で30秒間冷却し、平均厚み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、40nmラインアンドスペース(1L1S)マスクパターンを介して露光した。露光後、90℃で60秒間PEBを行った。その後、現像液として酢酸n−ブチルを用いて有機溶媒現像し、乾燥してネガ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40nmの1対1ラインアンドスペースのマスクを介して形成した線幅が、線幅40nmの1対1ラインアンドスペースに形成される露光量を最適露光量とした。
<Formation of resist pattern (1)> (ArF exposure)
After a composition for formation of a lower anti-reflection film ("ARC 66" from Brewer Science, Inc.) was applied to a 12-inch silicon wafer surface using a spin coater ("CLEAN TRACK ACT 12" from Tokyo Electron), 205 ° C By heating for 60 seconds to form a lower antireflective film having an average thickness of 105 nm. Each of the radiation sensitive resin compositions prepared above was applied onto the lower antireflective film using the above-mentioned spin coater, and PB was performed at 90 ° C. for 60 seconds. Then, it cooled at 23 degreeC for 30 second, and formed the resist film with an average thickness of 90 nm. Next, using the ArF excimer laser immersion exposure apparatus ("NSR-S610C" manufactured by NIKON), this resist film is used under the optical conditions of NA = 1.3 and a dipole (sigma 0.977 / 0.782) The light was exposed through a 40 nm line and space (1L1S) mask pattern. After exposure, PEB was performed at 90 ° C. for 60 seconds. Thereafter, it was developed with an organic solvent using n-butyl acetate as a developer and dried to form a negative resist pattern. When this resist pattern is formed, the exposure amount at which the line width formed through a 1-to-1 line-and-space mask with a target size of 40 nm is formed on a 1-to-1 line-and-space with a 40 nm line width is the optimum exposure amount. did.
<評価>
上記形成したレジストパターンについて、下記方法に従って測定することにより、各感放射線性樹脂組成物を評価した。結果を下記表10及び11に示す。なお、レジストパターンの測長には走査型電子顕微鏡(日立ハイテクノロジーズ社の「CG−4100」)を用いた。
<Evaluation>
Each radiation sensitive resin composition was evaluated by measuring according to the following method about the formed said resist pattern. The results are shown in Tables 10 and 11 below. A scanning electron microscope ("CG-4100" manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation) was used for measuring the resist pattern.
[LWR性能]
上記走査型電子顕微鏡を用いてレジストパターンを上部から観察した。線幅を任意のポイントで計50点測定し、その測定値の分布から3シグマ値を求め、これをLWR性能(nm)とした。LWR性能は、値が小さいほど良いことを示す。LWR性能は、3.5nm以下の場合は良好と、3.5nmを超える場合は不良と評価できる。
[LWR performance]
The resist pattern was observed from above using the scanning electron microscope. The line width was measured at a total of 50 points at arbitrary points, and a 3-sigma value was obtained from the distribution of the measured values, and this was taken as the LWR performance (nm). LWR performance shows that the smaller the value, the better. The LWR performance can be evaluated as good when it is 3.5 nm or less, and as bad when it exceeds 3.5 nm.
[解像性]
上記最適露光量において、ラインアンドスペース(1L/1S)を形成するマスクパターンのサイズを変えた場合に解像される最小のレジストパターンの寸法を測定し、この測定値を解像性(nm)とした。解像性は、値が小さいほど良いことを示す。解像性は、35nm以下の場合は良好と、35nmを超える場合は不良と評価できる。
[Resolution]
Measure the dimensions of the smallest resist pattern that is resolved when the size of the mask pattern that forms the line and space (1L / 1S) is changed at the above optimum exposure amount, and resolve this measured value (nm) And The resolution shows that the smaller the value, the better. The resolution can be evaluated as good when it is 35 nm or less, and as poor when it exceeds 35 nm.
[断面形状の矩形性]
上記最適露光量において解像されるレジストパターンの断面形状を観察し、レジストパターンの厚さ方向の中央部での線幅Lbと、レジストパターンの頂部での線幅Laとを測定した。次いでLa/Lbを算出し、これを断面形状の矩形性の尺度とした。断面形状の矩形性は、0.9≦La/Lb≦1.1である場合は良好と、上記範囲外である場合は不良と評価できる。
[Rectangularity of cross-sectional shape]
The cross-sectional shape of the resist pattern resolved at the above optimum exposure amount was observed, and the line width Lb at the central portion in the thickness direction of the resist pattern and the line width La at the top of the resist pattern were measured. Then, La / Lb was calculated, and this was used as a measure of the rectangularity of the cross-sectional shape. The rectangularity of the cross-sectional shape can be evaluated as good when 0.9 ≦ La / Lb ≦ 1.1, and as poor when it is outside the above range.
[焦点深度]
上記最適露光量において解像されるレジストパターンにおいて、深さ方向にフォーカスを変化させた際の寸法(線幅)を観測し、ブリッジや残渣が無いままパターン寸法が基準の90%以上110%以下に入る深さ方向の余裕度を測定し、この測定値を焦点深度(nm)とした。焦点深度は、値が大きいほど良いことを示す。焦点深度は、50nm以上の場合は良好と、50nm未満の場合は不良と評価できる。
[Depth of focus]
In the resist pattern resolved at the above optimum exposure dose, the dimension (line width) when changing the focus in the depth direction is observed, and the pattern dimension is 90% or more and 110% or less of the reference without any bridge or residue. The allowance in the depth direction was measured, and this measured value was taken as the focal depth (nm). The depth of focus indicates that the larger the value, the better. The depth of focus can be evaluated as good if it is 50 nm or more and bad if it is less than 50 nm.
[レジスト膜収縮抑制性]
12インチのシリコンウエハ表面に、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平均厚み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各感放射線性樹脂組成物を塗布し、90℃で60秒間PBを行った。その後、23℃で30秒間冷却し、平均厚み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、70mJ/cm2で全面露光を行った後に膜厚測定を実施し、平均厚みA(nm)を求めた。続いて、90℃で60秒間のPEBを実施した後に、再度膜厚測定を実施し平均厚みB(nm)を求めた。これらの平均厚みA及びBの測定値から、100×(A−B)/Aを算出し、これをレジスト膜収縮抑制性(%)とした。結果を下記表10及び11に示す。レジスト膜収縮抑制性は、値が小さいほど良いことを示す。レジスト膜収縮抑制性は、20%以下の場合は良好と、20%を超える場合は不良と評価できる。
[Resist film shrinkage suppression property]
After a composition for formation of a lower anti-reflection film ("ARC 66" from Brewer Science, Inc.) was applied to a 12-inch silicon wafer surface using a spin coater ("CLEAN TRACK ACT 12" from Tokyo Electron), 205 ° C By heating for 60 seconds to form a lower antireflective film having an average thickness of 105 nm. Each of the radiation sensitive resin compositions prepared above was applied onto the lower antireflective film using the above-mentioned spin coater, and PB was performed at 90 ° C. for 60 seconds. Then, it cooled at 23 degreeC for 30 second, and formed the resist film with an average thickness of 90 nm. Next, the resist film was exposed on the entire surface at 70 mJ / cm 2 using an ArF excimer laser immersion exposure apparatus (“NSR-S610C” manufactured by NIKON), and film thickness measurement was carried out. nm) was determined. Subsequently, after performing PEB at 90 ° C. for 60 seconds, film thickness measurement was performed again to determine an average thickness B (nm). From the measured values of the average thicknesses A and B, 100 × (A−B) / A was calculated, and this was taken as the resist film shrinkage inhibitory property (%). The results are shown in Tables 10 and 11 below. The resist film shrinkage suppression property indicates that the smaller the value, the better. The resist film shrinkage inhibitory property can be evaluated as good when it is 20% or less and as defective when it exceeds 20%.
[実施例78]
[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)20質量部、[C]溶媒としての(C−1)4,280質量部及び(C−2)1,830質量部、並びに[D]酸拡散制御剤としての(D−1)3.6質量部を配合し、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実施例78の感放射線性樹脂組成物を調製した。
[Example 78]
[A] 100 parts by mass of (A-1) as a polymer, 20 parts by mass of (B-1) as a [B] acid generator, (280) parts by mass of (C-1) as a [C] solvent, Example 78 was prepared by blending 1,830 parts by mass of (C-2) and 3.6 parts by mass of (D-1) as the acid diffusion control agent [D] and filtering it through a membrane filter with a pore size of 0.2 μm. A radiation sensitive resin composition was prepared.
[実施例79〜87及び比較例5〜9]
下記表12に示す種類及び配合量の各成分を用いた以外は、実施例78と同様に操作して、各感放射線性樹脂組成物を調製した。なお、表12中の「−」は、該当する成分を用いなかったことを示す。
[Examples 79 to 87 and Comparative Examples 5 to 9]
Each radiation sensitive resin composition was prepared in the same manner as in Example 78 except that each component of the type and the blending amount shown in Table 12 below was used. In addition, "-" in Table 12 shows that the applicable component was not used.
<レジストパターンの形成(2)>(電子線露光)
8インチのシリコンウエハ表面にスピンコーター(東京エレクトロン社の「CLEAN TRACK ACT8」)を使用して、下記表12に記載の各感放射線性樹脂組成物を塗布し、90℃で60秒間PBを行った。その後、23℃で30秒間冷却し、平均厚み50nmのレジスト膜を形成した。次に、このレジスト膜に、簡易型の電子線描画装置(日立製作所社の「HL800D」、出力:50KeV、電流密度:5.0A/cm2)を用いて電子線を照射した。照射後、120℃で60秒間PEBを行った。その後、現像液として酢酸n−ブチルを用いて有機溶媒現像し、乾燥してネガ型のレジストパターンを形成した。
<Formation of resist pattern (2)> (electron beam exposure)
Each radiation sensitive resin composition described in the following Table 12 is applied to an 8-inch silicon wafer surface using a spin coater (“CLEAN TRACK ACT 8” of Tokyo Electron Ltd.), and PB is performed at 90 ° C. for 60 seconds. The Then, it cooled at 23 degreeC for 30 second, and formed the resist film with an average thickness of 50 nm. Next, the resist film was irradiated with an electron beam using a simple type electron beam lithography system (“HL800D” manufactured by Hitachi, Ltd., output: 50 KeV, current density: 5.0 A / cm 2 ). After irradiation, PEB was performed at 120 ° C. for 60 seconds. Thereafter, it was developed with an organic solvent using n-butyl acetate as a developer and dried to form a negative resist pattern.
<評価>
上記各感放射線性樹脂組成物を用いて形成したレジストパターンについて、上記ArF露光の場合と同様に評価を実施した。結果を下記表12に示す。なお、電子線露光の場合、LWR性能は5.0nm以下の場合は良好と5.0nmを超える場合は不良と評価でき、解像性は33nm以下の場合は良好と33nmを超える場合は不良と評価でき、断面形状の矩形性は0.9≦La/Lb≦1.1の場合は良好とそれ以外の範囲の場合は不良と評価でき、焦点深度は50nm以上の場合は良好と50nm未満の場合は不良と評価できる。
<Evaluation>
The resist patterns formed using the above radiation sensitive resin compositions were evaluated in the same manner as in the case of the above ArF exposure. The results are shown in Table 12 below. In the case of electron beam exposure, the LWR performance can be evaluated as good if it is 5.0 nm or less, and poor if it exceeds 5.0 nm, and good if it has a resolution of 33 nm or less, it is bad as over 33 nm. It can be evaluated, the rectangularity of the cross-sectional shape can be evaluated as good in the case of 0.9 ≦ La / Lb ≦ 1.1 and poor in the other range, and good in the case of 50 nm or more and less than 50 nm The case can be evaluated as bad.
表10〜12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は、ArF露光及び電子線露光のいずれの場合においても、LWR性能、解像性、断面形状の矩形性及び焦点深度に優れ、かつレジスト膜収縮抑制性にも優れていた。一方、比較例の感放射線性樹脂組成物は、これらの性能が、いずれの場合にも実施例のものに比べて劣っていた。なお、一般的に電子線露光によればEUV露光の場合と同様の傾向を示すことが知られており、従って、EUV露光の場合においても、実施例の感放射線性樹脂組成物によれば、LWR性能等に優れることが推測される。 As can be seen from the results in Tables 10 to 12, the radiation sensitive resin compositions of the examples exhibited LWR performance, resolution, rectangularity in cross-sectional shape, and depth of focus in both cases of ArF exposure and electron beam exposure. And excellent in resist film shrinkage suppression. On the other hand, the radiation sensitive resin composition of the comparative example was inferior in these performances to the thing of the Example in any case. In addition, it is known that electron beam exposure generally exhibits the same tendency as in the case of EUV exposure, and accordingly, in the case of EUV exposure, according to the radiation sensitive resin composition of the embodiment, It is estimated that the LWR performance etc. is excellent.
本発明のレジストパターン形成方法及び感放射線性樹脂組成物によれば、有機溶媒を含む現像液を用いることによって光学コントラストを高めつつ、PEB時のレジスト膜の収縮を抑制することができ、かつLWR等を向上させることができる。 According to the resist pattern forming method and the radiation sensitive resin composition of the present invention, it is possible to suppress the shrinkage of the resist film at the time of PEB while enhancing the optical contrast by using the developing solution containing the organic solvent, and LWR Etc. can be improved.
Claims (8)
上記レジスト膜を露光する工程、及び
有機溶媒を含む現像液で上記露光されたレジスト膜を現像する工程
を備えるレジストパターン形成方法であって、
上記感放射線性樹脂組成物が、酸の作用により上記現像液への溶解性が低下する重合体、感放射線性酸発生体及び溶媒を含有し、
上記重合体が、第1基を含む構造単位を有し、
上記第1基が、第1酸解離性基であり、
上記第1基が、下記式(2−1)、下記式(2−2)又は下記式(3)で表されることを特徴とするレジストパターン形成方法。
A method of forming a resist pattern comprising: exposing the resist film; and developing the exposed resist film with a developer containing an organic solvent.
The above-mentioned radiation sensitive resin composition contains a polymer, a radiation sensitive acid generator and a solvent in which the solubility in the above developer decreases by the action of an acid,
The polymer has a structural unit containing a first group,
The first group is a first acid dissociable group,
A method of forming a resist pattern, wherein the first group is represented by the following formula (2-1), the following formula (2-2) or the following formula (3) .
上記レジスト膜を露光する工程、及び
有機溶媒を含む現像液で上記露光されたレジスト膜を現像する工程
を備えるレジストパターン形成方法であって、
上記感放射線性樹脂組成物が、酸の作用により上記現像液への溶解性が低下する重合体、感放射線性酸発生体及び溶媒を含有し、
上記重合体が、第1基を含む構造単位を有し、
上記第1基が、下記式(4−1)又は下記式(4−2)で表されることを特徴とするレジストパターン形成方法。
Exposing the resist film, and
Developing the exposed resist film with a developer containing an organic solvent
A resist pattern forming method comprising
The above-mentioned radiation sensitive resin composition contains a polymer, a radiation sensitive acid generator and a solvent in which the solubility in the above developer decreases by the action of an acid,
The polymer has a structural unit containing a first group,
A method of forming a resist pattern, wherein the first group is represented by the following formula (4-1) or the following formula (4-2) .
感放射線性酸発生体、及び
溶媒
を含有する感放射線性樹脂組成物であって、
上記重合体が、下記式(2−1)、下記式(2−2)又は下記式(3)で表される第1酸解離性基を含む構造単位を有することを特徴とする感放射線性樹脂組成物。
A radiation sensitive resin composition comprising a radiation sensitive acid generator and a solvent,
The above polymer is characterized by having a structural unit including a first acid dissociable group represented by the following formula (2-1), the following formula (2-2) or the following formula (3). Resin composition.
感放射線性酸発生体、及び
溶媒
を含有する感放射線性樹脂組成物であって、
上記重合体が、下記式(4−1)又は下記式(4−2)で表される第1基を含む構造単位を有することを特徴とする感放射線性樹脂組成物。
A radiation sensitive resin composition comprising a radiation sensitive acid generator and a solvent,
The radiation sensitive resin composition characterized by the said polymer having a structural unit containing 1st group represented by following formula (4-1) or following formula (4-2).
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