JP6642345B2 - Resist material and pattern forming method - Google Patents

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Description

本発明は、レジスト材料、及び該レジスト材料を用いたパターン形成方法に関する。   The present invention relates to a resist material and a pattern forming method using the resist material.

LSIの高集積化と高速度化に伴い、パターンルールの微細化が急速に進んでいる。特に、フラッシュメモリー市場の拡大と記憶容量の増大化が微細化を牽引している。最先端の微細化技術としては、ArFリソグラフィーによる65nmノードのデバイスの量産が行われており、次世代のArF液浸リソグラフィーによる45nmノードの量産準備が進行中である。次世代の32nmノードとしては、水よりも高屈折率の液体、高屈折率レンズ及び高屈折率レジスト膜を組み合わせた超高NAレンズによる液浸リソグラフィー、波長13.5nmの極端紫外線(EUV)リソグラフィー、ArFリソグラフィーの二重露光(ダブルパターニングリソグラフィー)等が候補であり、検討が進められている。   With the increase in integration and speed of LSIs, miniaturization of pattern rules is rapidly progressing. In particular, the expansion of the flash memory market and the increase in storage capacity are driving miniaturization. As a state-of-the-art miniaturization technology, mass production of 65 nm node devices is being performed by ArF lithography, and preparation for mass production of 45 nm nodes by next generation ArF immersion lithography is in progress. The next-generation 32 nm node includes liquid immersion lithography using a liquid with a higher refractive index than water, an ultra-high NA lens combining a high refractive index lens and a high refractive index resist film, and extreme ultraviolet (EUV) lithography with a wavelength of 13.5 nm. , Double exposure of ArF lithography (double patterning lithography) and the like are candidates, and are being studied.

電子線(EB)やX線等の非常に短波長な高エネルギー線は、レジスト材料に用いられている炭化水素による吸収がほとんどないため、主に炭化水素で構成されているポリヒドロキシスチレンベースのレジスト材料が検討されている。   Very short-wavelength high-energy rays such as electron beams (EB) and X-rays are hardly absorbed by hydrocarbons used in resist materials, and therefore are mainly composed of hydrocarbons. A resist material is being studied.

マスク製作用露光装置としては、線幅の精度を上げるため、レーザービームによる露光装置にかわってEBによる露光装置が用いられてきた。更に、電子銃の加速電圧を上げることによってより一層の微細化が可能になることから、10kVから30kV、最近は50kVが主流であり、100kVの検討も進められている。   As a mask manufacturing exposure apparatus, an EB exposure apparatus has been used instead of a laser beam exposure apparatus in order to increase the line width accuracy. Furthermore, since further miniaturization becomes possible by increasing the accelerating voltage of the electron gun, 10 kV to 30 kV, recently 50 kV is mainstream, and the study of 100 kV is also in progress.

ここで、加速電圧の上昇とともに、レジスト膜の低感度化が問題になってきた。加速電圧が上昇すると、レジスト膜内での前方散乱の影響が小さくなるため、電子描画エネルギーのコントラストが向上して解像度や寸法制御性が向上するが、レジスト膜内を素抜けの状態で電子が通過するため、レジスト膜の感度が低下する。マスク露光機は直描の一筆書きで露光するため、レジスト膜の感度低下は生産性の低下につながり、好ましいことではない。高感度化の要求から、化学増幅レジスト材料が検討されている。   Here, with the increase in the acceleration voltage, the reduction in the sensitivity of the resist film has become a problem. When the acceleration voltage is increased, the influence of forward scattering in the resist film is reduced, so that the contrast of the electron drawing energy is improved and the resolution and dimensional controllability are improved. As a result, the sensitivity of the resist film decreases. Since the mask exposure machine exposes the image with one-stroke drawing directly, a decrease in the sensitivity of the resist film leads to a decrease in productivity, which is not preferable. Due to the demand for higher sensitivity, chemically amplified resist materials are being studied.

微細化の進行とともに、酸の拡散による像のぼけが問題になっている。寸法サイズ45nm以下の微細パターンでの解像性を確保するためには、従来提案されている溶解コントラストの向上だけでなく、酸拡散の制御が重要であることが提案されている(非特許文献1)。しかしながら、化学増幅レジスト材料は酸の拡散によって感度とコントラストを上げているため、ポストエクスポージャーベーク(PEB)温度や時間を短くして酸拡散を極限まで抑えようとすると、感度とコントラストが著しく低下する。   With the progress of miniaturization, image blurring due to diffusion of acid has become a problem. In order to ensure resolution in a fine pattern having a size of 45 nm or less, it has been proposed that not only improvement in the solubility contrast conventionally proposed but also control of acid diffusion is important (Non-Patent Document) 1). However, since chemically amplified resist materials increase sensitivity and contrast by diffusion of acid, reducing the temperature and time of post-exposure bake (PEB) to minimize acid diffusion significantly reduces sensitivity and contrast. .

感度、解像度及びエッジラフネスのトライアングルトレードオフの関係が示されている。ここでは、解像性向上のためには酸拡散を抑えることが必要であるが、酸拡散距離が短くなると感度が低下する。   The relationship between the sensitivity, the resolution, and the triangle trade-off of the edge roughness is shown. Here, it is necessary to suppress the acid diffusion in order to improve the resolution, but the sensitivity decreases as the acid diffusion distance becomes shorter.

バルキーな酸が発生する酸発生剤を添加して酸拡散を抑えることは有効である。そこで、酸発生剤として重合性不飽和結合を含むオニウム塩に由来する繰り返し単位をポリマーに含ませることが提案されている。特許文献1には、特定のスルホン酸を発生する重合性不飽和結合を含むスルホニウム塩やヨードニウム塩が提案されている。特許文献2には、スルホン酸が主鎖に直結したスルホニウム塩が提案されている。   It is effective to add an acid generator that generates a bulky acid to suppress acid diffusion. Therefore, it has been proposed that a polymer contains a repeating unit derived from an onium salt containing a polymerizable unsaturated bond as an acid generator. Patent Document 1 proposes a sulfonium salt or an iodonium salt containing a polymerizable unsaturated bond that generates a specific sulfonic acid. Patent Document 2 proposes a sulfonium salt in which a sulfonic acid is directly bonded to a main chain.

バルキーな酸発生剤以外の手法で酸拡散を抑えるための検討も行われている。特許文献3〜8には、窒素原子を含む密着性基が記載されている。酸拡散の制御のためには、窒素原子の電子対の存在は有効である。しかしながら、窒素原子は、酸拡散を防止するだけでなく酸触媒反応も抑制する場合があり、この場合は、脱保護反応が進行しないか、進行してもその速度が遅いため、コントラストが低下する問題が生じる。   Investigations have also been made to suppress acid diffusion using techniques other than bulky acid generators. Patent Literatures 3 to 8 disclose adhesive groups containing a nitrogen atom. The presence of a nitrogen atom electron pair is effective for controlling acid diffusion. However, the nitrogen atom may not only prevent acid diffusion but also suppress the acid-catalyzed reaction. In this case, the deprotection reaction does not proceed, or even if it proceeds, the speed is slow, so that the contrast is reduced. Problems arise.

特開2006−045311号公報JP 2006-045311A 特開2006−178317号公報JP 2006-178317 A 特開2011−203656号公報JP 2011-203656 A 国際公開第2011/024953号International Publication No. 2011/024953 国際公開第2012/043102号WO 2012/043102 国際公開第2013/129342号International Publication No. 2013/129342 特開2012−62371号公報JP 2012-62371 A 特開2012−197382号公報JP 2012-197382 A

SPIE Vol. 6520 65203L-1 (2007)SPIE Vol. 6520 65203L-1 (2007)

本発明は、前記事情に鑑みなされたもので、酸拡散を低減し、従来のレジスト材料を上回る高解像度で、エッジラフネス(LER、LWR)が小さく、良好なパターン形状を与えるレジスト材料、及び該レジスト材料を用いたパターン形成方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and a resist material which reduces acid diffusion, has a higher resolution than conventional resist materials, has a small edge roughness (LER, LWR), and provides a good pattern shape. An object of the present invention is to provide a pattern forming method using a resist material.

本発明者らは、近年要望される、高感度、高解像度及びエッジラフネスが小さいレジスト材料を得るべく鋭意検討を重ねた結果、これにはスクシンイミド構造を含む繰り返し単位を含むポリマーをレジスト材料、特に化学増幅レジスト材料のベース樹脂として用いれば極めて有効であることを知見した。   The present inventors have been intensively studying in recent years to obtain a resist material having high sensitivity, high resolution and small edge roughness, and as a result, have found that a polymer containing a repeating unit containing a succinimide structure contains a resist material, particularly It has been found that it is extremely effective if used as a base resin for a chemically amplified resist material.

更に、本発明者らは、酸拡散を抑えて溶解コントラストを向上させるために、スクシンイミド構造を含む所定の繰り返し単位と、酸によって極性が変化する基を含む繰り返し単位とを含むポリマーをレジスト材料、特に化学増幅レジスト材料のベース樹脂として用いることで、高感度で、露光前後のアルカリ溶解速度コントラストが非常に高く、酸拡散を抑える効果が高く、高解像性を有し、露光後のパターン形状とエッジラフネスが良好である、特に超LSI製造用あるいはフォトマスクの微細パターン形成用として好適なレジスト材料、特に化学増幅レジスト材料が得られることを知見した。   Further, the present inventors, in order to improve the dissolution contrast by suppressing acid diffusion, a resist material containing a polymer containing a predetermined repeating unit containing a succinimide structure and a repeating unit containing a group whose polarity is changed by an acid, Especially when used as a base resin of chemically amplified resist material, it has high sensitivity, extremely high alkali dissolution rate contrast before and after exposure, high effect of suppressing acid diffusion, high resolution, and pattern shape after exposure. It has been found that a resist material having good edge roughness and particularly suitable for use in the manufacture of VLSI or for forming a fine pattern of a photomask, in particular, a chemically amplified resist material can be obtained.

本発明のレジスト材料は、特に、酸発生剤の分解効率を高めることができるため、高感度で、酸拡散を抑える効果が高く、高解像性を有し、エッジラフネスが小さく、プロセス適応性に優れ、露光後のパターン形状が良好である。したがって、これらの優れた特性を有することから実用性が極めて高く、超LSI用レジスト材料及びマスクパターン形成材料として非常に有効である。   The resist material of the present invention can increase the decomposition efficiency of the acid generator, in particular, is highly sensitive, has a high effect of suppressing acid diffusion, has high resolution, has low edge roughness, and has process adaptability. And the pattern shape after exposure is good. Therefore, it has these excellent properties and is extremely practical, and is very effective as a resist material for ultra LSI and a mask pattern forming material.

すなわち、本発明は、下記レジスト材料及びパターン形成方法を提供する。
1.下記式(a)で表される繰り返し単位と、酸によって極性が変化する基を含む繰り返し単位とを含み、重量平均分子量が1,000〜500,000であるポリマーを含むベース樹脂を含むレジスト材料であって、
前記酸によって極性が変化する基を含む繰り返し単位が、酸による脱水反応によって親水性から疎水性に変化する繰り返し単位であるレジスト材料

Figure 0006642345
(式中、R1は、水素原子又はメチル基を表す。R2は、水素原子、炭素数1〜8の直鎖状、分岐状若しくは環状のアルキル基、炭素数2〜6の直鎖状、分岐状若しくは環状のアシル基、又は炭素数2〜6の直鎖状、分岐状若しくは環状のアルコキシカルボニル基を表す。X1は、単結合、フェニレン基、ナフチレン基、又はエステル基、エーテル基若しくはラクトン環を含む炭素数1〜12の連結基を表す。aは、0<a<1.0を満たす正数を表す。)
.酸によって極性が変化する基を含む繰り返し単位が、下記式で表されるモノマーに由来するものであるのレジスト材料。
Figure 0006642345
(式中、R9は、水素原子又はメチル基を表す。)
.前記ポリマーが、更に、ヒドロキシ基、カルボキシル基、ラクトン環、カーボネート基、チオカーボネート基、カルボニル基、環状アセタール基、エーテル基、エステル基、スルホン酸エステル基、シアノ基、アミド基、及び−O−C(=O)−G−(Gは、−S−又は−NH−である。)から選ばれる密着性基を含む繰り返し単位を含む1又は2のレジスト材料。
.前記ポリマーが、更に、下記式(d1)〜(d3)から選ばれる繰り返し単位を少なくとも1つ含む1〜のいずれかのレジスト材料。
Figure 0006642345
(式中、R20、R24及びR28は、それぞれ独立に、水素原子又はメチル基を表す。R21は、単結合、フェニレン基、−O−RA−、又は−C(=O)−Y0−RA−を表し、Y0は、−O−又は−NH−を表し、RAは、カルボニル基、エステル基、エーテル基若しくはヒドロキシ基を含んでいてもよい、炭素数1〜6の直鎖状、分岐状若しくは環状のアルキレン基若しくは炭素数2〜6の直鎖状、分岐状若しくは環状のアルケニレン基、又はフェニレン基を表す。R22、R23、R25、R26、R27、R29、R30及びR31は、それぞれ独立に、カルボニル基、エステル基若しくはエーテル基、ヒドロキシ基を含んでいてもよい炭素数1〜12の直鎖状、分岐状若しくは環状のアルキル基、又は炭素数6〜12のアリール基、炭素数7〜20のアラルキル基若しくはメルカプトフェニル基を表す。Z1は、単結合、若しくはエーテル基、エステル基若しくはラクトン環を含んでいてもよい炭素数1〜12の直鎖状、分岐状若しくは環状のアルキレン基、若しくは炭素数2〜12の直鎖状、分岐状若しくは環状のアルケニレン基、又は炭素数6〜10のアリーレン基を表す。Z2は、単結合、メチレン基、エチレン基、フェニレン基、フッ素化されたフェニレン基、−O−R32−、又は−C(=O)−Z3−R32−を表し、Z3は、−O−又は−NH−を表し、R32は、カルボニル基、エステル基、エーテル基若しくはヒドロキシ基を含んでいてもよい炭素数1〜12の直鎖状、分岐状若しくは環状の、アルキレン基若しくはアルケニレン基、又はフェニレン基を表す。M-は、非求核性対向イオンを表す。d1〜d3は、0≦d1≦0.5、0≦d2≦0.5、0≦d3≦0.5、及び0<d1+d2+d3≦0.5を満たす正数を表す。)
.更に、酸発生剤及び有機溶剤を含む1〜のいずれかのレジスト材料。
.更に、塩基性化合物及び/又は界面活性剤を含む1〜のいずれかのレジスト材料。
.1〜のいずれかのレジスト材料を基板上に塗布する工程と、加熱処理後、高エネルギー線で露光する工程と、現像液を用いて現像する工程とを含むパターン形成方法。
.前記高エネルギー線が、i線、KrFエキシマレーザー、ArFエキシマレーザー、EB、又は波長3〜15nmの範囲のEUVであるのパターン形成方法。 That is, the present invention provides the following resist material and pattern forming method.
1. A resist material comprising a base resin containing a polymer having a repeating unit represented by the following formula (a) and a repeating unit containing a group whose polarity is changed by an acid, and having a weight average molecular weight of 1,000 to 500,000. And
A resist material, wherein the repeating unit containing a group whose polarity is changed by an acid is a repeating unit that changes from hydrophilic to hydrophobic by a dehydration reaction with an acid .
Figure 0006642345
(In the formula, R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group. R 2 represents a hydrogen atom, a linear or branched or cyclic alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, a linear alkyl group having 2 to 6 carbon atoms. Represents a branched or cyclic acyl group or a linear, branched or cyclic alkoxycarbonyl group having 2 to 6 carbon atoms, and X 1 represents a single bond, a phenylene group, a naphthylene group, or an ester group or an ether group. Or a linking group having a carbon number of 1 to 12 containing a lactone ring. A represents a positive number satisfying 0 <a <1.0.)
2 . 1. The resist material according to 1 , wherein the repeating unit containing a group whose polarity is changed by an acid is derived from a monomer represented by the following formula.
Figure 0006642345
(In the formula, R 9 represents a hydrogen atom or a methyl group.)
3 . The polymer further comprises a hydroxy group, a carboxyl group, a lactone ring, a carbonate group, a thiocarbonate group, a carbonyl group, a cyclic acetal group, an ether group, an ester group, a sulfonic ester group, a cyano group, an amide group, and -O- 1 or 2 resist materials containing a repeating unit containing an adhesive group selected from C (= O) -G- (G is -S- or -NH-).
4 . The resist material according to any one of 1 to 3 , wherein the polymer further contains at least one repeating unit selected from the following formulas (d1) to (d3).
Figure 0006642345
(Wherein R 20 , R 24 and R 28 each independently represent a hydrogen atom or a methyl group. R 21 represents a single bond, a phenylene group, —O—R A —, or —C (= O) -Y 0 -R a - represents, Y 0 represents -O- or -NH-, R a is a carbonyl group, an ester group, which may contain an ether group or hydroxy group, 1 carbon atoms A linear, branched or cyclic alkylene group having 6 or a linear, branched or cyclic alkenylene group having 2 to 6 carbon atoms, or a phenylene group, represented by R 22 , R 23 , R 25 , R 26 , R 27 , R 29 , R 30 and R 31 each independently represent a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 12 carbon atoms which may contain a carbonyl group, an ester group or an ether group, and a hydroxy group. Or an aryl group having 6 to 12 carbon atoms, an aryl group having 7 to 20 carbon atoms. Represents a aralkyl group or a mercaptophenyl group, Z 1 is a single bond, or a linear, branched or cyclic alkylene group having 1 to 12 carbon atoms which may contain an ether group, an ester group or a lactone ring, or Represents a linear, branched or cyclic alkenylene group having 2 to 12 carbon atoms or an arylene group having 6 to 10 carbon atoms, and Z 2 represents a single bond, a methylene group, an ethylene group, a phenylene group, or a fluorinated group. phenylene, -O-R 32 -, or -C (= O) -Z 3 -R 32 - represents, Z 3 represents -O- or -NH-, R 32 is a carbonyl group, an ester group , .M of an ether group or hydroxy group of which may contain carbon atoms of 1 to 12 linear, branched or cyclic, alkylene or alkenylene group, or a phenylene group - is a non-nucleophilic counter .d1~d3 representing the ON represents a positive number satisfying 0 ≦ d1 ≦ 0.5,0 ≦ d2 ≦ 0.5,0 ≦ d3 ≦ 0.5, and 0 <d1 + d2 + d3 ≦ 0.5.)
5 . Further, any one of the resist materials 1 to 4 further comprising an acid generator and an organic solvent.
6 . Further, any one of the resist materials 1 to 5 , further comprising a basic compound and / or a surfactant.
7 . A pattern forming method, comprising: a step of applying any one of the resist materials 1 to 6 on a substrate; a step of exposing with a high energy ray after a heat treatment; and a step of developing with a developer.
<8 . 7. The pattern forming method according to 7 , wherein the high energy ray is an i-line, a KrF excimer laser, an ArF excimer laser, EB, or EUV having a wavelength of 3 to 15 nm.

本発明のレジスト材料は、酸の拡散を抑える効果が高く、高解像性を有し、露光後のパターン形状及びエッジラフネスが良好である。したがって、特に超LSI製造用あるいはEB描画によるフォトマスクの微細パターン形成用材料や、i線、KrFエキシマレーザー、ArFエキシマレーザー、EBあるいはEUV露光用のパターン形成材料として好適である。   The resist material of the present invention has a high effect of suppressing acid diffusion, has a high resolution, and has a good pattern shape and edge roughness after exposure. Therefore, it is particularly suitable as a material for forming a fine pattern of a photomask by VLSI manufacturing or EB drawing, and a pattern forming material for i-line, KrF excimer laser, ArF excimer laser, EB or EUV exposure.

また、本発明のレジスト材料、特に化学増幅レジスト材料は、例えば、半導体回路形成におけるリソグラフィーだけでなく、マスク回路パターンの形成、あるいはマイクロマシーン、薄膜磁気ヘッド回路形成にも使用することができる。   Further, the resist material of the present invention, in particular, a chemically amplified resist material can be used not only for lithography in forming a semiconductor circuit, but also for forming a mask circuit pattern, or for forming a micro machine or a thin film magnetic head circuit.

[レジスト材料]
[ベース樹脂]
本発明のレジスト材料は、下記式(a)で表される繰り返し単位(以下、繰り返し単位aともいう。)と、酸によって極性が変化する基を含む繰り返し単位とを含むポリマー(以下、ポリマーAともいう。)をベース樹脂として含む。

Figure 0006642345
[Resist material]
[Base resin]
The resist material of the present invention includes a polymer containing a repeating unit represented by the following formula (a) (hereinafter, also referred to as a repeating unit a) and a repeating unit containing a group whose polarity is changed by an acid (hereinafter referred to as polymer A). ) As a base resin.
Figure 0006642345

式中、R1は、水素原子又はメチル基を表す。R2は、水素原子、炭素数1〜8の直鎖状、分岐状若しくは環状のアルキル基、炭素数2〜6の直鎖状、分岐状若しくは環状のアシル基、又は炭素数2〜6の直鎖状、分岐状若しくは環状のアルコキシカルボニル基を表す。X1は、単結合、フェニレン基、ナフチレン基、又はエステル基、エーテル基若しくはラクトン環を含む炭素数1〜12の連結基を表す。aは、0<a<1.0を満たす正数を表す。 In the formula, R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group. R 2 represents a hydrogen atom, a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, a linear, branched or cyclic acyl group having 2 to 6 carbon atoms, or a C 2 to C 6 Represents a linear, branched or cyclic alkoxycarbonyl group. X 1 represents a single bond, a phenylene group, a naphthylene group, or a linking group having 1 to 12 carbon atoms including an ester group, an ether group or a lactone ring. a represents a positive number satisfying 0 <a <1.0.

繰り返し単位aを与えるモノマーMaとしては、下記式(Ma)で表されるものが挙げられる。

Figure 0006642345
(式中、R1、R2及びX1は、前記と同じ。) Examples of the monomer Ma that gives the repeating unit a include those represented by the following formula (Ma).
Figure 0006642345
(In the formula, R 1 , R 2 and X 1 are the same as described above.)

モノマーMaは、例えば、下記式(a1)で表される化合物と下記式(a2)で表される化合物との反応によって合成することができる。

Figure 0006642345
[式中、R1、R2及びX1は、前記と同じ。X2は、水素原子、塩素原子、臭素原子等のハロゲン原子、又は下記式(a3)で表される基を表す。
Figure 0006642345
(式中、R1及びX1は、前記と同じ。破線は、結合手を表す。)] The monomer Ma can be synthesized, for example, by reacting a compound represented by the following formula (a1) with a compound represented by the following formula (a2).
Figure 0006642345
Wherein R 1 , R 2 and X 1 are the same as above. X 2 represents a hydrogen atom, a chlorine atom, a halogen atom such as a bromine atom, or a group represented by the following formula (a3).
Figure 0006642345
(In the formula, R 1 and X 1 are the same as above. The broken line represents a bond.)]

モノマーMaとしては、以下に示すものが挙げられるが、これらに限定されない。なお、下記式中、R1は、前記と同じである。

Figure 0006642345
Examples of the monomer Ma include the following, but are not limited thereto. In the following formula, R 1 is the same as described above.
Figure 0006642345

Figure 0006642345
Figure 0006642345

Figure 0006642345
Figure 0006642345

繰り返し単位aは、スクシンイミド構造を含むことを特徴とする。窒素原子及び酸素原子の両方を含むアミド基やカーバメート基は、酸拡散を抑える効果が高すぎて脱保護反応を抑制する欠点があるが、スクシンイミド構造は、窒素原子の周りの2つにカルボニル基が存在するため窒素原子の塩基性は低く、酸触媒による脱保護反応を阻害することはない。それでいて、窒素原子の不対電子によって酸拡散を抑える効果が高い。3つのカルボニル基によって密着性を確保し、窒素原子の不対電子によって酸拡散を抑えることができ、これによってパターン倒れとエッジラフネス(LWR)を低減することができる。   The repeating unit a is characterized by containing a succinimide structure. An amide group or carbamate group containing both a nitrogen atom and an oxygen atom has a disadvantage that the effect of suppressing acid diffusion is too high to suppress the deprotection reaction, but the succinimide structure has two carbonyl groups around the nitrogen atom. Is present, the nitrogen atom has a low basicity and does not inhibit the acid-catalyzed deprotection reaction. Nevertheless, the effect of suppressing acid diffusion by the unpaired electrons of the nitrogen atom is high. Adhesion is secured by the three carbonyl groups, and acid diffusion can be suppressed by unpaired electrons of the nitrogen atom, whereby pattern collapse and edge roughness (LWR) can be reduced.

前記酸によって極性が変化する基を含む繰り返し単位(以下、繰り返し単位bともいう。)としては、酸不安定基で置換された、カルボキシル基又はフェノール性ヒドロキシ基を含む繰り返し単位が挙げられる。このような繰り返し単位としては、下記式(b1)で表される繰り返し単位(以下、繰り返し単位b1ともいう。)、又は下記式(b2)で表される繰り返し単位(以下、繰り返し単位b2ともいう。)が好ましい。繰り返し単位b1及び/又はb2を用いる場合、本発明のレジスト材料は、アルカリ現像によってポジ型パターンを得るポジ型レジスト材料、又は有機溶剤現像によってネガ型パターンを得るネガ型レジスト材料として用いることができる。

Figure 0006642345
Examples of the repeating unit containing a group whose polarity is changed by an acid (hereinafter, also referred to as a repeating unit b) include a repeating unit containing a carboxyl group or a phenolic hydroxy group substituted with an acid labile group. As such a repeating unit, a repeating unit represented by the following formula (b1) (hereinafter, also referred to as a repeating unit b1) or a repeating unit represented by the following formula (b2) (hereinafter, also referred to as a repeating unit b2). Is preferred. When the repeating unit b1 and / or b2 is used, the resist material of the present invention can be used as a positive resist material for obtaining a positive pattern by alkali development or a negative resist material for obtaining a negative pattern by organic solvent development. .
Figure 0006642345

式中、R3及びR5は、それぞれ独立に、水素原子又はメチル基を表す。R4及びR8は、それぞれ独立に、酸不安定基を表す。R6は、単結合、又は炭素数1〜6の直鎖状若しくは分岐状のアルキレン基を表す。R7は、水素原子、フッ素原子、トリフルオロメチル基、シアノ基、炭素数1〜6の直鎖状、分岐状若しくは環状の、アルキル基若しくはアルコキシ基、又は炭素数2〜7の直鎖状、分岐状若しくは環状の、アシル基、アシロキシ基若しくはアルコキシカルボニル基を表す。pは、1又は2を表す。qは、0〜4の整数を表す。Y1は、単結合、フェニレン基、ナフチレン基、又はエステル基、エーテル基若しくはラクトン環を含む炭素数1〜12の連結基を表す。Y2は、単結合、−C(=O)−O−、又は−C(=O)−NH−を表す。b1及びb2は、0≦b1<1.0、0≦b2<1.0、及び0<b1+b2<1.0を満たす正数を表す。 In the formula, R 3 and R 5 each independently represent a hydrogen atom or a methyl group. R 4 and R 8 each independently represent an acid labile group. R 6 represents a single bond or a linear or branched alkylene group having 1 to 6 carbon atoms. R 7 is a hydrogen atom, a fluorine atom, a trifluoromethyl group, a cyano group, a straight, branched or cyclic, alkyl group or alkoxy group, or a number 2-7 straight , A branched or cyclic acyl group, an acyloxy group or an alkoxycarbonyl group. p represents 1 or 2. q represents an integer of 0 to 4. Y 1 represents a single bond, a phenylene group, a naphthylene group, or a linking group having 1 to 12 carbon atoms including an ester group, an ether group or a lactone ring. Y 2 represents a single bond, —C (= O) —O—, or —C (= O) —NH—. b1 and b2 represent positive numbers satisfying 0 ≦ b1 <1.0, 0 ≦ b2 <1.0, and 0 <b1 + b2 <1.0.

繰り返し単位b1を与えるモノマーMb1としては、下記式(Mb1)で表されるものが挙げられる。繰り返し単位b2を与えるモノマーMb2としては、下記式(Mb2)で表されるものが挙げられる。

Figure 0006642345
(式中、R3〜R8、Y1、Y2、p及びqは、前記と同じ。) Examples of the monomer Mb1 that gives the repeating unit b1 include those represented by the following formula (Mb1). Examples of the monomer Mb2 that gives the repeating unit b2 include those represented by the following formula (Mb2).
Figure 0006642345
(In the formula, R 3 to R 8 , Y 1 , Y 2 , p and q are the same as described above.)

1で表されるラクトン環を含む炭素数1〜12の連結基としては、以下に示すもの等が挙げられる。

Figure 0006642345
Examples of the linking group having 1 to 12 carbon atoms containing a lactone ring represented by Y 1 include the following.
Figure 0006642345

モノマーMb1としては、以下に示すものが挙げられるが、これらに限定されない。なお、下記式中、R3及びR4は、前記と同じである。

Figure 0006642345
Examples of the monomer Mb1 include, but are not limited to, the following. In the following formula, R 3 and R 4 are the same as described above.
Figure 0006642345

Figure 0006642345
Figure 0006642345

モノマーMb2としては、以下に示すものが挙げられるが、これらに限定されない。なお、下記式中、R5及びR8は、前記と同じである。

Figure 0006642345
Examples of the monomer Mb2 include, but are not limited to, the following. In the following formula, R 5 and R 8 are the same as described above.
Figure 0006642345

Figure 0006642345
Figure 0006642345

式(Mb1)中のR4及び式(Mb2)中のR8で表される酸不安定基は種々選定されるが、同一でも異なっていてもよく、特開2013−80033号公報、特開2013−83821号公報に記載の酸不安定基を用いることができる。 The acid labile groups represented by R 4 in formula (Mb1) and R 8 in formula (Mb2) are variously selected, but may be the same or different. The acid labile groups described in JP-A-2013-83821 can be used.

典型的には、下記式で示されるものが挙げられる。

Figure 0006642345
Typically, those represented by the following formula can be mentioned.
Figure 0006642345

式中、R51及びR54は、それぞれ独立に、炭素数1〜40、特に1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基等の1価炭化水素基を表し、酸素、硫黄、窒素、フッ素等のヘテロ原子を含んでいてもよい。R52及びR53は、それぞれ独立に、水素原子、又は炭素数1〜20の直鎖状、分岐状若しくは環状のアルキル基等の1価炭化水素基を表し、酸素、硫黄、窒素、フッ素等のヘテロ原子を含んでいてもよい。a5は、0〜10、特に1〜5の整数を表す。R52とR53と、R52とR54と、又はR53とR54とは、互いに結合してこれらが結合する炭素原子又は炭素原子と酸素原子と共に炭素数3〜20、好ましくは4〜16の環、特に脂環を形成してもよい。 In the formula, R 51 and R 54 each independently represent a monovalent hydrocarbon group such as a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 40, particularly 1 to 20 carbon atoms, and oxygen, sulfur, It may contain a hetero atom such as nitrogen or fluorine. R 52 and R 53 each independently represent a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, such as a linear, branched or cyclic alkyl group, and include oxygen, sulfur, nitrogen, fluorine, etc. May be included. a5 represents an integer of 0 to 10, particularly 1 to 5. R 52 and R 53 , R 52 and R 54 , or R 53 and R 54 are bonded to each other and have a carbon number of 3 to 20, preferably 4 to 4 together with a carbon atom or a carbon atom and an oxygen atom to which they are bonded. Sixteen rings, in particular, alicyclic rings may be formed.

55、R56及びR57は、それぞれ独立に、炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基等の1価炭化水素基を表し、酸素、硫黄、窒素、フッ素等のヘテロ原子を含んでもよい。R55とR56と、R55とR57と、又はR56とR57とは、互いに結合してこれらが結合する炭素原子と共に炭素数3〜20、好ましくは4〜16の環、特に脂環を形成してもよい。 R 55 , R 56 and R 57 each independently represent a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms such as a linear, branched or cyclic alkyl group, and include oxygen, sulfur, nitrogen and fluorine. It may contain heteroatoms. R 55 and R 56 , R 55 and R 57 , or R 56 and R 57 are bonded to each other to form a ring having 3 to 20, preferably 4 to 16 carbon atoms, together with the carbon atom to which they are bonded. A ring may be formed.

繰り返し単位bとして、酸による脱水反応によって親水性から疎水性に変化する繰り返し単位(以下、繰り返し単位b3ともいう。)を用いてもよい。繰り返し単位b3を用いる場合、本発明のレジスト材料は、アルカリ現像によってネガ型パターンを得るネガ型レジスト材料として用いることができる。   As the repeating unit b, a repeating unit that changes from hydrophilic to hydrophobic by a dehydration reaction with an acid (hereinafter, also referred to as a repeating unit b3) may be used. When the repeating unit b3 is used, the resist material of the present invention can be used as a negative resist material for obtaining a negative pattern by alkali development.

繰り返し単位b3を与えるモノマーとしては、以下に示すものが挙げられるが、これらに限定されない。なお、下記式中、R9は、水素原子又はメチル基を表す。

Figure 0006642345
Examples of the monomer giving the repeating unit b3 include, but are not limited to, the following. In the following formula, R 9 represents a hydrogen atom or a methyl group.
Figure 0006642345

ポリマーAは、更に、ヒドロキシ基、カルボキシル基、ラクトン環、カーボネート基、チオカーボネート基、カルボニル基、環状アセタール基、エーテル基、エステル基、スルホン酸エステル基、シアノ基、アミド基、及び−O−C(=O)−G−(Gは、−S−又は−NH−である。)から選ばれる密着性基を含む繰り返し単位(以下、繰り返し単位cともいう。)を含んでもよい。繰り返し単位cを与えるモノマーとしては、以下に示すものが挙げられるが、これらに限定されない。   Polymer A further comprises a hydroxy group, a carboxyl group, a lactone ring, a carbonate group, a thiocarbonate group, a carbonyl group, a cyclic acetal group, an ether group, an ester group, a sulfonic ester group, a cyano group, an amide group, and -O- A repeating unit containing an adhesive group selected from C (= O) -G- (G is -S- or -NH-) (hereinafter, also referred to as a repeating unit c) may be included. Examples of the monomer giving the repeating unit c include, but are not limited to, the following.

Figure 0006642345
Figure 0006642345

Figure 0006642345
Figure 0006642345

Figure 0006642345
Figure 0006642345

Figure 0006642345
Figure 0006642345

Figure 0006642345
Figure 0006642345

Figure 0006642345
Figure 0006642345

Figure 0006642345
Figure 0006642345

Figure 0006642345
Figure 0006642345

ヒドロキシ基を含むモノマーの場合、重合時にヒドロキシ基をエトキシエトキシ基等の酸によって脱保護しやすいアセタール基で置換しておいて重合後に弱酸と水によって脱保護を行ってもよいし、アセチル基、ホルミル基、ピバロイル基等で置換しておいて重合後にアルカリ加水分解を行ってもよい。   In the case of a monomer containing a hydroxy group, the hydroxy group may be replaced with an acetal group that is easily deprotected by an acid such as an ethoxyethoxy group during polymerization, and may be deprotected with a weak acid and water after the polymerization, or an acetyl group, Alkaline hydrolysis may be carried out after polymerization after substitution with a formyl group, pivaloyl group or the like.

ポリマーAは、更に、下記式(d1)〜(d3)で表される、スルホニウム塩に由来する繰り返し単位(以下、それぞれ繰り返し単位d1〜d3ともいう。)を含んでもよい。

Figure 0006642345
The polymer A may further include a repeating unit derived from a sulfonium salt represented by the following formulas (d1) to (d3) (hereinafter, also referred to as repeating units d1 to d3, respectively).
Figure 0006642345

式中、R20、R24及びR28は、それぞれ独立に、水素原子又はメチル基を表す。R21は、単結合、フェニレン基、−O−RA−、又は−C(=O)−Y0−RA−を表し、Y0は、−O−又は−NH−を表し、RAは、カルボニル基、エステル基、エーテル基若しくはヒドロキシ基を含んでいてもよい、炭素数1〜6の直鎖状、分岐状若しくは環状のアルキレン基若しくは炭素数2〜6の直鎖状、分岐状若しくは環状のアルケニレン基、又はフェニレン基を表す。R22、R23、R25、R26、R27、R29、R30及びR31は、それぞれ独立に、カルボニル基、エステル基若しくはエーテル基、ヒドロキシ基を含んでいてもよい炭素数1〜12の直鎖状、分岐状若しくは環状のアルキル基、又は炭素数6〜12のアリール基、炭素数7〜20のアラルキル基若しくはメルカプトフェニル基を表す。Z1は、単結合、若しくはエーテル基、エステル基若しくはラクトン環を含んでいてもよい炭素数1〜12の直鎖状、分岐状若しくは環状のアルキレン基、若しくは炭素数2〜12の直鎖状、分岐状若しくは環状のアルケニレン基、又は炭素数6〜10のアリーレン基を表す。Z2は、単結合、メチレン基、エチレン基、フェニレン基、フッ素化されたフェニレン基、−O−R32−、又は−C(=O)−Z3−R32−を表し、Z3は、−O−又は−NH−を表し、R32は、カルボニル基、エステル基、エーテル基若しくはヒドロキシ基を含んでいてもよい炭素数1〜12の直鎖状、分岐状若しくは環状の、アルキレン基若しくはアルケニレン基、又はフェニレン基を表す。M-は、非求核性対向イオンを表す。d1〜d3は、0≦d1≦0.5、0≦d2≦0.5、0≦d3≦0.5、及び0<d1+d2+d3≦0.5を満たす正数を表す。 In the formula, R 20 , R 24 and R 28 each independently represent a hydrogen atom or a methyl group. R 21 represents a single bond, a phenylene group, -O-R A -, or -C (= O) -Y 0 -R A - represents, Y 0 represents -O- or -NH-, R A Is a linear, branched or cyclic alkylene group having 1 to 6 carbon atoms, which may contain a carbonyl group, an ester group, an ether group or a hydroxy group, or a linear or branched alkylene group having 2 to 6 carbon atoms. Or a cyclic alkenylene group or a phenylene group. R 22 , R 23 , R 25 , R 26 , R 27 , R 29 , R 30 and R 31 each independently represent a carbonyl group, an ester group or an ether group, or a carbon number of 1 to 5, which may contain a hydroxy group. It represents a 12 linear, branched or cyclic alkyl group, an aryl group having 6 to 12 carbon atoms, an aralkyl group having 7 to 20 carbon atoms, or a mercaptophenyl group. Z 1 is a single bond, a linear, branched or cyclic alkylene group having 1 to 12 carbon atoms which may contain an ether group, an ester group or a lactone ring, or a linear chain having 2 to 12 carbon atoms. , A branched or cyclic alkenylene group, or an arylene group having 6 to 10 carbon atoms. Z 2 represents a single bond, a methylene group, an ethylene group, a phenylene group, a fluorinated phenylene group, —O—R 32 —, or —C (−O) —Z 3 —R 32 —, and Z 3 represents It represents -O- or -NH-, R 32 is a carbonyl group, an ester group, an ether group or hydroxy group of which may contain 1 to 12 carbon atoms linear, branched or cyclic, alkylene group Or an alkenylene group or a phenylene group. M - represents a non-nucleophilic counter ion. d1 to d3 are positive numbers satisfying 0 ≦ d1 ≦ 0.5, 0 ≦ d2 ≦ 0.5, 0 ≦ d3 ≦ 0.5, and 0 <d1 + d2 + d3 ≦ 0.5.

ポリマー主鎖に酸発生剤を結合させることによって酸拡散を小さくし、酸拡散のぼけによる解像性の低下を防止できる。また、酸発生剤が均一に分散することによってエッジラフネス(LER、LWR)が改善される。   By bonding an acid generator to the polymer main chain, acid diffusion can be reduced, and a decrease in resolution due to blurring of acid diffusion can be prevented. Further, by uniformly dispersing the acid generator, edge roughness (LER, LWR) is improved.

-で表される非求核性対向イオンとしては、塩化物イオン、臭化物イオン等のハライドイオン;トリフレート、1,1,1−トリフルオロエタンスルホネート、ノナフルオロブタンスルホネート等のフルオロアルキルスルホネート;トシレート、ベンゼンスルホネート、4−フルオロベンゼンスルホネート、1,2,3,4,5−ペンタフルオロベンゼンスルホネート等のアリールスルホネート;メシレート、ブタンスルホネート等のアルキルスルホネート;ビス(トリフルオロメチルスルホニル)イミド、ビス(パーフルオロエチルスルホニル)イミド、ビス(パーフルオロブチルスルホニル)イミド等のイミド酸;トリス(トリフルオロメチルスルホニル)メチド、トリス(パーフルオロエチルスルホニル)メチド等のメチド酸が挙げられる。 M - as a non-nucleophilic counter ion represented by the chloride ion, halide ions such as bromide ion, triflate, 1,1,1-trifluoroethane sulfonate, fluoroalkyl sulfonate such as nonafluorobutanesulfonate; Arylsulfonates such as tosylate, benzenesulfonate, 4-fluorobenzenesulfonate, 1,2,3,4,5-pentafluorobenzenesulfonate; alkylsulfonates such as mesylate and butanesulfonate; bis (trifluoromethylsulfonyl) imide, bis ( Imide acids such as perfluoroethylsulfonyl) imide and bis (perfluorobutylsulfonyl) imide; and methide acids such as tris (trifluoromethylsulfonyl) methide and tris (perfluoroethylsulfonyl) methide.

更に、M-で表される非求核性対向イオンとして、下記式(K−1)で表されるα位がフルオロ置換されたスルホネート、下記式(K−2)で表されるα及びβ位がフルオロ置換されたスルホネートが挙げられる。

Figure 0006642345
Furthermore, M - as a non-nucleophilic counter ion represented by, sulfonate position α represented by the following formula (K-1) is fluoro substituted, represented by α and β by the following formula (K-2) And sulfonates substituted at the fluoro position.
Figure 0006642345

式(K−1)中、R41は、水素原子、炭素数1〜20の直鎖状、分岐状若しくは環状のアルキル基、炭素数2〜20のアルケニル基、又は炭素数6〜20のアリール基を表し、エーテル基、エステル基、カルボニル基、ラクトン環、又はフッ素原子を含んでいてもよい。 In the formula (K-1), R 41 represents a hydrogen atom, a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms, or an aryl having 6 to 20 carbon atoms. Represents a group, and may contain an ether group, an ester group, a carbonyl group, a lactone ring, or a fluorine atom.

式(K−2)中、R42は、水素原子、炭素数1〜30の直鎖状、分岐状若しくは環状のアルキル基、炭素数2〜30の直鎖状、分岐状若しくは環状のアシル基、炭素数2〜20のアルケニル基、炭素数6〜20のアリール基、又は炭素数6〜20のアリールオキシ基を表し、エーテル基、エステル基、カルボニル基、又はラクトン環を含んでいてもよい。 In the formula (K-2), R 42 is a hydrogen atom, a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 30 carbon atoms, a linear, branched or cyclic acyl group having 2 to 30 carbon atoms. Represents an alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, or an aryloxy group having 6 to 20 carbon atoms, and may include an ether group, an ester group, a carbonyl group, or a lactone ring. .

なお、繰り返し単位d1〜d3から選ばれる少なくとも1つの繰り返し単位を含むポリマーを用いる場合、後述する光酸発生剤の配合を省略し得る。   When a polymer containing at least one repeating unit selected from repeating units d1 to d3 is used, the blending of a photoacid generator described later can be omitted.

ポリマーAは、更に、下記式(e1)〜(e5)で表される繰り返し単位(以下、それぞれ繰り返し単位e1〜e5ともいう。)を含んでもよい。

Figure 0006642345
The polymer A may further include repeating units represented by the following formulas (e1) to (e5) (hereinafter, also referred to as repeating units e1 to e5, respectively).
Figure 0006642345

式中、R110〜R114は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜30のアルキル基、炭素原子に結合する水素原子の一部又は全部がハロゲン原子で置換された炭素数1〜30のアルキル基、ヒドロキシ基、炭素数1〜30のアルコキシ基、炭素数2〜30のアシル基、炭素数2〜30のアルコキシカルボニル基、炭素数6〜10のアリール基、ハロゲン原子、又は1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2−プロパノール基を表す。X0は、メチレン基、エーテル基、又はスルフィド基を表す。 In the formula, R 110 to R 114 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 30 carbon atoms, or a carbon atom having 1 to 30 carbon atoms in which some or all of the hydrogen atoms bonded to the carbon atoms are substituted with halogen atoms. An alkyl group, a hydroxy group, an alkoxy group having 1 to 30 carbon atoms, an acyl group having 2 to 30 carbon atoms, an alkoxycarbonyl group having 2 to 30 carbon atoms, an aryl group having 6 to 10 carbon atoms, a halogen atom, or 1, Represents a 1,1,3,3,3-hexafluoro-2-propanol group. X 0 represents a methylene group, an ether group, or a sulfide group.

ポリマーAは、更に、スチレン、ビニルナフタレン、ビニルアントラセン、ビニルピレン、メチレンインダン等に由来する繰り返し単位fを含んでもよい。   The polymer A may further include a repeating unit f derived from styrene, vinylnaphthalene, vinylanthracene, vinylpyrene, methyleneindane, or the like.

ポリマーAを合成する方法としては、例えば、繰り返し単位a〜fを与えるモノマーのうち所望のモノマーを、有機溶剤中、ラジカル重合開始剤を加えて加熱重合を行う方法が挙げられる。   As a method for synthesizing the polymer A, for example, a method in which a desired monomer among the monomers giving the repeating units a to f is heated and polymerized by adding a radical polymerization initiator in an organic solvent can be used.

重合時に使用する有機溶剤としては、トルエン、ベンゼン、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、ジオキサン、シクロヘキサン、シクロペンタン、メチルエチルケトン、γ−ブチロラクトン等が挙げられる。重合開始剤としては、2,2'−アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)、2,2'−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)、ジメチル−2,2−アゾビス(2−メチルプロピオネート)、ベンゾイルパーオキシド、ラウロイルパーオキシド等が挙げられる。反応温度は、好ましくは50〜80℃であり、反応時間は、好ましくは2〜100時間、より好ましくは5〜20時間である。   Examples of the organic solvent used at the time of polymerization include toluene, benzene, tetrahydrofuran, diethyl ether, dioxane, cyclohexane, cyclopentane, methyl ethyl ketone, and γ-butyrolactone. Examples of the polymerization initiator include 2,2′-azobisisobutyronitrile (AIBN), 2,2′-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile), and dimethyl-2,2-azobis (2-methylpropionate). Benzoyl peroxide, lauroyl peroxide and the like. The reaction temperature is preferably from 50 to 80 ° C, and the reaction time is preferably from 2 to 100 hours, more preferably from 5 to 20 hours.

ヒドロキシスチレンやヒドロキシビニルナフタレンに由来する繰り返し単位を含むポリマーを合成する場合は、ヒドロキシスチレンやヒドロキシビニルナフタレンのかわりに、アセトキシスチレンやアセトキシビニルナフタレンを用い、重合後、アルカリ加水分解によってアセトキシ基を脱保護して、ヒドロキシスチレン単位やヒドロキシビニルナフタレン単位にしてもよい。アルカリ加水分解時の塩基としては、アンモニア水、トリエチルアミン等が使用できる。また、反応温度は、好ましくは−20〜100℃、より好ましくは0〜60℃であり、反応時間は、好ましくは0.2〜100時間、より好ましくは0.5〜20時間である。   When synthesizing a polymer containing a repeating unit derived from hydroxystyrene or hydroxyvinylnaphthalene, acetoxystyrene or acetoxyvinylnaphthalene is used instead of hydroxystyrene or hydroxyvinylnaphthalene, and after polymerization, the acetoxy group is removed by alkali hydrolysis. For protection, a hydroxystyrene unit or a hydroxyvinylnaphthalene unit may be used. Ammonia water, triethylamine and the like can be used as the base at the time of alkali hydrolysis. The reaction temperature is preferably -20 to 100C, more preferably 0 to 60C, and the reaction time is preferably 0.2 to 100 hours, more preferably 0.5 to 20 hours.

ポリマーAにおいて、繰り返し単位a及びbの割合は、0<a<1.0、0<b<1.0、0.1≦a+b≦1.0である。ここで、繰り返し単位bが繰り返し単位b1、b2である場合は、0<a<1.0、0≦b1<1.0、0≦b2<1.0、0<b1+b2<1.0、0.1≦a+b1+b2≦1.0である。繰り返し単位bが、繰り返し単位b3である場合は、0<a<1.0、0<b3<1.0、0.1≦a+b3≦1.0である。   In the polymer A, the ratio of the repeating units a and b is 0 <a <1.0, 0 <b <1.0, and 0.1 ≦ a + b ≦ 1.0. Here, when the repeating unit b is a repeating unit b1, b2, 0 <a <1.0, 0 ≦ b1 <1.0, 0 ≦ b2 <1.0, 0 <b1 + b2 <1.0, 0 .1 ≦ a + b1 + b2 ≦ 1.0. When the repeating unit b is the repeating unit b3, 0 <a <1.0, 0 <b3 <1.0, and 0.1 ≦ a + b3 ≦ 1.0.

繰り返し単位cの割合は、0≦c≦0.9であるが、繰り返し単位cを含む場合、好ましくは0<c≦0.9、0.2≦a+b+c≦1.0である。ここで、繰り返し単位bが繰り返し単位b1、b2である場合は、より好ましくは0.02≦a≦0.8、0≦b1≦0.8、0≦b2≦0.8、0.1≦b1+b2≦0.8、0.1≦c≦0.88、更に好ましくは0.05≦a≦0.75、0≦b1≦0.7、0≦b2≦0.7、0.1≦b1+b2≦0.75、0.15≦c≦0.85、特に好ましくは0.07≦a≦0.7、0≦b1≦0.65、0≦b2≦0.65、0.1≦b1+b2≦0.7、0.2≦c≦0.83である。この場合、0.2≦a+b1+b2+c≦1.0、より好ましくは0.3≦a+b1+b2+c≦1.0、更に好ましくは0.4≦a+b1+b2+c≦1.0である。繰り返し単位bが繰り返し単位b3である場合は、より好ましくは0.02≦a≦0.8、0.1≦b3≦0.8、0.1≦c≦0.88、更に好ましくは0.05≦a≦0.75、0.1≦b3≦0.75、0.15≦c≦0.85、特に好ましくは0.07≦a≦0.7、0.1≦b3≦0.7、0.2≦c≦0.83である。この場合、0.2≦a+b+c≦1.0、より好ましくは0.3≦a+b3+c≦1.0、更に好ましくは0.4≦a+b3+c≦1.0である。 The proportion of the repeating unit c is 0 ≦ c ≦ 0.9, but when the repeating unit c is contained, it is preferably 0 <c ≦ 0.9 and 0.2 ≦ a + b + c ≦ 1.0. Here, when the repeating unit b is a repeating unit b1 or b2, more preferably 0.02 ≦ a ≦ 0.8, 0 ≦ b1 ≦ 0.8, 0 ≦ b2 ≦ 0.8, 0.1 ≦ b1 + b2 ≦ 0.8, 0.1 ≦ c ≦ 0.88, more preferably 0.05 ≦ a ≦ 0.75, 0 ≦ b1 ≦ 0.7, 0 ≦ b2 ≦ 0.7, 0.1 ≦ b1 + b2 ≦ 0.75, 0.15 ≦ c ≦ 0.85, particularly preferably 0.07 ≦ a ≦ 0.7, 0 ≦ b1 ≦ 0.65, 0 ≦ b2 ≦ 0.65, 0.1 ≦ b1 + b2 ≦ 0.7, 0.2 ≦ c ≦ 0.83. In this case, 0.2 ≦ a + b1 + b2 + c ≦ 1.0, more preferably 0.3 ≦ a + b1 + b2 + c ≦ 1.0, and still more preferably 0.4 ≦ a + b1 + b2 + c ≦ 1.0. When the repeating unit b is the repeating unit b3, more preferably 0.02 ≦ a ≦ 0.8, 0.1 ≦ b3 ≦ 0.8, 0.1 ≦ c ≦ 0.88, and still more preferably 0.8. 05 ≦ a ≦ 0.75, 0.1 ≦ b3 ≦ 0.75, 0.15 ≦ c ≦ 0.85, particularly preferably 0.07 ≦ a ≦ 0.7, 0.1 ≦ b3 ≦ 0.7. , 0.2 ≦ c ≦ 0.83. In this case, 0.2 ≦ a + b 3 + c ≦ 1.0, more preferably 0.3 ≦ a + b3 + c ≦ 1.0, and still more preferably 0.4 ≦ a + b3 + c ≦ 1.0.

繰り返し単位d1〜d3の割合は、0≦d1≦0.5、0≦d2≦0.5、0≦d3≦0.5、0≦d1+d2+d3≦0.5であるが、繰り返し単位d1〜d3を含む場合は、0<d1+d2+d3≦0.5である。この場合、好ましくは0≦d1≦0.4、0≦d2≦0.4、0≦d3≦0.4、0<d1+d2+d3≦0.4、より好ましくは0≦d1≦0.3、0≦d2≦0.3、0≦d3≦0.3、0<d1+d2+d3≦0.3、更に好ましくは0≦d1≦0.2、0≦d2≦0.2、0≦d3≦0.2、0<d1+d2+d3≦0.25である。また、0.2≦a+b1+b2+c+d1+d2+d3≦1.0であるが、特に好ましくは0.4≦a+b1+b2+c+d1+d2+d3≦1.0である。   The proportion of the repeating units d1 to d3 is 0 ≦ d1 ≦ 0.5, 0 ≦ d2 ≦ 0.5, 0 ≦ d3 ≦ 0.5, and 0 ≦ d1 + d2 + d3 ≦ 0.5. If it is included, 0 <d1 + d2 + d3 ≦ 0.5. In this case, preferably 0 ≦ d1 ≦ 0.4, 0 ≦ d2 ≦ 0.4, 0 ≦ d3 ≦ 0.4, 0 <d1 + d2 + d3 ≦ 0.4, more preferably 0 ≦ d1 ≦ 0.3, 0 ≦ d2 ≦ 0.3, 0 ≦ d3 ≦ 0.3, 0 <d1 + d2 + d3 ≦ 0.3, more preferably 0 ≦ d1 ≦ 0.2, 0 ≦ d2 ≦ 0.2, 0 ≦ d3 ≦ 0.2, 0 <D1 + d2 + d3 ≦ 0.25. Further, although 0.2 ≦ a + b1 + b2 + c + d1 + d2 + d3 ≦ 1.0, it is particularly preferable that 0.4 ≦ a + b1 + b2 + c + d1 + d2 + d3 ≦ 1.0.

また、繰り返し単位e1〜e5の割合は、0≦e1≦0.5、0≦e2≦0.5、0≦e3≦0.5、0≦e4≦0.5、0≦e5≦0.5、0≦e1+e2+e3+e4+e5≦0.5であるが、繰り返し単位e1〜e5を含む場合は、0<e1+e2+e3+e4+e5≦0.5である。この場合、好ましくは0≦e1≦0.4、0≦e2≦0.4、0≦e3≦0.4、0≦e4≦0.4、0≦e5≦0.4、0<e1+e2+e3+e4+e5≦0.4、より好ましくは0≦e1≦0.3、0≦e2≦0.3、0≦e3≦0.3、0≦e4≦0.3、0≦e5≦0.3、0<e1+e2+e3+e4+e5≦0.3である。   The proportions of the repeating units e1 to e5 are 0 ≦ e1 ≦ 0.5, 0 ≦ e2 ≦ 0.5, 0 ≦ e3 ≦ 0.5, 0 ≦ e4 ≦ 0.5, 0 ≦ e5 ≦ 0.5. , 0 ≦ e1 + e2 + e3 + e4 + e5 ≦ 0.5, but when including the repeating units e1 to e5, 0 <e1 + e2 + e3 + e4 + e5 ≦ 0.5. In this case, preferably 0 ≦ e1 ≦ 0.4, 0 ≦ e2 ≦ 0.4, 0 ≦ e3 ≦ 0.4, 0 ≦ e4 ≦ 0.4, 0 ≦ e5 ≦ 0.4, 0 <e1 + e2 + e3 + e4 + e5 ≦ 0. .4, more preferably 0≤e1≤0.3, 0≤e2≤0.3, 0≤e3≤0.3, 0≤e4≤0.3, 0≤e5≤0.3, 0 <e1 + e2 + e3 + e4 + e5≤ 0.3.

繰り返し単位fの割合は、0≦f≦0.5、好ましくは0≦f≦0.4、より好ましくは0≦f≦0.3である。   The proportion of the repeating unit f is 0 ≦ f ≦ 0.5, preferably 0 ≦ f ≦ 0.4, and more preferably 0 ≦ f ≦ 0.3.

なお、a+b+c+d1+d2+d3+e1+e2+e3+e4+e5+f=1であることが好ましい。   It is preferable that a + b + c + d1 + d2 + d3 + e1 + e2 + e3 + e4 + e5 + f = 1.

ポリマーAは、重量平均分子量(Mw)が1,000〜500,000であり、好ましくは2,000〜30,000である。Mwが1,000以上であればレジスト材料が耐熱性に優れ、500,000以下であればアルカリ溶解性が良好で、パターン形成後に裾引き現象が生じるおそれがない。なお、Mwは、溶剤としてテトラヒドロフラン(THF)を用いたゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によるポリスチレン換算測定値である。   Polymer A has a weight average molecular weight (Mw) of 1,000 to 500,000, preferably 2,000 to 30,000. When the Mw is 1,000 or more, the resist material has excellent heat resistance, and when the Mw is 500,000 or less, the alkali solubility is good, and there is no possibility that a footing phenomenon occurs after pattern formation. Note that Mw is a measured value in terms of polystyrene by gel permeation chromatography (GPC) using tetrahydrofuran (THF) as a solvent.

ポリマーAにおいては、多成分共重合体の分子量分布(Mw/Mn)が広い場合は低分子量や高分子量のポリマーが存在するために、露光後、パターン上に異物が見られたり、パターンの形状が悪化したりする。それゆえ、パターンルールが微細化するに従って分子量や分子量分布の影響が大きくなりやすいことから、微細なパターン寸法に好適に用いられるレジスト材料を得るには、使用するポリマーAの分子量分布は1.0〜2.0、特に1.0〜1.5と狭分散であることが好ましい。   In the case of the polymer A, when the molecular weight distribution (Mw / Mn) of the multi-component copolymer is wide, a low molecular weight or high molecular weight polymer is present. Or worse. Therefore, the influence of the molecular weight and the molecular weight distribution tends to increase as the pattern rule becomes finer. Therefore, in order to obtain a resist material suitably used for fine pattern dimensions, the molecular weight distribution of the polymer A used is preferably 1.0. The dispersion is preferably as narrow as 2.0 to 2.0, particularly 1.0 to 1.5.

本発明のレジスト材料において、ベース樹脂は、ポリマーAを1種含むものや、組成比率、分子量分布、分子量等が異なる2種以上のポリマーをブレンドしたもの、ポリマーAと繰り返し単位aを含まないポリマーBとをブレンドしたものでもよい。   In the resist material of the present invention, the base resin may be one containing one kind of polymer A, one blended with two or more kinds of polymers having different composition ratios, molecular weight distributions, molecular weights, etc., a polymer containing neither polymer A nor repeating unit a. B may be blended.

[酸発生剤]
本発明のレジスト材料は、化学増幅レジスト材料として機能させるために酸発生剤を含んでもよい。前記酸発生剤としては、例えば、活性光線又は放射線に感応して酸を発生する化合物(光酸発生剤)が挙げられる。
[Acid generator]
The resist material of the present invention may contain an acid generator in order to function as a chemically amplified resist material. Examples of the acid generator include a compound that generates an acid in response to actinic rays or radiation (photoacid generator).

前記光酸発生剤としては、高エネルギー線照射により酸を発生する化合物であればいかなるものでも構わない。好適な光酸発生剤としては、スルホニウム塩、ヨードニウム塩、スルホニルジアゾメタン、N−スルホニルオキシイミド、オキシム−O−スルホネート型酸発生剤等が挙げられる。このような光酸発生剤の具体例としては、特開2008−111103号公報の段落[0122]〜[0142]に記載されたものが挙げられる。   The photoacid generator may be any compound as long as it is a compound that generates an acid upon irradiation with high energy rays. Suitable photoacid generators include sulfonium salts, iodonium salts, sulfonyldiazomethane, N-sulfonyloxyimide, oxime-O-sulfonate type acid generators and the like. Specific examples of such a photoacid generator include those described in paragraphs [0122] to [0142] of JP-A-2008-111103.

光酸発生剤としては、下記式(1)で表されるものも好適に使用できる。

Figure 0006642345
As the photoacid generator, those represented by the following formula (1) can also be suitably used.
Figure 0006642345

式(1)中、R101、R102及びR103は、それぞれ独立に、ヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状の1価炭化水素基を表す。また、R101、R102及びR103のうちのいずれか2つ以上が、互いに結合してこれらが結合する硫黄原子と共に環を形成してもよい。 In the formula (1), R 101 , R 102 and R 103 each independently represent a linear, branched or cyclic monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms which may contain a hetero atom. . Further, any two or more of R 101 , R 102 and R 103 may be bonded to each other to form a ring together with the sulfur atom to which they are bonded.

式(1)中、X-は、下記式(1A)〜(1D)から選ばれるアニオンを表す。

Figure 0006642345
In the formula (1), X represents an anion selected from the following formulas (1A) to (1D).
Figure 0006642345

式(1A)中、Rfaは、フッ素原子、又はヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数1〜40の直鎖状、分岐状若しくは環状の1価炭化水素基を表す。 In the formula (1A), R fa represents a linear, branched or cyclic monovalent hydrocarbon group having 1 to 40 carbon atoms which may contain a fluorine atom or a hetero atom.

式(1A)で表されるアニオンとしては、下記式(1A')で表されるものが好ましい。

Figure 0006642345
The anion represented by the formula (1A) is preferably an anion represented by the following formula (1A ′).
Figure 0006642345

式(1A')中、R104は、水素原子又はトリフルオロメチル基を表し、好ましくはトリフルオロメチル基である。R105は、ヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数1〜38の直鎖状、分岐状又は環状の1価炭化水素基を表す。前記ヘテロ原子としては、酸素原子、窒素原子、硫黄原子、ハロゲン原子等が好ましく、酸素原子がより好ましい。前記1価炭化水素基としては、微細パターン形成において高解像性を得る点から、特に炭素数6〜30であるものが好ましい。前記1価炭化水素基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、s−ブチル基、t−ブチル基、ペンチル基、ネオペンチル基、シクロペンチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、3−シクロヘキセニル基、ヘプチル基、2−エチルヘキシル基、ノニル基、ウンデシル基、トリデシル基、ペンタデシル基、ヘプタデシル基、1−アダマンチル基、2−アダマンチル基、1−アダマンチルメチル基、ノルボルニル基、ノルボルニルメチル基、トリシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、テトラシクロドデカニルメチル基、ジシクロヘキシルメチル基、イコサニル基、アリル基、ベンジル基、ジフェニルメチル基、テトラヒドロフリル基、メトキシメチル基、エトキシメチル基、メチルチオメチル基、アセトアミドメチル基、トリフルオロエチル基、(2−メトキシエトキシ)メチル基、アセトキシメチル基、2−カルボキシ−1−シクロヘキシル基、2−オキソプロピル基、4−オキソ−1−アダマンチル基、3−オキソシクロヘキシル基等が挙げられる。また、これらの基の水素原子の一部が、酸素原子、硫黄原子、窒素原子、ハロゲン原子等のヘテロ原子含有基で置換されていてもよく、あるいはこれらの基の一部の炭素原子間に酸素原子、硫黄原子、窒素原子等のヘテロ原子含有基が介在していてもよく、その結果、ヒドロキシ基、シアノ基、カルボニル基、エーテル基、エステル基、スルホン酸エステル基、カーボネート基、ラクトン環、スルトン環、カルボン酸無水物、ハロアルキル基等を含んでいてもよい。 In the formula (1A ′), R 104 represents a hydrogen atom or a trifluoromethyl group, and is preferably a trifluoromethyl group. R 105 represents a linear, branched or cyclic monovalent hydrocarbon group having 1 to 38 carbon atoms which may contain a hetero atom. As the hetero atom, an oxygen atom, a nitrogen atom, a sulfur atom, a halogen atom and the like are preferable, and an oxygen atom is more preferable. As the monovalent hydrocarbon group, a group having 6 to 30 carbon atoms is particularly preferable from the viewpoint of obtaining high resolution in forming a fine pattern. Examples of the monovalent hydrocarbon group include methyl, ethyl, propyl, isopropyl, butyl, isobutyl, s-butyl, t-butyl, pentyl, neopentyl, cyclopentyl, hexyl, and cyclohexyl. Group, 3-cyclohexenyl group, heptyl group, 2-ethylhexyl group, nonyl group, undecyl group, tridecyl group, pentadecyl group, heptadecyl group, 1-adamantyl group, 2-adamantyl group, 1-adamantylmethyl group, norbornyl group, Norbornylmethyl group, tricyclodecanyl group, tetracyclododecanyl group, tetracyclododecanylmethyl group, dicyclohexylmethyl group, icosanyl group, allyl group, benzyl group, diphenylmethyl group, tetrahydrofuryl group, methoxymethyl group, Ethoxymethyl group, methylthio Tyl group, acetamidomethyl group, trifluoroethyl group, (2-methoxyethoxy) methyl group, acetoxymethyl group, 2-carboxy-1-cyclohexyl group, 2-oxopropyl group, 4-oxo-1-adamantyl group, 3 -Oxocyclohexyl group and the like. In addition, some of the hydrogen atoms in these groups may be substituted with a hetero atom-containing group such as an oxygen atom, a sulfur atom, a nitrogen atom, or a halogen atom, or between some carbon atoms in these groups. A hetero atom-containing group such as an oxygen atom, a sulfur atom and a nitrogen atom may be interposed, and as a result, a hydroxy group, a cyano group, a carbonyl group, an ether group, an ester group, a sulfonic ester group, a carbonate group, a lactone ring , A sultone ring, a carboxylic anhydride, a haloalkyl group, or the like.

式(1A')で表されるアニオンを含むスルホニウム塩の合成に関しては、特開2007−145797号公報、特開2008−106045号公報、特開2009−7327号公報、特開2009−258695号公報等に詳しい。また、特開2010−215608号公報、特開2012−41320号公報、特開2012−106986号公報、特開2012−153644号公報等に記載のスルホニウム塩も好適に用いられる。   Regarding the synthesis of a sulfonium salt containing an anion represented by the formula (1A ′), JP-A-2007-145797, JP-A-2008-106045, JP-A-2009-7327, and JP-A-2009-258695 Etc. Further, sulfonium salts described in JP-A-2010-215608, JP-A-2012-41320, JP-A-2012-106986, JP-A-2012-153644 and the like are also preferably used.

式(1A)で表されるアニオンを含むスルホニウム塩としては、以下に示すものが挙げられるが、これらに限定されない。なお、下記式中、Acはアセチル基、Phはフェニル基を表す。

Figure 0006642345
Examples of the sulfonium salt containing the anion represented by the formula (1A) include, but are not limited to, the following. In the following formula, Ac represents an acetyl group, and Ph represents a phenyl group.
Figure 0006642345

Figure 0006642345
Figure 0006642345

Figure 0006642345
Figure 0006642345

式(1B)中、Rfb1及びRfb2は、それぞれ独立に、フッ素原子、又はヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数1〜40の直鎖状、分岐状若しくは環状の1価炭化水素基を表す。前記1価炭化水素基としては、前記R105の説明において挙げたものと同様のものが挙げられる。Rfb1及びRfb2として好ましくは、フッ素原子又は炭素数1〜4の直鎖状フッ素化アルキル基である。また、Rfb1とRfb2とは、互いに結合してこれらが結合する基(−CF2−SO2−N-−SO2−CF2−)と共に環を形成してもよく、この場合、Rfb1とRfb2とが互いに結合して得られる基は、フッ素化エチレン基又はフッ素化プロピレン基であることが好ましい。 In the formula (1B), R fb1 and R fb2 each independently represent a linear, branched or cyclic monovalent hydrocarbon group having 1 to 40 carbon atoms which may contain a fluorine atom or a hetero atom. Represent. Examples of the monovalent hydrocarbon group include the same groups as those described in the description of R 105 . R fb1 and R fb2 are preferably a fluorine atom or a linear fluorinated alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. Further, R fb1 and R fb2 may be bonded to each other to form a ring together with the group to which they are bonded (—CF 2 —SO 2 —N —— SO 2 —CF 2 —). The group obtained by bonding fb1 and Rfb2 to each other is preferably a fluorinated ethylene group or a fluorinated propylene group.

式(1C)中、Rfc1、Rfc2及びRfc3は、それぞれ独立に、フッ素原子、又はヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数1〜40の直鎖状、分岐状若しくは環状の1価炭化水素基を表す。前記1価炭化水素基としては、前記R105の説明において挙げたものと同様のものが挙げられる。Rfc1、Rfc2及びRfc3として好ましくは、フッ素原子又は炭素数1〜4の直鎖状フッ素化アルキル基である。また、Rfc1とRfc2とは、互いに結合してこれらが結合する基(−CF2−SO2−C-−SO2−CF2−)と共に環を形成してもよく、この場合、Rfc1とRfc2とが互いに結合して得られる基は、フッ素化エチレン基又はフッ素化プロピレン基であることが好ましい。 In the formula (1C), R fc1 , R fc2 and R fc3 each independently represent a linear, branched or cyclic monovalent carbon having 1 to 40 carbon atoms which may contain a fluorine atom or a hetero atom. Represents a hydrogen group. Examples of the monovalent hydrocarbon group include the same groups as those described in the description of R 105 . R fc1 , R fc2 and R fc3 are preferably a fluorine atom or a linear fluorinated alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. R fc1 and R fc2 may be bonded to each other to form a ring together with the group to which they are bonded (—CF 2 —SO 2 —C —— SO 2 —CF 2 —). The group obtained by bonding fc1 and Rfc2 to each other is preferably a fluorinated ethylene group or a fluorinated propylene group.

式(1D)中、Rfdは、ヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数1〜40の直鎖状、分岐状又は環状の1価炭化水素基を表す。前記1価炭化水素基としては、前記R105の説明において挙げたものと同様のものが挙げられる。 In the formula (1D), R fd represents a linear, branched or cyclic monovalent hydrocarbon group having 1 to 40 carbon atoms which may contain a hetero atom. Examples of the monovalent hydrocarbon group include the same groups as those described in the description of R 105 .

式(1D)で表されるアニオンを含むスルホニウム塩の合成に関しては、特開2010−215608号公報及び特開2014−133723号公報に詳しい。   The synthesis of the sulfonium salt containing the anion represented by the formula (1D) is described in detail in JP-A-2010-215608 and JP-A-2014-133723.

式(1D)で表されるアニオンを含むスルホニウム塩としては、以下に示すものが挙げられるが、これらに限定されない。なお、下記式中、Phはフェニル基を表す。

Figure 0006642345
Examples of the sulfonium salt containing an anion represented by the formula (1D) include, but are not limited to, the following. In the following formula, Ph represents a phenyl group.
Figure 0006642345

Figure 0006642345
Figure 0006642345

なお、式(1D)で表されるアニオンを含む光酸発生剤は、スルホ基のα位にフッ素は有していないが、β位に2つのトリフルオロメチル基を有していることに起因して、レジストポリマー中の酸不安定基を切断するには十分な酸性度を有している。そのため、光酸発生剤として使用することができる。   The photoacid generator containing an anion represented by the formula (1D) has no fluorine at the α-position of the sulfo group but has two trifluoromethyl groups at the β-position. As a result, it has sufficient acidity to cleave acid labile groups in the resist polymer. Therefore, it can be used as a photoacid generator.

また、光酸発生剤としては、下記式(2)で表されるものも好適に使用できる。

Figure 0006642345
Further, as the photoacid generator, those represented by the following formula (2) can also be suitably used.
Figure 0006642345

式(2)中、R201及びR202は、それぞれ独立に、ヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数1〜30の直鎖状、分岐状又は環状の1価炭化水素基を表す。R203は、ヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数1〜30の直鎖状、分岐状又は環状の2価炭化水素基を表す。また、R201、R202及びR203のうちのいずれか2つ以上が、互いに結合してこれらが結合する硫黄原子と共に環を形成してもよい。LAは、単結合、エーテル基、又はヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数1〜20の直鎖状、分岐状若しくは環状の2価炭化水素基を表す。XA、XB、XC及びXDは、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子又はトリフルオロメチル基を表す。ただし、XA、XB、XC及びXDのうち少なくとも1つは、水素原子以外の置換基を表す。kは、0〜3の整数を表す。 In the formula (2), R 201 and R 202 each independently represent a linear, branched or cyclic monovalent hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms which may contain a hetero atom. R 203 represents a linear, branched or cyclic divalent hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms which may contain a hetero atom. Further, any two or more of R 201 , R 202 and R 203 may be bonded to each other to form a ring together with the sulfur atom to which they are bonded. L A represents a single bond, an ether group, or a linear, branched or cyclic divalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms which may contain a hetero atom. X A , X B , X C and X D each independently represent a hydrogen atom, a fluorine atom or a trifluoromethyl group. However, at least one of X A , X B , X C and X D represents a substituent other than a hydrogen atom. k represents an integer of 0 to 3.

前記1価炭化水素基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、s−ブチル基、t−ブチル基、n−ペンチル基、t−ペンチル基、n−ヘキシル基、n−オクチル基、n−ノニル基、n−デシル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、2−エチルヘキシル基、シクロペンチルメチル基、シクロペンチルエチル基、シクロペンチルブチル基、シクロヘキシルメチル基、シクロヘキシルエチル基、シクロヘキシルブチル基、ノルボルニル基、オキサノルボルニル基、トリシクロ[5.2.1.02,6]デカニル基、アダマンチル基、フェニル基、ナフチル基、アントラセニル基等が挙げられる。また、これらの基の水素原子の一部が、酸素原子、硫黄原子、窒素原子、ハロゲン原子等のヘテロ原子で置換されていてもよく、あるいは炭素原子の一部が、酸素原子、硫黄原子、窒素原子等のヘテロ原子で置換されていてもよく、その結果ヒドロキシ基、シアノ基、カルボニル基、エーテル結合、エステル結合、スルホン酸エステル結合、カーボネート結合、ラクトン環、スルトン環、カルボン酸無水物、ハロアルキル基等を含んでいてもよい。 Examples of the monovalent hydrocarbon group include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an s-butyl group, a t-butyl group, an n-pentyl group, a t-pentyl group, and an n-hexyl group. , N-octyl, n-nonyl, n-decyl, cyclopentyl, cyclohexyl, 2-ethylhexyl, cyclopentylmethyl, cyclopentylethyl, cyclopentylbutyl, cyclohexylmethyl, cyclohexylethyl, cyclohexylbutyl , Norbornyl, oxanorbornyl, tricyclo [5.2.1.0 2,6 ] decanyl, adamantyl, phenyl, naphthyl, anthracenyl and the like. In addition, some of the hydrogen atoms of these groups may be substituted with a hetero atom such as an oxygen atom, a sulfur atom, a nitrogen atom, or a halogen atom, or some of the carbon atoms may be an oxygen atom, a sulfur atom, It may be substituted with a hetero atom such as a nitrogen atom, and as a result, a hydroxy group, a cyano group, a carbonyl group, an ether bond, an ester bond, a sulfonic acid ester bond, a carbonate bond, a lactone ring, a sultone ring, a carboxylic acid anhydride, It may contain a haloalkyl group and the like.

前記2価炭化水素基としては、メチレン基、エチレン基、プロパン−1,3−ジイル基、ブタン−1,4−ジイル基、ペンタン−1,5−ジイル基、ヘキサン−1,6−ジイル基、ヘプタン−1,7−ジイル基、オクタン−1,8−ジイル基、ノナン−1,9−ジイル基、デカン−1,10−ジイル基、ウンデカン−1,11−ジイル基、ドデカン−1,12−ジイル基、トリデカン−1,13−ジイル基、テトラデカン−1,14−ジイル基、ペンタデカン−1,15−ジイル基、ヘキサデカン−1,16−ジイル基、ヘプタデカン−1,17−ジイル基等の直鎖状アルカンジイル基;シクロペンタンジイル基、シクロヘキサンジイル基、ノルボルナンジイル基、アダマンタンジイル基等の飽和環状2価炭化水素基;フェニレン基、ナフチレン基等の不飽和環状2価炭化水素基等が挙げられる。また、これらの基の水素原子の一部が、メチル基、エチル基、プロピル基、n−ブチル基、t−ブチル基等のアルキル基で置換されていてもよい。また、これらの基の水素原子の一部が、酸素原子、硫黄原子、窒素原子、ハロゲン原子等のヘテロ原子含有基で置換されていてもよく、あるいはこれらの基の一部の炭素原子間に酸素原子、硫黄原子、窒素原子等のヘテロ原子含有基が介在していてもよく、その結果、ヒドロキシ基、シアノ基、カルボニル基、エーテル基、エステル基、スルホン酸エステル基、カーボネート基、ラクトン環、スルトン環、カルボン酸無水物、ハロアルキル基等を含んでいてもよい。前記ヘテロ原子は、酸素原子が好ましい   Examples of the divalent hydrocarbon group include a methylene group, an ethylene group, a propane-1,3-diyl group, a butane-1,4-diyl group, a pentane-1,5-diyl group, and a hexane-1,6-diyl group. Heptane-1,7-diyl group, octane-1,8-diyl group, nonane-1,9-diyl group, decane-1,10-diyl group, undecane-1,11-diyl group, dodecane-1, 12-diyl group, tridecane-1,13-diyl group, tetradecane-1,14-diyl group, pentadecane-1,15-diyl group, hexadecane-1,16-diyl group, heptadecane-1,17-diyl group, etc. Linear alkanediyl group; saturated cyclic divalent hydrocarbon groups such as cyclopentanediyl group, cyclohexanediyl group, norbornanediyl group and adamantanediyl group; unsaturated cyclic groups such as phenylene group and naphthylene group Valent hydrocarbon group, and the like. In addition, some of the hydrogen atoms in these groups may be substituted with an alkyl group such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an n-butyl group, and a t-butyl group. In addition, some of the hydrogen atoms in these groups may be substituted with a hetero atom-containing group such as an oxygen atom, a sulfur atom, a nitrogen atom, or a halogen atom, or between some carbon atoms in these groups. A hetero atom-containing group such as an oxygen atom, a sulfur atom and a nitrogen atom may be interposed, and as a result, a hydroxy group, a cyano group, a carbonyl group, an ether group, an ester group, a sulfonic ester group, a carbonate group, a lactone ring , A sultone ring, a carboxylic anhydride, a haloalkyl group, or the like. The hetero atom is preferably an oxygen atom.

式(2)で表される光酸発生剤としては、下記式(2')で表されるものが好ましい。

Figure 0006642345
As the photoacid generator represented by the formula (2), a photoacid generator represented by the following formula (2 ′) is preferable.
Figure 0006642345

式(2')中、LAは、前記と同じ。LBは、水素原子又はトリフルオロメチル基を表し、好ましくはトリフルオロメチル基である。R301、R302及びR303は、それぞれ独立に、水素原子、又はヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数1〜20の直鎖状、分岐状若しくは環状の1価炭化水素基を表す。前記1価炭化水素基としては、前記R105の説明において挙げたものと同様のものが挙げられる。x及びyは、それぞれ独立に、0〜5の整数を表し、zは、0〜4の整数を表す。 Wherein (2 '), L A is as defined above. L B represents a hydrogen atom or trifluoromethyl group, preferably a trifluoromethyl group. R 301 , R 302 and R 303 each independently represent a hydrogen atom or a linear, branched or cyclic monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms which may contain a hetero atom. Examples of the monovalent hydrocarbon group include the same groups as those described in the description of R 105 . x and y each independently represent an integer of 0 to 5; z represents an integer of 0 to 4;

式(2)で表される光酸発生剤としては、以下に示すものが挙げられるが、これらに限定されない。なお、下記式中、LBは、前記と同じであり、Meはメチル基を表す。

Figure 0006642345
Examples of the photoacid generator represented by the formula (2) include, but are not limited to, the following. In the following formulas, L B is the same as defined above, Me represents a methyl group.
Figure 0006642345

Figure 0006642345
Figure 0006642345

Figure 0006642345
Figure 0006642345

前記光酸発生剤のうち、式(1A')又は(1D)で表されるアニオンを含むものは、酸拡散が小さく、かつレジスト溶剤への溶解性にも優れており、特に好ましい。また、式(2')で表されるアニオンを含むものは、酸拡散が極めて小さく、特に好ましい。   Among the photoacid generators, those containing an anion represented by the formula (1A ′) or (1D) are particularly preferred because of their low acid diffusion and excellent solubility in resist solvents. Further, those containing an anion represented by the formula (2 ′) have extremely low acid diffusion, and are particularly preferable.

酸発生剤の配合量は、ベース樹脂100質量部に対して0.01〜100質量部が好ましく、0.1〜80質量部がより好ましい。酸発生剤は、1種単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。   The amount of the acid generator is preferably 0.01 to 100 parts by mass, more preferably 0.1 to 80 parts by mass, based on 100 parts by mass of the base resin. The acid generators can be used alone or in combination of two or more.

[有機溶剤]
本発明のレジスト材料は、有機溶剤を含んでもよい。前記有機溶剤としては、特開2008−111103号公報の段落[0144]〜[0145]に記載の、シクロヘキサノン、メチルn−ペンチルケトン等のケトン類;3−メトキシブタノール、3−メチル−3−メトキシブタノール、1−メトキシ−2−プロパノール、1−エトキシ−2−プロパノール等のアルコール類;プロピ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、エチ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ジメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル等のエーテル類;プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、乳酸エチル、ピルビン酸エチル、酢酸ブチル、3−メトキシプロピオン酸メチル、3−エトキシプロピオン酸エチル、酢酸t−ブチル、プロピオン酸t−ブチル、プロピレングリコールモノt−ブチルエーテルアセテート等のエステル類;γ−ブチロラクトン等のラクトン類等が挙げられる。これらの溶剤は、1種単独で又は2種以上を混合して使用することができる。
[Organic solvent]
The resist material of the present invention may contain an organic solvent. Examples of the organic solvent include ketones such as cyclohexanone and methyl n-pentyl ketone described in paragraphs [0144] to [0145] of JP-A-2008-111103; 3-methoxybutanol, 3-methyl-3-methoxy Alcohols such as butanol, 1-methoxy-2-propanol and 1-ethoxy-2-propanol; propylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, propylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether Ethers such as propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monoethyl ether acetate, ethyl lactate, and ethyl pyruvate Esters such as butyl acetate, methyl 3-methoxypropionate, ethyl 3-ethoxypropionate, t-butyl acetate, t-butyl propionate, propylene glycol mono-t-butyl ether acetate; lactones such as γ-butyrolactone; Can be These solvents can be used alone or in combination of two or more.

有機溶剤の配合量は、ベース樹脂100質量部に対して50〜10,000質量部が好ましく、100〜5,000質量部がより好ましい。   The amount of the organic solvent is preferably 50 to 10,000 parts by mass, more preferably 100 to 5,000 parts by mass, based on 100 parts by mass of the base resin.

[その他の成分]
本発明のレジスト材料は、更に、塩基性化合物、溶解制御剤、界面活性剤、アセチレンアルコール類等を含んでもよい。
[Other ingredients]
The resist material of the present invention may further contain a basic compound, a dissolution controlling agent, a surfactant, an acetylene alcohol, and the like.

レジスト材料に塩基性化合物を配合することによって、例えば、レジスト膜中での酸の拡散速度を抑制し、解像度を一層向上させることができる。塩基性化合物としては、特開2008−111103号公報の段落[0146]〜[0164]に記載されたものが挙げられる。これらのうち、1級、2級、3級のアミン化合物、特にはヒドロキシ基、エーテル基、エステル基、ラクトン環、シアノ基、スルホン酸エステル基等を含むアミン化合物が好ましい。塩基性化合物の配合量は、ベース樹脂100質量部に対して0〜100質量部が好ましく、0.001〜50質量部がより好ましい。   By incorporating a basic compound into the resist material, for example, the diffusion rate of acid in the resist film can be suppressed, and the resolution can be further improved. Examples of the basic compound include those described in paragraphs [0146] to [0164] of JP-A-2008-111103. Of these, primary, secondary, and tertiary amine compounds, particularly amine compounds containing a hydroxy group, an ether group, an ester group, a lactone ring, a cyano group, a sulfonic acid ester group, and the like are preferable. The amount of the basic compound is preferably from 0 to 100 parts by mass, more preferably from 0.001 to 50 parts by mass, based on 100 parts by mass of the base resin.

レジスト材料に界面活性剤を配合することによって、レジスト材料の塗布性を一層向上あるいは制御することができる。界面活性剤としては、特開2008−111103号公報の段落[0165]〜[0166]に記載されたものが挙げられる。界面活性剤の配合量は、ベース樹脂100質量部に対して0〜10質量部が好ましく、0.0001〜5質量部がより好ましい。   By adding a surfactant to the resist material, the coatability of the resist material can be further improved or controlled. Examples of the surfactant include those described in paragraphs [0165] to [0166] of JP-A-2008-111103. The amount of the surfactant is preferably 0 to 10 parts by mass, more preferably 0.0001 to 5 parts by mass, based on 100 parts by mass of the base resin.

レジスト材料に溶解制御剤を配合することによって、露光部と未露光部との溶解速度の差を一層大きくすることができ、解像度を一層向上させることができる。溶解制御剤としては、特開2008−122932号公報の段落[0155]〜[0178]に記載されたものが挙げられる。溶解制御剤の配合量は、ベース樹脂100質量部に対して0〜50質量部が好ましく、0〜40質量部がより好ましい。   By adding a dissolution controlling agent to the resist material, the difference in dissolution rate between the exposed and unexposed portions can be further increased, and the resolution can be further improved. Examples of the dissolution controlling agent include those described in paragraphs [0155] to [0178] of JP-A-2008-122932. The amount of the dissolution controlling agent is preferably from 0 to 50 parts by mass, more preferably from 0 to 40 parts by mass, based on 100 parts by mass of the base resin.

アセチレンアルコール類としては、段落[0179]〜[0182]に記載されたものが挙げられる。アセチレンアルコール類の配合量は、レジスト材料中0〜2質量%が好ましく、0.02〜1質量%がより好ましい。   Acetylene alcohols include those described in paragraphs [0179] to [0182]. The compounding amount of the acetylene alcohol is preferably from 0 to 2% by mass, more preferably from 0.02 to 1% by mass in the resist material.

本発明のレジスト材料には、特開2008−239918号公報に記載のポリマー型クエンチャーを配合してもよい。これは、コート後のレジスト表面に配向することによってパターン後のレジストの矩形性を高めることができる。ポリマー型クエンチャーは、レジスト上に保護膜を適用したときのパターンの膜減りやパターントップのラウンディングを防止する効果もある。前記ポリマー型クエンチャーを含む場合、その配合量は、本発明の効果を損なわない範囲で任意とすることができる。   The polymer material quencher described in JP-A-2008-239918 may be blended with the resist material of the present invention. This can enhance the rectangularity of the resist after patterning by orienting on the resist surface after coating. The polymer type quencher also has an effect of preventing a pattern film from being reduced and a pattern top rounding when a protective film is applied on the resist. When the polymer-type quencher is included, the amount of the polymer-based quencher can be arbitrarily set as long as the effects of the present invention are not impaired.

また、本発明のレジスト材料には、下記式(3)で表されるα位がフッ素化されていないスルホン酸、又は下記式(4)で表されるカルボン酸のオニウム塩をクエンチャーとして配合してもよい。

Figure 0006642345
(式中、R151、R152及びR153は、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子を除くハロゲン原子、又はヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数1〜40の直鎖状、分岐状若しくは環状の1価炭化水素基を表す。また、R151、R152及びR153のうちのいずれか2つ以上が、互いに結合してこれらが結合する炭素原子と共に環を形成してもよい。R154は、ヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数1〜40の直鎖状、分岐状又は環状の1価炭化水素基を表す。M+は、オニウムカチオンを表す。) Further, the resist material of the present invention contains, as a quencher, a sulfonic acid in which the α-position represented by the following formula (3) is not fluorinated or an onium salt of a carboxylic acid represented by the following formula (4). May be.
Figure 0006642345
(Wherein, R 151 , R 152 and R 153 each independently represent a hydrogen atom, a halogen atom excluding a fluorine atom, or a linear, branched or branched C 1-40 carbon atom which may contain a hetero atom. It represents a cyclic monovalent hydrocarbon group, and any two or more of R 151 , R 152 and R 153 may be bonded to each other to form a ring together with the carbon atom to which they are bonded. 154 represents a linear, branched or cyclic monovalent hydrocarbon group having 1 to 40 carbon atoms which may contain a hetero atom. M + represents an onium cation.)

α位がフッ素化されていないスルホン酸のオニウム塩に関しては、特開2008−158339号公報に詳しい。α位がフッ素化されていないスルホン酸を発生する光酸発生剤は、例えば特開2010−155824号公報の段落[0019]〜[0036]に記載の化合物や、特開2010−215608号公報の段落[0047]〜[0082]に記載の化合物が挙げられる。カルボン酸のオニウム塩に関しては、特許第3991462号公報に詳しい。   The onium salt of sulfonic acid in which the α-position is not fluorinated is described in detail in JP-A-2008-158339. Examples of the photoacid generator that generates a sulfonic acid in which the α-position is not fluorinated include compounds described in paragraphs [0019] to [0036] of JP-A-2010-155824 and JP-A-2010-215608. Examples include the compounds described in paragraphs [0047] to [0082]. The onium salt of a carboxylic acid is described in detail in Japanese Patent No. 399,462.

式(3)又は(4)中のアニオンは、弱酸の共役塩基である。ここでいう弱酸とは、ベース樹脂に使用する酸不安定基含有単位の酸不安定基を脱保護させることのできない酸性度のことをいう。式(3)又は(4)で表されるオニウム塩は、α位がフッ素化されているスルホン酸のような強酸の共役塩基をカウンターアニオンとして有するオニウム塩型光酸発生剤と併用させたときにクエンチャーとして機能する。   The anion in the formula (3) or (4) is a conjugate base of a weak acid. The term "weak acid" as used herein means an acidity at which the acid labile group of the acid labile group-containing unit used in the base resin cannot be deprotected. When the onium salt represented by the formula (3) or (4) is used in combination with an onium salt-type photoacid generator having a conjugate base of a strong acid such as sulfonic acid in which the α-position is fluorinated as a counter anion. Acts as a quencher.

すなわち、α位がフッ素化されているスルホン酸のような強酸を発生するオニウム塩と、フッ素置換されていないスルホン酸やカルボン酸のような弱酸を発生するオニウム塩とを混合して用いた場合、高エネルギー線照射により光酸発生剤から生じた強酸が未反応の弱酸アニオンを有するオニウム塩と衝突すると、塩交換により弱酸を放出し、強酸アニオンを有するオニウム塩を生じる。この過程で強酸がより触媒能の低い弱酸に交換されるため、見かけ上、酸が失活して酸拡散の制御を行うことができる。   That is, when an onium salt that generates a strong acid such as sulfonic acid in which the α-position is fluorinated is mixed with an onium salt that generates a weak acid such as sulfonic acid or carboxylic acid that is not substituted with fluorine. When a strong acid generated from a photoacid generator by high energy ray irradiation collides with an unreacted onium salt having a weak acid anion, the weak acid is released by salt exchange to produce an onium salt having a strong acid anion. In this process, the strong acid is exchanged for a weak acid having a lower catalytic ability, so that the acid is apparently deactivated and the acid diffusion can be controlled.

特に、α位がフッ素化されていないスルホン酸及びカルボン酸の、スルホニウム塩及びヨードニウム塩は、光分解性があるために、光強度が強い部分のクエンチ能が低下するとともに、α位がフッ素化されたスルホン酸、イミド酸あるいはメチド酸の濃度が増加する。これによって、露光部分のコントラストが向上し、焦点深度(DOF)が更に改善された、寸法制御のよいパターンを形成することが可能となる。   In particular, sulfonium salts and iodonium salts of sulfonic acids and carboxylic acids in which the α-position is not fluorinated have photodegradability, so that the quenching ability of a portion having a high light intensity is reduced and the α-position is fluorinated. The concentration of sulfonic acid, imido acid or methide acid increases. As a result, it is possible to form a pattern with good dimensional control in which the contrast of the exposed portion is improved and the depth of focus (DOF) is further improved.

ここで、強酸を発生する光酸発生剤がオニウム塩である場合には、前述のように高エネルギー線照射により生じた強酸が弱酸に交換することはできるが、高エネルギー線照射により生じた弱酸は未反応の強酸を発生するオニウム塩と衝突して塩交換を行うことはできないと考えられる。これは、オニウムカチオンがより強酸のアニオンとイオン対を形成しやすいという現象に起因する。   Here, when the photoacid generator that generates a strong acid is an onium salt, as described above, the strong acid generated by irradiation with high energy rays can be exchanged for a weak acid, but the weak acid generated by irradiation with high energy rays can be used. It is considered that salt exchange cannot be performed by colliding with an onium salt that generates an unreacted strong acid. This is due to the phenomenon that the onium cation tends to form an ion pair with the anion of the stronger acid.

酸不安定基が酸に対して特に敏感なアセタールである場合は、保護基を脱離させるための酸は必ずしもα位がフッ素化されたスルホン酸、イミド酸、メチド酸でなくてもよく、α位がフッ素化されていないスルホン酸でも脱保護反応が進行する場合がある。このときのクエンチャーとしては、スルホン酸のオニウム塩を用いることができないため、このような場合はカルボン酸のオニウム塩を単独で用いることが好ましい。   When the acid labile group is an acetal that is particularly sensitive to an acid, the acid for removing the protecting group does not necessarily have to be a sulfonic acid, imidic acid, or methide acid in which the α-position is fluorinated, The deprotection reaction may proceed even with a sulfonic acid in which the α-position is not fluorinated. Since an onium salt of a sulfonic acid cannot be used as a quencher at this time, it is preferable to use an onium salt of a carboxylic acid alone in such a case.

α位がフッ素化されていないスルホン酸のオニウム塩、及びカルボン酸のオニウム塩としては、それぞれ、下記式(3')で表されるスルホン酸のオニウム塩、及び下記式(4')で表されるカルボン酸のスルホニウム塩が好ましい。

Figure 0006642345
Examples of the onium salt of a sulfonic acid and the onium salt of a carboxylic acid in which the α-position is not fluorinated include an onium salt of a sulfonic acid represented by the following formula (3 ′) and a The sulfonium salts of the carboxylic acids obtained are preferred.
Figure 0006642345

式中、R251、R252及びR253は、それぞれ独立に、ヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状の1価炭化水素基を表す。また、R251、R252及びR253のうちのいずれか2つ以上が、互いに結合してこれらが結合する原子及びその間の原子と共に環を形成してもよい。R254は、ヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数1〜40の直鎖状、分岐状又は環状の1価炭化水素基を表す。R255及びR256は、それぞれ独立に、水素原子又はトリフルオロメチル基を表す。R257及びR258は、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子又はトリフルオロメチル基を表す。R259は、水素原子、ヒドロキシ基、ヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数1〜35の直鎖状、分岐状若しくは環状の1価炭化水素基、又は炭素数6〜30の置換若しくは非置換のアリール基を表す。rは、1〜3の整数を表す。z1、z2及びz3は、それぞれ独立に、0〜5の整数を表す。 In the formula, R 251 , R 252 and R 253 each independently represent a linear, branched or cyclic monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms which may contain a hetero atom. Further, any two or more of R 251 , R 252 and R 253 may be bonded to each other to form a ring together with the atoms to which they are bonded and the atoms therebetween. R 254 represents a linear, branched or cyclic monovalent hydrocarbon group having 1 to 40 carbon atoms which may contain a hetero atom. R 255 and R 256 each independently represent a hydrogen atom or a trifluoromethyl group. R 257 and R 258 each independently represent a hydrogen atom, a fluorine atom or a trifluoromethyl group. R 259 represents a linear, branched or cyclic monovalent hydrocarbon group having 1 to 35 carbon atoms which may contain a hydrogen atom, a hydroxy group, or a hetero atom, or a substituted or unsubstituted 6 to 30 carbon atoms. Represents an aryl group. r represents an integer of 1 to 3. z 1 , z 2 and z 3 each independently represent an integer of 0 to 5.

クエンチャーとしてこのようなオニウム塩を使用する場合は、1種単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。その配合量は、ベース樹脂100質量部に対して0〜50質量部が好ましく、0.001〜50質量部がより好ましく、0.01〜20質量部が更に好ましい。前記範囲でこのようなクエンチャーを配合することで、レジスト感度の調整が容易となることに加え、レジスト膜中での酸の拡散速度が抑制されて解像度が向上し、露光後の感度変化を抑制したり、基板や環境依存性を少なくし、露光余裕度やパターンプロファイル等を向上させることができる。また、このようなクエンチャーを添加することで基板密着性を向上させることもできる。   When such an onium salt is used as a quencher, it can be used alone or in combination of two or more. The compounding amount is preferably 0 to 50 parts by mass, more preferably 0.001 to 50 parts by mass, and still more preferably 0.01 to 20 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the base resin. By blending such a quencher in the above range, in addition to the ease of adjusting the resist sensitivity, the diffusion rate of acid in the resist film is suppressed, the resolution is improved, and the change in sensitivity after exposure is reduced. It is possible to reduce the dependence on the substrate and the environment, and to improve the exposure margin and the pattern profile. The addition of such a quencher can also improve the substrate adhesion.

本発明のレジスト材料には、スピンコート後のレジスト表面の撥水性を向上させるための高分子化合物(撥水性向上剤)を配合してもよい。撥水性向上剤は、トップコートを用いない液浸リソグラフィーに用いることができる。撥水性向上剤としては、フッ化アルキル基を含む高分子化合物、特定構造の1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2−プロパノール残基を含む高分子化合物等が好ましく、特開2007−297590号公報、特開2008−111103号公報等に例示されている。前記撥水性向上剤は、有機溶剤現像液に溶解する必要がある。前述の特定の1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2−プロパノール残基を有する撥水性向上剤は、現像液への溶解性が良好である。撥水性向上剤として、アミノ基やアミン塩を繰り返し単位として共重合した高分子化合物は、PEB中の酸の蒸発を防いで現像後のホールパターンの開口不良を防止する効果が高い。撥水性向上剤を含む場合、その配合量は、レジスト材料のベース樹脂100質量部に対して0.1〜20質量部が好ましく、0.5〜10質量部がより好ましい。   The resist material of the present invention may contain a polymer compound (water repellency improver) for improving the water repellency of the resist surface after spin coating. The water repellency improver can be used for immersion lithography without using a top coat. As the water repellency improver, a polymer compound containing a fluorinated alkyl group, a polymer compound containing a 1,1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2-propanol residue having a specific structure, and the like are preferable. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-297590, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-111103, and the like. The water repellency improver needs to be dissolved in an organic solvent developer. The aforementioned water repellent improver having a 1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2-propanol residue has good solubility in a developing solution. As a water repellency enhancer, a polymer compound obtained by copolymerizing an amino group or an amine salt as a repeating unit has a high effect of preventing evaporation of an acid in PEB and preventing poor opening of a hole pattern after development. When a water repellency improver is included, the amount is preferably 0.1 to 20 parts by mass, more preferably 0.5 to 10 parts by mass, based on 100 parts by mass of the base resin of the resist material.

ポリマーAを含むベース樹脂に、酸発生剤、有機溶剤、溶解制御剤、塩基性化合物、界面活性剤等を目的に応じて適宜組み合わせて配合してレジスト材料を構成することによって、露光部では前記ポリマーAが触媒反応により現像液に対する溶解速度が加速されるので、極めて高感度のレジスト材料とすることができる。本発明のレジスト材料は、これから得られるレジスト膜の溶解コントラスト及び解像性が高く、露光余裕度があり、プロセス適応性に優れ、露光後のパターン形状が良好でありながら、より優れたエッチング耐性を示し、特に酸拡散を抑制できることから粗密寸法差が小さく、これらのことから実用性が高く、超LSI用レジスト材料として非常に有効である。特に、酸発生剤を配合して、酸触媒反応を利用した化学増幅レジスト材料とすると、より高感度のものとすることができるとともに、諸特性が一層優れたものとなり、極めて有用なものとなる。   In a base resin containing the polymer A, an acid generator, an organic solvent, a dissolution controlling agent, a basic compound, a surfactant and the like are appropriately combined according to the purpose to form a resist material. Since the dissolution rate of the polymer A in the developing solution is accelerated by the catalytic reaction, a highly sensitive resist material can be obtained. The resist material of the present invention has a higher dissolution contrast and resolution of a resist film obtained therefrom, has an exposure allowance, has excellent process adaptability, and has a better pattern shape after exposure, but has a better etching resistance. In particular, since the acid diffusion can be suppressed, the dimensional difference between the densities is small. From these, the practicability is high, and it is very effective as a resist material for VLSI. In particular, when an acid generator is blended into a chemically amplified resist material utilizing an acid-catalyzed reaction, the material can be made more sensitive, and various characteristics become more excellent, which is extremely useful. .

[パターン形成方法]
本発明のレジスト材料、例えば、ベース樹脂、酸発生剤、有機溶剤及び塩基性化合物を含む化学増幅レジスト材料を種々の集積回路製造に用いる場合は、公知のリソグラフィー技術を適用することができる。
[Pattern forming method]
When the resist material of the present invention, for example, a chemically amplified resist material containing a base resin, an acid generator, an organic solvent and a basic compound is used for manufacturing various integrated circuits, a known lithography technique can be applied.

例えば、本発明のレジスト材料を、集積回路製造用の基板(Si、SiO2、SiN、SiON、TiN、WSi、BPSG、SOG、有機反射防止膜等)あるいはマスク回路製造用の基板(Cr、CrO、CrON、MoSi2、SiO2等)上にスピンコート、ロールコート、フローコート、ディップコート、スプレーコート、ドクターコート等の適当な塗布方法により塗布膜厚が0.1〜2.0μmとなるように塗布する。これをホットプレート上で、好ましくは60〜150℃、10秒〜30分間、より好ましくは80〜120℃、30秒〜20分間プリベークする。レジスト膜上に、保護膜を形成してもよい。保護膜は、アルカリ現像液に可溶のものが好ましい。現像時に、レジストパターンの形成とともに保護膜の剥離を行う。保護膜は、レジスト膜からのアウトガスを低減する機能、EUVレーザーから発生する13.5nm以外の波長140〜300nmのアウトオブバンド(OOB)をカットするフィルターとしての機能、環境の影響でレジストの形状が頭張りになったり膜減りを生じたりすることを防ぐ機能を有する。次いで、紫外線、遠紫外線、EUV、EB、X線、軟X線、エキシマレーザー、γ線、シンクロトロン放射線等の高エネルギー線から選ばれる光源で目的とするパターンを所定のマスクを通じて若しくは直接露光を行う。露光量は1〜200mJ/cm2程度、特に10〜100mJ/cm2、又は0.1〜100μC/cm2程度、特に0.5〜50μC/cm2となるように露光することが好ましい。次に、ホットプレート上で、好ましくは60〜150℃、10秒〜30分間、より好ましくは80〜120℃、30秒〜20分間PEBする。 For example, the resist material of the present invention is applied to a substrate for manufacturing an integrated circuit (Si, SiO 2 , SiN, SiON, TiN, WSi, BPSG, SOG, an organic antireflection film, etc.) or a substrate for manufacturing a mask circuit (Cr, CrO). , CrON, MoSi 2 , SiO 2, etc.) by a suitable coating method such as spin coating, roll coating, flow coating, dip coating, spray coating, doctor coating, etc. so that the coating thickness becomes 0.1 to 2.0 μm. Apply to. This is prebaked on a hot plate, preferably at 60 to 150 ° C for 10 seconds to 30 minutes, more preferably at 80 to 120 ° C for 30 seconds to 20 minutes. A protective film may be formed on the resist film. The protective film is preferably soluble in an alkaline developer. During development, the protective film is peeled off together with the formation of the resist pattern. The protective film has a function to reduce outgas from the resist film, a function as a filter to cut out-of-band (OOB) of a wavelength of 140 to 300 nm other than 13.5 nm generated from the EUV laser, and a shape of the resist due to environmental influences. Has the function of preventing the head from becoming thin and causing a decrease in the film thickness. Next, the target pattern is exposed through a predetermined mask or directly by a light source selected from high energy rays such as ultraviolet rays, far ultraviolet rays, EUV, EB, X-rays, soft X-rays, excimer lasers, γ-rays, and synchrotron radiations. Do. Exposure amount 1 to 200 mJ / cm 2 or so, in particular 10 to 100 mJ / cm 2, or 0.1~100μC / cm 2 or so, it is preferable that exposure to particular a 0.5~50μC / cm 2. Next, PEB is performed on a hot plate, preferably at 60 to 150 ° C for 10 seconds to 30 minutes, more preferably at 80 to 120 ° C for 30 seconds to 20 minutes.

更に、0.1〜10質量%、好ましくは2〜5質量%のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド(TEAH)、テトラプロピルアンモニウムヒドロキシド(TPAH)、テトラブチルアンモニウムヒドロキシド(TBAH)等のアルカリ水溶液の現像液を用い、3秒〜3分間、好ましくは5秒〜2分間、浸漬(dip)法、パドル(puddle)法、スプレー(spray)法等の常法により現像することにより、ポリマーAが繰り返し単位b1及び/又はb2を含む場合は、光を照射した部分は現像液に溶解し、照射されなかった部分は溶解せず、基板上にポジ型のパターンが形成され、ポリマーAが繰り返し単位b3を含む場合は、基板上にネガ型のパターンが形成される。なお、本発明のレジスト材料は、特に高エネルギー線の中でもEB、EUV、X線、軟X線、γ線、シンクロトロン放射線による微細パターニングに最適である。   Furthermore, 0.1 to 10% by mass, preferably 2 to 5% by mass of tetramethylammonium hydroxide (TMAH), tetraethylammonium hydroxide (TEAH), tetrapropylammonium hydroxide (TPAH), tetrabutylammonium hydroxide ( Using a developing solution of an alkaline aqueous solution such as TBAH), development is performed for 3 seconds to 3 minutes, preferably 5 seconds to 2 minutes, by a conventional method such as a dip method, a paddle method, or a spray method. Thereby, when the polymer A contains the repeating units b1 and / or b2, the portion irradiated with light dissolves in the developing solution, the portion not irradiated does not dissolve, and a positive pattern is formed on the substrate. When the polymer A contains the repeating unit b3, a negative pattern is formed on the substrate. The resist material of the present invention is particularly suitable for fine patterning by EB, EUV, X-ray, soft X-ray, γ-ray, and synchrotron radiation among high energy rays.

一般的に広く用いられているTMAHよりも、アルキル鎖を長くしたTEAH、TPAH、TBAH等は、現像中の膨潤を低減させてパターンの倒れを防ぐ効果がある。特許第3429592号公報には、アダマンタンメタクリレートのような脂環構造を含む繰り返し単位とt−ブチルメタクリレートのような酸不安定基を含む繰り返し単位とを含み、親水性基がなくて撥水性の高いポリマーの現像のために、TBAH水溶液を用いた例が提示されている。   TEAH, TPAH, TBAH, and the like having a longer alkyl chain than TMAH, which is generally widely used, have an effect of reducing swelling during development and preventing pattern collapse. Japanese Patent No. 3429592 includes a repeating unit containing an alicyclic structure such as adamantane methacrylate and a repeating unit containing an acid labile group such as t-butyl methacrylate, and has no hydrophilic group and high water repellency. An example using an aqueous TBAH solution for polymer development is presented.

TMAH現像液としては、2.38質量%TMAH水溶液が最も広く用いられている。これは0.26Nに相当し、TEAH、TPAH、TBAH等の水溶液も同じ規定度であることが好ましい。0.26NとなるTEAH、TPAH及びTBAHの質量は、それぞれ3.84質量%、5.31質量%及び6.78質量%である。   As a TMAH developer, a 2.38 mass% TMAH aqueous solution is most widely used. This corresponds to 0.26 N, and it is preferable that aqueous solutions such as TEAH, TPAH, and TBAH have the same normality. The masses of TEAH, TPAH and TBAH which are 0.26N are 3.84% by mass, 5.31% by mass and 6.78% by mass, respectively.

EB又はEUVで解像される32nm以下のパターンにおいて、ラインがよれたり、ライン同士がくっついたり、くっついたラインが倒れたりする現象が起きている。これは、現像液中に膨潤して膨らんだライン同士がくっつくのが原因と考えられる。膨潤したラインは、現像液を含んでスポンジのように軟らかいために、リンスの応力で倒れやすくなっている。アルキル鎖を長くした現像液は、膨潤を防いでパターン倒れを防ぐ効果がある。   In a pattern of 32 nm or less resolved by EB or EUV, a phenomenon occurs in which lines are distorted, lines are stuck together, or stuck lines fall. This is considered to be because the lines swelled and swelled in the developing solution are stuck together. The swollen line is soft like a sponge containing a developing solution, and thus easily collapses due to the stress of rinsing. The developer having a longer alkyl chain has an effect of preventing swelling and pattern collapse.

ポリマーAが繰り返し単位b1及び/又はb2を含む場合は、有機溶剤現像によってネガ型のパターンを得ることもできる。現像液としては、2−オクタノン、2−ノナノン、2−ヘプタノン、3−ヘプタノン、4−ヘプタノン、2−ヘキサノン、3−ヘキサノン、ジイソブチルケトン、メチルシクロヘキサノン、アセトフェノン、メチルアセトフェノン、酢酸プロピル、酢酸ブチル、酢酸イソブチル、酢酸ペンチル、酢酸ブテニル、酢酸イソペンチル、ギ酸プロピル、ギ酸ブチル、ギ酸イソブチル、ギ酸ペンチル、ギ酸イソペンチル、吉草酸メチル、ペンテン酸メチル、クロトン酸メチル、クロトン酸エチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、3−エトキシプロピオン酸エチル、乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸プロピル、乳酸ブチル、乳酸イソブチル、乳酸ペンチル、乳酸イソペンチル、2−ヒドロキシイソ酪酸メチル、2−ヒドロキシイソ酪酸エチル、安息香酸メチル、安息香酸エチル、酢酸フェニル、酢酸ベンジル、フェニル酢酸メチル、ギ酸ベンジル、ギ酸フェニルエチル、3−フェニルプロピオン酸メチル、プロピオン酸ベンジル、フェニル酢酸エチル、酢酸2−フェニルエチル等が挙げられる。これらの溶剤は、1種単独で又は2種以上を混合して使用することができる。   When the polymer A contains the repeating units b1 and / or b2, a negative pattern can be obtained by organic solvent development. Examples of the developer include 2-octanone, 2-nonanone, 2-heptanone, 3-heptanone, 4-heptanone, 2-hexanone, 3-hexanone, diisobutylketone, methylcyclohexanone, acetophenone, methylacetophenone, propyl acetate, butyl acetate, Isobutyl acetate, pentyl acetate, butenyl acetate, isopentyl acetate, propyl formate, butyl formate, isobutyl formate, pentyl formate, isopentyl formate, methyl valerate, methyl pentenoate, methyl crotonate, ethyl crotonate, methyl propionate, ethyl propionate Ethyl 3-ethoxypropionate, methyl lactate, ethyl lactate, propyl lactate, butyl lactate, isobutyl lactate, pentyl lactate, isopentyl lactate, methyl 2-hydroxyisobutyrate, ethyl 2-hydroxyisobutyrate Methyl benzoate, ethyl benzoate, phenyl acetate, benzyl acetate, phenyl acetate, benzyl formate, phenylethyl formate, methyl 3-phenylpropionate, benzyl propionate, phenyl ethyl acetate, 2-phenylethyl, and the like. These solvents can be used alone or in combination of two or more.

現像の終了時には、リンスを行う。リンス液としては、現像液と混溶し、レジスト膜を溶解させない溶剤が好ましい。このような溶剤としては、炭素数3〜10のアルコール、炭素数8〜12のエーテル化合物、炭素数6〜12のアルカン、アルケン、アルキン、芳香族系の溶剤が好ましく用いられる。   At the end of the development, rinsing is performed. As the rinsing liquid, a solvent that is mixed with the developer and does not dissolve the resist film is preferable. As such a solvent, an alcohol having 3 to 10 carbon atoms, an ether compound having 8 to 12 carbon atoms, an alkane, an alkene, an alkyne or an aromatic solvent having 6 to 12 carbon atoms is preferably used.

具体的に、炭素数3〜10のアルコールとしては、n−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、1−ブチルアルコール、2−ブチルアルコール、イソブチルアルコール、t−ブチルアルコール、1−ペンタノール、2−ペンタノール、3−ペンタノール、t−ペンチルアルコール、ネオペンチルアルコール、2−メチル−1−ブタノール、3−メチル−1−ブタノール、3−メチル−3−ペンタノール、シクロペンタノール、1−ヘキサノール、2−ヘキサノール、3−ヘキサノール、2,3−ジメチル−2−ブタノール、3,3−ジメチル−1−ブタノール、3,3−ジメチル−2−ブタノール、2−エチル−1−ブタノール、2−メチル−1−ペンタノール、2−メチル−2−ペンタノール、2−メチル−3−ペンタノール、3−メチル−1−ペンタノール、3−メチル−2−ペンタノール、3−メチル−3−ペンタノール、4−メチル−1−ペンタノール、4−メチル−2−ペンタノール、4−メチル−3−ペンタノール、シクロヘキサノール、1−オクタノール等が挙げられる。   Specifically, examples of the alcohol having 3 to 10 carbon atoms include n-propyl alcohol, isopropyl alcohol, 1-butyl alcohol, 2-butyl alcohol, isobutyl alcohol, t-butyl alcohol, 1-pentanol, 2-pentanol, 3-pentanol, t-pentyl alcohol, neopentyl alcohol, 2-methyl-1-butanol, 3-methyl-1-butanol, 3-methyl-3-pentanol, cyclopentanol, 1-hexanol, 2-hexanol , 3-hexanol, 2,3-dimethyl-2-butanol, 3,3-dimethyl-1-butanol, 3,3-dimethyl-2-butanol, 2-ethyl-1-butanol, 2-methyl-1-pen Tertanol, 2-methyl-2-pentanol, 2-methyl-3-pentanol, 1-pentanol, 3-methyl-2-pentanol, 3-methyl-3-pentanol, 4-methyl-1-pentanol, 4-methyl-2-pentanol, 4-methyl-3-pent Tanol, cyclohexanol, 1-octanol and the like can be mentioned.

炭素数8〜12のエーテル化合物としては、ジ−n−ブチルエーテル、ジイソブチルエーテル、ジ−s−ブチルエーテル、ジ−n−ペンチルエーテル、ジイソペンチルエーテル、ジ−s−ペンチルエーテル、ジ−t−ペンチルエーテル、ジ−n−ヘキシルエーテル等が挙げられる。   Examples of the ether compound having 8 to 12 carbon atoms include di-n-butyl ether, diisobutyl ether, di-s-butyl ether, di-n-pentyl ether, diisopentyl ether, di-s-pentyl ether, and di-t-pentyl. Ether, di-n-hexyl ether and the like.

炭素数6〜12のアルカンとしては、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノナン、デカン、ウンデカン、ドデカン、メチルシクロペンタン、ジメチルシクロペンタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、ジメチルシクロヘキサン、シクロヘプタン、シクロオクタン、シクロノナン等が挙げられる。炭素数6〜12のアルケンとしては、ヘキセン、ヘプテン、オクテン、シクロヘキセン、メチルシクロヘキセン、ジメチルシクロヘキセン、シクロヘプテン、シクロオクテン等が挙げられる。炭素数6〜12のアルキンとしては、ヘキシン、ヘプチン、オクチン等が挙げられる。   Examples of the alkane having 6 to 12 carbon atoms include hexane, heptane, octane, nonane, decane, undecane, dodecane, methylcyclopentane, dimethylcyclopentane, cyclohexane, methylcyclohexane, dimethylcyclohexane, cycloheptane, cyclooctane, cyclononane, and the like. Can be Alkenes having 6 to 12 carbon atoms include hexene, heptene, octene, cyclohexene, methylcyclohexene, dimethylcyclohexene, cycloheptene, cyclooctene and the like. Alkynes having 6 to 12 carbon atoms include hexine, heptin, octin and the like.

芳香族系の溶剤としては、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、イソプロピルベンゼン、t−ブチルベンゼン、メシチレン等が挙げられる。   Examples of the aromatic solvent include toluene, xylene, ethylbenzene, isopropylbenzene, t-butylbenzene, mesitylene and the like.

以下、合成例、比較合成例、実施例及び比較例を示して本発明を具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に限定されない。   Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to Synthesis Examples, Comparative Synthesis Examples, Examples, and Comparative Examples, but the present invention is not limited to the following Examples.

[1]モノマーの合成
[合成例1]モノマー1の合成
2−ヒドロキシ−N−メチルスクシンイミド45g及び4−(ジメチルアミノ)ピリジン3.7gをTHF500gに溶解し、氷冷下、メタクリル酸クロリド92.4gを滴下した。室温にて5時間攪拌後、水を加え反応を停止した。通常の水系後処理の後、シリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製を行い、モノマー1を120g得た。

Figure 0006642345
[1] Synthesis of Monomer [Synthesis Example 1] Synthesis of Monomer 1 45 g of 2-hydroxy-N-methylsuccinimide and 3.7 g of 4- (dimethylamino) pyridine were dissolved in 500 g of THF, and methacrylic acid chloride was added under ice cooling. 4 g were added dropwise. After stirring at room temperature for 5 hours, water was added to stop the reaction. After ordinary aqueous post-treatment, purification was carried out by silica gel column chromatography to obtain 120 g of Monomer 1.
Figure 0006642345

[合成例2]モノマー2の合成
メタクリル酸クロリドをメタクリル酸2−カルボキシメチル128gに変えた以外は、合成例1と同様の方法で、モノマー2を128g得た。

Figure 0006642345
Synthesis Example 2 Synthesis of Monomer 2 128 g of Monomer 2 was obtained in the same manner as in Synthesis Example 1, except that methacrylic chloride was changed to 128 g of 2-carboxymethyl methacrylate.
Figure 0006642345

[2]ポリマーの合成
以下の合成例において、Mwは、溶剤としてTHFを用いたゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によるポリスチレン換算測定値である。また、以下の合成例で用いたモノマー3〜4及びPAGモノマー1〜2は、以下のとおりである。
[2] Synthesis of Polymer In the following synthesis examples, Mw is a measured value in terms of polystyrene by gel permeation chromatography (GPC) using THF as a solvent. The monomers 3 and 4 and the PAG monomers 1 and 2 used in the following synthesis examples are as follows.

Figure 0006642345
Figure 0006642345

[合成例]ポリマー1の合成
2Lのフラスコに、メタクリル酸1−イソプロピルエキソテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカニルを5.6g、メタクリル酸1−イソプロピルシクロペンチルを3.9g、メタクリル酸3−ヒドロキシ−1−アダマンチルを2.2g、モノマー1を5.9g、メタクリル酸2−オキソ−4,5−ジメチルテトラヒドロフラン−4−イルを5.9g、及び溶剤としてTHFを40g添加した。この反応容器を、窒素雰囲気下、−70℃まで冷却し、減圧脱気、窒素ブローを3回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤としてAIBNを1.2g加え、60℃まで昇温後、15時間反応させた。この反応溶液をイソプロピルアルコール1Lに加え、沈殿した白色固体を濾過後、60℃で減圧乾燥し、白色重合体(ポリマー1)を得た。
In Synthesis Example 3 flask 2L polymer 1, methacrylic acid 1-isopropyl-exo-tetracyclo [4.4.0.1 2,5 .1 7,10] 5.6g dodecanyl, methacrylic acid 1-isopropyl 3.9 g of cyclopentyl, 2.2 g of 3-hydroxy-1-adamantyl methacrylate, 5.9 g of monomer 1, 5.9 g of 2-oxo-4,5-dimethyltetrahydrofuran-4-yl methacrylate, and a solvent Of THF was added. The reaction vessel was cooled to -70 ° C under a nitrogen atmosphere, and degassing under reduced pressure and nitrogen blowing were repeated three times. After the temperature was raised to room temperature, 1.2 g of AIBN was added as a polymerization initiator, and the temperature was raised to 60 ° C., followed by a reaction for 15 hours. This reaction solution was added to 1 L of isopropyl alcohol, and the precipitated white solid was filtered and dried at 60 ° C. under reduced pressure to obtain a white polymer (Polymer 1).

得られた重合体を13C−NMR、1H−NMR及びGPCで測定したところ、以下の分析結果となった。
・共重合組成比(モル比)
メタクリル酸1−イソプロピルエキソテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカニル:メタクリル酸1−イソプロピルシクロペンチル:メタクリル酸3−ヒドロキシ−1−アダマンチル:モノマー1:メタクリル酸2−オキソ−4,5−ジメチルテトラヒドロフラン−4−イル=0.20:0.20:0.10:0.20:0.30
Mw=7,500
Mw/Mn=1.59

Figure 0006642345
When the obtained polymer was measured by 13 C-NMR, 1 H-NMR and GPC, the following analysis results were obtained.
・ Copolymer composition ratio (molar ratio)
Methacrylic acid 1-isopropyl-exo-tetracyclo [4.4.0.1 2,5 .1 7,10] dodecanyl methacrylate: 1-isopropyl-cyclopentyl: 3-hydroxy-1-adamantyl methacrylate: Monomer 1: methacrylic acid 2 -Oxo-4,5-dimethyltetrahydrofuran-4-yl = 0.20: 0.20: 0.10: 0.20: 30.30
Mw = 7,500
Mw / Mn = 1.59
Figure 0006642345

[合成例]ポリマー2の合成
2Lのフラスコに、モノマー3を11.7g、メタクリル酸3−ヒドロキシ−1−アダマンチルを2.2g、モノマー1を5.9g、モノマー4を7.2g、及び溶剤としてTHFを40g添加した。この反応容器を、窒素雰囲気下、−70℃まで冷却し、減圧脱気、窒素ブローを3回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤としてAIBNを1.2g加え、60℃まで昇温後、15時間反応させた。この反応溶液をイソプロピルアルコール1Lに加え、沈殿した白色固体を濾過後、60℃で減圧乾燥し、白色重合体(ポリマー2)を得た。
Synthesis Example 4 Synthesis of Polymer 2 In a 2 L flask, 11.7 g of monomer 3, 2.2 g of 3-hydroxy-1-adamantyl methacrylate, 5.9 g of monomer 1, 7.2 g of monomer 4, and 40 g of THF was added as a solvent. The reaction vessel was cooled to -70 ° C under a nitrogen atmosphere, and degassing under reduced pressure and nitrogen blowing were repeated three times. After the temperature was raised to room temperature, 1.2 g of AIBN was added as a polymerization initiator, and the temperature was raised to 60 ° C., followed by a reaction for 15 hours. This reaction solution was added to 1 L of isopropyl alcohol, and the precipitated white solid was filtered and dried at 60 ° C. under reduced pressure to obtain a white polymer (Polymer 2).

得られた重合体を13C−NMR、1H−NMR及びGPCで測定したところ、以下の分析結果となった。
・共重合組成比(モル比)
モノマー3:メタクリル酸3−ヒドロキシ−1−アダマンチル:モノマー1:モノマー4=0.35:0.10:0.30:0.25
Mw=7,500
Mw/Mn=1.59

Figure 0006642345
When the obtained polymer was measured by 13 C-NMR, 1 H-NMR and GPC, the following analysis results were obtained.
・ Copolymer composition ratio (molar ratio)
Monomer 3: 3-Hydroxy-1-adamantyl methacrylate: Monomer 1: Monomer 4 = 0.35: 0.10: 0.30: 0.25
Mw = 7,500
Mw / Mn = 1.59
Figure 0006642345

[合成例]ポリマー3の合成
2Lのフラスコに、メタクリル酸1−(アダマンタン−1−イル)−1−メチルエチルを5.2g、4−(1−メチルシクロペンチルオキシ)スチレンを3.1g、モノマー1を8.9g、メタクリル酸4−ヒドロキシフェニルを4.4g、PAGモノマー1を11.0g、及び溶剤としてTHFを40g添加した。この反応容器を、窒素雰囲気下、−70℃まで冷却し、減圧脱気、窒素ブローを3回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤としてAIBNを1.2g加え、60℃まで昇温後、15時間反応させた。この反応溶液をイソプロピルアルコール1Lに加え、沈殿した白色固体を濾過後、60℃で減圧乾燥し、白色重合体(ポリマー3)を得た。
Synthesis Example 5 Synthesis of Polymer 3 In a 2 L flask, 5.2 g of 1- (adamantan-1-yl) -1-methylethyl methacrylate, 3.1 g of 4- (1-methylcyclopentyloxy) styrene, 8.9 g of monomer 1, 4.4 g of 4-hydroxyphenyl methacrylate, 11.0 g of PAG monomer 1 and 40 g of THF as a solvent were added. The reaction vessel was cooled to -70 ° C under a nitrogen atmosphere, and degassing under reduced pressure and nitrogen blowing were repeated three times. After the temperature was raised to room temperature, 1.2 g of AIBN was added as a polymerization initiator, and the temperature was raised to 60 ° C., followed by a reaction for 15 hours. This reaction solution was added to 1 L of isopropyl alcohol, and the precipitated white solid was filtered and dried under reduced pressure at 60 ° C. to obtain a white polymer (Polymer 3).

得られた重合体を13C−NMR、1H−NMR及びGPCで測定したところ、以下の分析結果となった。
・共重合組成比(モル比)
メタクリル酸1−(アダマンタン−1−イル)−1−メチルエチル:4−(1−メチルシクロペンチルオキシ)スチレン:モノマー1:メタクリル酸4−ヒドロキシフェニル:PAGモノマー1=0.20:0.15:0.30:0.20:0.15
Mw=9,300
Mw/Mn=1.76

Figure 0006642345
When the obtained polymer was measured by 13 C-NMR, 1 H-NMR and GPC, the following analysis results were obtained.
・ Copolymer composition ratio (molar ratio)
1- (adamantan-1-yl) -1-methylethyl methacrylate: 4- (1-methylcyclopentyloxy) styrene: monomer 1: 4-hydroxyphenyl methacrylate: PAG monomer 1 = 0.20: 0.15: 0.30: 0.20: 0.15
Mw = 9,300
Mw / Mn = 1.76
Figure 0006642345

[合成例]ポリマー4の合成
2Lのフラスコに、メタクリル酸4−メチルシクロヘキシルオキシフェニルを13.7g、モノマー1を8.9g、PAGモノマー2を16.0g、及び溶剤としてTHFを40g添加した。この反応容器を、窒素雰囲気下、−70℃まで冷却し、減圧脱気、窒素ブローを3回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤としてAIBNを1.2g加え、60℃まで昇温後、15時間反応させた。この反応溶液をイソプロピルアルコール1Lに加え、沈殿した白色固体を濾過後、60℃で減圧乾燥し、白色重合体(ポリマー4)を得た。
Synthesis Example 6 Synthesis of Polymer 4 To a 2 L flask, 13.7 g of 4-methylcyclohexyloxyphenyl methacrylate, 8.9 g of Monomer 1, 16.0 g of PAG monomer 2 and 40 g of THF as a solvent were added. . The reaction vessel was cooled to -70 ° C under a nitrogen atmosphere, and degassing under reduced pressure and nitrogen blowing were repeated three times. After the temperature was raised to room temperature, 1.2 g of AIBN was added as a polymerization initiator, and the temperature was raised to 60 ° C., followed by a reaction for 15 hours. This reaction solution was added to 1 L of isopropyl alcohol, and the precipitated white solid was filtered and dried at 60 ° C. under reduced pressure to obtain a white polymer (Polymer 4).

得られた重合体を13C−NMR、1H−NMR及びGPCで測定したところ、以下の分析結果となった。
・共重合組成比(モル比)
メタクリル酸4−メチルシクロヘキシルオキシフェニル:モノマー1:PAGモノマー2=0.50:0.30:0.20
Mw=8,300
Mw/Mn=1.74

Figure 0006642345
When the obtained polymer was measured by 13 C-NMR, 1 H-NMR and GPC, the following analysis results were obtained.
・ Copolymer composition ratio (molar ratio)
4-methylcyclohexyloxyphenyl methacrylate: monomer 1: PAG monomer 2 = 0.50: 0.30: 0.20
Mw = 8,300
Mw / Mn = 1.74
Figure 0006642345

[合成例]ポリマー5の合成
2Lのフラスコに、メタクリル酸1−イソプロピルエキソテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカニルを5.6g、メタクリル酸1−イソプロピルシクロペンチルを3.9g、メタクリル酸3−ヒドロキシ−1−アダマンチルを2.2g、モノマー2を12.9g、及び溶剤としてTHFを40g添加した。この反応容器を、窒素雰囲気下、−70℃まで冷却し、減圧脱気、窒素ブローを3回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤としてAIBNを1.2g加え、60℃まで昇温後、15時間反応させた。この反応溶液をイソプロピルアルコール1Lに加え、沈殿した白色固体を濾過後、60℃で減圧乾燥し、白色重合体(ポリマー5)を得た。
The flask 2L of Synthesis Example 7 Polymer 5, 5.6 g of methacrylic acid 1-isopropyl-exo-tetracyclo [4.4.0.1 2, 5 .1 7,10] dodecanyl methacrylate 1-isopropyl 3.9 g of cyclopentyl, 2.2 g of 3-hydroxy-1-adamantyl methacrylate, 12.9 g of monomer 2 and 40 g of THF as a solvent were added. The reaction vessel was cooled to -70 ° C under a nitrogen atmosphere, and degassing under reduced pressure and nitrogen blowing were repeated three times. After the temperature was raised to room temperature, 1.2 g of AIBN was added as a polymerization initiator, and the temperature was raised to 60 ° C., followed by a reaction for 15 hours. This reaction solution was added to 1 L of isopropyl alcohol, and the precipitated white solid was filtered and dried at 60 ° C. under reduced pressure to obtain a white polymer (Polymer 5).

得られた重合体を13C−NMR、1H−NMR及びGPCで測定したところ、以下の分析結果となった。
・共重合組成比(モル比)
メタクリル酸1−イソプロピルエキソテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカニル:メタクリル酸1−イソプロピルシクロペンチル:メタクリル酸3−ヒドロキシ−1−アダマンチル:モノマー2=0.20:0.20:0.10:0.50
Mw=8,500
Mw/Mn=1.95

Figure 0006642345
When the obtained polymer was measured by 13 C-NMR, 1 H-NMR and GPC, the following analysis results were obtained.
・ Copolymer composition ratio (molar ratio)
Methacrylic acid 1-isopropyl-exo-tetracyclo [4.4.0.1 2,5 .1 7,10] dodecanyl methacrylate: 1-isopropyl-cyclopentyl: 3-hydroxy-1-adamantyl methacrylate: monomer 2 = 0.20 : 0.20: 0.10: 0.50
Mw = 8,500
Mw / Mn = 1.95
Figure 0006642345

[比較合成例1]
モノマー1を用いなかった以外は、合成例と同様の方法で比較ポリマー1を合成した。
・共重合組成比(モル比)
メタクリル酸1−イソプロピルエキソテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカニル:メタクリル酸1−イソプロピルシクロペンチル:メタクリル酸3−ヒドロキシ−1−アダマンチル:メタクリル酸2−オキソ−4,5−ジメチルテトラヒドロフラン−4−イル=0.20:0.20:0.10:0.50
Mw=8,900
Mw/Mn=1.71

Figure 0006642345
[Comparative Synthesis Example 1]
Comparative polymer 1 was synthesized in the same manner as in Synthesis example 3 except that monomer 1 was not used.
・ Copolymer composition ratio (molar ratio)
Methacrylic acid 1-isopropyl-exo-tetracyclo [4.4.0.1 2,5 .1 7,10] dodecanyl methacrylate: 1-isopropyl-cyclopentyl: 3-hydroxy-1-adamantyl methacrylate: methacrylic acid 2-oxo - 4,5-dimethyltetrahydrofuran-4-yl = 0.20: 0.20: 0.10: 0.50
Mw = 8,900
Mw / Mn = 1.71
Figure 0006642345

[比較合成例2]比較ポリマー2の合成
モノマー1のかわりにメタクリル酸2−オキソ−4,5−ジメチルテトラヒドロフランを用いた以外は、合成例と同様の方法で比較ポリマー2を合成した。
・共重合組成比(モル比)
モノマー:メタクリル酸3−ヒドロキシ−1−アダマンチル:メタクリル酸2−オキソ−4,5−ジメチルテトラヒドロフラン:モノマー=0.35:0.10:0.30:0.25
Mw=7,700
Mw/Mn=1.51

Figure 0006642345
Comparative Synthetic Example 2 Synthesis of Comparative Polymer 2 Comparative polymer 2 was synthesized in the same manner as in Synthetic Example 4 , except that 2-oxo-4,5-dimethyltetrahydrofuran methacrylate was used instead of monomer 1.
・ Copolymer composition ratio (molar ratio)
Monomer 3 : 3-hydroxy-1-adamantyl methacrylate: 2-oxo-4,5-dimethyltetrahydrofuran methacrylate: Monomer 4 = 0.35: 0.10: 0.30: 0.25
Mw = 7,700
Mw / Mn = 1.51
Figure 0006642345

[比較合成例3]
モノマー1のかわりにメタクリル酸2−オキソテトラヒドロフラン−3−イルを用いた以外は、合成例と同様の方法で比較ポリマー3を合成した。
・共重合組成比(モル比)
メタクリル酸1−(アダマンタン−1−イル)−1−メチルエチル:4−(1−メチルシクロペンチルオキシ)スチレン:メタクリル酸2−オキソテトラヒドロフラン−3−イル:メタクリル酸4−ヒドロキシフェニル:PAGモノマー1=0.20:0.15:0.30:0.20:0.15
Mw=9,100
Mw/Mn=1.78

Figure 0006642345

[Comparative Synthesis Example 3]
Comparative Polymer 3 was synthesized in the same manner as in Synthesis Example 5 except that 2-oxotetrahydrofuran-3-yl methacrylate was used instead of Monomer 1.
・ Copolymer composition ratio (molar ratio)
1- (adamantan-1-yl) -1-methylethyl methacrylate: 4- (1-methylcyclopentyloxy) styrene: 2-oxotetrahydrofuran-3-yl methacrylate: 4-hydroxyphenyl methacrylate: PAG monomer 1 = 0.20: 0.15: 0.30: 0.20: 0.15
Mw = 9,100
Mw / Mn = 1.78
Figure 0006642345

[3]ArF露光パターニング評価
[実施例1−1〜1−3、比較例1−1〜1−2]
住友スリーエム(株)製界面活性剤FC-4430を100ppm溶解させた溶剤に、表1に示す組成で各成分を溶解させた溶液を、0.2μmサイズのフィルターで濾過してポジ型レジスト材料(R−1〜R−5)を調製した。
表1中の各組成は以下のとおりである。
有機溶剤:PGMEA(プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート)
GBL(γ−ブチロラクトン)
酸発生剤:PAG1
クエンチャー:Quencher1
撥水性ポリマー1:Mw=12,800、Mw/Mn=1.71
[3] Evaluation of ArF exposure patterning [Examples 1-1 to 1-3, Comparative Examples 1-1 to 1-2]
A solution prepared by dissolving each component having the composition shown in Table 1 in a solvent in which 100 ppm of a surfactant FC-4430 manufactured by Sumitomo 3M Ltd. was dissolved was filtered through a 0.2 μm filter to obtain a positive resist material ( R-1 to R-5) were prepared.
Each composition in Table 1 is as follows.
Organic solvent: PGMEA (propylene glycol monomethyl ether acetate)
GBL (γ-butyrolactone)
Acid generator: PAG1
Quencher: Quencher1
Water-repellent polymer 1: Mw = 12,800, Mw / Mn = 1.71

Figure 0006642345
Figure 0006642345

Figure 0006642345
Figure 0006642345

調製したレジスト材料(R−1〜R−5)を、シリコンウエハーに信越化学工業(株)製スピンオンカーボン膜ODL-101(カーボンの含有量が80質量%)を160nm、その上にケイ素含有スピンオンハードマスクSHB-A940(ケイ素の含有量が43質量%)を35nmの膜厚で成膜したトライレイヤープロセス用の基板上にスピンコーティングし、ホットプレートを用いて80℃で60秒間ベークし、厚さ80nmのレジスト膜を作製した。
これをArFエキシマレーザー液浸スキャナー((株)ニコン製、NSR-610C、NA1.30、σ0.98/0.78、クロスポール開口20度、Azimuthally偏光照明、6%ハーフトーン位相シフトマスク、ウエハー上寸法がピッチ90nm、ライン幅30nmの格子状マスク)を用いて露光量を変化させながら露光を行い、露光後、表2に示した温度で60秒間PEBをし、現像ノズルから表2記載の現像液を3秒間30rpmで回転させながら吐出させ、その後静止パドル現像を27秒間行い、スピンドライしてネガ型のパターンを得た。
The prepared resist materials (R-1 to R-5) were coated on a silicon wafer with a spin-on carbon film ODL-101 (carbon content: 80% by mass) of 160 nm by a silicon-containing spin-on. A hard mask SHB-A940 (having a silicon content of 43% by mass) is spin-coated on a substrate for a tri-layer process having a thickness of 35 nm, and baked at 80 ° C. for 60 seconds using a hot plate. A resist film having a thickness of 80 nm was formed.
ArF excimer laser immersion scanner (Nikon Corporation, NSR-610C, NA 1.30, σ 0.98 / 0.78, cross pole aperture 20 degrees, Azimuthally polarized illumination, 6% halftone phase shift mask, wafer size Using a grid-shaped mask having a pitch of 90 nm and a line width of 30 nm) while changing the exposure amount. After the exposure, PEB was performed for 60 seconds at the temperature shown in Table 2, and the developing solution shown in Table 2 was passed through a developing nozzle. Was discharged while rotating at 30 rpm for 3 seconds, followed by static paddle development for 27 seconds and spin drying to obtain a negative pattern.

溶剤現像のイメージ反転されたホールパターン50箇所の寸法を(株)日立ハイテクノロジーズ製TDSEM(CG-4000)で測定し、3σの寸法バラツキを求めた。ホールパターンの断面形状を(株)日立ハイテクノロジーズ製電子顕微鏡S-4300で観察した。結果を表2に示す。   The dimensions of 50 locations of the hole pattern where the image of the solvent development was inverted were measured with TDSEM (CG-4000) manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation, and the dimensional variation of 3σ was determined. The cross-sectional shape of the hole pattern was observed with an electron microscope S-4300 manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation. Table 2 shows the results.

Figure 0006642345
Figure 0006642345

表2に示した結果より、本発明のレジスト材料はパターンの寸法均一性に優れていた。   From the results shown in Table 2, the resist material of the present invention was excellent in pattern dimensional uniformity.

[4]EB描画評価
[実施例2−1〜2−2、比較例2−1]
住友スリーエム(株)製界面活性剤FC-4430を100ppm溶解させた溶剤に、表3に示す組成で各成分を溶解させた溶液を、0.2μmサイズのフィルターで濾過してポジ型レジスト材料(R−6〜R−8)を調製した。
表3中の各組成は以下のとおりである。
有機溶剤:PGMEA(プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート)
PGME(プロピレングリコールモノメチルエーテル)
CyH(シクロヘキサノン)
塩基性化合物:Amine1

Figure 0006642345
[4] EB drawing evaluation [Examples 2-1 to 2-2, Comparative example 2-1]
A solution obtained by dissolving each component with the composition shown in Table 3 in a solvent in which 100 ppm of a surfactant FC-4430 manufactured by Sumitomo 3M Ltd. was dissolved was filtered through a 0.2 μm filter to obtain a positive resist material ( R-6 to R-8) were prepared.
Each composition in Table 3 is as follows.
Organic solvent: PGMEA (propylene glycol monomethyl ether acetate)
PGME (propylene glycol monomethyl ether)
CyH (cyclohexanone)
Basic compound: Amine1
Figure 0006642345

Figure 0006642345
Figure 0006642345

調製したレジスト材料(R−6〜R−8)を直径6インチφのヘキサメチルジシラザン(HMDS)ベーパープライム処理したSi基板上に、クリーントラックMark 5(東京エレクトロン(株)製)を用いてスピンコートし、ホットプレート上で110℃で60秒間プリベークして、厚さ100nmのレジスト膜を作製した。これに、(株)日立製作所製HL-800Dを用いてHV電圧50kVで真空チャンバー内描画を行った。
描画後、直ちにクリーントラックMark 5を用いてホットプレート上で表4に記載の温度で60秒間PEBを行い、2.38質量%のTMAH水溶液で30秒間パドル現像を行い、ポジ型のパターンを得た。
A clean track Mark 5 (manufactured by Tokyo Electron Ltd.) was used on a Si substrate obtained by treating the prepared resist materials (R-6 to R-8) with hexamethyldisilazane (HMDS) vapor prime having a diameter of 6 inches. Spin coating was performed and prebaked on a hot plate at 110 ° C. for 60 seconds to form a resist film having a thickness of 100 nm. Using an HL-800D manufactured by Hitachi, Ltd., drawing in a vacuum chamber was performed at an HV voltage of 50 kV.
Immediately after drawing, PEB was performed for 60 seconds on a hot plate at a temperature shown in Table 4 using a clean track Mark 5 and paddle development was performed for 30 seconds with a 2.38% by mass TMAH aqueous solution to obtain a positive pattern. Was.

得られたレジストパターンを次のように評価した。
100nmのラインアンドスペースを1:1で解像する露光量における、最小の寸法を解像力とし、100nmLSのエッジラフネス(LWR)をSEMで測定した。結果を表4に示す。
The obtained resist pattern was evaluated as follows.
The minimum dimension at the exposure amount for resolving 100 nm line and space at 1: 1 was defined as the resolving power, and the edge roughness (LWR) of 100 nm LS was measured by SEM. Table 4 shows the results.

Figure 0006642345
Figure 0006642345

Claims (8)

下記式(a)で表される繰り返し単位と、酸によって極性が変化する基を含む繰り返し単位とを含み、重量平均分子量が1,000〜500,000であるポリマーを含むベース樹脂を含むレジスト材料であって、
前記酸によって極性が変化する基を含む繰り返し単位が、酸による脱水反応によって親水性から疎水性に変化する繰り返し単位であるレジスト材料
Figure 0006642345
(式中、R1は、水素原子又はメチル基を表す。R2は、水素原子、炭素数1〜8の直鎖状、分岐状若しくは環状のアルキル基、炭素数2〜6の直鎖状、分岐状若しくは環状のアシル基、又は炭素数2〜6の直鎖状、分岐状若しくは環状のアルコキシカルボニル基を表す。X1は、単結合、フェニレン基、ナフチレン基、又はエステル基、エーテル基若しくはラクトン環を含む炭素数1〜12の連結基を表す。aは、0<a<1.0を満たす正数を表す。)
A resist material comprising a base resin containing a polymer having a repeating unit represented by the following formula (a) and a repeating unit containing a group whose polarity is changed by an acid, and having a weight average molecular weight of 1,000 to 500,000. And
A resist material, wherein the repeating unit containing a group whose polarity is changed by an acid is a repeating unit that changes from hydrophilic to hydrophobic by a dehydration reaction with an acid .
Figure 0006642345
(In the formula, R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group. R 2 represents a hydrogen atom, a linear or branched or cyclic alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, a linear alkyl group having 2 to 6 carbon atoms. Represents a branched or cyclic acyl group or a linear, branched or cyclic alkoxycarbonyl group having 2 to 6 carbon atoms, and X 1 represents a single bond, a phenylene group, a naphthylene group, or an ester group or an ether group. Or a linking group having a carbon number of 1 to 12 containing a lactone ring. A represents a positive number satisfying 0 <a <1.0.)
酸によって極性が変化する基を含む繰り返し単位が、下記式で表されるモノマーに由来するものである請求項記載のレジスト材料。
Figure 0006642345
(式中、R9は、水素原子又はメチル基を表す。)
Repeating units containing groups polarity by acid changes may resist material according to claim 1 wherein is derived from the monomer represented by the following formula.
Figure 0006642345
(In the formula, R 9 represents a hydrogen atom or a methyl group.)
前記ポリマーが、更に、ヒドロキシ基、カルボキシル基、ラクトン環、カーボネート基、チオカーボネート基、カルボニル基、環状アセタール基、エーテル基、エステル基、スルホン酸エステル基、シアノ基、アミド基、及び−O−C(=O)−G−(Gは、−S−又は−NH−である。)から選ばれる密着性基を含む繰り返し単位を含む請求項1又は2記載のレジスト材料。 The polymer further comprises a hydroxy group, a carboxyl group, a lactone ring, a carbonate group, a thiocarbonate group, a carbonyl group, a cyclic acetal group, an ether group, an ester group, a sulfonic ester group, a cyano group, an amide group, and -O- 3. The resist material according to claim 1, comprising a repeating unit containing an adhesive group selected from C (= O) -G- (G is -S- or -NH-). 前記ポリマーが、更に、下記式(d1)〜(d3)から選ばれる繰り返し単位を少なくとも1つ含む請求項1〜のいずれか1項記載のレジスト材料。
Figure 0006642345
(式中、R20、R24及びR28は、それぞれ独立に、水素原子又はメチル基を表す。R21は、単結合、フェニレン基、−O−RA−、又は−C(=O)−Y0−RA−を表し、Y0は、−O−又は−NH−を表し、RAは、カルボニル基、エステル基、エーテル基若しくはヒドロキシ基を含んでいてもよい、炭素数1〜6の直鎖状、分岐状若しくは環状のアルキレン基若しくは炭素数2〜6の直鎖状、分岐状若しくは環状のアルケニレン基、又はフェニレン基を表す。R22、R23、R25、R26、R27、R29、R30及びR31は、それぞれ独立に、カルボニル基、エステル基若しくはエーテル基、ヒドロキシ基を含んでいてもよい炭素数1〜12の直鎖状、分岐状若しくは環状のアルキル基、又は炭素数6〜12のアリール基、炭素数7〜20のアラルキル基若しくはメルカプトフェニル基を表す。Z1は、単結合、若しくはエーテル基、エステル基若しくはラクトン環を含んでいてもよい炭素数1〜12の直鎖状、分岐状若しくは環状のアルキレン基、若しくは炭素数2〜12の直鎖状、分岐状若しくは環状のアルケニレン基、又は炭素数6〜10のアリーレン基を表す。Z2は、単結合、メチレン基、エチレン基、フェニレン基、フッ素化されたフェニレン基、−O−R32−、又は−C(=O)−Z3−R32−を表し、Z3は、−O−又は−NH−を表し、R32は、カルボニル基、エステル基、エーテル基若しくはヒドロキシ基を含んでいてもよい炭素数1〜12の直鎖状、分岐状若しくは環状の、アルキレン基若しくはアルケニレン基、又はフェニレン基を表す。M-は、非求核性対向イオンを表す。d1〜d3は、0≦d1≦0.5、0≦d2≦0.5、0≦d3≦0.5、及び0<d1+d2+d3≦0.5を満たす正数を表す。)
The resist material according to any one of claims 1 to 3 , wherein the polymer further contains at least one repeating unit selected from the following formulas (d1) to (d3).
Figure 0006642345
(Wherein R 20 , R 24 and R 28 each independently represent a hydrogen atom or a methyl group. R 21 represents a single bond, a phenylene group, —O—R A —, or —C (= O) -Y 0 -R a - represents, Y 0 represents -O- or -NH-, R a is a carbonyl group, an ester group, which may contain an ether group or hydroxy group, 1 carbon atoms A linear, branched or cyclic alkylene group having 6 or a linear, branched or cyclic alkenylene group having 2 to 6 carbon atoms, or a phenylene group, represented by R 22 , R 23 , R 25 , R 26 , R 27 , R 29 , R 30 and R 31 each independently represent a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 12 carbon atoms which may contain a carbonyl group, an ester group or an ether group, and a hydroxy group. Or an aryl group having 6 to 12 carbon atoms, an aryl group having 7 to 20 carbon atoms. Represents a aralkyl group or a mercaptophenyl group, Z 1 represents a single bond, or a linear, branched or cyclic alkylene group having 1 to 12 carbon atoms which may contain an ether group, an ester group or a lactone ring; Represents a linear, branched or cyclic alkenylene group having 2 to 12 carbon atoms or an arylene group having 6 to 10 carbon atoms, and Z 2 represents a single bond, a methylene group, an ethylene group, a phenylene group, or a fluorinated group. phenylene, -O-R 32 -, or -C (= O) -Z 3 -R 32 - represents, Z 3 represents -O- or -NH-, R 32 is a carbonyl group, an ester group , .M of an ether group or hydroxy group of which may contain carbon atoms of 1 to 12 linear, branched or cyclic, alkylene or alkenylene group, or a phenylene group - is a non-nucleophilic counter .d1~d3 representing the ON represents a positive number satisfying 0 ≦ d1 ≦ 0.5,0 ≦ d2 ≦ 0.5,0 ≦ d3 ≦ 0.5, and 0 <d1 + d2 + d3 ≦ 0.5.)
更に、酸発生剤及び有機溶剤を含む請求項1〜のいずれか1項記載のレジスト材料。 The resist material according to any one of claims 1 to 4 , further comprising an acid generator and an organic solvent. 更に、塩基性化合物及び/又は界面活性剤を含む請求項1〜のいずれか1項記載のレジスト材料。 Furthermore, a basic compound and / or the resist material of any one of claims 1 to 5 comprising a surfactant. 請求項1〜のいずれか1項記載のレジスト材料を基板上に塗布する工程と、加熱処理後、高エネルギー線で露光する工程と、現像液を用いて現像する工程とを含むパターン形成方法。 A step of applying the resist composition of any one of claims onto a substrate according to claim 1 to 6, after heat treatment, exposing the resist coating to high-energy radiation, a pattern forming method comprising a step of developing with a developer . 前記高エネルギー線が、i線、KrFエキシマレーザー、ArFエキシマレーザー、電子線、又は波長3〜15nmの範囲の極端紫外線である請求項記載のパターン形成方法。 8. The pattern forming method according to claim 7 , wherein the high energy ray is an i-line, a KrF excimer laser, an ArF excimer laser, an electron beam, or extreme ultraviolet light having a wavelength in the range of 3 to 15 nm.
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