JP7117900B2 - Photo-Lewis acid generator for chemically amplified resist, and chemically amplified resist composition - Google Patents

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Description

本発明は、化学増幅型レジスト用光ルイス酸発生剤、および化学増幅型レジスト組成物に関する。より詳しくは、酸拡散を抑制し、より高精細なレジストを行うことのできる化学増幅型レジスト用光ルイス酸発生剤、および化学増幅型レジスト組成物に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a photo-Lewis acid generator for chemically amplified resists and a chemically amplified resist composition. More specifically, the present invention relates to a chemically amplified resist photo-Lewis acid generator and a chemically amplified resist composition capable of suppressing acid diffusion and forming a finer resist.

化学増幅型レジスト組成物(以下、レジスト組成物)は、エネルギー線の照射により、露光部と未露光部の現像液に対する溶解速度に差を生じさせ、基板上にレジストパターンを形成させる組成物であるが、近年、大規模高集積回路(LSI)の更なる高集積化と高速化に伴い、より微細なパターン形成が求められていることから、KrFエキシマレーザーやArFエキシマレーザーに代表される遠近紫外線が用いられており、今後は、電子線(EB)、極端紫外線(EUV)等の高エネルギー線によるリソグラフィーが有望視されている。 A chemically amplified resist composition (hereinafter referred to as a resist composition) is a composition that forms a resist pattern on a substrate by causing a difference in the dissolution rate of the exposed area and the unexposed area in a developer when irradiated with an energy beam. However, in recent years, as large-scale highly integrated circuits (LSI) have become more highly integrated and faster, there has been a demand for finer pattern formation. Ultraviolet rays are used, and lithography using high-energy rays such as electron beams (EB) and extreme ultraviolet rays (EUV) is expected in the future.

一方、レジスト解像度を表す指標の1つに、ライン幅のばらつきであるラインウィドゥスラフネス(Line Width Roughness、以下、ラフネス)が挙げられるが、上記パターンの微細化によりラフネスの改善が求められている。ラフネスを改善するための手法の1つとして、レジスト組成物中における酸拡散を抑制する検討がなされている。例えば、特許文献1には、特定の構造のスルホニウム塩を光酸発生剤として用いることで、酸拡散を抑えたレジスト組成物が、特許文献2には、光酸発生剤として機能するような特定の構造を有する高分子化合物をベース樹脂として用いたレジスト組成物が、特許文献3には、環状炭酸エステル構造を含む繰り返し単位を有する重合体からなる重合体と、カルバミン酸エステル構造を有する酸拡散抑制剤とを構成成分とする感放射性樹脂組成物が開示されている。 On the other hand, line width roughness (hereafter referred to as roughness), which is variation in line width, is one of the indices representing the resist resolution. . As one method for improving roughness, studies have been made to suppress acid diffusion in a resist composition. For example, Patent Document 1 discloses a resist composition that suppresses acid diffusion by using a sulfonium salt having a specific structure as a photoacid generator, and Patent Document 2 discloses a specific resist composition that functions as a photoacid generator. Patent Document 3 describes a resist composition using a polymer compound having a structure of as a base resin. A radiation-sensitive resin composition is disclosed comprising an inhibitor.

特開2018-52832号公報JP 2018-52832 A 特開2017-190402号公報JP 2017-190402 A 国際公開第2010/029965号公報International Publication No. 2010/029965

上記の通り、レジスト組成物中における酸拡散を抑えるための各種光酸発生剤を用いたレジスト組成物が提案されているが、上記特許文献に記載の光酸発生剤は、いずれもプロトン酸を対象としたものであり、従来品と比較して酸拡散は抑えられているものの、その抑制力はまだ十分でなく、ラフネスの改善が不十分であるという課題があった。
本発明は、上記事情を鑑みなされたもので、レジスト組成物に使用される際に酸拡散を抑えることができ、ラフネスが改善されたレジストパターンを与える光酸発生剤、及び、該光酸発生剤を含有するレジスト組成物を提供することを目的とする。
As described above, resist compositions using various photoacid generators for suppressing acid diffusion in resist compositions have been proposed. Although this product is intended to suppress acid diffusion compared to conventional products, the suppression power is still insufficient, and there is a problem that the improvement of roughness is insufficient.
The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a photoacid generator capable of suppressing acid diffusion when used in a resist composition and providing a resist pattern with improved roughness, and the photoacid generator. An object of the present invention is to provide a resist composition containing the agent.

本発明者は、上記目的を達成するために種々検討を行い、ルイス酸を光酸発生剤として用いたレジスト用組成物において、酸拡散が抑制され、ラフネスが改善されたレジストパターンを得るために極めて有効であることを見出し、本発明に想到した。
すなわち、本発明は、化学増幅型レジスト用光ルイス酸発生剤である。本発明はまた、化学増幅型レジスト用光ルイス酸発生剤を含む、化学増幅型レジスト用組成物でもある。
In order to achieve the above object, the present inventors conducted various studies, and found that in a resist composition using a Lewis acid as a photoacid generator, acid diffusion is suppressed and roughness is improved in order to obtain a resist pattern. The inventors have found that this is extremely effective, and arrived at the present invention.
That is, the present invention is a photo Lewis acid generator for chemically amplified resists. The present invention is also a composition for chemically amplified resists containing the photo Lewis acid generator for chemically amplified resists.

本発明によれば、上記光ルイス酸発生剤を用いたレジスト用組成物は、パターン形成を行った際、酸拡散が十分に抑制され、ラフネスが改善されたレジストパターンを形成することができる。 According to the present invention, the resist composition using the photo-Lewis acid generator can form a resist pattern in which acid diffusion is sufficiently suppressed and roughness is improved when a pattern is formed.

以下に、本発明を詳細に説明する。
なお、以下において記載する本発明の個々の好ましい形態を2つ以上組み合わせたものもまた、本発明の好ましい形態である。
The present invention will be described in detail below.
A combination of two or more of the individual preferred embodiments of the invention described below is also a preferred embodiment of the invention.

<化学増幅型レジスト用光ルイス酸発生剤>
本発明の化学増幅型レジスト用光ルイス酸発生剤は、アニオン部とカチオン部とを有する化合物を含む。なお、アニオン部とカチオン部とを有する化合物は、アニオン部とカチオン部とが塩を形成した化合物であってもよい。上記アニオン部は、光照射によりルイス酸を発生しうる。
<Photo Lewis Acid Generator for Chemically Amplified Resist>
The optical Lewis acid generator for chemically amplified resists of the present invention contains a compound having an anion moiety and a cation moiety. The compound having an anion moiety and a cation moiety may be a compound in which an anion moiety and a cation moiety form a salt. The anion portion can generate a Lewis acid by light irradiation.

〔アニオン部〕
アニオン部は、光によりルイス酸を発生できれば特に限定されないが、ホウ素やアルミニウムが挙げられ、なかでも、ホウ素を中心原子とすることが好ましい。アニオン部の中心原子に置換(又は結合)する基(又は原子)は特に限定されないが、例えば、炭化水素基、ヘテロアリール基等の複素環基、ヒドロキル基、ハロゲン原子、水素原子等が挙げられる。
[Anion part]
The anion moiety is not particularly limited as long as it can generate a Lewis acid by light, but examples thereof include boron and aluminum. Among them, it is preferable to use boron as the central atom. The group (or atom) substituting (or bonding) to the central atom of the anion moiety is not particularly limited, but examples thereof include a hydrocarbon group, a heterocyclic group such as a heteroaryl group, a hydroxyl group, a halogen atom, a hydrogen atom, and the like. .

炭化水素基としては、特に限定されず、例えば、脂肪族炭化水素基や芳香族炭化水素基等が挙げられる。脂肪族炭化水素基としては、例えば、メチル基、エチル基、n-プロピル基、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、n-ヘキシル基、n-ヘプチル基、n-オクチル基、2-エチルヘキシル基などのアルキル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等シクロアルキル基;ベンジル基、フェネチル基などアラルキル基などが挙げられる。芳香族炭化水素基としては、フェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基などアリール基などが挙げられる。
上記脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基としては、炭素数が30以下の基であることが好ましく、20以下の基であることがより好ましい。上記基が置換基を有する場合には、置換基を含めた基全体の炭素数が上記範囲であることが好ましい。
The hydrocarbon group is not particularly limited, and examples thereof include an aliphatic hydrocarbon group and an aromatic hydrocarbon group. Examples of aliphatic hydrocarbon groups include methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, s-butyl, t-butyl, n-pentyl, n-hexyl, n Alkyl groups such as -heptyl group, n-octyl group and 2-ethylhexyl group; cycloalkyl groups such as cyclopentyl group and cyclohexyl group; and aralkyl groups such as benzyl group and phenethyl group. Examples of the aromatic hydrocarbon group include aryl groups such as phenyl group, tolyl group, xylyl group and naphthyl group.
The aliphatic hydrocarbon group and the aromatic hydrocarbon group preferably have 30 or less carbon atoms, more preferably 20 or less carbon atoms. When the above group has a substituent, the number of carbon atoms in the entire group including the substituent is preferably within the above range.

炭化水素基および複素環基は置換基を有していてもよい。なお、置換基を有する炭化水素基とは、置換基を有さない炭化水素基を構成する水素原子の1又は2以上が置換基で置換された基をいい、置換基を有する複素環基とは、置換基を有さない複素環を構成する水素原子の1又は2以上が置換基で置換された基をいう。また、置換基は、さらに置換基で置換されていてもよい。 A hydrocarbon group and a heterocyclic group may have a substituent. In addition, the hydrocarbon group having a substituent refers to a group in which one or more of the hydrogen atoms constituting the hydrocarbon group having no substituent is substituted with a substituent, and a heterocyclic group having a substituent refers to a group in which one or more of the hydrogen atoms constituting the heterocyclic ring having no substituent have been substituted with a substituent. Also, the substituent may be further substituted with another substituent.

置換基としては、特に限定されず、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子などのハロゲン原子;ヒドロキシル基;メトキシ基、エトキシ基などのアルコキシ基;フェノキシ基などのアリールオキシ基;アセチル基に代表されるアルキルカルボニル基、ベンゾイル基に代表されるアリールカルボニル基などのアシル基;アセトキシ基に代表されるアルキルカルボニルオキシ基、フェニルカルボニルオキシ基に代表されるアリールカルボニルオキシ基などのアシルオキシ基;メトキシカルボニル基などのアルコキシカルボニル基、フェノキシカルボニル基などのアリールオキシカルボニル基;メルカプト基;メチルチオ基などのアルキルチオ基;フェニルチオ基などのアリールチオ基;アミノ基;ジメチルアミノ基に代表されるアルキルアミノ基などの置換アミノ基;N,N’-ジメチルアミノカルボニル基に代表されるアルキルアミノカルボニル基などのアミド基;シアノ基;ニトロ基;メシル基に代表されるアルキルスルホニル基、トシル基に代表されるアリールスルホニル基などの置換スルホニル基;上記記載の炭化水素基などが挙げられる。 The substituents are not particularly limited, for example, halogen atoms such as fluorine atom, chlorine atom, bromine atom and iodine atom; hydroxyl group; alkoxy group such as methoxy group and ethoxy group; aryloxy group such as phenoxy group; Acyl groups such as alkylcarbonyl groups typified by groups and arylcarbonyl groups typified by benzoyl groups; Alkoxycarbonyl groups such as methoxycarbonyl groups, aryloxycarbonyl groups such as phenoxycarbonyl groups; Mercapto groups; Alkylthio groups such as methylthio groups; Arylthio groups such as phenylthio groups; Amino groups; substituted amino groups such as; amide groups such as alkylaminocarbonyl groups typified by N,N'-dimethylaminocarbonyl groups; cyano groups; nitro groups; alkylsulfonyl groups typified by mesyl groups; Substituted sulfonyl groups such as arylsulfonyl groups; and hydrocarbon groups as described above.

これらの置換基は、単独で又は2種以上の組み合わせとして用いてもよく、炭化水素基又は複素環基は1又は2以上の置換基を含んでいてもよい。これらの置換基は、また、単独で又は2種以上を用いて直接ホウ素原子に結合していてもよい。 These substituents may be used alone or in combination of two or more, and the hydrocarbon group or heterocyclic group may contain one or more substituents. These substituents may also be directly bonded to the boron atom either singly or in combination of two or more.

アニオン部は、少なくとも1つのアリール基または少なくとも1つのハロゲン原子を有するアリール基を有していてもよく、特に、少なくとも1つのハロゲン原子を有するアリール基を有していてもよい。ハロゲン原子としては、塩素及びフッ素が好ましく、フッ素がより好ましい。なかでも、ルイス酸強度が増し、酸発生剤としての特性が向上する傾向にある点から、少なくとも3つのハロゲン原子を有するアリール基を少なくとも1つ有することが好ましく、少なくとも5つのハロゲン原子を有するアリール基を少なくとも1つ有することがさらに好ましい。 The anion moiety may have at least one aryl group or an aryl group having at least one halogen atom, in particular an aryl group having at least one halogen atom. As the halogen atom, chlorine and fluorine are preferred, and fluorine is more preferred. Among them, it is preferable to have at least one aryl group having at least 3 halogen atoms, since the Lewis acid strength tends to increase and the properties as an acid generator tend to improve, and aryl having at least 5 halogen atoms It is further preferred to have at least one group.

上記ハロゲン原子を有するアリール基において、ハロゲン原子は、アリール基に直接結合していてもよく、又は、ハロゲン原子含有基がアリール基に結合する態様で有していてもよく、これらを組み合わせる態様で有していてもよい。
ハロゲン原子含有基としては、例えば、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基、ヘプタフルオロプロピル基、パーフルオロオクチル基などハロアルキル基;パーフルオロシクロプロピル基、パーフルオロシクロブチル基、パーフルオロシクロペンチル基、パーフルオロシクロヘキシル基などのハロシクロアルキル基;トリフルオロメトキシ基、ペンタフルオロエトキシ基、ヘプタフルオロプロポキシ基、パーフルオロオクトキシ基などのハロアルコキシ基;ペンタフルオロスルファニル基などのハロゲン化スルファニル基などが挙げられる。
In the aryl group having a halogen atom, the halogen atom may be directly bonded to the aryl group, or may be in a manner in which the halogen atom-containing group is bonded to the aryl group, or in a combination of these may have.
Examples of halogen atom-containing groups include haloalkyl groups such as trifluoromethyl, pentafluoroethyl, heptafluoropropyl, and perfluorooctyl groups; perfluorocyclopropyl, perfluorocyclobutyl, perfluorocyclopentyl, perfluorocyclopentyl, halocycloalkyl groups such as a fluorocyclohexyl group; haloalkoxy groups such as a trifluoromethoxy group, pentafluoroethoxy group, heptafluoropropoxy group and perfluorooctoxy group; halogenated sulfanyl groups such as a pentafluorosulfanyl group; .

上記ハロゲン原子を有するアリール基のうち、特に少なくとも1つのフッ素原子を有するアリール基としては、例えば、ペンタフルオロフェニル基、2-フルオロフェニル基、2,6-ジフルオロフェニル基、2,4,6-トリフルオロフェニル基、2,3、5,6-テトラフルオロフェニル基などのフルオロアリール基;、トリフルオロメチルフェニル基、ペンタフルオロエチルフェニル基などの(フルオロアルキル)アリール基;フルオロ-トリフルオロメチルフェニル基などのフルオロ-(フルオロアルキル)アリール基;ペンタフルオロスルファニルフェニル基などの(フルオロスルファニル)アリール基などが挙げられる。
また、上記ハロゲン原子を有するアリール基のうち、特に少なくとも1つの塩素原子を有するアリール基としては、ペンタクロロフェニル基、2-クロロフェニル基などのクロロアリール基などが挙げられる。
Among the aryl groups having a halogen atom, aryl groups having at least one fluorine atom include, for example, a pentafluorophenyl group, a 2-fluorophenyl group, a 2,6-difluorophenyl group, a 2,4,6- fluoroaryl groups such as a trifluorophenyl group and a 2,3,5,6-tetrafluorophenyl group; (fluoroalkyl)aryl groups such as a trifluoromethylphenyl group and a pentafluoroethylphenyl group; fluoro-trifluoromethylphenyl fluoro-(fluoroalkyl)aryl groups such as groups; (fluorosulfanyl)aryl groups such as pentafluorosulfanylphenyl groups;
Among the aryl groups having a halogen atom, examples of aryl groups having at least one chlorine atom include chloroaryl groups such as pentachlorophenyl and 2-chlorophenyl.

アニオン部がアリール基または少なくとも1つのハロゲン原子を有するアリール基を有する場合、アリール基の数は中心原子の原子価(n)以下であればよく、好ましくは1~n-1、より好ましくは2~n-1、特に好ましくはn-1である。なお、中心原子がホウ素の場合、原子価(n)は4である。 When the anion moiety has an aryl group or an aryl group having at least one halogen atom, the number of aryl groups may be less than or equal to the valence (n) of the central atom, preferably 1 to n−1, more preferably 2 to n-1, particularly preferably n-1. When the central atom is boron, the valence (n) is 4.

アニオン部は、好ましくは下記一般式(1)で表される。 The anion moiety is preferably represented by the following general formula (1).

Figure 0007117900000001
Figure 0007117900000001

(式中、Ar~Arは、アリール基または置換基を有していてもよいアリール基、Yは置換基を示す。Ar~Arは同一であってもよく、異なっていてもよい。)
上記式(1)において、Ar~Arは、ルイス酸強度が向上し、ルイス酸発生能が向上する点から、Ar~Arのうち少なくとも2つが、少なくとも1つのハロゲン原子を有するアリール基であることが好ましく、Ar~Arの全てが、少なくとも1つのハロゲン原子を有するアリール基であることがさらに好ましい。また、Ar~Arは同一であってもよく、異なっていてもよいことから、Ar~Arの全てが同じ数のハロゲン原子を有するアリール基であってもよいし、異なる数のハロゲン原子を有するアリール基の組み合わせであってもよい。
少なくとも1つのハロゲン原子を有するアリール基としては前記例示の基が挙げられるが、ハロゲン原子としてはフッ素が好ましいことから、なかでも、フルオロフェニル基が好ましく、具体的には、ペンタフルオロフェニル基が特に好ましい。
(wherein Ar 1 to Ar 3 are an aryl group or an optionally substituted aryl group, Y represents a substituent. Ar 1 to Ar 3 may be the same or different. good.)
In the above formula (1), Ar 1 to Ar 3 are aryl having at least one halogen atom, in that at least two of Ar 1 to Ar 3 have improved Lewis acid strength and improved Lewis acid generating ability. is preferably a group, and more preferably all of Ar 1 to Ar 3 are aryl groups having at least one halogen atom. Further, since Ar 1 to Ar 3 may be the same or different, all of Ar 1 to Ar 3 may be aryl groups having the same number of halogen atoms, or different numbers of A combination of aryl groups having halogen atoms may also be used.
Examples of the aryl group having at least one halogen atom include the groups exemplified above. Since the halogen atom is preferably fluorine, a fluorophenyl group is preferred, and a pentafluorophenyl group is particularly preferred. preferable.

上記式(1)において、Yとしては、前記例示の置換基のうち、炭化水素基、複素環基、ヒドロキシル基などが挙げられるが、ルイス酸がより効率的に発生することから、炭化水素基又はヒドロキシル基であることが好ましく、アルキル基又はヒドロキシル基であることがより好ましく、ヒドロキシル基であることが特に好ましい。 In the above formula (1), Y includes, among the substituents exemplified above, a hydrocarbon group, a heterocyclic group, a hydroxyl group, and the like. or a hydroxyl group, more preferably an alkyl group or a hydroxyl group, and particularly preferably a hydroxyl group.

なお、本発明の化合物は、光照射によりアニオン部からルイス酸を発生しうるが、このようなルイス酸は、好ましくは、中心原子に結合したn個の置換基のうち、1つの置換基が脱離したものである。よって、例えば、アニオン部が上記式(1)で表される場合、Ar~ArおよびYのうち、いずれか1つの置換基が脱離した化合物がルイス酸として発生する。特に、Yが脱離する場合、下記一般式(2)で表される化合物がルイス酸として発生する。 The compound of the present invention can generate a Lewis acid from the anion moiety upon irradiation with light, and such a Lewis acid preferably has n substituents bonded to the central atom, one of which is It is detached. Therefore, for example, when the anion moiety is represented by the above formula (1), a compound in which any one substituent among Ar 1 to Ar 3 and Y is eliminated is generated as a Lewis acid. In particular, when Y is eliminated, a compound represented by the following general formula (2) is generated as a Lewis acid.

Figure 0007117900000002
Figure 0007117900000002

(式中、Ar~Arは前記同様。)
〔カチオン部〕
カチオン部は、上記アニオン部のカウンターカチオンであり、アニオン部との組み合わせにおいて、アニオン部からのルイス酸を発生しうるものであれば特に限定されないが、ルイス酸の発生は、光照射によるカチオン部のHOMO-LUMO遷移、もしくは外部からの電子供与によるカチオン種の分解によるものと、光照射によるアニオンからカチオンへの電荷移動によるものがあり、それらによって置換基の脱離を伴う。カチオン部は、速やかに分解するか、アニオン部からの電荷移動が容易になされるものであることが好ましい。これにより、アニオン部から速やかに置換基を脱離することができる。
(In the formula, Ar 1 to Ar 3 are the same as above.)
[Cation part]
The cation moiety is a counter cation of the anion moiety, and is not particularly limited as long as it can generate a Lewis acid from the anion moiety in combination with the anion moiety. HOMO-LUMO transition, or decomposition of cationic species by external electron donation, and charge transfer from anion to cation due to light irradiation, which accompanies elimination of substituents. It is preferable that the cationic moiety decomposes quickly or allows easy charge transfer from the anionic moiety. Thereby, the substituent can be rapidly eliminated from the anion moiety.

カチオン部は、アニオン部から発生するルイス酸に対して非反応性であることが好ましい。非反応性のカチオンを上記アニオン部と組み合わせることで、アニオン部から発生するルイス酸を効率よく利用することができる。 The cation moiety is preferably non-reactive with respect to the Lewis acid generated from the anion moiety. By combining a non-reactive cation with the anion moiety, the Lewis acid generated from the anion moiety can be efficiently utilized.

上記、カチオン部、もしくは、上記アニオン部から発生するルイス酸に対して非反応性であるカチオン部としては、ルイス酸と塩を形成しうる基を有しないカチオン部が好ましい。ここで、ルイス酸と塩を形成しうる基とは、例えば、塩基性を示し、ルイス酸と塩を形成することで、アニオン部からのルイス酸発生能を失活させる置換基であり、例えば、アミノ基、N-モノ置換アミノ基、イミノ基などが挙げられる。 As the cation moiety or the cation moiety that is non-reactive with respect to the Lewis acid generated from the anion moiety, a cation moiety that does not have a group capable of forming a salt with a Lewis acid is preferable. Here, the group capable of forming a salt with a Lewis acid is, for example, a substituent that exhibits basicity and forms a salt with a Lewis acid to deactivate the ability to generate a Lewis acid from the anion moiety. , an amino group, an N-monosubstituted amino group, an imino group, and the like.

カチオン部の中心原子は特に限定されないが、例えば、硫黄、ヨウ素、窒素、酸素、リンから選択されるヘテロ原子であることが好ましく、ルイス酸発生能が向上する点から、ヨウ素原子、窒素原子、硫黄原子であることが好ましく、ヨウ素原子であることが特に好ましい。このようなヘテロ原子を中心原子とするカチオン部は、例えば、光による反応性が大きいことから、効率よくルイス酸を発生させやすい。 The central atom of the cation moiety is not particularly limited, but for example, it is preferably a heteroatom selected from sulfur, iodine, nitrogen, oxygen, and phosphorus. A sulfur atom is preferred, and an iodine atom is particularly preferred. Such a cation moiety having a heteroatom as a central atom is highly reactive with light, and thus easily generates a Lewis acid efficiently.

上記カチオン部の中心原子のうち、ヘテロ原子を中心原子とするカチオン部におけるヘテロ原子の存在態様は特に限定されず、鎖状構造を構成する原子であってもよく、複素環のような環状構造を構成する原子であってもよい。なお、上記複素環は、脂肪族複素環、芳香族複素環のいずれであってもよいが、特に、芳香族複素環であることが好ましい。 Among the central atoms of the cation moiety, the mode of existence of the heteroatom in the cation moiety having a heteroatom as the central atom is not particularly limited, and may be an atom constituting a chain structure, or a cyclic structure such as a heterocyclic ring. may be atoms constituting The heterocyclic ring may be either an aliphatic heterocyclic ring or an aromatic heterocyclic ring, but is particularly preferably an aromatic heterocyclic ring.

上記複素環としては、例えば、窒素含有複素環、酸素含有複素環などが挙げられる。窒素含有複素環としては、ピリジン環、ピリジニウム環などの単環式環;キノリン環、イソキノリン環、インドール環などの多環式縮合環;ビピリジニウム環などの多環式環集合環などが挙げられる。酸素含有複素環としては、ピリリウム環、ピリリニウム環などの酸素含有芳香族複素環などが挙げられる。 Examples of the heterocycles include nitrogen-containing heterocycles and oxygen-containing heterocycles. Nitrogen-containing heterocycles include monocyclic rings such as pyridine ring and pyridinium ring; polycyclic condensed rings such as quinoline ring, isoquinoline ring and indole ring; and polycyclic ring assembly rings such as bipyridinium ring. Oxygen-containing heterocycles include oxygen-containing aromatic heterocycles such as a pyrylium ring and a pyrylinium ring.

なお、ヘテロ原子には、プロトン性の水素原子が置換していないことが好ましい。例えば、ピリジニウムカチオンなどのオニウムイオンを構成する水素原子は、すべて水素原子以外の置換基で置換されていることが好ましい。上記、ヘテロ原子に置換する置換基としては、例えば、前記アニオン部の項で例示の置換基などが挙げられるが、代表的な置換基としては炭化水素基が挙げられる。 In addition, it is preferable that the heteroatom is not substituted with a protic hydrogen atom. For example, it is preferable that all hydrogen atoms constituting an onium ion such as a pyridinium cation are substituted with substituents other than hydrogen atoms. Examples of the substituent that substitutes on the heteroatom include the substituents exemplified in the section on the anion moiety, and a representative substituent is a hydrocarbon group.

また、カチオン部が複素環を有する場合、複素環は置換基を有していてもよい。複素環に置換する置換基としては、例えば、炭化水素基など、前記アニオン部の項で例示の置換基などが挙げられる。置換基は、また、置換基を有するもしくは無置換の複素環であってもよい。さらに、置換基は、単独または2種以上組み合わせて複素環に結合していてもよい。 Moreover, when the cation moiety has a heterocyclic ring, the heterocyclic ring may have a substituent. Examples of the substituent to be substituted on the heterocyclic ring include the substituents exemplified in the section on the anion moiety, such as a hydrocarbon group. Substituents may also be substituted or unsubstituted heterocycles. Further, the substituents may be attached to the heterocycle singly or in combination of two or more.

具体的に好ましいカチオン部としては、ヨウ素原子を有するカチオン、窒素原子含有複素環骨格を有するカチオン、酸素原子含有複素環骨格を有するカチオンが挙げられるが、ヨウ素原子を有するカチオン、窒素原子含有複素環骨格を有するカチオンが特に好ましい。 Specific preferred cation moieties include cations having an iodine atom, cations having a nitrogen atom-containing heterocyclic skeleton, and cations having an oxygen atom-containing heterocyclic skeleton. Cations with backbones are particularly preferred.

ヨウ素原子を有するカチオンとしては、例えば、下記式(3); Examples of cations having an iodine atom include the following formula (3);

Figure 0007117900000003
Figure 0007117900000003

(式中、ArおよびArは置換基を有していてもよい芳香族基であり、該置換基としては、好ましくは上記に例示された基であり、より好ましくはアルキル基である。上記アルキル基は炭素数2-30の基であることが好ましく、直鎖状、分岐状、環状などであってもよい。)で表されるカチオンが例示される。ArおよびArは互いに異なっていてもよく、また、同一の構造を有していてもよい。
具体的には、ジフェニルヨードニウム骨格、ビス(アルキルフェニル)ヨードニウムカチオン骨格を有するカチオンが挙げられる。すなわち、カチオン部の例としては、ジフェニルヨードニウム類、ビス(アルキルフェニル)ヨードニウムカチオン類が挙げられる。
(In the formula, Ar 4 and Ar 5 are aromatic groups optionally having substituents, and the substituents are preferably the groups exemplified above, more preferably alkyl groups. The alkyl group is preferably a group having 2 to 30 carbon atoms, and may be linear, branched, or cyclic. Ar 4 and Ar 5 may be different from each other or may have the same structure.
Specific examples include cations having a diphenyliodonium skeleton and a bis(alkylphenyl)iodonium cation skeleton. That is, examples of the cation moiety include diphenyliodonium cations and bis(alkylphenyl)iodonium cations.

窒素原子含有複素環骨格を有するカチオンとしては、例えば、下記式(4); Examples of cations having a nitrogen atom-containing heterocyclic skeleton include the following formula (4);

Figure 0007117900000004
Figure 0007117900000004

(式中、Nを含む環構造部分は、カチオン性窒素原子のほかに、他のヘテロ原子を含んでいてもよい1~3員環のカチオン性ヘテロアリール基であり、例えば、N-置換ピリジニウム骨格、N-置換ビピリジニウム骨格、N-置換キノリニウム骨格、N-置換イソキノリニウム骨格などを形成している。R、Rはアルキル基もしくはアリール基を表し、該アルキル基、アリール基は炭素数2-30の基であることが好ましく、直鎖状、分岐状、環状などであってもよい。)で表されるカチオンが挙げられる。具体的なカチオン部の例としては、N-置換ピリジニウム類、N-置換ビピリジニウム類、N-置換キノリニウム類、N-置換イソキノリニウム類が挙げられる。
N-置換ピリジニウム類としては、4-フェニル-1-n-プロピルピリジニウム、4-フェニル-1-n-ブチルピリジニウム、4-フェニル-1-ベンジルピリジニウムなどのN-置換-アリールピリジニウム;4-ベンゾイル-1-ベンジルピリジニウムなどのN-置換-アリールカルボニルピリジニウムなどが挙げられる。N-置換ビピリジニウム類としては、1,1’-ジオクチル-4,4’-ビピリジニウムなどのN,N’-ジアルキルビピリジニウムなどが挙げられる。N-置換キノリニウム類としては、1-エチルキノリニウムなどのN-アルキルキノリニウムなどが挙げられる。N-置換イソキノリニウム類としては、2-n-ブチルイソキノリニウムなどのN-アルキルイソキノリニウムなどが挙げられる。
(Wherein, the ring structure moiety containing N + is a 1- to 3-membered cationic heteroaryl group that may contain other heteroatoms in addition to the cationic nitrogen atom, for example, N-substituted It forms a pyridinium skeleton, an N-substituted bipyridinium skeleton, an N-substituted quinolinium skeleton, an N-substituted isoquinolinium skeleton, etc. R 1 and R 2 represent an alkyl group or an aryl group, and the alkyl group and the aryl group have a number of carbon atoms. It is preferably a group of 2-30, and may be linear, branched, cyclic, etc.). Specific examples of cation moieties include N-substituted pyridiniums, N-substituted bipyridiniums, N-substituted quinoliniums, and N-substituted isoquinoliniums.
N-substituted pyridiniums include N-substituted-arylpyridinium such as 4-phenyl-1-n-propylpyridinium, 4-phenyl-1-n-butylpyridinium, 4-phenyl-1-benzylpyridinium; 4-benzoyl and N-substituted-arylcarbonylpyridinium such as -1-benzylpyridinium. N-substituted bipyridiniums include N,N'-dialkylbipyridinium such as 1,1'-dioctyl-4,4'-bipyridinium. N-substituted quinoliniums include N-alkylquinoliniums such as 1-ethylquinolinium. N-substituted isoquinoliniums include N-alkylisoquinoliniums such as 2-n-butylisoquinolinium.

硫黄原子を有するカチオンとしては、例えば、下記式(5); Examples of cations having a sulfur atom include the following formula (5);

Figure 0007117900000005
Figure 0007117900000005

(式中、Ar、ArおよびArは置換基を有していてもよい芳香族基であり、該置換基としては、好ましくは上記に例示された基であり、より好ましくはアルキル基である。上記アルキル基は炭素数2-30の基であることが好ましく、直鎖状、分岐状、環状などであってもよい。)で表されるカチオンが例示される。Ar、ArおよびArは互いに異なっていてもよく、また、同一の構造を有していてもよい。
具体的には、トリフェニルスルホニウム骨格、トリス(アルキルフェニル)スルホニウムカチオン骨格、およびジフェニル[4-(フェニルチオ)フェニル]スルホニウムカチオン骨格を有するカチオンが挙げられる。すなわち、カチオン部の例としては、ジフェニル(4-フェニルチオフェニル)スルホニウムカチオン類が挙げられる。
(In the formula, Ar 6 , Ar 7 and Ar 8 are aromatic groups optionally having substituents, and the substituents are preferably the groups exemplified above, more preferably alkyl groups The alkyl group is preferably a group having 2 to 30 carbon atoms, and may be linear, branched, or cyclic. Ar 6 , Ar 7 and Ar 8 may be different from each other or may have the same structure.
Specific examples include cations having a triphenylsulfonium skeleton, a tris(alkylphenyl)sulfonium cation skeleton, and a diphenyl[4-(phenylthio)phenyl]sulfonium cation skeleton. That is, examples of cation moieties include diphenyl(4-phenylthiophenyl)sulfonium cations.

上記具体的に好ましいカチオン部のなかでも、反応性と溶解性の点から、ビス(アルキルフェニル)ヨードニウムカチオン類が特に好ましい。 Among the above specifically preferred cation moieties, bis(alkylphenyl)iodonium cations are particularly preferred in terms of reactivity and solubility.

アニオン部とカチオン部を有する化合物は、アニオン部とカチオン部とを反応させることで製造でき、反応は慣用の方法を利用できる。例えば、ナトリウム塩、カリウム塩、ナトリウム/ジメトキシエタン塩などの錯塩に代表されるアニオン部の塩と、臭素などのハロゲンとの塩に代表されるカチオン部の塩とを、適当な溶媒中で反応させることで、製造してもよい。なお、アニオン部及びカチオン部もまた、慣用の方法により製造でき、市販品が存在するものについては市販品を使用してもよい。 A compound having an anion moiety and a cation moiety can be produced by reacting the anion moiety and the cation moiety, and the reaction can be carried out by a conventional method. For example, a salt of an anion portion represented by a complex salt such as sodium salt, potassium salt, sodium/dimethoxyethane salt, and a salt of a cation portion represented by a salt with a halogen such as bromine are reacted in an appropriate solvent. It may be manufactured by The anion moiety and the cation moiety can also be produced by a conventional method, and if commercially available products are available, the commercially available products may be used.

本発明の化学増幅型レジスト用光ルイス酸発生剤は、アニオン部とカチオン部を有する本発明の化合物を含んでいればよく、本発明の効果を阻害しない範囲で、例えば、他の光酸発生剤を含んでいてもよい。本発明の化学増幅型レジスト用光ルイス酸発生剤における、アニオン部とカチオン部を有する化合物の含有量は、例えば、10~100質量%であってもよい。また、本発明の化学増幅型光ルイス酸発生剤は、後述する溶媒や添加剤などを含んでもよい。 The photo Lewis acid generator for chemically amplified resists of the present invention may contain the compound of the present invention having an anion moiety and a cation moiety, and may be other photoacid generators within a range that does not impair the effects of the present invention. It may contain a drug. The content of the compound having an anion moiety and a cation moiety in the optical Lewis acid generator for chemically amplified resists of the present invention may be, for example, 10 to 100% by mass. In addition, the chemically amplified optical Lewis acid generator of the present invention may contain a solvent, an additive, and the like, which will be described later.

本発明の化学増幅型レジスト用光ルイス酸発生剤は、アニオン部とカチオン部を有する化合物を含むが、アニオン部とカチオン部の組み合わせは、光によりルイス酸を発生できる限り特に限定されず、上記すべてのアニオン部とカチオン部の組み合わせが含まれる。 The photo-Lewis acid generator for chemically amplified resists of the present invention contains a compound having an anion moiety and a cation moiety. All combinations of anionic and cationic moieties are included.

本発明の化学増幅型レジスト用光ルイス酸発生剤において、ルイス酸を発生できる光は、特に限定されないが、高圧水銀ランプなどの紫外線、KrFエキシマレーザー、ArFエキシマレーザーなどの遠紫外線、電子線(EB)、極端紫外線(EUV)であることが好ましい。 In the photo-Lewis acid generator for chemically amplified resists of the present invention, the light capable of generating Lewis acid is not particularly limited. EB), preferably extreme ultraviolet (EUV).

<化学増幅型レジスト用組成物>
本発明の化学増幅型レジスト組成物は、上記化学増幅型レジスト用光ルイス酸発生剤、および、光ルイス酸発生剤により重合可能な重合性化合物を含む。本発明の光ルイス酸発生剤を含むことで、レジスト用組成物のパターン形成を行った際、酸拡散が十分に抑制され、ラフネスが改善されたレジストパターンを形成することができる。
重合性化合物としては、酸により分解される置換基を有するモノマーと、酸存在下でも分解しない、もしくは分解し難い置換基を有するモノマーとの共重合体が挙げられる。酸により分解される置換基を有するモノマーとしては、例えば、2-(メタ)アクリロイルオキシ-2-メチルアダマンタン、2-(メタ)アクリロイルオキシ-2-エチルアダマンタン等のアダマンタン骨格を置換基に有するモノマー、1-メチルシクロペンチル(メタ)アクリレート、1-メチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート等の環状炭化水素骨格を置換基に有するモノマー等が挙げられる。
酸存在下でも分解しない、もしくは分解し難い置換基を有するモノマーとしては、例えば、イソボルニル(メタ)アクリレート等のノルボルナン骨格を置換基に有するモノマー、メバロン酸ラクトン(メタ)アクリレート、β-(メタ)アクリロイルオキシ-γ-ブチロラクトン等のラクトン環を置換基に有するモノマー等が挙げられる。
上記重合性化合物のうち、ドライエッチング耐性や解像性の点からアダマンタン骨格を置換基に有するモノマーとラクトン環を置換基に有するモノマーの混合物が好ましい。なお、重合性化合物は、単独または2種以上組み合わせて使用してもよい。
<Composition for chemically amplified resist>
The chemically amplified resist composition of the present invention contains the photo-Lewis acid generator for chemically-amplified resists and a polymerizable compound polymerizable by the photo-Lewis acid generator. By including the photo-Lewis acid generator of the present invention, acid diffusion is sufficiently suppressed when patterning of the resist composition, and a resist pattern with improved roughness can be formed.
The polymerizable compound includes a copolymer of a monomer having a substituent that is decomposed by acid and a monomer having a substituent that is not decomposed or hardly decomposed even in the presence of acid. Examples of monomers having a substituent that is decomposable by acid include monomers having an adamantane skeleton as a substituent, such as 2-(meth)acryloyloxy-2-methyladamantane and 2-(meth)acryloyloxy-2-ethyladamantane. , 1-methylcyclopentyl (meth)acrylate, 1-methylcyclohexyl (meth)acrylate, and other monomers having a cyclic hydrocarbon skeleton as a substituent.
Examples of monomers having substituents that do not decompose or are difficult to decompose even in the presence of acids include monomers having a norbornane skeleton as a substituent such as isobornyl (meth)acrylate, mevalonic acid lactone (meth)acrylate, β-(meth) Examples thereof include monomers having a lactone ring as a substituent such as acryloyloxy-γ-butyrolactone.
Among the above polymerizable compounds, a mixture of a monomer having an adamantane skeleton as a substituent and a monomer having a lactone ring as a substituent is preferable from the standpoint of dry etching resistance and resolution. In addition, you may use a polymerizable compound individually or in combination of 2 or more types.

化学増幅型レジスト用組成物において、光ルイス酸発生剤の含有量は、例えば、重合性化合物100質量部に対して、例えば、0.001~20質量部、好ましくは0.01~10質量部、さらに好ましくは0.1~5質量部程度であってもよい。また、本発明の化学増幅型レジスト用組成物は、さらに、本発明の効果を阻害しない範囲で、必要に応じて、その他公知の酸発生剤や溶媒、添加剤を含んでもよい。 In the chemically amplified resist composition, the content of the photo-Lewis acid generator is, for example, 0.001 to 20 parts by mass, preferably 0.01 to 10 parts by mass, relative to 100 parts by mass of the polymerizable compound. , and more preferably about 0.1 to 5 parts by mass. In addition, the chemically amplified resist composition of the present invention may further contain other known acid generators, solvents, and additives, if necessary, to the extent that the effects of the present invention are not impaired.

溶媒としては、例えば、プリピレングリコールメチルエーテルアセテート、乳酸エチル、メチル-3-メトキシプロピオナート、ピルビン酸エチル、酢酸ブチルなどのエステル類、プリピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコール n-プロピルエーテルなどのエーテル類が挙げられる。添加剤としては、例えば、増感剤、顔料、消泡剤、安定剤、酸化防止剤、界面活性剤などが挙げられる。なお、溶媒や添加剤は、単独または2種以上組み合わせて使用してもよい。化学増幅型レジスト用組成物が溶媒を含む場合、組成物中における固形分の割合は、例えば、0.01~50質量%、好ましくは0.1~30重量%程度であってもよい。 Examples of solvents include esters such as propylene glycol methyl ether acetate, ethyl lactate, methyl-3-methoxypropionate, ethyl pyruvate, and butyl acetate, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol n-propyl ether, and the like. Ethers are mentioned. Examples of additives include sensitizers, pigments, antifoaming agents, stabilizers, antioxidants, surfactants and the like. In addition, you may use a solvent and an additive individually or in combination of 2 or more types. When the chemically amplified resist composition contains a solvent, the solid content in the composition may be, for example, about 0.01 to 50% by weight, preferably about 0.1 to 30% by weight.

本発明の化学増幅型レジスト用組成物は、前記ルイス酸を発生できる光を照射することで、露光部と未露光部においてアルカリ現像液への溶解性に差を持たせることが可能である。上記、光を照射する時間は、光源の種類などに応じて適宜選択でき、特に限定されない。 By irradiating the chemically amplified resist composition of the present invention with light capable of generating Lewis acid, it is possible to make the exposed area and the unexposed area different in solubility in an alkaline developer. The above-described light irradiation time can be appropriately selected according to the type of light source, and is not particularly limited.

<フォトレジストパターンの形成方法>
本発明の化学増幅型レジスト用組成物は、露光により光ルイス酸発生剤から発生したルイス酸の作用によって、重合体成分、主に酸により分解される置換基が解離して、カルボキシル基を生じる。その結果、露光部のアルカリ現像液に対する溶解性が大きくなり、この露光部分がアルカリ現像液によって溶解、除去され、レジストのパターンが形成される。
<Method of forming a photoresist pattern>
In the chemically amplified resist composition of the present invention, the action of the Lewis acid generated from the photo-Lewis acid generator upon exposure dissociates the polymer component, mainly the acid-decomposable substituent, to generate a carboxyl group. . As a result, the solubility of the exposed portion in the alkaline developer increases, and the exposed portion is dissolved and removed by the alkaline developer to form a resist pattern.

本発明の化学増幅型レジスト用組成物を使用してパターンを形成するには、公知のリソグラフィー技術またはそれを修飾した方法等を採用して行うことができる。例えば、本発明の化学増幅型レジスト用組成物を基板上に塗布してレジスト膜を形成し、加熱処理(プリベーク)後に高エネルギー線をこのレジスト膜の所定の部分に照射、露光し、露光後加熱(PEB)後に、現像液を用いて現像し、レジストパターンを形成してもよい。必要に応じて、水洗工程等、更にいくつかの工程を追加してもよい。本願の組成物を基板上へ塗布する方法としては、スピンコートや、インクジェット法等による印刷等、公知の方法が適用できる。プレベーク工程は、組成物に含まれる溶媒などを除去する工程であり、通常は加熱条件下で行われるが、例えば40-250℃程度で行うことが好ましい。プレベーク工程は、常圧条件下で行えるが、減圧条件下もしくは加圧条件下で行ってもよい。現像工程で使用する現像液としては、アルカリ性溶液であることが好ましく、水酸化カリウムや水酸化ナトリウム、水酸化テトラメチルアンモニウムの水溶液であることが好ましい。上記現像現状工程は、室温で行ってもよく、冷却または加熱条件下で行ってもよい。現像液は、室温のものを使用してもよく、冷却または加熱して添加してもよい。 In order to form a pattern using the chemically amplified resist composition of the present invention, a known lithography technique or a modified technique thereof can be employed. For example, the chemically amplified resist composition of the present invention is coated on a substrate to form a resist film, and after heat treatment (pre-baking), a predetermined portion of the resist film is irradiated with high-energy rays, exposed, and after exposure, After heating (PEB), development may be performed using a developer to form a resist pattern. If necessary, some additional steps such as a water washing step may be added. As a method for applying the composition of the present application onto a substrate, a known method such as spin coating or printing by an inkjet method or the like can be applied. The pre-baking step is a step of removing the solvent and the like contained in the composition, and is usually performed under heating conditions, preferably at about 40 to 250° C., for example. The pre-baking step can be performed under normal pressure conditions, but may be performed under reduced pressure conditions or pressurized conditions. The developer used in the development step is preferably an alkaline solution, preferably an aqueous solution of potassium hydroxide, sodium hydroxide, or tetramethylammonium hydroxide. The above development step may be performed at room temperature, or under cooling or heating conditions. The developer may be used at room temperature, or may be added after cooling or heating.

以下に、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例にのみ限定されるものではない。なお、特に断りのない限り、「部」は「質量部」を、「%」は「質量%」を意味するものとする。 EXAMPLES The present invention will be described in more detail below with reference to Examples, but the present invention is not limited only to these Examples. Unless otherwise specified, "part" means "mass part" and "%" means "mass %".

〔製造例1〕ベースポリマーの合成
窒素雰囲気としたフラスコに、メバロン酸ラクトンメタクリラート1.21g、2-メタクリロイルオキシ-2-メチルアダマンタン1.42g、有機過酸化物0.142g(アルケマ吉富株式会社製、ルペロックス575)、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)6.14gを秤量し、撹拌を開始した。撹拌しながら90℃まで加熱し、90℃を保ったまま4時間撹拌を継続した。その後50℃まで冷却し、テトラヒドロフラン(THF)4.04gを添加した。THF添加後、室温まで冷却し、この反応液をメタノール150gへ滴下し、ポリマーを析出させた。しばらく撹拌した後、ろ過操作によりポリマーを分別し、メタノール洗浄後、減圧乾燥することでメバロン酸ラクトンメタクリラートと2-メタクリロイルオキシ-2-メチルアダマンタンの1:1共重合物(Mw=21441、Mw/Mn=2.51)を1.95g取得した。
[Production Example 1] Synthesis of base polymer In a nitrogen atmosphere flask, 1.21 g of mevalonic acid lactone methacrylate, 1.42 g of 2-methacryloyloxy-2-methyladamantane, and 0.142 g of an organic peroxide (Arkema Yoshitomi Co., Ltd.) 6.14 g of propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) manufactured by Luperox 575) was weighed and stirring was started. The mixture was heated to 90°C with stirring, and stirring was continued for 4 hours while maintaining the temperature at 90°C. After cooling to 50° C., 4.04 g of tetrahydrofuran (THF) was added. After the addition of THF, the reaction solution was cooled to room temperature and added dropwise to 150 g of methanol to precipitate a polymer. After stirring for a while, the polymer was separated by filtration, washed with methanol, and dried under reduced pressure to obtain a 1:1 copolymer of mevalonic acid lactone methacrylate and 2-methacryloyloxy-2-methyladamantane (Mw = 21441, Mw /Mn=2.51) was obtained in an amount of 1.95 g.

〔製造例2〕光ルイス酸発生剤/PGMEA溶液の合成
トリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン・水錯体10.0g(株式会社日本触媒製、トリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン成分90%)、特表2000-510516/実施例3を参考に合成して得られたクメンー4-イル(p-トリル)ヨードニウムクロリド6.56g、炭酸ナトリウム1.12g、PGMEA22.0g、水22.0gを加えて室温下で1時間撹拌した。その後、撹拌を止めて油水分離し、有機層を取得した。水20.0gで洗浄した後、有機層を単蒸留することでPGMEAとともに水を系外へ排出した。固形分(ヨードニウム塩)が50wt%となるようにPGMEAを添加し、光ルイス酸発生剤/PGMEA溶液を得た。光ルイス酸発生剤の構造を下記式(6)に記載する。
[Production Example 2] Synthesis of photo-Lewis acid generator/PGMEA solution Tris(pentafluorophenyl)borane/water complex 10.0 g (manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd., tris(pentafluorophenyl)borane component 90%), Special table 2000 -510516/6.56 g of cumen-4-yl(p-tolyl)iodonium chloride obtained by synthesizing with reference to Example 3, 1.12 g of sodium carbonate, 22.0 g of PGMEA, and 22.0 g of water were added, and the mixture was stirred at room temperature. Stirred for 1 hour. After that, stirring was stopped to separate oil and water to obtain an organic layer. After washing with 20.0 g of water, water was discharged out of the system together with PGMEA by simple distillation of the organic layer. PGMEA was added so that the solid content (iodonium salt) was 50 wt % to obtain a photo-Lewis acid generator/PGMEA solution. The structure of the photo-Lewis acid generator is shown in formula (6) below.

Figure 0007117900000006
Figure 0007117900000006

〔実施例1〕化学増幅型レジスト組成物の調整
製造例1で得られたベースポリマー100質量部、製造例2で得られた光ルイス酸発生剤/PGMEA溶液10質量部(ヨードニウム塩として5質量部)、ピルビン酸エチル400質量部を溶解し、レジスト組成物を調製した。
[Example 1] Preparation of chemically amplified resist composition 100 parts by weight of the base polymer obtained in Production Example 1, 10 parts by weight of the photo-Lewis acid generator/PGMEA solution obtained in Production Example 2 (5 parts by weight as iodonium salt) part) and 400 parts by mass of ethyl pyruvate were dissolved to prepare a resist composition.

〔実施例2〕露光評価
実施例1で得られた化学増幅型レジスト組成物をガラス基板上に滴下し、スピンコート(3000rpm/30秒)により塗布した。プリベークとして90℃で5分間処理し、膜厚およそ1μmの薄膜を形成した。紫外線照射(高圧水銀ランプ/365nm、200mJ/cm)後、露光後加熱(PEB)として130℃で10分間加熱した。その後、室温まで冷却し、0.05%KOH水溶液で20秒間現像を行い、純水で洗浄した。乾燥後の塗膜を観察すると、露光した部分は化学増幅型レジスト用組成物により形成された薄膜がきれいに除去されていた。
[Example 2] Exposure evaluation The chemically amplified resist composition obtained in Example 1 was dropped on a glass substrate and applied by spin coating (3000 rpm/30 seconds). A pre-baking process was performed at 90° C. for 5 minutes to form a thin film having a thickness of approximately 1 μm. After UV irradiation (high-pressure mercury lamp/365 nm, 200 mJ/cm 2 ), post-exposure heating (PEB) was performed at 130° C. for 10 minutes. Then, it was cooled to room temperature, developed with a 0.05% KOH aqueous solution for 20 seconds, and washed with pure water. Observation of the coating film after drying revealed that the thin film formed by the chemically amplified resist composition had been completely removed from the exposed portions.

〔実施例3〕酸拡散性評価(ルイス酸)
製造例1で得られたベースポリマー100質量部をピルビン酸エチル1500質量部に溶解し、レジスト組成物を調製した。この樹脂組成物をガラス基板上に滴下し、スピンコート(3000rpm/30秒)により塗布した。プリベークとして90℃で5分間処理し、膜厚およそ0.2μmの樹脂薄膜を形成した。
さらに、製造例1で得られたベースポリマー100質量部、製造例2で得られた光ルイス酸発生剤/PGMEA溶液10質量部(ヨードニウム塩として5質量部)、ピルビン酸エチル1500質量部を溶解し、別途レジスト組成物を調製した。上記で作成したガラス基板の樹脂薄膜上に、このレジスト組成物を滴下し、スピンコート(3000rpm/30秒)により塗布した。プリベークとして90℃で5分間処理した。
これに実施例2と同様の操作として、UV照射(高圧水銀ランプ/365nm、200mJ/cm)後、露光後加熱(PEB)として130℃で10分間加熱した。その後、室温まで冷却し、0.05% KOH水溶液で20秒間現像を行い、純水で洗浄した。乾燥させたものを観察すると、露光した部分でも薄膜が残存していた。
[Example 3] Acid diffusibility evaluation (Lewis acid)
100 parts by mass of the base polymer obtained in Production Example 1 was dissolved in 1500 parts by mass of ethyl pyruvate to prepare a resist composition. This resin composition was dropped onto a glass substrate and applied by spin coating (3000 rpm/30 seconds). A pre-baking process was performed at 90° C. for 5 minutes to form a resin thin film having a thickness of approximately 0.2 μm.
Furthermore, 100 parts by mass of the base polymer obtained in Production Example 1, 10 parts by mass of the optical Lewis acid generator/PGMEA solution obtained in Production Example 2 (5 parts by mass as an iodonium salt), and 1500 parts by mass of ethyl pyruvate are dissolved. Then, a resist composition was separately prepared. This resist composition was dropped onto the resin thin film of the glass substrate prepared above and applied by spin coating (3000 rpm/30 seconds). It was treated at 90° C. for 5 minutes as a pre-bake.
In the same manner as in Example 2, after UV irradiation (high-pressure mercury lamp/365 nm, 200 mJ/cm 2 ), post-exposure heating (PEB) was performed at 130° C. for 10 minutes. Then, it was cooled to room temperature, developed with a 0.05% KOH aqueous solution for 20 seconds, and washed with pure water. When the dried product was observed, a thin film remained even in the exposed portion.

〔比較例1〕酸拡散性の評価(プロトン酸)
製造例2において、光ルイス酸発生剤を下記式(7)に構造を示すヨードニウム塩(PAG-1/TEPBI)、で表される光プロトン酸発生剤へ変更することで、プロトン酸発生剤/PGMEA溶液を得た。左記溶液を変更したこと以外は実施例3と同様の操作を実施した。現像後、乾燥させたものを観察すると、露光した部分はPAG-1を含まない一層目のレジスト膜も含めて、全て除去されており、ガラス基板がむき出しとなっていた。
[Comparative Example 1] Evaluation of acid diffusibility (protonic acid)
In Production Example 2, by changing the photo-Lewis acid generator to a photo-proton acid generator represented by an iodonium salt (PAG-1/TEPBI) having a structure shown in the following formula (7), a proton acid generator/ A PGMEA solution was obtained. The same operation as in Example 3 was performed except that the solution on the left was changed. Observation of the dried product after development revealed that the exposed portion, including the first resist film containing no PAG-1, had been completely removed, exposing the glass substrate.

Figure 0007117900000007
Figure 0007117900000007

実施例3および比較例1より、本発明の化学増幅型光ルイス酸発生剤を用いることで、酸拡散性の抑制について効果が見られたため、ラフネスが改善されたパターン形成が期待できる。 From Example 3 and Comparative Example 1, the use of the chemically amplified photo-Lewis acid generator of the present invention was found to be effective in suppressing acid diffusivity, so pattern formation with improved roughness can be expected.

Claims (3)

アニオン部は下記一般式(1)で表され、カチオン部は下記一般式(3)または下記一般式(4)で表される、化学増幅型レジスト用光ルイス酸発生剤(但し、プロトン酸を除く)。
Figure 0007117900000008
(式中、Ar ~Ar は、アリール基または置換基を有していてもよいアリール基、Yはヒドロキシル基を示す。Ar ~Ar は同一であってもよく、異なっていてもよい。)
Figure 0007117900000009
(式中、Ar およびAr は置換基を有していてもよい芳香族基であり、該置換基とし ては、炭素数2-30のアルキル基である。)
Figure 0007117900000010
(式中、N を含む環構造部分は、カチオン性窒素原子のほかに、他のヘテロ原子を含んでいてもよい1~3員環のカチオン性ヘテロアリール基であり、R 、R はアルキル基もしくはアリール基を表し、該アルキル基、アリール基は炭素数2-30の基である。)
The anion part is represented by the following general formula (1), and the cation part is represented by the following general formula (3) or the following general formula (4). except).
Figure 0007117900000008
(wherein Ar 1 to Ar 3 are an aryl group or an optionally substituted aryl group, and Y is a hydroxyl group. Ar 1 to Ar 3 may be the same or different. good.)
Figure 0007117900000009
(In the formula, Ar 4 and Ar 5 are aromatic groups optionally having substituents, and the substituents are alkyl groups having 2 to 30 carbon atoms.)
Figure 0007117900000010
(Wherein, the ring structure moiety containing N + is a cationic heteroaryl group with a 1- to 3-membered ring that may contain other heteroatoms in addition to the cationic nitrogen atom, and R 1 , R 2 represents an alkyl group or an aryl group, and the alkyl group or aryl group is a group having 2 to 30 carbon atoms.)
請求項1に記載の化学増幅型レジストがポジ型である、化学増幅型レジスト用光ルイス酸発生剤(但し、プロトン酸を除く)。 2. A photo Lewis acid generator for a chemically amplified resist, wherein the chemically amplified resist according to claim 1 is positive (excluding protonic acid). 請求項1または2に記載の化学増幅型レジスト用光ルイス酸発生剤(但し、プロトン酸を除く)を含む、化学増幅型レジスト用組成物。 3. A composition for a chemically amplified resist, comprising the photo Lewis acid generator for a chemically amplified resist according to claim 1 or 2 (excluding protonic acid).
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