JP7124094B2 - Actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition, resist film, pattern forming method, electronic device manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、レジスト膜、パターン形成方法、及び、電子デバイスの製造方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition, a resist film, a pattern forming method, and an electronic device manufacturing method.
KrFエキシマレーザー(248nm)用レジスト以降、光吸収による感度低下を補うべく、化学増幅を利用したパターン形成方法が用いられている。例えば、ポジ型の化学増幅法では、まず、露光部に含まれる光酸発生剤が、光照射により分解して酸を発生する。そして、露光後のベーク(PEB:Post Exposure Bake)過程等において、発生した酸の触媒作用により、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物に含まれる樹脂が有するアルカリ不溶性の基をアルカリ可溶性の基に変化させる等して現像液に対する溶解性を変化させる。その後、例えば塩基性水溶液を用いて、現像を行う。これにより、露光部を除去して、所望のパターンを得る。
半導体素子の微細化のために、露光光源の短波長化及び投影レンズの高開口数(高NA)化が進み、現在では、193nmの波長を有するArFエキシマレーザーを光源とする露光機が開発されている。
このような現状のもと、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物として、種々の構成が提案されているSince the resist for KrF excimer laser (248 nm), a pattern forming method using chemical amplification has been used in order to compensate for the decrease in sensitivity due to light absorption. For example, in a positive chemical amplification method, first, a photoacid generator contained in an exposed area is decomposed by light irradiation to generate an acid. Then, in the post-exposure baking (PEB: Post Exposure Bake) process or the like, the alkali-insoluble groups of the resin contained in the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition are converted into alkali-soluble groups by the catalytic action of the generated acid. The solubility in the developer is changed by, for example, changing the base. Thereafter, development is performed using, for example, a basic aqueous solution. Thereby, the exposed portion is removed to obtain a desired pattern.
For the miniaturization of semiconductor devices, the wavelength of the exposure light source is shortened and the numerical aperture (NA) of the projection lens is increased. Currently, an exposure machine using an ArF excimer laser with a wavelength of 193 nm as a light source has been developed. ing.
Under such circumstances, various structures have been proposed as actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin compositions.
例えば、特許文献1では、「放射線の照射により下記式(1)で表される化合物を発生する酸発生剤を含有する感放射線性樹脂組成物(請求項1)」が開示されている。 For example, Patent Document 1 discloses "a radiation-sensitive resin composition (claim 1) containing an acid generator that generates a compound represented by the following formula (1) upon exposure to radiation".
本発明者らは、特許文献1に開示された技術を具体的に検討したところ、特許文献1の組成物は、得られるパターンのLWR(line width roughness)性能に改善の余地があることを知見した。 The present inventors specifically examined the technique disclosed in Patent Document 1 and found that the composition of Patent Document 1 has room for improvement in the LWR (line width roughness) performance of the resulting pattern. did.
そこで本発明は、LWR性能に優れるパターンを得られる感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を提供することを課題とする。
また、本発明は、上記感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物に関する、レジスト膜、パターン形成方法、及び、電子デバイスの製造方法を提供することを課題とする。Accordingly, an object of the present invention is to provide an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition capable of obtaining a pattern having excellent LWR performance.
Another object of the present invention is to provide a resist film, a pattern forming method, and an electronic device manufacturing method relating to the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition.
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、以下の構成により上記課題を解決できることを見出した。 As a result of intensive studies aimed at solving the above problems, the inventors of the present invention have found that the above problems can be solved by the following configuration.
〔1〕
活性光線又は放射線の照射により後述する一般式(I)で表される酸を発生する化合物と、樹脂と、を含む、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
〔2〕
後述する一般式(I)中、Rfが、トリフルオロメチル基を表す、〔1〕に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
〔3〕
後述する一般式(I)中、Xが、-COO-を表す、〔1〕又は〔2〕に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
〔4〕
後述する一般式(I)中、R1が、環状の有機基を有する、〔1〕~〔3〕のいずれかに記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
〔5〕
後述する一般式(I)中、R1が、脂環基を有する、〔1〕~〔4〕のいずれかに記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
〔6〕
上記後述する一般式(I)で表される酸のpKaが、-2.0以上である、〔1〕~〔5〕のいずれかに記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
〔7〕
後述する一般式(I)中、R1が、フッ素原子を有さない、〔1〕~〔6〕のいずれかに記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
〔8〕
後述する一般式(I)中、R2が、フッ素原子を有さない、〔1〕~〔7〕のいずれかに記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
〔9〕
〔1〕~〔8〕のいずれかに記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を用いて形成された、レジスト膜。
〔10〕
〔1〕~〔8〕のいずれかに記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を用いて支持体上にレジスト膜を形成する工程と、
上記レジスト膜を露光する工程と、
上記露光されたレジスト膜を、現像液を用いて現像する工程と、を有する、パターン形成方法。
〔11〕
〔10〕に記載のパターン形成方法を含む、電子デバイスの製造方法。[1]
An actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition comprising a compound that generates an acid represented by the general formula (I) described below upon exposure to actinic rays or radiation, and a resin.
[2]
The actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition according to [1], wherein in general formula (I) described later, Rf represents a trifluoromethyl group.
[3]
The actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition according to [1] or [2], wherein X in general formula (I) described later represents -COO-.
[4]
The actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition according to any one of [1] to [3], wherein R 1 in general formula (I) described later has a cyclic organic group.
[5]
The actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition according to any one of [1] to [4], wherein in general formula (I) described later, R 1 has an alicyclic group.
[6]
The actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition according to any one of [1] to [5], wherein the pKa of the acid represented by the general formula (I) described later is -2.0 or more.
[7]
The actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition according to any one of [1] to [6], wherein R 1 does not have a fluorine atom in general formula (I) described later.
[8]
The actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition according to any one of [1] to [7], wherein R 2 in general formula (I) described later does not have a fluorine atom.
[9]
[1] A resist film formed using the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition according to any one of [1] to [8].
[10]
forming a resist film on a support using the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition according to any one of [1] to [8];
exposing the resist film;
and developing the exposed resist film using a developer.
[11]
A method for manufacturing an electronic device, comprising the pattern forming method according to [10].
本発明によれば、LWR性能に優れるパターンを得られる感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を提供できる。
また、本発明は、上記感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物に関する、レジスト膜、パターン形成方法、及び、電子デバイスの製造方法を提供できる。ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the actinic-ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition which can obtain the pattern which is excellent in LWR performance can be provided.
In addition, the present invention can provide a resist film, a pattern forming method, and an electronic device manufacturing method related to the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition.
以下、本発明について詳細に説明する。
以下に記載する構成要件の説明は、本発明の代表的な実施態様に基づいてなされる場合があるが、本発明はそのような実施態様に限定されない。
本明細書中における基(原子団)の表記について、本発明の趣旨に反しない限り、置換及び無置換を記していない表記は、置換基を有さない基と共に置換基を有する基をも包含する。例えば、「アルキル基」とは、置換基を有さないアルキル基(無置換アルキル基)のみならず、置換基を有するアルキル基(置換アルキル基)をも包含する。また、本明細書中における「有機基」とは、少なくとも1個の炭素原子を含む基をいう。
本明細書中における「活性光線」又は「放射線」とは、例えば、水銀灯の輝線スペクトル、エキシマレーザーに代表される遠紫外線、極紫外線(EUV光: Extreme Ultraviolet)、X線、及び電子線(EB:Electron Beam)等を意味する。本明細書中における「光」とは、活性光線又は放射線を意味する。
本明細書中における「露光」とは、特に断らない限り、水銀灯の輝線スペクトル、エキシマレーザーに代表される遠紫外線、極紫外線、X線、及びEUV光等による露光のみならず、電子線、及びイオンビーム等の粒子線による描画も含む。
本明細書において、「~」とはその前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む意味で使用される。
本明細書において表記される二価の基の結合方向は、特に断らない限り制限されない。例えば、「X-Y-Z」なる一般式で表される化合物中の、Yが-COO-である場合、上記化合物は「X-O-CO-Z」であってもよく「X-CO-O-Z」であってもよい。The present invention will be described in detail below.
The description of the constituent elements described below may be made based on representative embodiments of the present invention, but the present invention is not limited to such embodiments.
Regarding the notation of groups (atomic groups) in the present specification, as long as it does not contradict the spirit of the present invention, the notation that does not indicate substituted or unsubstituted includes groups having substituents as well as groups not having substituents. do. For example, an "alkyl group" includes not only an alkyl group having no substituent (unsubstituted alkyl group) but also an alkyl group having a substituent (substituted alkyl group). Also, the term "organic group" as used herein refers to a group containing at least one carbon atom.
The term "actinic rays" or "radiation" as used herein means, for example, the emission line spectrum of a mercury lamp, far ultraviolet rays represented by excimer lasers, extreme ultraviolet rays (EUV light: Extreme Ultraviolet), X-rays, and electron beams (EB : Electron Beam) and the like. As used herein, "light" means actinic rays or radiation.
The term "exposure" as used herein means, unless otherwise specified, not only exposure by the emission line spectrum of a mercury lamp, far ultraviolet rays represented by excimer lasers, extreme ultraviolet rays, X-rays, and EUV light, but also electron beams, and It also includes drawing with particle beams such as ion beams.
In the present specification, the term "~" is used to include the numerical values before and after it as lower and upper limits.
The bonding direction of the divalent groups described herein is not limited unless otherwise specified. For example, in the compound represented by the general formula "X-Y-Z", when Y is -COO-, the compound may be "X-O-CO-Z" and "X-CO —OZ”.
本明細書において、(メタ)アクリレートはアクリレート及びメタクリレートを表し、(メタ)アクリルはアクリル及びメタクリルを表す。
本明細書において、樹脂の重量平均分子量(Mw)、数平均分子量(Mn)、及び分散度(分子量分布ともいう)(Mw/Mn)は、GPC(Gel Permeation Chromatography)装置(東ソー製HLC-8120GPC)によるGPC測定(溶媒:テトラヒドロフラン、流量(サンプル注入量):10μL、カラム:東ソー社製TSK gel Multipore HXL-M、カラム温度:40℃、流速:1.0mL/分、検出器:示差屈折率検出器(Refractive Index Detector))によるポリスチレン換算値として定義される。As used herein, (meth)acrylate refers to acrylate and methacrylate, and (meth)acryl refers to acrylic and methacrylic.
In this specification, the weight average molecular weight (Mw), number average molecular weight (Mn), and dispersity (also referred to as molecular weight distribution) (Mw/Mn) of the resin are measured using a GPC (Gel Permeation Chromatography) device (HLC-8120GPC manufactured by Tosoh Corporation). ) by GPC measurement (solvent: tetrahydrofuran, flow rate (sample injection volume): 10 μL, column: TSK gel Multipore HXL-M manufactured by Tosoh Corporation, column temperature: 40 ° C., flow rate: 1.0 mL / min, detector: differential refractive index It is defined as a polystyrene conversion value by a detector (Refractive Index Detector).
本明細書においてpKa(酸解離定数pKa)とは、水溶液中での酸解離定数pKaを表し、例えば、化学便覧(II)(改訂4版、1993年、日本化学会編、丸善株式会社)に定義される。酸解離定数pKaの値が低いほど酸強度が大きい。pKaの値は、下記ソフトウェアパッケージ1を用いて、ハメットの置換基定数及び公知文献値のデータベースに基づいた値を、計算により求められる。本明細書中に記載したpKaの値は、全て、このソフトウェアパッケージを用いて計算により求めた値を示す。 As used herein, pKa (acid dissociation constant pKa) represents the acid dissociation constant pKa in an aqueous solution. Defined. The lower the value of the acid dissociation constant pKa, the higher the acid strength. The value of pKa is obtained by calculation using the following software package 1 and based on Hammett's substituent constant and a database of known literature values. All pKa values described herein are calculated using this software package.
ソフトウェアパッケージ1: Advanced Chemistry Development (ACD/Labs) Software V8.14 for Solaris (1994-2007 ACD/Labs)。 Software Package 1: Advanced Chemistry Development (ACD/Labs) Software V8.14 for Solaris (1994-2007 ACD/Labs).
本明細書において、ハロゲン原子としては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、及び、ヨウ素原子が挙げられる。 As used herein, halogen atoms include, for example, fluorine, chlorine, bromine, and iodine atoms.
〔感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物〕
本発明の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物(以下、単に「組成物」又は「本発明の組成物」ともいう)について説明する。
本発明の組成物は、いわゆるレジスト組成物であり、ポジ型のレジスト組成物であっても、ネガ型のレジスト組成物であってもよい。また、アルカリ現像用のレジスト組成物であっても、有機溶剤現像用のレジスト組成物であってもよい。
本発明の組成物は、典型的には、化学増幅型のレジスト組成物である。[Actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition]
The actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition of the present invention (hereinafter also simply referred to as "composition" or "composition of the present invention") will be described.
The composition of the present invention is a so-called resist composition, and may be a positive resist composition or a negative resist composition. Moreover, it may be a resist composition for alkali development or a resist composition for organic solvent development.
The composition of the present invention is typically a chemically amplified resist composition.
本発明の組成物は、活性光線又は放射線の照射により後述する一般式(I)で表される酸を発生する化合物と、樹脂と、を含む。
このような構成で本発明の課題が解決されるメカニズムは必ずしも明確ではないが、本発明者らは以下のように推測している。
上記酸は、スルホン酸基のα炭素原子に、フルオロアルキル基と、所定の連結基を有する有機基が置換しているため、酸性度を比較的低くしやすい。また、上記酸は、嵩高い構造になるため、レジスト膜中での拡散を制御しやすい。このような特性が相まって、本発明の組成物を用いて得られるパターンのLWR性能が改善した、と推測している。The composition of the present invention contains a compound that generates an acid represented by the general formula (I) described below upon exposure to actinic rays or radiation, and a resin.
Although the mechanism by which the problems of the present invention are solved by such a configuration is not necessarily clear, the inventors presume as follows.
In the acid, the α-carbon atom of the sulfonic acid group is substituted with a fluoroalkyl group and an organic group having a predetermined linking group, so that the acidity can be made relatively low. Moreover, since the acid has a bulky structure, it is easy to control diffusion in the resist film. It is surmised that these properties combine to improve the LWR performance of patterns obtained using the composition of the present invention.
<樹脂>
本発明の組成物は樹脂を含む。
上記樹脂は、酸分解性樹脂(以下、「樹脂A」とも言う)であるのが好ましい。
酸分解性樹脂は、通常、酸の作用により分解し極性が増大する基(以下、「酸分解性基」とも言う)を有する繰り返し単位を有する。
本発明のパターン形成方法において、典型的には、現像液としてアルカリ現像液を採用した場合には、ポジ型パターンが好適に形成され、現像液として有機系現像液を採用した場合には、ネガ型パターンが好適に形成される。<Resin>
The composition of the invention contains a resin.
The resin is preferably an acid-decomposable resin (hereinafter also referred to as "resin A").
The acid-decomposable resin usually has a repeating unit having a group that is decomposed by the action of acid to increase its polarity (hereinafter also referred to as "acid-decomposable group").
In the pattern forming method of the present invention, typically, when an alkaline developer is used as the developer, a positive pattern is preferably formed, and when an organic developer is used as the developer, a negative pattern is typically formed. A mold pattern is preferably formed.
(酸分解性基を有する繰り返し単位)
樹脂Aは、酸分解性基を有する繰り返し単位を有するのが好ましい。
酸分解性基は、極性基が酸の作用により分解し脱離する基(脱離基)で保護された構造を有するのが好ましい。
極性基としては、カルボキシ基、フェノール性水酸基、フッ素化アルコール基、スルホン酸基、スルホンアミド基、スルホニルイミド基、(アルキルスルホニル)(アルキルカルボニル)メチレン基、(アルキルスルホニル)(アルキルカルボニル)イミド基、ビス(アルキルカルボニル)メチレン基、ビス(アルキルカルボニル)イミド基、ビス(アルキルスルホニル)メチレン基、ビス(アルキルスルホニル)イミド基、トリス(アルキルカルボニル)メチレン基、及び、トリス(アルキルスルホニル)メチレン基等の酸性基(2.38質量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液中で解離する基)、並びに、アルコール性水酸基等が挙げられる。(Repeating unit having an acid-decomposable group)
Resin A preferably has a repeating unit having an acid-decomposable group.
The acid-decomposable group preferably has a structure in which a polar group is protected by a group (leaving group) that decomposes and leaves under the action of an acid.
Polar groups include carboxy groups, phenolic hydroxyl groups, fluorinated alcohol groups, sulfonic acid groups, sulfonamide groups, sulfonylimide groups, (alkylsulfonyl)(alkylcarbonyl)methylene groups, and (alkylsulfonyl)(alkylcarbonyl)imide groups. , bis(alkylcarbonyl)methylene group, bis(alkylcarbonyl)imide group, bis(alkylsulfonyl)methylene group, bis(alkylsulfonyl)imide group, tris(alkylcarbonyl)methylene group, and tris(alkylsulfonyl)methylene group and other acidic groups (groups that dissociate in a 2.38% by mass tetramethylammonium hydroxide aqueous solution), alcoholic hydroxyl groups, and the like.
なお、アルコール性水酸基とは、炭化水素基に結合した水酸基であって、芳香環上に直接結合した水酸基(フェノール性水酸基)以外の水酸基をいい、水酸基としてα位がフッ素原子等の電子求引性基で置換された脂肪族アルコール(例えば、ヘキサフルオロイソプロパノール基等)は除く。アルコール性水酸基としては、pKa(酸解離定数)が12~20の水酸基であるのが好ましい。 The alcoholic hydroxyl group is a hydroxyl group bonded to a hydrocarbon group, and refers to a hydroxyl group other than a hydroxyl group directly bonded to an aromatic ring (phenolic hydroxyl group). It excludes aliphatic alcohols substituted with functional groups (eg, hexafluoroisopropanol groups, etc.). As the alcoholic hydroxyl group, a hydroxyl group having a pKa (acid dissociation constant) of 12 to 20 is preferable.
極性基としては、カルボキシ基、フェノール性水酸基、フッ素化アルコール基(好ましくはヘキサフルオロイソプロパノール基)、又は、スルホン酸基が好ましい。 The polar group is preferably a carboxy group, a phenolic hydroxyl group, a fluorinated alcohol group (preferably a hexafluoroisopropanol group), or a sulfonic acid group.
酸分解性基として好ましい基は、これらの基の水素原子を酸の作用により脱離する基(脱離基)で置換した基である。
酸の作用により脱離する基(脱離基)としては、例えば、-C(R36)(R37)(R38)、-C(R36)(R37)(OR39)、及び、-C(R01)(R02)(OR39)等が挙げられる。
式中、R36~R39は、それぞれ独立に、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、又は、アルケニル基を表す。R36とR37とは、互いに結合して環を形成してもよい。
R01及びR02は、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、又は、アルケニル基を表す。Preferred groups as acid-decomposable groups are groups in which the hydrogen atoms of these groups are substituted with groups (leaving groups) that leave under the action of acid.
Examples of groups that leave by the action of an acid (leaving groups) include -C(R 36 )(R 37 )(R 38 ), -C(R 36 )(R 37 )(OR 39 ), and —C(R 01 )(R 02 )(OR 39 ) and the like.
In the formula, R 36 to R 39 each independently represent an alkyl group, cycloalkyl group, aryl group, aralkyl group or alkenyl group. R 36 and R 37 may combine with each other to form a ring.
R 01 and R 02 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an aralkyl group, or an alkenyl group.
R36~R39、R01及びR02のアルキル基は、炭素数1~8のアルキル基が好ましく、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、n-ブチル基、sec-ブチル基、へキシル基、及び、オクチル基等が挙げられる。
R36~R39、R01、及び、R02のシクロアルキル基は、単環でも、多環でもよい。単環としては、炭素数3~8のシクロアルキル基が好ましく、例えば、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロへキシル基、及び、シクロオクチル基等が挙げられる。多環としては、炭素数6~20のシクロアルキル基が好ましく、例えば、アダマンチル基、ノルボルニル基、イソボルニル基、カンファニル基、ジシクロペンチル基、α-ピネル基、トリシクロデカニル基、テトラシクロドデシル基、及び、アンドロスタニル基等が挙げられる。なお、シクロアルキル基中の1つ以上の炭素原子が酸素原子等のヘテロ原子によって置換されていてもよい。
R36~R39、R01、及び、R02のアリール基は、炭素数6~10のアリール基が好ましく、例えば、フェニル基、ナフチル基、及び、アントリル基等が挙げられる。
R36~R39、R01、及び、R02のアラルキル基は、炭素数7~12のアラルキル基が好ましく、例えば、ベンジル基、フェネチル基、及び、ナフチルメチル基等が挙げられる。
R36~R39、R01、及び、R02のアルケニル基は、炭素数2~8のアルケニル基が好ましく、例えば、ビニル基、アリル基、ブテニル基、及び、シクロへキセニル基等が挙げられる。
R36とR37とが互いに結合して形成される環としては、シクロアルキル基(単環又は多環)であるのが好ましい。単環のシクロアルキル基としては、シクロペンチル基、又は、シクロヘキシル基等が好ましく、多環のシクロアルキル基としては、ノルボルニル基、テトラシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、又は、アダマンチル基等が好ましい。The alkyl groups of R 36 to R 39 , R 01 and R 02 are preferably alkyl groups having 1 to 8 carbon atoms, such as methyl, ethyl, propyl, n-butyl, sec-butyl, hexyl. and an octyl group.
Cycloalkyl groups of R 36 to R 39 , R 01 and R 02 may be monocyclic or polycyclic. The monocyclic ring is preferably a cycloalkyl group having 3 to 8 carbon atoms, such as cyclopropyl, cyclobutyl, cyclopentyl, cyclohexyl, and cyclooctyl groups. The polycyclic ring is preferably a cycloalkyl group having 6 to 20 carbon atoms, such as adamantyl group, norbornyl group, isobornyl group, camphanyl group, dicyclopentyl group, α-pinel group, tricyclodecanyl group, tetracyclododecyl group. , and androstanyl group. One or more carbon atoms in the cycloalkyl group may be substituted with a heteroatom such as an oxygen atom.
The aryl groups represented by R 36 to R 39 , R 01 and R 02 are preferably aryl groups having 6 to 10 carbon atoms, such as phenyl, naphthyl and anthryl groups.
The aralkyl groups represented by R 36 to R 39 , R 01 and R 02 are preferably aralkyl groups having 7 to 12 carbon atoms, such as benzyl, phenethyl and naphthylmethyl groups.
The alkenyl groups represented by R 36 to R 39 , R 01 and R 02 are preferably alkenyl groups having 2 to 8 carbon atoms, such as vinyl, allyl, butenyl and cyclohexenyl groups. .
The ring formed by combining R 36 and R 37 is preferably a cycloalkyl group (monocyclic or polycyclic). The monocyclic cycloalkyl group is preferably a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, or the like, and the polycyclic cycloalkyl group is a norbornyl group, a tetracyclodecanyl group, a tetracyclododecanyl group, an adamantyl group, or the like. preferable.
酸分解性基は、第3級のアルキルエステル基、アセタール基、クミルエステル基、エノールエステル基、又は、アセタールエステル基を有するのが好ましく、アセタール基又は第3級アルキルエステル基を有するのがより好ましい。 The acid-decomposable group preferably has a tertiary alkyl ester group, acetal group, cumyl ester group, enol ester group, or acetal ester group, more preferably an acetal group or a tertiary alkyl ester group. preferable.
樹脂Aは、酸分解性基を有する繰り返し単位として、下記一般式(AI)で表される繰り返し単位を有するのが好ましい。 Resin A preferably has a repeating unit represented by the following general formula (AI) as a repeating unit having an acid-decomposable group.
一般式(AI)中、Tは、単結合又は2価の連結基を表す。
Tの2価の連結基としては、アルキレン基、アリーレン基、-COO-Rt-、及び-O-Rt-等が挙げられる。式中、Rtは、アルキレン基、シクロアルキレン基又はアリーレン基を表す。
Tは、単結合又は-COO-Rt-が好ましい。Rtは、炭素数1~5の鎖状アルキレン基が好ましく、-CH2-、-(CH2)2-、又は-(CH2)3-がより好ましい。
Tは、単結合であるのがより好ましい。In general formula (AI), T represents a single bond or a divalent linking group.
Examples of the divalent linking group for T include an alkylene group, an arylene group, -COO-Rt-, and -O-Rt-. In the formula, Rt represents an alkylene group, a cycloalkylene group or an arylene group.
T is preferably a single bond or -COO-Rt-. Rt is preferably a chain alkylene group having 1 to 5 carbon atoms, more preferably -CH 2 -, -(CH 2 ) 2 -, or -(CH 2 ) 3 -.
More preferably T is a single bond.
一般式(AI)中、Xa1は、水素原子、ハロゲン原子、又は、1価の有機基を表す。
Xa1は、水素原子又はアルキル基であるのが好ましい。
Xa1のアルキル基は、置換基を有していてもよく、置換基としては、例えば、水酸基及びハロゲン原子(好ましくは、フッ素原子)が挙げられる。
Xa1のアルキル基は、炭素数1~4が好ましく、メチル基、エチル基、プロピル基、ヒドロキシメチル基、及び、トリフルオロメチル基等が挙げられる。Xa1のアルキル基は、メチル基であるのが好ましい。In general formula (AI), Xa 1 represents a hydrogen atom, a halogen atom, or a monovalent organic group.
Xa 1 is preferably a hydrogen atom or an alkyl group.
The alkyl group of Xa 1 may have a substituent, and examples of the substituent include a hydroxyl group and a halogen atom (preferably a fluorine atom).
The alkyl group of Xa 1 preferably has 1 to 4 carbon atoms, and examples thereof include methyl group, ethyl group, propyl group, hydroxymethyl group and trifluoromethyl group. The alkyl group of Xa 1 is preferably a methyl group.
一般式(AI)中、Rx1~Rx3は、それぞれ独立に、アルキル基又はシクロアルキル基を表す。
Rx1~Rx3のいずれか2つが結合して環構造を形成してもよく、形成しなくてもよい。
Rx1、Rx2、及び、Rx3のアルキル基としては、直鎖状であっても、分岐鎖状であってもよく、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、イソブチル基、又は、t-ブチル基等が好ましい。アルキル基の炭素数としては、1~10が好ましく、1~5がより好ましく、1~3が更に好ましい。Rx1、Rx2、及び、Rx3のアルキル基は、炭素間結合の一部が二重結合であってもよい。
Rx1、Rx2、及び、Rx3のシクロアルキル基は、単環でも多環でもよい。単環のシクロアルキル基としては、シクロペンチル基及びシクロヘキシル基等が挙げられる。多環のシクロアルキル基としては、ノルボルニル基、テトラシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、及び、アダマンチル基等が挙げられる。In general formula (AI), Rx 1 to Rx 3 each independently represent an alkyl group or a cycloalkyl group.
Any two of Rx 1 to Rx 3 may or may not combine to form a ring structure.
The alkyl groups of Rx 1 , Rx 2 and Rx 3 may be linear or branched, and may be methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl. group, isobutyl group, t-butyl group and the like are preferred. The number of carbon atoms in the alkyl group is preferably 1-10, more preferably 1-5, and even more preferably 1-3. Some of the carbon-carbon bonds in the alkyl groups of Rx 1 , Rx 2 and Rx 3 may be double bonds.
The cycloalkyl groups of Rx 1 , Rx 2 and Rx 3 may be monocyclic or polycyclic. A cyclopentyl group, a cyclohexyl group, etc. are mentioned as a monocyclic cycloalkyl group. Polycyclic cycloalkyl groups include norbornyl, tetracyclodecanyl, tetracyclododecanyl, and adamantyl groups.
Rx1、Rx2、及び、Rx3の2つが結合して形成する環は単環でも多環でもよい。単環の例としては、シクロペンチル環、シクロヘキシル環、シクロヘプチル環、及び、シクロオクタン環等の単環のシクロアルカン環が挙げられる。多環の例としては、ノルボルナン環、テトラシクロデカン環、テトラシクロドデカン環、及び、アダマンタン環等の多環のシクロアルキル環が挙げられる。中でも、シクロペンチル環、シクロヘキシル環、又は、アダマンタン環が好ましい。
また、Rx1、Rx2、及び、Rx3の2つが結合して形成する環としては、下記に示す環も好ましい。The ring formed by combining two of Rx 1 , Rx 2 and Rx 3 may be monocyclic or polycyclic. Examples of monocyclic rings include monocyclic cycloalkane rings such as cyclopentyl ring, cyclohexyl ring, cycloheptyl ring, and cyclooctane ring. Examples of polycyclic rings include polycyclic cycloalkyl rings such as norbornane, tetracyclodecane, tetracyclododecane, and adamantane rings. Among them, a cyclopentyl ring, a cyclohexyl ring, or an adamantane ring is preferable.
As the ring formed by combining two of Rx 1 , Rx 2 and Rx 3 , the ring shown below is also preferable.
以下に一般式(AI)で表される繰り返し単位に相当するモノマーの具体例を挙げる。下記の具体例は、一般式(AI)におけるXa1がメチル基である場合に相当するが、Xa1は、水素原子、ハロゲン原子、又は、1価の有機基に任意に置換できる。Specific examples of the monomer corresponding to the repeating unit represented by formula (AI) are given below. The following specific examples correspond to the case where Xa 1 in general formula (AI) is a methyl group, and Xa 1 can optionally be substituted with a hydrogen atom, a halogen atom, or a monovalent organic group.
樹脂Aは、酸分解性基を有する繰り返し単位として、米国特許出願公開2016/0070167A1号明細書の段落[0336]~[0369]に記載の繰り返し単位を有するのも好ましい。 Resin A preferably has repeating units described in paragraphs [0336] to [0369] of US Patent Application Publication No. 2016/0070167A1 as repeating units having an acid-decomposable group.
また、樹脂Aは、酸分解性基を有する繰り返し単位として、米国特許出願公開2016/0070167A1号明細書の段落[0363]~[0364]に記載された酸の作用により分解してアルコール性水酸基を生じる基を含む繰り返し単位を有していてもよい。 In addition, Resin A, as a repeating unit having an acid-decomposable group, is decomposed by the action of an acid described in paragraphs [0363] to [0364] of US Patent Application Publication No. 2016/0070167A1 to form an alcoholic hydroxyl group. You may have a repeat unit containing the resulting group.
樹脂Aに含まれる酸分解性基を有する繰り返し単位の含有量は、樹脂Aの全繰り返し単位に対して、10~90モル%が好ましく、20~80モル%がより好ましく、30~70モル%が更に好ましい。
樹脂Aは、酸分解性基を有する繰り返し単位を1種単独で有していてもよく、2種以上を有していてもよい。2種以上有する場合は、その合計含有量が上記好適含有量の範囲内であるのが好ましい。The content of repeating units having an acid-decomposable group contained in Resin A is preferably 10 to 90 mol%, more preferably 20 to 80 mol%, and 30 to 70 mol%, based on the total repeating units of Resin A. is more preferred.
Resin A may have one repeating unit having an acid-decomposable group, or may have two or more repeating units. When two or more types are present, the total content is preferably within the range of the above preferred content.
(ラクトン構造、スルトン構造、及び、カーボネート構造からなる群から選択される少なくとも1種を有する繰り返し単位)
樹脂Aは、ラクトン構造、スルトン構造、及び、カーボネート構造からなる群から選択される少なくとも1種を有する繰り返し単位を有するのが好ましい。(Repeating unit having at least one selected from the group consisting of a lactone structure, a sultone structure, and a carbonate structure)
Resin A preferably has a repeating unit having at least one selected from the group consisting of a lactone structure, a sultone structure and a carbonate structure.
ラクトン構造又はスルトン構造としては、ラクトン環又はスルトン環を有していればよく、5~7員環のラクトン環を有するラクトン構造又は5~7員環のスルトン環を有するスルトン構造が好ましい。
ビシクロ構造又はスピロ構造を形成する形で5~7員環ラクトン環に他の環が縮環しているラクトン構造も好ましい。ビシクロ構造又はスピロ構造を形成する形で5~7員環スルトン環に他の環が縮環しているスルトン構造も好ましい。The lactone structure or sultone structure may have a lactone ring or a sultone ring, and a lactone structure having a 5- to 7-membered lactone ring or a sultone structure having a 5- to 7-membered sultone ring is preferred.
A lactone structure in which a 5- to 7-membered lactone ring is condensed with another ring to form a bicyclo structure or a spiro structure is also preferred. A sultone structure in which a 5- to 7-membered sultone ring is condensed with another ring to form a bicyclo structure or a spiro structure is also preferred.
中でも、樹脂Aは、下記一般式(LC1-1)~(LC1-22)のいずれかで表されるラクトン構造、又は、下記一般式(SL1-1)~(SL1-3)のいずれかで表されるスルトン構造を有する繰り返し単位を有するのが好ましい。また、ラクトン構造又はスルトン構造が主鎖に直接結合していてもよい。
中でも、一般式(LC1-1)、一般式(LC1-4)、一般式(LC1-5)、一般式(LC1-8)、一般式(LC1-16)、一般式(LC1-21)、若しくは、一般式(LC1-22)で表されるラクトン構造、又は、一般式(SL1-1)で表されるスルトン構造が好ましい。Among them, Resin A has a lactone structure represented by any of the following general formulas (LC1-1) to (LC1-22), or any of the following general formulas (SL1-1) to (SL1-3). It is preferred to have repeating units having the represented sultone structure. Also, the lactone structure or sultone structure may be directly bonded to the main chain.
Among them, general formula (LC1-1), general formula (LC1-4), general formula (LC1-5), general formula (LC1-8), general formula (LC1-16), general formula (LC1-21), Alternatively, a lactone structure represented by general formula (LC1-22) or a sultone structure represented by general formula (SL1-1) is preferable.
ラクトン構造又はスルトン構造は、置換基(Rb2)を有していても、有していなくてもよい。置換基(Rb2)としては、炭素数1~8のアルキル基、炭素数4~7のシクロアルキル基、炭素数1~8のアルコキシ基、炭素数2~8のアルコキシカルボニル基、カルボキシ基、ハロゲン原子、水酸基、シアノ基、又は、酸分解性基等が好ましく、炭素数1~4のアルキル基、シアノ基、又は、酸分解性基がより好ましい。n2は、0~4の整数を表す。n2が2以上の場合、複数存在する置換基(Rb2)は、同一でも異なっていてもよい。また、複数存在する置換基(Rb2)同士が結合して環を形成してもよい。The lactone structure or sultone structure may or may not have a substituent (Rb 2 ). The substituent (Rb 2 ) includes an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, a cycloalkyl group having 4 to 7 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 8 carbon atoms, an alkoxycarbonyl group having 2 to 8 carbon atoms, a carboxy group, A halogen atom, a hydroxyl group, a cyano group, or an acid-decomposable group is preferable, and an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, a cyano group, or an acid-decomposable group is more preferable. n2 represents an integer from 0 to 4; When n 2 is 2 or more, the multiple substituents (Rb 2 ) may be the same or different. Also, a plurality of substituents (Rb 2 ) may be bonded to each other to form a ring.
ラクトン構造又はスルトン構造を有する繰り返し単位としては、下記一般式(III)で表される繰り返し単位が好ましい。 As the repeating unit having a lactone structure or sultone structure, a repeating unit represented by the following general formula (III) is preferable.
上記一般式(III)中、
Aは、エステル結合(-COO-で表される基)又はアミド結合(-CONH-で表される基)を表す。In the above general formula (III),
A represents an ester bond (group represented by -COO-) or an amide bond (group represented by -CONH-).
nは、-R0-Z-で表される構造の繰り返し数であり、0~5の整数を表し、0又は1であるのが好ましく、0であるのがより好ましい。nが0である場合、(-R0-Z-)nは、単結合となる。n is the number of repetitions of the structure represented by -R 0 -Z- and represents an integer of 0 to 5, preferably 0 or 1, more preferably 0; When n is 0, (-R 0 -Z-)n becomes a single bond.
R0は、アルキレン基、シクロアルキレン基、又は、その組み合わせを表す。R0が複数存在する場合、複数存在するR0は、それぞれ同一でも異なっていてもよい。
R0のアルキレン基又はシクロアルキレン基は置換基を有してもよい。R 0 represents an alkylene group, a cycloalkylene group, or a combination thereof. When multiple R 0 are present, the multiple R 0 may be the same or different.
The alkylene group or cycloalkylene group of R 0 may have a substituent.
Zは、単結合、エーテル結合、エステル結合、アミド結合、ウレタン結合、又は、ウレア結合を表す。Zが複数存在する場合、複数存在するZは、それぞれ同一でも異なっていてもよい。
中でもZは、エーテル結合又はエステル結合が好ましく、エステル結合がより好ましい。Z represents a single bond, ether bond, ester bond, amide bond, urethane bond or urea bond. When there are multiple Z's, the multiple Z's may be the same or different.
Among them, Z is preferably an ether bond or an ester bond, more preferably an ester bond.
R8は、ラクトン構造又はスルトン構造を有する1価の有機基を表す。
中でも、一般式(LC1-1)~(LC1-22)で表される構造及び、一般式(SL1-1)~(SL1-3)で表される構造のいずれかにおいて、ラクトン構造又はスルトン構造を構成する炭素原子1つから、水素原子を1つ除いてなる基であるのが好ましい。なお、上記水素原子を1つ除かれる炭素原子は、置換基(Rb2)を構成する炭素原子ではないのが好ましい。 R8 represents a monovalent organic group having a lactone structure or a sultone structure.
Among them, in any of the structures represented by general formulas (LC1-1) to (LC1-22) and the structures represented by general formulas (SL1-1) to (SL1-3), a lactone structure or a sultone structure is preferably a group obtained by removing one hydrogen atom from one carbon atom constituting The carbon atoms from which one hydrogen atom is removed are preferably not carbon atoms constituting the substituent (Rb 2 ).
R7は、水素原子、ハロゲン原子、又は、1価の有機基(好ましくはメチル基)を表す。 R7 represents a hydrogen atom, a halogen atom, or a monovalent organic group (preferably a methyl group).
以下にラクトン構造、及び、スルトン構造からなる群から選択される少なくとも1種を有する繰り返し単位に相当するモノマーを例示する。
下記の例示において、ビニル基に結合するメチル基は、水素原子、ハロゲン原子、又は1価の有機基に置き換えられてもよい。Examples of monomers corresponding to repeating units having at least one selected from the group consisting of lactone structures and sultone structures are shown below.
In the examples below, the methyl group attached to the vinyl group may be replaced with a hydrogen atom, a halogen atom, or a monovalent organic group.
樹脂Aは、カーボネート構造を有する繰り返し単位を有していてもよい。カーボネート構造としては、環状炭酸エステル構造が好ましい。
環状炭酸エステル構造を有する繰り返し単位としては、下記一般式(A-1)で表される繰り返し単位が好ましい。Resin A may have a repeating unit having a carbonate structure. As the carbonate structure, a cyclic carbonate structure is preferred.
As the repeating unit having a cyclic carbonate structure, a repeating unit represented by the following general formula (A-1) is preferable.
一般式(A-1)中、RA
1は、水素原子、ハロゲン原子、又は、1価の有機基(好ましくはメチル基)を表す。
nは0以上の整数を表す。
RA
2は、置換基を表す。nが2以上の場合、複数存在するRA
2は、それぞれ同一でも異なっていてもよい。
Aは、単結合又は2価の連結基を表す。
Zは、式中の-O-CO-O-で表される基と共に単環又は多環を形成する原子団を表す。In general formula (A-1), R A 1 represents a hydrogen atom, a halogen atom, or a monovalent organic group (preferably a methyl group).
n represents an integer of 0 or more.
R A 2 represents a substituent. When n is 2 or more, a plurality of R A 2 may be the same or different.
A represents a single bond or a divalent linking group.
Z represents an atomic group forming a monocyclic or polycyclic ring together with the group represented by -O-CO-O- in the formula.
樹脂Aは、ラクトン構造、スルトン構造、及び、カーボネート構造からなる群から選択される少なくとも1種を有する繰り返し単位として、米国特許出願公開2016/0070167A1号明細書の段落[0370]~[0414]に記載の繰り返し単位を有するのも好ましい。 Resin A is a repeating unit having at least one selected from the group consisting of a lactone structure, a sultone structure, and a carbonate structure, as described in paragraphs [0370] to [0414] of US Patent Application Publication No. 2016/0070167A1. It is also preferred to have the stated repeating units.
樹脂Aがラクトン構造、スルトン構造、及び、カーボネート構造からなる群から選択される少なくとも1種を有する繰り返し単位を有する場合、樹脂Aに含まれるラクトン構造、スルトン構造、及び、カーボネート構造からなる群から選択される少なくとも1種を有する繰り返し単位の含有量は、樹脂A中の全繰り返し単位に対して、5~70モル%が好ましく、10~65モル%がより好ましく、20~60モル%が更に好ましい。
樹脂Aは、ラクトン構造、スルトン構造、及び、カーボネート構造からなる群から選択される少なくとも1種を有する繰り返し単位を1種単独で有していてもよく、2種以上を有していてもよい。2種以上有する場合は、その合計含有量が上記好適含有量の範囲内であるのが好ましい。When the resin A has a repeating unit having at least one selected from the group consisting of a lactone structure, a sultone structure, and a carbonate structure, the lactone structure contained in the resin A, the sultone structure, and the group consisting of a carbonate structure The content of repeating units having at least one selected type is preferably 5 to 70 mol%, more preferably 10 to 65 mol%, more preferably 20 to 60 mol%, based on the total repeating units in resin A. preferable.
Resin A may have one type of repeating unit having at least one type selected from the group consisting of a lactone structure, a sultone structure, and a carbonate structure, or may have two or more types. . When two or more types are present, the total content is preferably within the range of the above preferred content.
(極性基を有する繰り返し単位)
樹脂Aは、上述した繰り返し単位とは別に、極性基を有する繰り返し単位を有していてもよい。
極性基としては、水酸基、シアノ基、カルボキシ基、及び、フッ素化アルコール基等が挙げられる。
極性基を有する繰り返し単位としては、極性基で置換された脂環炭化水素構造を有する繰り返し単位が好ましい。また、極性基を有する繰り返し単位は、酸分解性基を有さないのが好ましい。極性基で置換された脂環炭化水素構造における、脂環炭化水素構造としては、アダマンチル基又はノルボルナン基が好ましい。(Repeating unit having a polar group)
Resin A may have a repeating unit having a polar group, in addition to the repeating units described above.
Polar groups include hydroxyl groups, cyano groups, carboxy groups, and fluorinated alcohol groups.
As the repeating unit having a polar group, a repeating unit having an alicyclic hydrocarbon structure substituted with a polar group is preferred. Moreover, the repeating unit having a polar group preferably does not have an acid-decomposable group. Among the alicyclic hydrocarbon structures substituted with a polar group, the alicyclic hydrocarbon structure is preferably an adamantyl group or a norbornane group.
以下に極性基を有する繰り返し単位に相当するモノマーの具体例を挙げるが、本発明は、これらの具体例に限定されない。 Specific examples of the monomer corresponding to the repeating unit having a polar group are shown below, but the present invention is not limited to these specific examples.
この他にも、極性基を有する繰り返し単位の具体例としては、米国特許出願公開2016/0070167A1号明細書の段落[0415]~[0433]に開示された繰り返し単位が挙げられる。
樹脂Aが極性基を有する繰り返し単位を有する場合、極性基を有する繰り返し単位の含有量は、樹脂A中の全繰り返し単位に対して、5~40モル%が好ましく、5~30モル%がより好ましく、10~25モル%が更に好ましい。
樹脂Aは、極性基を有する繰り返し単位を、1種単独で有していてもよく、2種以上を有していてもよい。2種以上有する場合は、その合計含有量が上記好適含有量の範囲内であるのが好ましい。In addition, specific examples of repeating units having a polar group include repeating units disclosed in paragraphs [0415] to [0433] of US Patent Application Publication No. 2016/0070167A1.
When the resin A has a repeating unit having a polar group, the content of the repeating unit having a polar group is preferably 5 to 40 mol%, more preferably 5 to 30 mol%, based on the total repeating units in the resin A. Preferably, 10 to 25 mol % is more preferable.
The resin A may have one repeating unit having a polar group, or may have two or more repeating units. When two or more types are present, the total content is preferably within the range of the above preferred content.
(酸分解性基及び極性基のいずれも有さない繰り返し単位)
樹脂Aは、上述した繰り返し単位とは別に、更に、酸分解性基及び極性基のいずれも有さない繰り返し単位を有していてもよい。酸分解性基及び極性基のいずれも有さない繰り返し単位は、脂環基等の脂環炭化水素構造を有するのが好ましい。酸分解性基及び極性基のいずれも有さない繰り返し単位としては、例えば、米国特許出願公開2016/0026083A1号明細書の段落[0236]~[0237]に記載された繰り返し単位が挙げられる。酸分解性基及び極性基のいずれも有さない繰り返し単位に相当するモノマーの好ましい例を以下に示す。(Repeating unit having neither acid-decomposable group nor polar group)
Resin A may further have a repeating unit having neither an acid-decomposable group nor a polar group, in addition to the repeating units described above. A repeating unit having neither an acid-decomposable group nor a polar group preferably has an alicyclic hydrocarbon structure such as an alicyclic group. Examples of repeating units having neither an acid-decomposable group nor a polar group include repeating units described in paragraphs [0236] to [0237] of US Patent Application Publication No. 2016/0026083A1. Preferred examples of monomers corresponding to repeating units having neither acid-decomposable groups nor polar groups are shown below.
この他にも、酸分解性基及び極性基のいずれも有さない繰り返し単位の具体例としては、米国特許出願公開2016/0070167A1号明細書の段落[0433]に開示された繰り返し単位が挙げられる。
樹脂Aが酸分解性基及び極性基のいずれも有さない繰り返し単位を有する場合、酸分解性基及び極性基のいずれも有さない繰り返し単位の含有量は、樹脂A中の全繰り返し単位に対して、5~40モル%が好ましく、5~30モル%がより好ましく、5~25モル%が更に好ましい。
樹脂Aは、酸分解性基及び極性基のいずれも有さない繰り返し単位を1種単独で有していてもよく、2種以上を有していてもよい。2種以上有する場合は、その合計含有量が上記好適含有量の範囲内であるのが好ましい。In addition, specific examples of the repeating unit having neither an acid-decomposable group nor a polar group include repeating units disclosed in paragraph [0433] of US Patent Application Publication No. 2016/0070167A1. .
When Resin A has repeating units having neither an acid-decomposable group nor a polar group, the content of repeating units having neither an acid-decomposable group nor a polar group is On the other hand, 5 to 40 mol % is preferable, 5 to 30 mol % is more preferable, and 5 to 25 mol % is even more preferable.
The resin A may have one repeating unit having neither an acid-decomposable group nor a polar group, or may have two or more repeating units. When two or more types are present, the total content is preferably within the range of the above preferred content.
樹脂Aは、上記の繰り返し構造単位以外に、ドライエッチング耐性、標準現像液適性、基板密着性、レジストプロファイル、又は、更にレジストの一般的な必要な特性である解像力、耐熱性、感度等を調節する目的で様々な繰り返し構造単位を有していてもよい。
このような繰り返し構造単位としては、所定の単量体に相当する繰り返し構造単位が挙げられるが、これらに限定されない。In addition to the repeating structural unit described above, resin A can be used to adjust dry etching resistance, standard developer suitability, substrate adhesion, resist profile, or generally necessary properties of resist such as resolution, heat resistance, and sensitivity. It may have various repeating structural units for the purpose of
Examples of such repeating structural units include, but are not limited to, repeating structural units corresponding to predetermined monomers.
所定の単量体としては、例えば(メタ)アクリル酸エステル類、(メタ)アクリルアミド類、アリル化合物、ビニルエーテル類、及び、ビニルエステル類等から選ばれる付加重合性不飽和結合を1個有する化合物等が挙げられる。
その他にも、上記種々の繰り返し構造単位に相当する単量体と共重合可能である付加重合性の不飽和化合物を用いてもよい。
樹脂Aにおいて、各繰り返し構造単位の含有モル比は、種々の性能を調節するために適宜設定される。Examples of the predetermined monomer include compounds having one addition-polymerizable unsaturated bond selected from (meth)acrylic acid esters, (meth)acrylamides, allyl compounds, vinyl ethers, and vinyl esters. is mentioned.
In addition, addition-polymerizable unsaturated compounds that are copolymerizable with the monomers corresponding to the above-mentioned various repeating structural units may also be used.
In Resin A, the molar ratio of each repeating structural unit is appropriately set in order to adjust various performances.
本発明の組成物がArF露光用であるとき、ArF光の透過性の観点から、樹脂Aは実質的には芳香族基を有さないのが好ましい。より具体的には、樹脂A中の全繰り返し単位に対して、芳香族基を有する繰り返し単位が5モル%以下であるのが好ましく、3モル%以下であるのがより好ましく、理想的には0モル%、すなわち芳香族基を有する繰り返し単位を有さないのが更に好ましい。また、樹脂Aは単環又は多環の脂環炭化水素構造を有するのが好ましい。 When the composition of the present invention is used for ArF exposure, the resin A preferably has substantially no aromatic groups from the viewpoint of ArF light transmission. More specifically, the repeating unit having an aromatic group is preferably 5 mol% or less, more preferably 3 mol% or less, and ideally, based on the total repeating units in Resin A. It is even more preferred to have 0 mol %, ie no repeating units with aromatic groups. Moreover, the resin A preferably has a monocyclic or polycyclic alicyclic hydrocarbon structure.
樹脂Aは、(メタ)アクリル酸エステル系樹脂であるのが好ましく、メタクリル酸エステル系樹脂であるのがより好ましい。
(メタ)アクリル酸エステル系樹脂(又はメタクリル酸エステル系樹脂)は、樹脂Aの全繰り返し単位に対して、(メタ)アクリレート系繰り返し単位(又はメタクリレート系繰り返し単位)の含有量が80モル%以上であり、90モル%以上が好ましく、95モル%以上がより好ましく、99モル%以上が更に好ましい。
樹脂Aは、繰り返し単位のすべてが(メタ)アクリレート系繰り返し単位で構成されていてもよい。この場合、繰り返し単位のすべてがメタクリレート系繰り返し単位であってもよく、繰り返し単位のすべてがアクリレート系繰り返し単位であってもよく、繰り返し単位のすべてがメタクリレート系繰り返し単位とアクリレート系繰り返し単位との組み合わせであってもよい。中でも、アクリレート系繰り返し単位の含有量は、樹脂Aの全繰り返し単位に対して50モル%以下が好ましい。The resin A is preferably a (meth)acrylic acid ester-based resin, more preferably a methacrylic acid ester-based resin.
The (meth)acrylic acid ester resin (or methacrylic acid ester resin) has a content of (meth)acrylate repeating units (or methacrylate repeating units) of 80 mol% or more with respect to the total repeating units of the resin A. is preferably 90 mol % or more, more preferably 95 mol % or more, and still more preferably 99 mol % or more.
In the resin A, all repeating units may be composed of (meth)acrylate repeating units. In this case, all of the repeating units may be methacrylate-based repeating units, all of the repeating units may be acrylate-based repeating units, and all of the repeating units are a combination of methacrylate-based repeating units and acrylate-based repeating units. may be Above all, the content of the acrylate-based repeating units is preferably 50 mol % or less with respect to the total repeating units of the resin A.
他にも、樹脂Aとしては、公知の樹脂を適宜使用できる。例えば、米国特許出願公開2016/0274458A1号明細書の段落[0055]~[0191]、米国特許出願公開2015/0004544A1号明細書の段落[0035]~[0085]、及び、米国特許出願公開2016/0147150A1号明細書の段落[0045]~[0090]に開示された公知の樹脂を樹脂Aとして好適に使用できる。 In addition, as the resin A, a known resin can be used as appropriate. For example, paragraphs [0055]-[0191] of US Patent Application Publication No. 2016/0274458A1, paragraphs [0035]-[0085] of US Patent Application Publication No. 2015/0004544A1, and US Patent Application Publication No. 2016/ Known resins disclosed in paragraphs [0045] to [0090] of 0147150A1 can be suitably used as resin A.
本発明の組成物がKrF露光用、EB露光用、又は、EUV露光用であるとき、樹脂Aは芳香族炭化水素基を有する繰り返し単位を有するのが好ましく、樹脂Aがフェノール性水酸基を含む繰り返し単位を有するのがより好ましい。フェノール性水酸基を含む繰り返し単位としては、ヒドロキシスチレン系繰り返し単位、及び、ヒドロキシスチレン(メタ)アクリレート系繰り返し単位が挙げられる。
本発明の組成物がKrF露光用、EB露光用、又は、EUV露光用であるとき、樹脂Aは、フェノール性水酸基の水素原子が酸の作用により分解し脱離する基(脱離基)で保護された構造を有するのが好ましい。
この場合、樹脂Aに含まれる芳香族炭化水素基を有する繰り返し単位の含有量は、樹脂A中の全繰り返し単位に対して、30~100モル%が好ましく、40~100モル%がより好ましく、50~100モル%が更に好ましい。When the composition of the present invention is for KrF exposure, EB exposure, or EUV exposure, the resin A preferably has a repeating unit having an aromatic hydrocarbon group, and the resin A preferably contains a repeating unit containing a phenolic hydroxyl group. It is more preferable to have units. Repeating units containing a phenolic hydroxyl group include hydroxystyrene repeating units and hydroxystyrene (meth)acrylate repeating units.
When the composition of the present invention is for KrF exposure, EB exposure, or EUV exposure, the resin A is a group (leaving group) in which hydrogen atoms of phenolic hydroxyl groups are decomposed and eliminated by the action of an acid. It is preferred to have a protected structure.
In this case, the content of the repeating unit having an aromatic hydrocarbon group contained in the resin A is preferably 30 to 100 mol%, more preferably 40 to 100 mol%, based on the total repeating units in the resin A. 50 to 100 mol % is more preferred.
樹脂Aの重量平均分子量は、1,000~200,000が好ましく、2,000~20,000がより好ましく、3,000~19,000が更に好ましい。分散度(Mw/Mn)は、通常1.00~3.00であり、1.00~2.60が好ましく、1.00~2.00がより好ましく、1.10~2.00が更に好ましい。 The weight average molecular weight of Resin A is preferably 1,000 to 200,000, more preferably 2,000 to 20,000, and still more preferably 3,000 to 19,000. The dispersity (Mw/Mn) is usually 1.00 to 3.00, preferably 1.00 to 2.60, more preferably 1.00 to 2.00, and further 1.10 to 2.00. preferable.
樹脂Aは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を使用してもよい。
樹脂Aの組成物中の含有量は、組成物中の全固形分に対し、通常20質量%以上で、40質量%以上が好ましく、60質量%以上がより好ましく、75質量%以上が更に好ましい。上限は特に制限されないが、95質量%以下が好ましく、90質量%以下がより好ましい。
組成物が樹脂Aを2種以上使用する場合は、その合計含有量が上記好適含有量の範囲内であるのが好ましい。
なお、固形分とは、組成物中の溶剤を除いた成分を意図し、溶剤以外の成分であれば液状成分であっても固形分とみなす。Resin A may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types.
The content of resin A in the composition is usually 20% by mass or more, preferably 40% by mass or more, more preferably 60% by mass or more, and even more preferably 75% by mass or more, relative to the total solid content in the composition. . Although the upper limit is not particularly limited, it is preferably 95% by mass or less, more preferably 90% by mass or less.
When two or more resins A are used in the composition, the total content is preferably within the range of the preferred content described above.
In addition, solid content intends the component except the solvent in a composition, and if it is a component other than a solvent, even if it is a liquid component, it will be considered as solid content.
<特定光酸発生剤>
本発明の組成物は、活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物(光酸発生剤)であって、発生する酸が後述する一般式(I)で表される酸である光酸発生剤を含む。
一般式(I)で表される酸を発生する光酸発生剤を、以下、特定光酸発生剤ともいう。<Specific photoacid generator>
The composition of the present invention is a compound (photoacid generator) that generates an acid upon exposure to actinic rays or radiation, and the generated acid is a photoacid generator represented by the general formula (I) described below. containing agents.
A photoacid generator that generates an acid represented by formula (I) is hereinafter also referred to as a specific photoacid generator.
特定光酸発生剤から発生する酸のpKaは、-3.00以上が好ましく、-2.50以上がより好ましく、-2.00以上が更に好ましい。
特定光酸発生剤から発生する酸のpKaの上限に特に制限はないが、2.00以下が好ましい。
特定光酸発生剤から発生する酸は、下記一般式(I)で表される化合物である。The pKa of the acid generated from the specific photoacid generator is preferably -3.00 or higher, more preferably -2.50 or higher, and still more preferably -2.00 or higher.
Although there is no particular upper limit for the pKa of the acid generated from the specific photoacid generator, it is preferably 2.00 or less.
The acid generated from the specific photoacid generator is a compound represented by the following general formula (I).
一般式(I)中、Rfは、フルオロアルキル基を表す。
フルオロアルキル基は、置換基としてフッ素原子を1つ以上有するアルキル基であり、フッ素原子を1つ以上有する限り、上記アルキル基は、フッ素原子以外の置換基を有していてもよい。
Rfのフルオロアルキル基は、アルキル基が有する水素原子の30モル%以上がフッ素原子で置換されているのが好ましく、60モル%以上がフッ素原子で置換されているのがより好ましく、90モル%以上がフッ素原子で置換されているのが更に好ましい。中でも、Rfのフルオロアルキル基は、アルキル基が有する水素原子の全てがフッ素原子で置換されたパーフルオロアルキル基であるのが特に好ましい。
Rfのフルオロアルキル基は、直鎖状でも分岐鎖状でもよく、環状構造を有していてもよい。
Rfのフルオロアルキル基の炭素数は、1~10が好ましく、1~3がより好ましく、1が更に好ましい。
Rfのフルオロアルキル基が有するフッ素原子の数は、1~10が好ましい。
中でも、Rfは、トリフルオロメチル基が好ましい。In general formula (I), Rf represents a fluoroalkyl group.
A fluoroalkyl group is an alkyl group having at least one fluorine atom as a substituent, and as long as it has at least one fluorine atom, the alkyl group may have a substituent other than a fluorine atom.
In the fluoroalkyl group of Rf, 30 mol% or more of the hydrogen atoms in the alkyl group are preferably substituted with fluorine atoms, more preferably 60 mol% or more are substituted with fluorine atoms, and 90 mol% More preferably, the above are substituted with fluorine atoms. Among them, the fluoroalkyl group of Rf is particularly preferably a perfluoroalkyl group in which all hydrogen atoms of the alkyl group are substituted with fluorine atoms.
The fluoroalkyl group of Rf may be linear or branched, and may have a cyclic structure.
The number of carbon atoms in the fluoroalkyl group of Rf is preferably 1-10, more preferably 1-3, and still more preferably 1.
The number of fluorine atoms in the fluoroalkyl group of Rf is preferably 1-10.
Among them, Rf is preferably a trifluoromethyl group.
一般式(I)中、tは、0又は1を表す。
一般式(I)中、Xは、-COO-、-O-、-CO-、-S(O)n-、-CS-、-NR3-、又は、これらの組み合わせからなる基を表す。
-NR3-におけるR3は、水素原子又は有機基(アルキル基が好ましい。炭素数1~3が好ましい)を表す。
-S(O)n-におけるnは、0~3の整数を表す。例えば、n=0の場合、-S(O)n-は-S-を表し、n=1の場合、-S(O)n-は-SO-を表し、n=2の場合、-S(O)n-は-SO2-を表し、n=3の場合、-S(O)n-は-SO3-を表す。
上記組み合わせからなる基としては、例えば、-NR3-CO-が挙げられる。
また、上記組み合わせからなる基は、-COO-及び-S(O)n-以外の基であるのが好ましい。
中でも、Xは、-COO-が好ましい。なお、-COO-の結合の向きはいずれでもよく、例えば、-COO-中のカルボニル基部分がR2と結合していてもよいし、-COO-中のエーテル基部分がR2と結合していてもよい。
また、tが1である場合、Xは、-S(O)n-又は-NR3-が好ましい。In general formula (I), t represents 0 or 1;
In general formula (I), X represents -COO-, -O-, -CO-, -S(O) n -, -CS-, -NR 3 -, or a group consisting of a combination thereof.
R 3 in —NR 3 — represents a hydrogen atom or an organic group (preferably an alkyl group, preferably having 1 to 3 carbon atoms).
n in -S(O) n - represents an integer of 0 to 3; For example, when n=0, -S(O) n - represents -S-, when n=1, -S(O) n - represents -SO-, and when n=2, -S (O) n - represents -SO 2 -, and when n=3, -S(O) n - represents -SO 3 -.
Examples of the group consisting of the above combination include -NR 3 -CO-.
Moreover, the group consisting of the above combination is preferably a group other than -COO- and -S(O) n -.
Among them, X is preferably -COO-. The bonding direction of -COO- may be any direction, for example, the carbonyl group portion in -COO- may be bonded to R2 , or the ether group portion in may be
Also, when t is 1, X is preferably -S(O) n - or -NR 3 -.
一般式(I)中、R1は、有機基を表す。
R1の有機基は、環状の基を有するのが好ましい。R1の有機基が環状の基を有する場合、R1は環状の基を一部分に含んでいてもよいし、R1が環状の基そのものであってもよい。
上記環状の基は、単環でも多環でもよい。上記環状の基の炭素数は、3~20が好ましく、5~15がより好ましく、6~10が更に好ましい。上記環状の基が有してもよい置換基が有する炭素原子の数は、上記環状の基の炭素数に含まない。上記環状の基は、芳香族性を有してもよく有していなくてもよく、有していないのが好ましい。
上記環状の基は、環状の有機基であるのが好ましく、脂環基等であるのがより好ましい。
上記環状の基としては、シクロヘキシル基及びアダマンチル基が好ましい。
また、R1はフッ素原子を有さないのが好ましい。In general formula (I), R 1 represents an organic group.
The organic group of R 1 preferably has a cyclic group. When the organic group of R 1 has a cyclic group, R 1 may partially contain the cyclic group, or R 1 may be the cyclic group itself.
The cyclic group may be monocyclic or polycyclic. The cyclic group preferably has 3 to 20 carbon atoms, more preferably 5 to 15 carbon atoms, and even more preferably 6 to 10 carbon atoms. The number of carbon atoms possessed by the substituent which the cyclic group may have is not included in the number of carbon atoms of the cyclic group. The cyclic group may or may not have aromaticity, and preferably does not.
The cyclic group is preferably a cyclic organic group, more preferably an alicyclic group or the like.
As the cyclic group, a cyclohexyl group and an adamantyl group are preferable.
Also, R 1 preferably does not have a fluorine atom.
R1は、例えば、下記一般式(II)で表される基が好ましい。R 1 is preferably, for example, a group represented by general formula (II) below.
一般式(II)中、pは、0~10の整数を表し、qは、0~10の整数を表す。*は結合位置を表す。pは、0~2が好ましく、0又は1がより好ましい。qは、0~2が好ましく、0又は1がより好ましい。 In general formula (II), p represents an integer of 0-10, and q represents an integer of 0-10. * represents a binding position. p is preferably 0 to 2, more preferably 0 or 1. q is preferably 0 to 2, more preferably 0 or 1.
R4及びR5は、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子、又は、アルキル基を表し、水素原子又はアルキル基が好ましく、水素原子がより好ましい。
R4及びR5が複数存在する場合、R4及びR5は、それぞれ同一でも異なっていてもよい。
R4及びR5で表されるアルキル基は、置換基(好ましくはフッ素原子以外の置換基)を有していてもよく、炭素数1~4が好ましい。R 4 and R 5 each independently represent a hydrogen atom, a fluorine atom, or an alkyl group, preferably a hydrogen atom or an alkyl group, more preferably a hydrogen atom.
When multiple R 4 and R 5 are present, each of R 4 and R 5 may be the same or different.
The alkyl group represented by R 4 and R 5 may have a substituent (preferably a substituent other than a fluorine atom) and preferably has 1 to 4 carbon atoms.
Lは、2価の連結基を表す。Lが複数存在する場合、Lは、それぞれ同一でもよく異なっていてもよい。
2価の連結基としては、例えば、-COO-、-CONH-、-CO-、-O-、-S-、-SO-、-SO2-、アルキレン基(好ましくは炭素数1~6)、シクロアルキレン基(好ましくは炭素数3~15)、アルケニレン基(好ましくは炭素数2~6)、及び、これらの複数を組み合わせた2価の連結基等が挙げられる。L represents a divalent linking group. When there are multiple L's, each L may be the same or different.
Examples of divalent linking groups include -COO-, -CONH-, -CO-, -O-, -S-, -SO-, -SO 2 -, and alkylene groups (preferably having 1 to 6 carbon atoms). , a cycloalkylene group (preferably having 3 to 15 carbon atoms), an alkenylene group (preferably having 2 to 6 carbon atoms), and a divalent linking group combining a plurality of these.
Wは、環状構造を有する有機基を表す。Wは、環状の有機基そのものであるのが好ましい。
環状の有機基としては、例えば、脂環基、アリール基、及び、複素環基が挙げられる。
脂環基は、単環であってもよく、多環であってもよい。単環の脂環基としては、例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、及び、シクロオクチル基等の単環のシクロアルキル基が挙げられる。多環の脂環基としては、例えば、ノルボルニル基、トリシクロデカニル基、テトラシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、及び、アダマンチル基等の多環のシクロアルキル基が挙げられる。W represents an organic group having a cyclic structure. W is preferably a cyclic organic group itself.
Cyclic organic groups include, for example, alicyclic groups, aryl groups, and heterocyclic groups.
The alicyclic group may be monocyclic or polycyclic. Monocyclic alicyclic groups include, for example, monocyclic cycloalkyl groups such as a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, and a cyclooctyl group. The polycyclic alicyclic group includes, for example, a norbornyl group, a tricyclodecanyl group, a tetracyclodecanyl group, a tetracyclododecanyl group, and a polycyclic cycloalkyl group such as an adamantyl group.
アリール基は、単環であってもよく、多環であってもよい。このアリール基としては、例えば、フェニル基、ナフチル基、フェナントリル基、及び、アントリル基が挙げられる。
複素環基は、単環であってもよく、多環であってもよい。また、複素環基は、芳香族性を有していてもよいし、芳香族性を有していなくてもよい。芳香族性を有している複素環基としては、例えば、ピロール環基、フラン環基、チオフェン環基、ベンゾフラン環基、ベンゾチオフェン環基、ジベンゾフラン環基、ジベンゾチオフェン環基、及び、ピリジン環基が挙げられる。芳香族性を有していない複素環基としては、例えば、テトラヒドロピラン環基、ラクトン環基、スルトン環基、及び、デカヒドロイソキノリン環基が挙げられる。Aryl groups may be monocyclic or polycyclic. This aryl group includes, for example, a phenyl group, a naphthyl group, a phenanthryl group, and an anthryl group.
A heterocyclic group may be monocyclic or polycyclic. Moreover, the heterocyclic group may or may not have aromaticity. Heterocyclic groups having aromaticity include, for example, a pyrrole ring group, a furan ring group, a thiophene ring group, a benzofuran ring group, a benzothiophene ring group, a dibenzofuran ring group, a dibenzothiophene ring group, and a pyridine ring. groups. Non-aromatic heterocyclic groups include, for example, a tetrahydropyran ring group, a lactone ring group, a sultone ring group, and a decahydroisoquinoline ring group.
上記環状の有機基は、置換基を有していてもよい。この置換基としては、例えば、アルキル基(直鎖状及び分岐鎖状のいずれであってもよく、炭素数1~12が好ましい)、シクロアルキル基(単環、多環(スピロ環を含む)のいずれであってもよく、炭素数3~20が好ましい)、アリール基(炭素数6~14が好ましい)、水酸基、及び、アルコキシ基が挙げられる。また置換基が、エステル基、アミド基、ウレタン基、ウレイド基、チオエーテル基、スルホンアミド基、及び/又は、スルホン酸エステル基が挙げられる。
なお、環状の有機基を構成する炭素(環形成に寄与する炭素)は、一つ以上がカルボニル炭素で置換されていてもよいし、置換されていなくてもよい。The cyclic organic group may have a substituent. Examples of such substituents include alkyl groups (either linear or branched, preferably having 1 to 12 carbon atoms), cycloalkyl groups (monocyclic, polycyclic (including spirocyclic) preferably having 3 to 20 carbon atoms), an aryl group (preferably having 6 to 14 carbon atoms), a hydroxyl group, and an alkoxy group. Substituents may also include ester groups, amide groups, urethane groups, ureido groups, thioether groups, sulfonamide groups, and/or sulfonate groups.
One or more carbon atoms (carbon atoms that contribute to ring formation) constituting the cyclic organic group may or may not be substituted with carbonyl carbon atoms.
一般式(I)中、R2は、有機基を表す。
R2の有機基としては、アルキル基、アルケニル基、脂環基、アリール基、及び、複素環基が挙げられる。
上記有機基としてのアルキル基は、直鎖状であっても、分岐鎖状であってもよく、炭素数としては、1~10が好ましく、1~5がより好ましい。アルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、又は、t-ブチル基が好ましい。
上記有機基としてのアルケニル基は、直鎖状であっても、分岐鎖状であってもよく、炭素数としては、2~10が好ましく、2~5がより好ましい。アルケニル基としては、例えば、上記アルキル基の例として挙げた基において、1つ以上のエチレン基(又はエチル基)が、ビニレン基(又はビニル基)に置き換わった基が好ましい。
上記有機基としての脂環基、アリール基、及び、複素環基は、例えば、上述のWにおける脂環基、アリール基、及び、複素環基が同様に好ましい。
また、R2はフッ素原子を有さないのが好ましい。In general formula (I), R 2 represents an organic group.
Organic groups for R 2 include alkyl groups, alkenyl groups, alicyclic groups, aryl groups, and heterocyclic groups.
The alkyl group as the organic group may be linear or branched, and preferably has 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 5 carbon atoms. Preferred alkyl groups are, for example, methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group and t-butyl group.
The alkenyl group as the organic group may be linear or branched, and preferably has 2 to 10 carbon atoms, more preferably 2 to 5 carbon atoms. The alkenyl group is preferably, for example, a group in which one or more ethylene groups (or ethyl groups) are substituted with a vinylene group (or vinyl group) in the groups given as examples of the above alkyl groups.
The alicyclic group, aryl group and heterocyclic group as the organic group are preferably, for example, the alicyclic group, aryl group and heterocyclic group in W described above.
Also preferably, R 2 does not have a fluorine atom.
特定光酸発生剤は、発生する酸が上述の要件を満たせば特に制限はなく、オニウム塩化合物でも双性イオンでもよい。
中でも、特定光酸発生剤は、アニオンとカチオンとを有するオニウム塩化合物であるのが好ましい。
特定光酸発生剤は、一般式(ZaI)で表される化合物(化合物(ZaI))又は一般式(ZaII)で表される化合物(化合物(ZaII))が好ましい。The specific photoacid generator is not particularly limited as long as the generated acid satisfies the above requirements, and may be an onium salt compound or a zwitterion.
Among them, the specific photoacid generator is preferably an onium salt compound having an anion and a cation.
The specific photoacid generator is preferably a compound represented by general formula (ZaI) (compound (ZaI)) or a compound represented by general formula (ZaII) (compound (ZaII)).
一般式(ZaI)におけるRf、R1、R2、t、及び、Xは、上述の一般式(I)におけるRf、R1、R2、t、及び、Xと、それぞれ同義である。Rf, R 1 , R 2 , t and X in general formula (ZaI) are synonymous with Rf, R 1 , R 2 , t and X in general formula (I) above.
上記一般式(ZaI)において、
R201、R202、及び、R203は、それぞれ独立に、有機基を表す。
R201、R202、及び、R203としての有機基の炭素数は、通常1~30であり、1~20が好ましい。また、R201~R203のうち2つが結合して環構造を形成してもよく、環内に酸素原子、硫黄原子、エステル基、アミド基、又はカルボニル基を含んでいてもよい。R201~R203の内の2つが結合して形成する基としては、例えば、アルキレン基(例えば、ブチレン基、ペンチレン基)、及び、-CH2-CH2-O-CH2-CH2-が挙げられる。In the above general formula (ZaI),
R 201 , R 202 and R 203 each independently represent an organic group.
The number of carbon atoms in the organic group as R 201 , R 202 and R 203 is generally 1-30, preferably 1-20. Also, two of R 201 to R 203 may combine to form a ring structure, and the ring may contain an oxygen atom, a sulfur atom, an ester group, an amide group, or a carbonyl group. Groups formed by bonding two of R 201 to R 203 include, for example, an alkylene group (eg, a butylene group and a pentylene group), and —CH 2 —CH 2 —O—CH 2 —CH 2 — is mentioned.
一般式(ZaI)におけるカチオンの好適な態様としては、後述する、化合物(ZaI-1)、化合物(ZaI-2)、一般式(ZaI-3b)で表される化合物(化合物(ZaI-3b))、及び、一般式(ZaI-4b)で表される化合物(化合物(ZaI-4b))における対応する基が挙げられる。
なお、特定光酸発生剤は、一般式(ZaI)で表される構造を複数有する化合物であってもよい。例えば、一般式(ZaI)で表される化合物のR201~R203の少なくとも1つと、一般式(ZaI)で表されるもうひとつの化合物のR201~R203の少なくとも1つとが、単結合又は連結基を介して結合した構造を有する化合物であってもよい。Preferred embodiments of the cation in general formula (ZaI) include compound (ZaI-1), compound (ZaI-2), and compounds represented by general formula (ZaI-3b) (compound (ZaI-3b) ), and corresponding groups in the compound represented by general formula (ZaI-4b) (compound (ZaI-4b)).
The specific photoacid generator may be a compound having a plurality of structures represented by general formula (ZaI). For example, at least one of R 201 to R 203 of the compound represented by general formula (ZaI) and at least one of R 201 to R 203 of another compound represented by general formula (ZaI) are single bonds. Alternatively, it may be a compound having a structure bonded via a linking group.
まず、化合物(ZaI-1)について説明する。
化合物(ZaI-1)は、上記一般式(ZaI)のR201~R203の少なくとも1つがアリール基である、アリールスルホニウム化合物、すなわち、アリールスルホニウムをカチオンとする化合物である。
アリールスルホニウム化合物は、R201~R203の全てがアリール基でもよいし、R201~R203の一部がアリール基であり、残りがアルキル基又はシクロアルキル基であってもよい。
また、R201~R203のうちの1つがアリール基であり、R201~R203のうちの残りの2つが結合して環構造を形成してもよく、環内に酸素原子、硫黄原子、エステル基、アミド基、又はカルボニル基を含んでいてもよい。R201~R203のうちの2つが結合して形成する基としては、例えば、1つ以上のメチレン基が酸素原子、硫黄原子、エステル基、アミド基、及び/又は、カルボニル基で置換されていてもよいアルキレン基(例えば、ブチレン基、ペンチレン基、又は、-CH2-CH2-O-CH2-CH2-)が挙げられる。
アリールスルホニウム化合物としては、例えば、トリアリールスルホニウム化合物、ジアリールアルキルスルホニウム化合物、アリールジアルキルスルホニウム化合物、ジアリールシクロアルキルスルホニウム化合物、及び、アリールジシクロアルキルスルホニウム化合物が挙げられる。First, the compound (ZaI-1) will be explained.
Compound (ZaI-1) is an arylsulfonium compound in which at least one of R 201 to R 203 in general formula (ZaI) is an aryl group, that is, a compound having arylsulfonium as a cation.
In the arylsulfonium compound, all of R 201 to R 203 may be aryl groups, or part of R 201 to R 203 may be aryl groups and the rest may be alkyl groups or cycloalkyl groups.
In addition, one of R 201 to R 203 may be an aryl group, and the remaining two of R 201 to R 203 may combine to form a ring structure, in which an oxygen atom, a sulfur atom, It may contain an ester group, an amide group, or a carbonyl group. The group formed by bonding two of R 201 to R 203 includes, for example, one or more methylene groups substituted with an oxygen atom, a sulfur atom, an ester group, an amide group and/or a carbonyl group. alkylene group (eg, butylene group, pentylene group, or —CH 2 —CH 2 —O—CH 2 —CH 2 —).
Arylsulfonium compounds include, for example, triarylsulfonium compounds, diarylalkylsulfonium compounds, aryldialkylsulfonium compounds, diarylcycloalkylsulfonium compounds, and aryldicycloalkylsulfonium compounds.
アリールスルホニウム化合物に含まれるアリール基としては、フェニル基又はナフチル基が好ましく、フェニル基がより好ましい。アリール基は、酸素原子、窒素原子、又は、硫黄原子等を有するヘテロ環構造を有するアリール基であってもよい。ヘテロ環構造としては、ピロール残基、フラン残基、チオフェン残基、インドール残基、ベンゾフラン残基、及び、ベンゾチオフェン残基等が挙げられる。アリールスルホニウム化合物が2つ以上のアリール基を有する場合に、2つ以上あるアリール基は同一であっても異なっていてもよい。
アリールスルホニウム化合物が必要に応じて有しているアルキル基又はシクロアルキル基は、炭素数1~15の直鎖状アルキル基、炭素数3~15の分岐鎖状アルキル基、又は、炭素数3~15のシクロアルキル基が好ましく、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、n-ブチル基、sec-ブチル基、t-ブチル基、シクロプロピル基、シクロブチル基、及び、シクロヘキシル基等が挙げられる。The aryl group contained in the arylsulfonium compound is preferably a phenyl group or a naphthyl group, more preferably a phenyl group. The aryl group may be an aryl group having a heterocyclic structure having an oxygen atom, a nitrogen atom, a sulfur atom, or the like. Heterocyclic structures include pyrrole residues, furan residues, thiophene residues, indole residues, benzofuran residues, and benzothiophene residues. When the arylsulfonium compound has two or more aryl groups, the two or more aryl groups may be the same or different.
The alkyl group or cycloalkyl group optionally possessed by the arylsulfonium compound is a linear alkyl group having 1 to 15 carbon atoms, a branched alkyl group having 3 to 15 carbon atoms, or 3 to 3 carbon atoms. 15 cycloalkyl groups are preferred, such as methyl, ethyl, propyl, n-butyl, sec-butyl, t-butyl, cyclopropyl, cyclobutyl, and cyclohexyl groups.
R201~R203のアリール基、アルキル基、及び、シクロアルキル基が有していてもよい置換基としては、それぞれ独立に、アルキル基(例えば炭素数1~15)、シクロアルキル基(例えば炭素数3~15)、アリール基(例えば炭素数6~14)、アルコキシ基(例えば炭素数1~15)、シクロアルキルアルコキシ基(例えば炭素数1~15)、ハロゲン原子、水酸基、及び、フェニルチオ基が挙げられる。
上記置換基は可能な場合さらに置換基を有していてもよく、例えば、上記アルキル基が置換基としてハロゲン原子を有して、トリフルオロメチル基などのハロゲン化アルキル基となっていてもよい。The substituents that the aryl group, alkyl group and cycloalkyl group of R 201 to R 203 may have each independently include an alkyl group (eg, 1 to 15 carbon atoms) and a cycloalkyl group (eg, carbon 3 to 15), aryl groups (eg, 6 to 14 carbon atoms), alkoxy groups (eg, 1 to 15 carbon atoms), cycloalkylalkoxy groups (eg, 1 to 15 carbon atoms), halogen atoms, hydroxyl groups, and phenylthio groups. is mentioned.
The above substituent may further have a substituent if possible. For example, the above alkyl group may have a halogen atom as a substituent to form a halogenated alkyl group such as a trifluoromethyl group. .
次に、化合物(ZaI-2)について説明する。
化合物(ZaI-2)は、式(ZaI)におけるR201~R203が、それぞれ独立に、芳香環を有さない有機基を表す化合物である。ここで芳香環とは、ヘテロ原子を含む芳香族環も包含する。
R201~R203としての芳香環を有さない有機基は、一般的に炭素数1~30であり、炭素数1~20が好ましい。
R201~R203は、それぞれ独立に、アルキル基、シクロアルキル基、アリル基、又は、ビニル基が好ましく、直鎖状又は分岐鎖状の2-オキソアルキル基、2-オキソシクロアルキル基、又は、アルコキシカルボニルメチル基がより好ましく、直鎖状又は分岐鎖状の2-オキソアルキル基が更に好ましい。Next, the compound (ZaI-2) will be explained.
Compound (ZaI-2) is a compound in which R 201 to R 203 in formula (ZaI) each independently represents an organic group having no aromatic ring. Here, the aromatic ring also includes an aromatic ring containing a heteroatom.
The organic group having no aromatic ring as R 201 to R 203 generally has 1 to 30 carbon atoms, preferably 1 to 20 carbon atoms.
R 201 to R 203 are each independently preferably an alkyl group, a cycloalkyl group, an allyl group, or a vinyl group, and a linear or branched 2-oxoalkyl group, 2-oxocycloalkyl group, or , an alkoxycarbonylmethyl group is more preferred, and a linear or branched 2-oxoalkyl group is even more preferred.
R201~R203のアルキル基及びシクロアルキル基としては、例えば、炭素数1~10の直鎖状アルキル基又は炭素数3~10の分岐鎖状アルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、及び、ペンチル基)、並びに、炭素数3~10のシクロアルキル基(例えばシクロペンチル基、シクロヘキシル基、及び、ノルボルニル基)が挙げられる。
R201~R203は、ハロゲン原子、アルコキシ基(例えば炭素数1~5)、水酸基、シアノ基、又は、ニトロ基によって更に置換されていてもよい。Examples of alkyl groups and cycloalkyl groups represented by R 201 to R 203 include linear alkyl groups having 1 to 10 carbon atoms or branched alkyl groups having 3 to 10 carbon atoms (eg, methyl, ethyl, propyl butyl group, and pentyl group), and cycloalkyl groups having 3 to 10 carbon atoms (eg, cyclopentyl group, cyclohexyl group, and norbornyl group).
R 201 to R 203 may be further substituted with a halogen atom, an alkoxy group (eg, 1-5 carbon atoms), a hydroxyl group, a cyano group, or a nitro group.
次に、化合物(ZaI-3b)について説明する。
化合物(ZaI-3b)は、下記一般式(ZaI-3b)で表され、フェナシルスルフォニウム塩構造を有する化合物である。Next, the compound (ZaI-3b) will be described.
The compound (ZaI-3b) is represented by the following general formula (ZaI-3b) and has a phenacylsulfonium salt structure.
一般式(ZaI-3b)中、
R1c~R5cは、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルコキシカルボニル基、アルキルカルボニルオキシ基、シクロアルキルカルボニルオキシ基、ハロゲン原子、水酸基、ニトロ基、アルキルチオ基、又は、アリールチオ基を表す。
R6c及びR7cは、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基(t-ブチル基等)、シクロアルキル基、ハロゲン原子、シアノ基、又は、アリール基を表す。
Rx及びRyは、それぞれ独立に、アルキル基、シクロアルキル基、2-オキソアルキル基、2-オキソシクロアルキル基、アルコキシカルボニルアルキル基、アリル基、又は、ビニル基を表す。In the general formula (ZaI-3b),
R 1c to R 5c each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an alkoxy group, an aryloxy group, an alkoxycarbonyl group, an alkylcarbonyloxy group, a cycloalkylcarbonyloxy group, a halogen atom, or a hydroxyl group , represents a nitro group, an alkylthio group, or an arylthio group.
R 6c and R 7c each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group (such as a t-butyl group), a cycloalkyl group, a halogen atom, a cyano group, or an aryl group.
R x and R y each independently represent an alkyl group, a cycloalkyl group, a 2-oxoalkyl group, a 2-oxocycloalkyl group, an alkoxycarbonylalkyl group, an allyl group, or a vinyl group.
R1c~R5c中のいずれか2つ以上、R5cとR6c、R6cとR7c、R5cとRx、及び、RxとRyは、それぞれ結合して環を形成してもよく、この環は、それぞれ独立に酸素原子、硫黄原子、ケトン基、エステル結合、又は、アミド結合を含んでいてもよい。
上記環としては、芳香族又は非芳香族の炭化水素環、芳香族又は非芳香族のヘテロ環、及び、これらの環が2つ以上組み合わされてなる多環縮合環が挙げられる。環としては、3~10員環が挙げられ、4~8員環が好ましく、5又は6員環がより好ましい。Any two or more of R 1c to R 5c , R 5c and R 6c , R 6c and R 7c , R 5c and R x , and R x and R y may combine to form a ring. This ring may each independently contain an oxygen atom, a sulfur atom, a ketone group, an ester bond, or an amide bond.
Examples of the ring include aromatic or non-aromatic hydrocarbon rings, aromatic or non-aromatic hetero rings, and polycyclic condensed rings in which two or more of these rings are combined. The ring includes a 3- to 10-membered ring, preferably a 4- to 8-membered ring, more preferably a 5- or 6-membered ring.
R1c~R5c中のいずれか2つ以上、R6cとR7c、及び、RxとRyが結合して形成する基としては、ブチレン基及びペンチレン基等のアルキレン基が挙げられる。このアルキレン基中のメチレン基が酸素原子等のヘテロ原子で置換されていてもよい。
R5cとR6c、及び、R5cとRxが結合して形成する基としては、単結合又はアルキレン基が好ましい。アルキレン基としては、メチレン基及びエチレン基等が挙げられる。
Zac-は、一般式(ZaI)中の「R2-X-(CH2)t-C(Rf)(R1)-SO3
-」と同義である。Examples of groups formed by bonding two or more of R 1c to R 5c , R 6c and R 7c , and R x and R y include alkylene groups such as a butylene group and a pentylene group. A methylene group in this alkylene group may be substituted with a heteroatom such as an oxygen atom.
The group formed by combining R 5c and R 6c and R 5c and R x is preferably a single bond or an alkylene group. The alkylene group includes a methylene group, an ethylene group, and the like.
Zac- has the same meaning as "R 2 -X-(CH 2 ) t -C(Rf)(R 1 )-SO 3 - " in general formula ( ZaI ).
次に、化合物(ZaI-4b)について説明する。
化合物(ZaI-4b)は、下記一般式(ZaI-4b)で表される化合物である。Next, the compound (ZaI-4b) will be described.
Compound (ZaI-4b) is a compound represented by the following general formula (ZaI-4b).
一般式(ZaI-4b)中、
lは0~2の整数を表す。
rは0~8の整数を表す。
R13は、水素原子、フッ素原子、水酸基、アルキル基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、又は、シクロアルキル基を有する基(シクロアルキル基そのものであってもよく、シクロアルキル基を一部に含む基であってもよい)を表す。これらの基は置換基を有してもよい。
R14は、水酸基、アルキル基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、アルキルカルボニル基、アルキルスルホニル基、シクロアルキルスルホニル基、又は、シクロアルキル基を有する基(シクロアルキル基そのものであってもよく、シクロアルキル基を一部に含む基であってもよい)を表す。これらの基は置換基を有してもよい。R14は、複数存在する場合はそれぞれ独立して、水酸基等の上記基を表す。
R15は、それぞれ独立して、アルキル基、シクロアルキル基、又は、ナフチル基を表す。これらの基は置換基を有してもよい。2つのR15が互いに結合して環を形成してもよい。2つのR15が互いに結合して環を形成するとき、環骨格内に、酸素原子、又は、窒素原子等のヘテロ原子を含んでもよい。一態様において、2つのR15がアルキレン基であり、互いに結合して環構造を形成するのが好ましい。
Za-は、一般式(ZaI)中の「R2-X-(CH2)t-C(Rf)(R1)-SO3
-」と同義である。In the general formula (ZaI-4b),
l represents an integer of 0 to 2;
r represents an integer of 0 to 8;
R 13 is a hydrogen atom, a fluorine atom, a hydroxyl group, an alkyl group, an alkoxy group, an alkoxycarbonyl group, or a group having a cycloalkyl group (it may be a cycloalkyl group itself, or a group partially containing a cycloalkyl group may be). These groups may have a substituent.
R 14 is a hydroxyl group, an alkyl group, an alkoxy group, an alkoxycarbonyl group, an alkylcarbonyl group, an alkylsulfonyl group, a cycloalkylsulfonyl group, or a group having a cycloalkyl group (it may be a cycloalkyl group itself, or a cycloalkyl It may be a group containing a group as a part). These groups may have a substituent. Each of R 14 independently represents the above group such as a hydroxyl group when a plurality of R 14 are present.
Each R 15 independently represents an alkyl group, a cycloalkyl group, or a naphthyl group. These groups may have a substituent. Two R 15 may be joined together to form a ring. When two R 15 are combined to form a ring, the ring skeleton may contain a heteroatom such as an oxygen atom or a nitrogen atom. In one aspect, two R 15 are alkylene groups, preferably joined together to form a ring structure.
Za — has the same meaning as “R 2 —X—(CH 2 ) t —C(Rf)(R 1 )—SO 3 — ” in general formula (ZaI).
一般式(ZaI-4b)において、R13、R14、及び、R15のアルキル基は、直鎖状又は分岐鎖状である。アルキル基の炭素数は、1~10が好ましい。アルキル基としては、メチル基、エチル基、n-ブチル基、又は、t-ブチル基等がより好ましい。In general formula (ZaI-4b), the alkyl groups of R 13 , R 14 and R 15 are linear or branched. The number of carbon atoms in the alkyl group is preferably 1-10. As the alkyl group, a methyl group, an ethyl group, an n-butyl group, a t-butyl group, or the like is more preferable.
次に、一般式(ZaII)について説明する。
一般式(ZaII)中、R204及びR205は、それぞれ独立に、アリール基、アルキル基又はシクロアルキル基を表す。
R204及びR205のアリール基としてはフェニル基、又は、ナフチル基が好ましく、フェニル基がより好ましい。R204及びR205のアリール基は、酸素原子、窒素原子、又は、硫黄原子等を有するヘテロ環を有するアリール基であってもよい。ヘテロ環を有するアリール基の骨格としては、例えば、ピロール、フラン、チオフェン、インドール、ベンゾフラン、及び、ベンゾチオフェン等が挙げられる。
R204及びR205のアルキル基及びシクロアルキル基としては、炭素数1~10の直鎖状アルキル基又は炭素数3~10の分岐鎖状アルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、又は、ペンチル基)、又は、炭素数3~10のシクロアルキル基(例えばシクロペンチル基、シクロヘキシル基、又は、ノルボルニル基)が好ましい。Next, general formula (ZaII) will be described.
In general formula (ZaII), R 204 and R 205 each independently represent an aryl group, an alkyl group or a cycloalkyl group.
The aryl group for R 204 and R 205 is preferably a phenyl group or a naphthyl group, more preferably a phenyl group. The aryl group for R 204 and R 205 may be an aryl group having a heterocyclic ring having an oxygen atom, a nitrogen atom, a sulfur atom, or the like. Skeletons of heterocyclic aryl groups include, for example, pyrrole, furan, thiophene, indole, benzofuran, and benzothiophene.
The alkyl group and cycloalkyl group for R 204 and R 205 include a linear alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or a branched alkyl group having 3 to 10 carbon atoms (e.g., methyl group, ethyl group, propyl group, A butyl group or a pentyl group) or a cycloalkyl group having 3 to 10 carbon atoms (eg, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, or a norbornyl group) is preferred.
R204及びR205のアリール基、アルキル基、及び、シクロアルキル基は、それぞれ独立に、置換基を有していてもよい。R204及びR205のアリール基、アルキル基、及び、シクロアルキル基が有していてもよい置換基としては、例えば、アルキル基(例えば炭素数1~15)、シクロアルキル基(例えば炭素数3~15)、アリール基(例えば炭素数6~15)、アルコキシ基(例えば炭素数1~15)、ハロゲン原子、水酸基、及び、フェニルチオ基等が挙げられる。
一般式(ZaII)中の「R2-X-(CH2)t-C(Rf)(R1)-SO3
-」はアニオンであり、一般式(ZaI)中の「R2-X-(CH2)t-C(Rf)(R1)-SO3
-」と同義である。The aryl group, alkyl group and cycloalkyl group of R 204 and R 205 may each independently have a substituent. Examples of substituents that the aryl group, alkyl group and cycloalkyl group of R 204 and R 205 may have include an alkyl group (eg, having 1 to 15 carbon atoms) and a cycloalkyl group (eg, having 3 carbon atoms). 15), aryl groups (eg, 6 to 15 carbon atoms), alkoxy groups (eg, 1 to 15 carbon atoms), halogen atoms, hydroxyl groups, and phenylthio groups.
"R 2 -X-(CH 2 ) t -C(Rf)(R 1 )-SO 3 - " in general formula (ZaII) is an anion, and "R 2 -X- (CH 2 ) t —C(Rf)(R 1 )—SO 3 − ”.
以下に、特定光酸発生剤の好ましい例を示す。下記例示中、アニオンとカチオンとの組み合わせは交換して使用してもよい。 Preferred examples of the specific photoacid generator are shown below. In the examples below, the combination of anions and cations may be used interchangeably.
特定光酸発生剤は、低分子化合物の形態であってもよく、重合体の一部に組み込まれた形態であってもよい。また、低分子化合物の形態と重合体の一部に組み込まれた形態を併用してもよい。
特定光酸発生剤は、低分子化合物の形態であるのが好ましい。
特定光酸発生剤が、低分子化合物の形態である場合、分子量は3,000以下が好ましく、2,000以下がより好ましく、1,000以下が更に好ましい。The specific photoacid generator may be in the form of a low-molecular-weight compound, or may be in the form of being incorporated into a part of the polymer. Moreover, the form of a low-molecular-weight compound and the form incorporated into a part of a polymer may be used in combination.
The specific photoacid generator is preferably in the form of a low molecular weight compound.
When the specific photoacid generator is in the form of a low-molecular-weight compound, the molecular weight is preferably 3,000 or less, more preferably 2,000 or less, even more preferably 1,000 or less.
特定光酸発生剤の含有量は、組成物の全固形分に対して、0.1~35質量%が好ましく、0.5~30質量%がより好ましく、10~25質量%が更に好ましい。
特定光酸発生剤の含有量は、組成物の固形分1gに対して、0.01~1.00mmolが好ましく、0.05~0.70mmolがより好ましく、0.10~0.40mmolが更に好ましい。
特定光酸発生剤は1種単独で使用してもよく、2種以上を使用してもよい。2種以上使用する場合は、その合計含有量が、上記好適含有量の範囲内であるのが好ましい。The content of the specific photoacid generator is preferably 0.1 to 35% by mass, more preferably 0.5 to 30% by mass, still more preferably 10 to 25% by mass, relative to the total solid content of the composition.
The content of the specific photoacid generator is preferably 0.01 to 1.00 mmol, more preferably 0.05 to 0.70 mmol, and further preferably 0.10 to 0.40 mmol, relative to 1 g of the solid content of the composition. preferable.
The specific photoacid generator may be used singly or in combination of two or more. When two or more are used, the total content is preferably within the range of the preferred content.
<酸拡散制御剤>
本発明の組成物は、酸拡散制御剤を含むのが好ましい。酸拡散制御剤は、露光時に光酸発生剤(特定光酸発生剤を含む)等から発生する酸をトラップし、余分な発生酸による、未露光部における酸分解性樹脂の反応を抑制するクエンチャーとして作用する。
酸拡散制御剤としては、例えば、塩基性化合物(DA)、活性光線又は放射線の照射により塩基性が低下又は消失する塩基性化合物(DB)、及び、窒素原子を有し、酸の作用により脱離する基を有する低分子化合物(DD)が挙げられる。本発明の組成物においては、公知の酸拡散制御剤を適宜使用できる。例えば、米国特許出願公開2016/0070167A1号明細書の段落[0627]~[0664]、米国特許出願公開2015/0004544A1号明細書の段落[0095]~[0187]、米国特許出願公開2016/0237190A1号明細書の段落[0403]~[0423]、米国特許出願公開2016/0274458A1号明細書の段落[0259]~[0328]に開示された公知の化合物を酸拡散制御剤として好適に使用できる。<Acid diffusion control agent>
The compositions of the present invention preferably contain an acid diffusion control agent. The acid diffusion control agent traps the acid generated from the photoacid generator (including the specific photoacid generator) during exposure, and suppresses the reaction of the acid-decomposable resin in the unexposed area due to excess generated acid. Acts as a char.
Examples of acid diffusion control agents include basic compounds (DA), basic compounds (DB) whose basicity decreases or disappears when exposed to actinic rays or radiation, and nitrogen atoms that desorb by the action of an acid. Low molecular weight compounds (DD) having a leaving group can be mentioned. Known acid diffusion control agents can be used as appropriate in the composition of the present invention. For example, paragraphs [0627] to [0664] of US Patent Application Publication No. 2016/0070167A1, paragraphs [0095] to [0187] of US Patent Application Publication No. 2015/0004544A1, US Patent Application Publication No. 2016/0237190A1. Known compounds disclosed in paragraphs [0403] to [0423] of the specification and paragraphs [0259] to [0328] of US Patent Application Publication No. 2016/0274458A1 can be suitably used as acid diffusion control agents.
(塩基性化合物(DA))
塩基性化合物(DA)としては、好ましくは、下記式(A)~(E)で示される構造を有する化合物を挙げることができる。(Basic compound (DA))
Preferred examples of the basic compound (DA) include compounds having structures represented by the following formulas (A) to (E).
一般式(A)及び(E)中、
R200、R201、及び、R202は、同一でも異なってもよく、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基(好ましくは炭素数1~20)、シクロアルキル基(好ましくは炭素数3~20)、又は、アリール基(炭素数6~20)を表す。R201とR202は、互いに結合して環を形成してもよい。
R203、R204、R205、及び、R206は、同一でも異なってもよく、それぞれ独立に、炭素数1~20個のアルキル基を表す。In general formulas (A) and (E),
R 200 , R 201 and R 202 may be the same or different and each independently represents a hydrogen atom, an alkyl group (preferably having 1 to 20 carbon atoms), or a cycloalkyl group (preferably having 3 to 20 carbon atoms) , or represents an aryl group (having 6 to 20 carbon atoms). R 201 and R 202 may combine with each other to form a ring.
R 203 , R 204 , R 205 and R 206 may be the same or different and each independently represents an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms.
一般式(A)及び(E)中のアルキル基は、置換基を有していても無置換であってもよい。
上記アルキル基について、置換基を有するアルキル基としては、炭素数1~20のアミノアルキル基、炭素数1~20のヒドロキシアルキル基、又は炭素数1~20のシアノアルキル基が好ましい。
一般式(A)及び(E)中のアルキル基は、無置換であることがより好ましい。The alkyl groups in general formulas (A) and (E) may be substituted or unsubstituted.
Regarding the above alkyl group, the substituted alkyl group is preferably an aminoalkyl group having 1 to 20 carbon atoms, a hydroxyalkyl group having 1 to 20 carbon atoms, or a cyanoalkyl group having 1 to 20 carbon atoms.
The alkyl groups in general formulas (A) and (E) are more preferably unsubstituted.
塩基性化合物(DA)としては、グアニジン、アミノピロリジン、ピラゾール、ピラゾリン、ピペラジン、アミノモルホリン、アミノアルキルモルフォリン、又は、ピペリジン等が好ましく、イミダゾール構造、ジアザビシクロ構造、オニウムヒドロキシド構造、オニウムカルボキシレート構造、トリアルキルアミン構造、アニリン構造若しくはピリジン構造を有する化合物、水酸基及び/若しくはエーテル結合を有するアルキルアミン誘導体、又は水酸基及び/若しくはエーテル結合を有するアニリン誘導体等がより好ましい。 As the basic compound (DA), guanidine, aminopyrrolidine, pyrazole, pyrazoline, piperazine, aminomorpholine, aminoalkylmorpholine, or piperidine are preferable, and imidazole structure, diazabicyclo structure, onium hydroxide structure, onium carboxylate structure. , a compound having a trialkylamine structure, an aniline structure or a pyridine structure, an alkylamine derivative having a hydroxyl group and/or an ether bond, an aniline derivative having a hydroxyl group and/or an ether bond, and the like are more preferable.
(化合物(DB))
活性光線又は放射線の照射により塩基性が低下又は消失する塩基性化合物(DB)(以下、「化合物(DB)」ともいう。)は、プロトンアクセプター性官能基を有し、かつ、活性光線又は放射線の照射により分解して、プロトンアクセプター性が低下、消失、又はプロトンアクセプター性から酸性に変化する化合物である。(Compound (DB))
A basic compound (DB) whose basicity is reduced or lost by irradiation with actinic rays or radiation (hereinafter also referred to as "compound (DB)") has a proton acceptor functional group, and actinic rays or It is a compound whose proton acceptor property is reduced or lost, or whose proton acceptor property is changed to acidic by being decomposed by irradiation with radiation.
プロトンアクセプター性官能基とは、プロトンと静電的に相互作用し得る基又は電子を有する官能基であって、例えば、環状ポリエーテル等のマクロサイクリック構造を有する官能基や、π共役に寄与しない非共有電子対をもった窒素原子を有する官能基を意味する。π共役に寄与しない非共有電子対を有する窒素原子とは、例えば、下記式に示す部分構造を有する窒素原子である。 The proton-accepting functional group is a functional group having electrons or a group capable of electrostatically interacting with protons, for example, a functional group having a macrocyclic structure such as cyclic polyether, It means a functional group having a nitrogen atom with a non-contributing lone pair of electrons. A nitrogen atom having a lone pair of electrons that does not contribute to π-conjugation is, for example, a nitrogen atom having a partial structure represented by the following formula.
プロトンアクセプター性官能基の好ましい部分構造として、例えば、クラウンエーテル、アザクラウンエーテル、1~3級アミン、ピリジン、イミダゾール、及び、ピラジン構造が挙げられる。 Preferred partial structures of proton acceptor functional groups include, for example, crown ether, azacrown ether, primary to tertiary amine, pyridine, imidazole, and pyrazine structures.
化合物(DB)は、活性光線又は放射線の照射により分解してプロトンアクセプター性が低下若しくは消失し、又はプロトンアクセプター性から酸性に変化した化合物を発生する。ここでプロトンアクセプター性の低下若しくは消失、又はプロトンアクセプター性から酸性への変化とは、プロトンアクセプター性官能基にプロトンが付加することに起因するプロトンアクセプター性の変化であり、具体的には、プロトンアクセプター性官能基を有する化合物(DB)とプロトンとからプロトン付加体が生成するとき、その化学平衡における平衡定数が減少することを意味する。
プロトンアクセプター性は、pH測定を行うことによって確認することができる。The compound (DB) is decomposed by exposure to actinic rays or radiation to reduce or eliminate its proton acceptor property, or to generate a compound whose proton acceptor property is changed to an acidic one. Here, the reduction or disappearance of proton acceptor property, or the change from proton acceptor property to acidity is a change in proton acceptor property due to the addition of protons to the proton acceptor functional group. means that when a proton adduct is produced from a compound (DB) having a proton-accepting functional group and a proton, the equilibrium constant in the chemical equilibrium decreases.
Proton acceptor properties can be confirmed by measuring pH.
活性光線又は放射線の照射により化合物(DB)が分解して発生する化合物の酸解離定数pKaは、pKa<-1が好ましく、-13<pKa<-1がより好ましく、-13<pKa<-3が更に好ましい。 The acid dissociation constant pKa of the compound generated by decomposition of the compound (DB) by irradiation with actinic rays or radiation is preferably pKa<-1, more preferably -13<pKa<-1, and -13<pKa<-3. is more preferred.
化合物(DB)は、一般式(c-1)で表される化合物であるのが好ましい。
R-B-X-A-W1-N--W2-Rf [C+] (c-1)Compound (DB) is preferably a compound represented by general formula (c-1).
R-B-X-A-W 1 -N - -W 2 -R f [C + ] (c-1)
一般式(c-1)中、
W1及びW2は、それぞれ独立に、-SO2-又は-CO-を表す。
Rfは、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいシクロアルキル基、又は、置換基を有していてもよいアリール基を表す。
Aは、単結合又は2価の連結基を表す。
Xは、単結合、-SO2-、又は、-CO-を表す。
Bは、単結合、酸素原子、又は、-N(Rx)Ry-を表す。
Rxは、水素原子又は有機基を表す。
Ryは、単結合又は2価の有機基を表す。
Rは、プロトンアクセプター性官能基を有する1価の有機基を表す。
Rxは、Ryと結合して環を形成していてもよく、Rと結合して環を形成していてもよい。
[C+]は、カウンターカチオンを表す。In general formula (c-1),
W 1 and W 2 each independently represent -SO 2 - or -CO-.
R f represents an optionally substituted alkyl group, an optionally substituted cycloalkyl group, or an optionally substituted aryl group.
A represents a single bond or a divalent linking group.
X represents a single bond, —SO 2 —, or —CO—.
B represents a single bond, an oxygen atom, or -N(R x )R y -.
R x represents a hydrogen atom or an organic group.
R y represents a single bond or a divalent organic group.
R represents a monovalent organic group having a proton acceptor functional group.
R x may combine with R y to form a ring, or may combine with R to form a ring.
[C + ] represents a counter cation.
W1及びW2は、少なくとも一方が-SO2-であるのが好ましく、双方が-SO2-であるのがより好ましい。At least one of W 1 and W 2 is preferably —SO 2 —, more preferably both are —SO 2 —.
Rfは、炭素数1~6のフッ素原子を有してもよいアルキル基であるのが好ましく、炭素数1~6のパーフルオロアルキル基であるのがより好ましく、炭素数1~3のパーフルオロアルキル基であるのが更に好ましい。 Rf is preferably an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms which may have a fluorine atom, more preferably a perfluoroalkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and a perfluoroalkyl group having 1 to 3 carbon atoms. Alkyl groups are more preferred.
Aにおける2価の連結基としては、炭素数2~12の2価の連結基が好ましく、例えば、アルキレン基、及び、フェニレン基等が挙げられる。中でも、少なくとも1つのフッ素原子を有するアルキレン基が好ましく、炭素数は2~6が好ましく、2~4がより好ましい。アルキレン鎖中に酸素原子、又は硫黄原子等の連結基を有していてもよい。アルキレン基は、水素原子の数の30~100%がフッ素原子で置換されたアルキレン基が好ましく、Q部位と結合した炭素原子がフッ素原子を有するのがより好ましい。中でも、Aにおける2価の連結基はパーフルオロアルキレン基が好ましく、パーフルオロエチレン基、パーフルオロプロピレン基、又は、パーフルオロブチレン基がより好ましい。 The divalent linking group for A is preferably a divalent linking group having 2 to 12 carbon atoms, such as an alkylene group and a phenylene group. Among them, an alkylene group having at least one fluorine atom is preferred, and the number of carbon atoms is preferably 2-6, more preferably 2-4. A linking group such as an oxygen atom or a sulfur atom may be present in the alkylene chain. The alkylene group is preferably an alkylene group in which 30 to 100% of the hydrogen atoms are substituted with fluorine atoms, and more preferably the carbon atoms bonded to the Q site have fluorine atoms. Among them, the divalent linking group for A is preferably a perfluoroalkylene group, more preferably a perfluoroethylene group, a perfluoropropylene group, or a perfluorobutylene group.
Rxにおける1価の有機基としては、炭素数2~30が好ましく、例えば、アルキル基、環内に酸素原子を有していてもよいシクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、及び、アルケニル基等が挙げられる。
Rxにおけるアルキル基としては、置換基を有していてもよく、好ましくは炭素数1~20の直鎖及び分岐アルキル基であり、アルキル鎖中に酸素原子、硫黄原子、及び/又は、窒素原子を有していてもよい。
なお、置換基を有するアルキル基として、直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基にシクロアルキル基が置換した基(例えば、アダマンチルメチル基、アダマンチルエチル基、シクロヘキシルエチル基、及び、カンファー残基等)が挙げられる。
Rxにおけるシクロアルキル基としては、置換基を有していてもよく、炭素数3~20のシクロアルキル基が好ましい。また、シクロアルキル基の環内に酸素原子を有していてもよい。
Rxにおけるアリール基としては、置換基を有していてもよく、好ましくは炭素数6~14のアリール基である。
Rxにおけるアラルキル基としては、置換基を有していてもよく、好ましくは炭素数7~20のアラルキル基が挙げられる。
Rxにおけるアルケニル基としては、置換基を有していてもよく、例えば、Rxとして挙げたアルキル基の任意の位置に2重結合を有する基が挙げられる。The monovalent organic group for Rx preferably has 2 to 30 carbon atoms, such as an alkyl group, a cycloalkyl group optionally having an oxygen atom in the ring, an aryl group, an aralkyl group, and an alkenyl group. is mentioned.
The alkyl group for Rx may have a substituent, preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, and an oxygen atom, a sulfur atom and/or a nitrogen atom in the alkyl chain. may have
As the alkyl group having a substituent, a group in which a linear or branched alkyl group is substituted with a cycloalkyl group (e.g., adamantylmethyl group, adamantylethyl group, cyclohexylethyl group, camphor residue, etc.) is mentioned.
The cycloalkyl group for Rx may have a substituent, and is preferably a cycloalkyl group having 3 to 20 carbon atoms. Moreover, the cycloalkyl group may have an oxygen atom in the ring.
The aryl group for Rx may have a substituent, and is preferably an aryl group having 6 to 14 carbon atoms.
The aralkyl group for Rx may have a substituent, preferably an aralkyl group having 7 to 20 carbon atoms.
The alkenyl group for Rx may have a substituent, and examples thereof include groups having a double bond at any position of the alkyl group exemplified for Rx.
Bが-N(Rx)Ry-を表す場合、Ryにおける2価の有機基としては、アルキレン基が好ましい。また、この場合、RxとRyとが互いに結合して形成し得る環としては、例えば、窒素原子を含む5~8員の環、特に好ましくは6員の環が挙げられる。環が含む窒素原子は、-N(Rx)Ry-においてXと直接結合する窒素原子以外の窒素原子であってもよい。 When B represents -N(Rx)Ry-, the divalent organic group for Ry is preferably an alkylene group. In this case, the ring that can be formed by combining Rx and Ry includes, for example, a 5- to 8-membered ring containing a nitrogen atom, particularly preferably a 6-membered ring. The nitrogen atom contained in the ring may be a nitrogen atom other than the nitrogen atom directly bonded to X in -N(Rx)Ry-.
Bが-N(Rx)Ry-を表す場合、RとRxとが互いに結合して環を形成しているのが好ましい。環を形成すれば、安定性が向上し、これを用いた組成物の保存安定性が向上する。環を形成する炭素数は4~20が好ましく、単環でも多環でもよく、環内に酸素原子、硫黄原子、及び/又は、窒素原子を含んでいてもよい。環が含む窒素原子は、-N(Rx)Ry-においてXと直接結合する窒素原子以外の窒素原子であってもよい。 When B represents -N(Rx)Ry-, it is preferred that R and Rx are bonded together to form a ring. The formation of a ring improves the stability and the storage stability of the composition using it. The ring preferably has 4 to 20 carbon atoms, may be monocyclic or polycyclic, and may contain an oxygen atom, a sulfur atom and/or a nitrogen atom in the ring. The nitrogen atom contained in the ring may be a nitrogen atom other than the nitrogen atom directly bonded to X in -N(Rx)Ry-.
単環としては、窒素原子を含む4員環、5員環、6員環、7員環、及び、8員環等が挙げられる。このような環構造としては、例えば、ピペラジン環及びピペリジン環が挙げられる。多環としては、2又は3以上の単環式構造の組み合わせから成る構造が挙げられる。単環及び多環のそれぞれは、置換基を有していてもよく、例えば、ハロゲン原子、水酸基、シアノ基、カルボキシ基、カルボニル基、シクロアルキル基(好ましくは炭素数3~10)、アリール基(好ましくは炭素数6~14)、アルコキシ基(好ましくは炭素数1~10)、アシル基(好ましくは炭素数2~15)、アシルオキシ基(好ましくは炭素数2~15)、アルコキシカルボニル基(好ましくは炭素数2~15)、又は、アミノアシル基(好ましくは炭素数2~20)等が好ましい。これらの置換基は、可能な場合は更に置換基を有していてもよい。アリール基、及び、シクロアルキル基が更に置換基を有する場合の例としては、アルキル基(好ましくは炭素数1~15)が挙げられる。アミノアシル基が更に有する置換基の例としては、アルキル基(好ましくは炭素数1~15)が挙げられる。 Monocyclic rings include 4-, 5-, 6-, 7-, and 8-membered rings containing a nitrogen atom. Such ring structures include, for example, a piperazine ring and a piperidine ring. Polycyclic rings include structures consisting of combinations of two or more monocyclic structures. Each of the monocyclic and polycyclic rings may have a substituent, such as a halogen atom, a hydroxyl group, a cyano group, a carboxy group, a carbonyl group, a cycloalkyl group (preferably having 3 to 10 carbon atoms), and an aryl group. (preferably with 6 to 14 carbon atoms), alkoxy groups (preferably with 1 to 10 carbon atoms), acyl groups (preferably with 2 to 15 carbon atoms), acyloxy groups (preferably with 2 to 15 carbon atoms), alkoxycarbonyl groups ( preferably 2 to 15 carbon atoms), or an aminoacyl group (preferably 2 to 20 carbon atoms). These substituents may have further substituents if possible. Examples of aryl groups and cycloalkyl groups further having substituents include alkyl groups (preferably having 1 to 15 carbon atoms). Examples of substituents further possessed by the aminoacyl group include alkyl groups (preferably having 1 to 15 carbon atoms).
Rにおけるプロトンアクセプター性官能基としては、上記の通りであり、部分構造として、例えば、クラウンエーテル、1~3級アミン、及び、含窒素ヘテロ環(ピリジン、イミダゾール、及び、ピラジン等)の構造を有するのが好ましい。
なお、プロトンアクセプター性官能基としては、窒素原子を有する官能基が好ましく、1~3級アミノ基を有する基、又は、含窒素ヘテロ環基がより好ましい。これら構造においては、構造中に含まれる窒素原子に隣接する原子の全てが、炭素原子又は水素原子であるのが好ましい。また、窒素原子に対して、電子求引性の官能基(カルボニル基、スルホニル基、シアノ基、及び、ハロゲン原子等)が直結していないのが好ましい。
このようなプロトンアクセプター性官能基を含む1価の有機基(基R)における一価の有機基としては、好ましい炭素数は2~30であり、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、及び、アルケニル基等を挙げられ、各基は置換基を有していてもよい。The proton-accepting functional group for R is as described above, and partial structures include, for example, structures of crown ethers, primary to tertiary amines, and nitrogen-containing heterocycles (pyridine, imidazole, pyrazine, etc.). It is preferred to have
As the proton acceptor functional group, a functional group having a nitrogen atom is preferable, and a group having a primary to tertiary amino group or a nitrogen-containing heterocyclic group is more preferable. In these structures, all atoms adjacent to the nitrogen atoms contained in the structure are preferably carbon atoms or hydrogen atoms. Further, it is preferable that an electron-withdrawing functional group (carbonyl group, sulfonyl group, cyano group, halogen atom, etc.) is not directly connected to the nitrogen atom.
The monovalent organic group in such a monovalent organic group (group R) containing a proton-accepting functional group preferably has 2 to 30 carbon atoms, and is an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an aralkyl group. and alkenyl groups, and each group may have a substituent.
Rにおけるプロトンアクセプター性官能基を含む、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、及び、アルケニル基における、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、及び、アルケニル基は、それぞれ、Rxとして挙げたアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、及び、アルケニル基と同様の基が挙げられる。 The alkyl group, cycloalkyl group, aryl group, aralkyl group, and alkenyl group in the alkyl group, cycloalkyl group, aryl group, aralkyl group, and alkenyl group containing a proton-accepting functional group in R are , the same groups as the alkyl group, cycloalkyl group, aryl group, aralkyl group, and alkenyl group mentioned as Rx.
上記各基が有してもよい置換基としては、例えば、ハロゲン原子、水酸基、ニトロ基、シアノ基、カルボキシ基、シクロアルキル基(好ましくは炭素数3~10。一部がヘテロ原子又はヘテロ原子を有する基(エステル基等)で置換されていてもよい)、アリール基(好ましくは炭素数6~14)、アルコキシ基(好ましくは炭素数1~10)、アシル基(好ましくは炭素数2~20)、アシルオキシ基(好ましくは炭素数2~10)、アルコキシカルボニル基(好ましくは炭素数2~20)、及び、アミノアシル基(好ましくは炭素数2~20)等が挙げられる。アリール基及びシクロアルキル基等における環状基が有する置換基としては、例えば、アルキル基(好ましくは炭素数1~20)が挙げられる。アミノアシル基が有する置換基としては、例えば、1又は2のアルキル基(好ましくは炭素数1~20)が挙げられる。 Examples of substituents that each of the above groups may have include, for example, a halogen atom, a hydroxyl group, a nitro group, a cyano group, a carboxy group, a cycloalkyl group (preferably having 3 to 10 carbon atoms. may be substituted with a group having (such as an ester group)), an aryl group (preferably having 6 to 14 carbon atoms), an alkoxy group (preferably having 1 to 10 carbon atoms), an acyl group (preferably having 2 to 20), acyloxy groups (preferably having 2 to 10 carbon atoms), alkoxycarbonyl groups (preferably having 2 to 20 carbon atoms), and aminoacyl groups (preferably having 2 to 20 carbon atoms). Examples of substituents possessed by cyclic groups such as aryl groups and cycloalkyl groups include alkyl groups (preferably having 1 to 20 carbon atoms). Substituents possessed by the aminoacyl group include, for example, 1 or 2 alkyl groups (preferably having 1 to 20 carbon atoms).
[C+]は、カウンターカチオンとしては、スルホニウムカチオン又はヨードニウムカチオンが好ましい。スルホニウムカチオン及びヨードニウムカチオンとしては、例えば、特定光酸発生剤が有してもよいカチオンにおけるスルホニウムカチオン及びヨードニウムカチオン(より具体的には、一般式(ZaI)で表される化合物におけるカチオン、及び、一般式(ZaII)で表される化合物におけるカチオン等)が同様に使用できる。[C + ] is preferably a sulfonium cation or an iodonium cation as a counter cation. As the sulfonium cation and iodonium cation, for example, a sulfonium cation and an iodonium cation in the cation that the specific photoacid generator may have (more specifically, a cation in the compound represented by the general formula (ZaI), and cations in compounds represented by general formula (ZaII)) can be used in the same manner.
(化合物(DC))
本発明の組成物では、光酸発生剤に対して相対的に弱酸となるオニウム塩(DC)(以下、「化合物(DC)」ともいう。)を酸拡散制御剤として使用できる。
光酸発生剤と、酸発生剤から生じた酸に対して相対的に弱酸である酸を発生するオニウム塩とを混合して用いた場合に、活性光線性又は放射線の照射により光酸発生剤から生じた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て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、酸が失活するため酸拡散の制御できる。(Compound (DC))
In the composition of the present invention, an onium salt (DC) (hereinafter also referred to as "compound (DC)"), which is a relatively weak acid relative to the photoacid generator, can be used as an acid diffusion controller.
When a photoacid generator and an onium salt that generates an acid that is relatively weak to the acid generated from the acid generator are mixed and used, the photoacid generator is activated by actinic rays or by irradiation with radiation. When the acid generated from collides with an onium salt with an unreacted weak acid anion, salt exchange releases the weak acid to yield an onium salt with a strong acid anion. In this process, the strong acid is exchanged for a weak acid with a lower catalytic activity, so that the acid is apparently deactivated, so that the acid diffusion can be controlled.
酸発生剤に対して相対的に弱酸となるオニウム塩としては、下記一般式(d1-1)~(d1-3)で表される化合物が好ましい。 As the onium salt which becomes a relatively weak acid relative to the acid generator, compounds represented by the following general formulas (d1-1) to (d1-3) are preferred.
式中、一般式(d1-1)~(d1-3)R51は置換基を有していてもよい炭化水素基(アリール基が好ましい。置換基としては水酸基が好ましい)である。Z2cは置換基を有していてもよい炭素数1~30の炭化水素基(ただし、Sに隣接する炭素は、置換基として、フッ素原子及び/又はフルオロアルキル基を有さない)である。R52は有機基(アルキル基等)であり、Y3は、-SO2-、直鎖状、分岐鎖状若しくは環状のアルキレン基、又は、アリーレン基であり、Y4は、-CO-又は-SO2-であり、Rfはフッ素原子を有する炭化水素基(フルオロアルキル基等)である。M+はそれぞれ独立に、アンモニウムカチオン、スルホニウムカチオン又はヨードニウムカチオンである。In the formulas, general formulas (d1-1) to (d1-3) R 51 are hydrocarbon groups which may have a substituent (preferably aryl groups. Hydroxyl groups are preferred as substituents). Z 2c is an optionally substituted hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms (provided that the carbon adjacent to S does not have a fluorine atom and/or a fluoroalkyl group as a substituent) . R 52 is an organic group (such as an alkyl group), Y 3 is —SO 2 —, a linear, branched or cyclic alkylene group, or an arylene group, and Y 4 is —CO— or —SO 2 —, and Rf is a hydrocarbon group having a fluorine atom (such as a fluoroalkyl group). Each M + is independently an ammonium cation, a sulfonium cation, or an iodonium cation.
M+として表されるスルホニウムカチオン又はヨードニウムカチオンの好ましい例としては、一般式(ZaI)で例示したスルホニウムカチオン及び一般式(ZaII)で例示したヨードニウムカチオンが挙げられる。Preferred examples of the sulfonium cation or iodonium cation represented by M + include the sulfonium cations exemplified by general formula (ZaI) and the iodonium cations exemplified by general formula (ZaII).
化合物(DC)は、カチオン部位とアニオン部位を同一分子内に有し、かつ、カチオン部位とアニオン部位が共有結合により連結している化合物(以下、「化合物(DCA)」ともいう。)であってもよい。
化合物(DCA)としては、下記一般式(C-1)~(C-3)のいずれかで表される化合物であることが好ましい。The compound (DC) is a compound (hereinafter also referred to as "compound (DCA)") having a cation site and an anion site in the same molecule and in which the cation site and the anion site are linked by a covalent bond. may
The compound (DCA) is preferably a compound represented by any one of the following general formulas (C-1) to (C-3).
一般式(C-1)~(C-3)中、
R1、R2、及びR3は、各々独立に炭素数1以上の置換基を表す。
L1は、カチオン部位とアニオン部位とを連結する2価の連結基又は単結合を表す。
-X-は、-COO-、-SO3
-、-SO2
-、及び、-N--R4からなる群から選択されるアニオン部位を表す。R4は、隣接するN原子との連結部位に、カルボニル基(-CO-)、スルホニル基(-SO2-)、及びスルフィニル基(-SO-)のうち少なくとも1つを有する1価の置換基を表す。
R1、R2、R3、R4、及び、L1は、互いに結合して環構造を形成してもよい。また、一般式(C-3)において、R1~R3のうち2つを合わせて1つの2価の置換基を表し、N原子と2重結合により結合していてもよい。In general formulas (C-1) to (C-3),
R 1 , R 2 and R 3 each independently represent a substituent having 1 or more carbon atoms.
L 1 represents a divalent linking group or a single bond that links the cation site and the anion site.
—X — represents an anionic moiety selected from the group consisting of —COO − , —SO 3 − , —SO 2 − , and —N − —R 4 . R 4 is a monovalent substitution having at least one of a carbonyl group (—CO—), a sulfonyl group (—SO 2 —), and a sulfinyl group (—SO—) at the site connecting to the adjacent N atom represents a group.
R 1 , R 2 , R 3 , R 4 and L 1 may combine with each other to form a ring structure. In general formula (C-3), two of R 1 to R 3 together represent one divalent substituent, which may be bonded to the N atom via a double bond.
R1~R3における炭素数1以上の置換基としては、例えば、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アルキルオキシカルボニル基、シクロアルキルオキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アルキルアミノカルボニル基、シクロアルキルアミノカルボニル基、及び、アリールアミノカルボニル基が挙げられる。中でも、アルキル基、シクロアルキル基、又は、アリール基が好ましい。Examples of substituents having 1 or more carbon atoms in R 1 to R 3 include alkyl groups, cycloalkyl groups, aryl groups, alkyloxycarbonyl groups, cycloalkyloxycarbonyl groups, aryloxycarbonyl groups, alkylaminocarbonyl groups, cyclo Alkylaminocarbonyl groups and arylaminocarbonyl groups are included. Among them, an alkyl group, a cycloalkyl group, or an aryl group is preferable.
2価の連結基としてのL1は、直鎖若しくは分岐鎖状アルキレン基、シクロアルキレン基、アリーレン基、カルボニル基、エーテル結合、エステル結合、アミド結合、ウレタン結合、ウレア結合、及び、これらの2種以上を組み合わせてなる基等が挙げられる。中でも、L1は、アルキレン基、アリーレン基、エーテル結合、エステル結合、又は、これらの2種以上を組み合わせてなる基が好ましい。L 1 as a divalent linking group is a linear or branched alkylene group, a cycloalkylene group, an arylene group, a carbonyl group, an ether bond, an ester bond, an amide bond, a urethane bond, a urea bond, and two of these A group formed by combining more than one species and the like can be mentioned. Among them, L 1 is preferably an alkylene group, an arylene group, an ether bond, an ester bond, or a group formed by combining two or more of these.
(化合物(DD))
窒素原子を有し、酸の作用により脱離する基を有する低分子化合物(DD)(以下、「化合物(DD)」ともいう。)は、酸の作用により脱離する基を窒素原子上に有するアミン誘導体であるのが好ましい。
酸の作用により脱離する基としては、アセタール基、カルボネート基、カルバメート基、3級エステル基、3級水酸基、又はヘミアミナールエーテル基が好ましく、カルバメート基、又は、ヘミアミナールエーテル基がより好ましい。
化合物(DD)の分子量は、100~1000が好ましく、100~700がより好ましく、100~500が更に好ましい。
化合物(DD)は、窒素原子上に保護基を有するカルバメート基を有してもよい。カルバメート基を構成する保護基としては、下記一般式(d-1)で表すことができる。(Compound (DD))
A low-molecular-weight compound (DD) having a nitrogen atom and a group that leaves under the action of an acid (hereinafter also referred to as "compound (DD)") has a group that leaves under the action of an acid on the nitrogen atom. It is preferably an amine derivative having
The group that is eliminated by the action of an acid is preferably an acetal group, a carbonate group, a carbamate group, a tertiary ester group, a tertiary hydroxyl group, or a hemiaminal ether group, more preferably a carbamate group or a hemiaminal ether group. preferable.
The molecular weight of the compound (DD) is preferably 100-1000, more preferably 100-700, even more preferably 100-500.
Compound (DD) may have a carbamate group with a protecting group on the nitrogen atom. A protective group constituting a carbamate group can be represented by the following general formula (d-1).
一般式(d-1)において、
Rbは、各々独立に、水素原子、アルキル基(好ましくは炭素数1~10)、シクロアルキル基(好ましくは炭素数3~30)、アリール基(好ましくは炭素数3~30)、アラルキル基(好ましくは炭素数1~10)、又は、アルコキシアルキル基(好ましくは炭素数1~10)を表す。Rbは相互に連結して環を形成していてもよい。
Rbが示すアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、及びアラルキル基は、それぞれ独立にヒドロキシル基、シアノ基、アミノ基、ピロリジノ基、ピペリジノ基、モルホリノ基、オキソ基等の官能基、アルコキシ基、又は、ハロゲン原子で置換されていてもよい。Rbが示すアルコキシアルキル基についても同様である。In general formula (d-1),
Rb each independently represents a hydrogen atom, an alkyl group (preferably having 1 to 10 carbon atoms), a cycloalkyl group (preferably having 3 to 30 carbon atoms), an aryl group (preferably having 3 to 30 carbon atoms), an aralkyl group ( preferably 1 to 10 carbon atoms) or an alkoxyalkyl group (preferably 1 to 10 carbon atoms). Rb's may be linked together to form a ring.
The alkyl group, cycloalkyl group, aryl group, and aralkyl group represented by Rb are each independently a hydroxyl group, a cyano group, an amino group, a pyrrolidino group, a piperidino group, a morpholino group, a functional group such as an oxo group, an alkoxy group, or , may be substituted with a halogen atom. The same applies to the alkoxyalkyl group represented by Rb.
Rbとしては、直鎖状若しくは分岐状のアルキル基、シクロアルキル基、又は、アリール基が好ましく、直鎖状若しくは分岐状のアルキル基、又はシクロアルキル基がより好ましい。
2つのRbが相互に連結して形成する環としては、脂環式炭化水素環、芳香族炭化水素環、複素環式炭化水素環、及び、その誘導体等が挙げられる。
一般式(d-1)で表される基の具体的な構造としては、米国特許公報US2012/0135348A1号明細書の段落[0466]に開示された構造を挙げることができるが、これに限定されない。Rb is preferably a linear or branched alkyl group, cycloalkyl group or aryl group, more preferably a linear or branched alkyl group or cycloalkyl group.
Examples of the ring formed by connecting two Rb's together include an alicyclic hydrocarbon ring, an aromatic hydrocarbon ring, a heterocyclic hydrocarbon ring, derivatives thereof, and the like.
Specific structures of the group represented by general formula (d-1) include, but are not limited to, structures disclosed in paragraph [0466] of US Patent Publication No. US2012/0135348A1. .
化合物(DD)は、下記一般式(6)で表される化合物であるのが好ましい。 Compound (DD) is preferably a compound represented by the following general formula (6).
一般式(6)において、
lは0~2の整数を表し、mは1~3の整数を表し、l+m=3を満たす。
Raは、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、又は、アラルキル基を表す。lが2のとき、2つのRaは同じでも異なっていてもよく、2つのRaは相互に連結して式中の窒素原子と共に複素環を形成していてもよい。この複素環には式中の窒素原子以外のヘテロ原子を含んでいてもよい。
Rbは、上記一般式(d-1)におけるRbと同義であり、好ましい例も同様である。
一般式(6)において、Raとしてのアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、及びアラルキル基は、それぞれ独立に、Rbとしてのアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、及び、アラルキル基が置換されていてもよい基として前述した基と同様な基で置換されていてもよい。In general formula (6),
l represents an integer of 0 to 2, m represents an integer of 1 to 3, and satisfies l+m=3.
Ra represents a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, or an aralkyl group. When l is 2, the two Ra's may be the same or different, and the two Ra's may be linked together to form a heterocyclic ring together with the nitrogen atom in the formula. This heterocyclic ring may contain a heteroatom other than the nitrogen atom in the formula.
Rb has the same definition as Rb in formula (d-1) above, and preferred examples are also the same.
In general formula (6), the alkyl group, cycloalkyl group, aryl group and aralkyl group as Ra are each independently substituted with an alkyl group, cycloalkyl group, aryl group and aralkyl group as Rb. may be substituted with the same groups as the groups described above as groups which may be substituted.
上記Raのアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、及び、アラルキル基(これらの基は、上記基で置換されていてもよい)の具体例としては、Rbについて前述した具体例と同様な基が挙げられる。
本発明における特に好ましい化合物(DD)の具体的な構造としては、例えば、米国特許出願公開2012/0135348A1号明細書の段落[0475]に開示された化合物が挙げられる。Specific examples of the alkyl group, cycloalkyl group, aryl group, and aralkyl group (these groups may be substituted with the above groups) for Ra include the same groups as the specific examples described above for Rb. mentioned.
Specific structures of particularly preferred compounds (DD) in the present invention include, for example, compounds disclosed in paragraph [0475] of US Patent Application Publication No. 2012/0135348A1.
(化合物(DE))
カチオンに窒素原子を有するオニウム塩化合物(DE)(以下、「化合物(DE)」ともいう。)は、カチオンに窒素原子を含む塩基性部位を有する化合物であるのが好ましい。塩基性部位は、アミノ基であるのが好ましく、脂肪族アミノ基であるのがより好ましい。塩基性部位中の窒素原子に隣接する原子の全てが、水素原子又は炭素原子であるのが更に好ましい。また、塩基性向上の観点から、窒素原子に対して、電子求引性の官能基(カルボニル基、スルホニル基、シアノ基、及び、ハロゲン原子など)が直結していないのが好ましい。
化合物(DE)の好ましい具体的な化合物としては、例えば、米国特許出願公開2015/0309408A1号明細書の段落[0203]に開示された化合物を挙げられる。(Compound (DE))
The onium salt compound (DE) having a nitrogen atom in the cation (hereinafter also referred to as "compound (DE)") is preferably a compound having a basic site containing a nitrogen atom in the cation. The basic moiety is preferably an amino group, more preferably an aliphatic amino group. More preferably all of the atoms adjacent to the nitrogen atom in the basic moiety are hydrogen atoms or carbon atoms. Moreover, from the viewpoint of improving basicity, it is preferable that an electron-withdrawing functional group (carbonyl group, sulfonyl group, cyano group, halogen atom, etc.) is not directly connected to the nitrogen atom.
Preferred specific compounds of compound (DE) include, for example, compounds disclosed in paragraph [0203] of US Patent Application Publication No. 2015/0309408A1.
酸拡散制御剤の好ましい例を以下に示す。 Preferred examples of acid diffusion control agents are shown below.
組成物が酸拡散制御剤を含む場合、酸拡散制御剤の含有量は、組成物の全固形分に対して、0.1~12質量%が好ましく、0.2~10質量%がより好ましく、0.3~8質量%が更に好ましい。
組成物が酸拡散制御剤を含む場合、酸拡散制御剤の含有量は、組成物の固形分1gに対して、0.01~1.00mmolが好ましく、0.02~0.30mmolがより好ましく、0.03~0.20mmolが更に好ましい。When the composition contains an acid diffusion control agent, the content of the acid diffusion control agent is preferably 0.1 to 12% by mass, more preferably 0.2 to 10% by mass, based on the total solid content of the composition. , 0.3 to 8% by mass is more preferable.
When the composition contains an acid diffusion controller, the content of the acid diffusion controller is preferably 0.01 to 1.00 mmol, more preferably 0.02 to 0.30 mmol, per 1 g of the solid content of the composition. , 0.03 to 0.20 mmol are more preferred.
<疎水性樹脂>
本発明の組成物は、疎水性樹脂を含んでいてもよい。なお、疎水性樹脂は、樹脂Aとは異なる樹脂であるのが好ましい。
本発明の組成物が、疎水性樹脂を含む場合、レジスト膜(感活性光線性又は感放射線性膜)の表面における静的、及び/又は、動的な接触角を制御しやすい。これにより、現像特性の改善、アウトガスの抑制、液浸露光における液浸液追随性の向上、及び、液浸欠陥の低減等が可能となる。
疎水性樹脂は、レジスト膜の表面に偏在するように設計されるのが好ましいが、界面活性剤とは異なり、必ずしも分子内に親水基を有する必要はなく、極性物質及び非極性物質を均一に混合するのに寄与しなくてもよい。<Hydrophobic resin>
The composition of the invention may contain a hydrophobic resin. It should be noted that the hydrophobic resin is preferably a resin different from the resin A.
When the composition of the present invention contains a hydrophobic resin, it is easy to control the static and/or dynamic contact angle on the surface of the resist film (actinic ray-sensitive or radiation-sensitive film). This makes it possible to improve development characteristics, suppress outgassing, improve immersion liquid followability in immersion exposure, reduce immersion defects, and the like.
Hydrophobic resins are preferably designed to be unevenly distributed on the surface of the resist film. It does not have to contribute to mixing.
疎水性樹脂は、膜表層への偏在化の観点から、“フッ素原子”、“ケイ素原子”、及び“樹脂の側鎖部分に含まれたCH3部分構造”からなる群から選択される少なくとも1種を有する繰り返し単位を有する樹脂であるのが好ましい。
疎水性樹脂が、フッ素原子及び/又はケイ素原子を含む場合、疎水性樹脂における上記フッ素原子及び/又はケイ素原子は、樹脂の主鎖中に含まれていてもよく、側鎖中に含まれていてもよい。Hydrophobic resin, from the viewpoint of uneven distribution to the film surface layer, at least one selected from the group consisting of "fluorine atom", "silicon atom", and " CH3 partial structure contained in the side chain portion of the resin" It is preferably a resin having repeating units with seeds.
When the hydrophobic resin contains fluorine atoms and/or silicon atoms, the fluorine atoms and/or silicon atoms in the hydrophobic resin may be contained in the main chain of the resin, or may be contained in side chains. may
疎水性樹脂がフッ素原子を含む場合、フッ素原子を有する部分構造として、フッ素原子を有するアルキル基、フッ素原子を有するシクロアルキル基、又は、フッ素原子を有するアリール基を有する樹脂であるのが好ましい。 When the hydrophobic resin contains a fluorine atom, the partial structure containing a fluorine atom is preferably a resin containing an alkyl group containing a fluorine atom, a cycloalkyl group containing a fluorine atom, or an aryl group containing a fluorine atom.
疎水性樹脂は、下記(x)~(z)の群から選ばれる基を少なくとも1つを有するのが好ましい。
(x)酸基
(y)アルカリ現像液の作用により分解してアルカリ現像液に対する溶解度が増大する基(以下、極性変換基ともいう)
(z)酸の作用により分解する基The hydrophobic resin preferably has at least one group selected from the group (x) to (z) below.
(x) an acid group (y) a group that decomposes under the action of an alkaline developer to increase its solubility in the alkaline developer (hereinafter also referred to as a polarity conversion group)
(z) a group that decomposes under the action of an acid
酸基(x)としては、フェノール性水酸基、カルボキシ基、フッ素化アルコール基、スルホン酸基、スルホンアミド基、スルホニルイミド基、(アルキルスルホニル)(アルキルカルボニル)メチレン基、(アルキルスルホニル)(アルキルカルボニル)イミド基、ビス(アルキルカルボニル)メチレン基、ビス(アルキルカルボニル)イミド基、ビス(アルキルスルホニル)メチレン基、ビス(アルキルスルホニル)イミド基、トリス(アルキルカルボニル)メチレン基、及び、トリス(アルキルスルホニル)メチレン基等が挙げられる。
酸基としては、フッ素化アルコール基(好ましくはヘキサフルオロイソプロパノール)、スルホンイミド基、又は、ビス(アルキルカルボニル)メチレン基が好ましい。The acid group (x) includes a phenolic hydroxyl group, a carboxyl group, a fluorinated alcohol group, a sulfonic acid group, a sulfonamide group, a sulfonylimide group, an (alkylsulfonyl)(alkylcarbonyl)methylene group, an (alkylsulfonyl)(alkylcarbonyl ) imide group, bis(alkylcarbonyl)methylene group, bis(alkylcarbonyl)imide group, bis(alkylsulfonyl)methylene group, bis(alkylsulfonyl)imide group, tris(alkylcarbonyl)methylene group, and tris(alkylsulfonyl ) methylene group and the like.
The acid group is preferably a fluorinated alcohol group (preferably hexafluoroisopropanol), a sulfonimide group, or a bis(alkylcarbonyl)methylene group.
アルカリ現像液の作用により分解してアルカリ現像液に対する溶解度が増大する基(y)としては、例えば、ラクトン基、カルボキシエステル基(-COO-)、酸無水物基(-CO-O-CO-)、酸イミド基(-NHCONH-)、カルボキシチオエステル基(-COS-)、炭酸エステル基(-O-CO-O-)、硫酸エステル基(-OSO2O-)、及び、スルホン酸エステル基(-SO2O-)等が挙げられ、ラクトン基又はカルボキシエステル基(-COO-)が好ましい。
これらの基を含んだ繰り返し単位としては、例えば、樹脂の主鎖にこれらの基が直接結合している繰り返し単位であり、例えば、アクリル酸エステル及びメタクリル酸エステルによる繰り返し単位等が挙げられる。この繰り返し単位は、これらの基が連結基を介して樹脂の主鎖に結合していてもよい。又は、この繰り返し単位は、これらの基を有する重合開始剤又は連鎖移動剤を重合時に用いて、樹脂の末端に導入されていてもよい。
ラクトン基を有する繰り返し単位としては、例えば、先に樹脂Aの項で説明したラクトン構造を有する繰り返し単位と同様の繰り返し単位が挙げられる。Examples of the group (y) that is decomposed by the action of an alkaline developer to increase the solubility in the alkaline developer include a lactone group, a carboxyester group (--COO--), an acid anhydride group (--CO--O--CO-- ), acid imide group (-NHCONH-), carboxythioester group (-COS-), carbonate group (-O-CO-O-), sulfate group (-OSO 2 O-), and sulfonate group (--SO 2 O--) and the like, preferably a lactone group or a carboxyester group (--COO--).
Repeating units containing these groups are, for example, repeating units in which these groups are directly bonded to the main chain of the resin, and examples thereof include repeating units of acrylic acid esters and methacrylic acid esters. These repeating units may be bonded to the main chain of the resin via a linking group. Alternatively, this repeating unit may be introduced at the end of the resin using a polymerization initiator or chain transfer agent having these groups during polymerization.
Examples of repeating units having a lactone group include repeating units similar to the repeating units having a lactone structure described above in the section of resin A.
疎水性樹脂がアルカリ現像液の作用により分解してアルカリ現像液に対する溶解度が増大する基(y)を有する繰り返し単位を有する場合、その含有量は、疎水性樹脂中の全繰り返し単位に対して、1~100モル%が好ましく、3~98モル%がより好ましく、5~95モル%が更に好ましい。 When the hydrophobic resin has a repeating unit having a group (y) that decomposes under the action of an alkaline developer to increase the solubility in the alkaline developer, the content thereof is 1 to 100 mol % is preferred, 3 to 98 mol % is more preferred, and 5 to 95 mol % is even more preferred.
疎水性樹脂における、酸の作用により分解する基(z)を有する繰り返し単位は、樹脂Aで挙げた酸分解性基を有する繰り返し単位と同様の繰り返し単位が挙げられる。酸の作用により分解する基(z)を有する繰り返し単位は、フッ素原子及びケイ素原子の少なくともいずれかを有していてもよい。疎水性樹脂が酸の作用により分解する基(z)を有する繰り返し単位を有する場合、その含有量は、疎水性樹脂中の全繰り返し単位に対して、1~80モル%が好ましく、10~80モル%がより好ましく、15~60モル%が更に好ましい。
疎水性樹脂は、更に、上述した繰り返し単位とは別の繰り返し単位を有していてもよい。The repeating unit having a group (z) decomposable by the action of acid in the hydrophobic resin includes repeating units similar to the repeating unit having an acid-decomposable group exemplified for Resin A. A repeating unit having a group (z) decomposable under the action of an acid may have at least one of a fluorine atom and a silicon atom. When the hydrophobic resin has a repeating unit having a group (z) that decomposes under the action of an acid, the content thereof is preferably 1 to 80 mol%, preferably 10 to 80 mol%, based on the total repeating units in the hydrophobic resin. mol % is more preferred, and 15 to 60 mol % is even more preferred.
The hydrophobic resin may further have repeating units other than the repeating units described above.
疎水性樹脂がフッ素原子を含む繰り返し単位を有する場合、その含有量は、疎水性樹脂中の全繰り返し単位に対して、10~100モル%が好ましく、30~100モル%がより好ましい。また、疎水性樹脂がケイ素原子を含む繰り返し単位を有する場合、その含有量は、疎水性樹脂中の全繰り返し単位に対して、10~100モル%が好ましく、20~100モル%がより好ましい。 When the hydrophobic resin has repeating units containing fluorine atoms, the content thereof is preferably 10 to 100 mol %, more preferably 30 to 100 mol %, based on the total repeating units in the hydrophobic resin. Further, when the hydrophobic resin has repeating units containing silicon atoms, the content thereof is preferably 10 to 100 mol %, more preferably 20 to 100 mol %, based on the total repeating units in the hydrophobic resin.
一方、特に疎水性樹脂が側鎖部分にCH3部分構造を含む場合においては、疎水性樹脂が、フッ素原子及びケイ素原子を実質的に含まない形態も好ましい。また、疎水性樹脂は、炭素原子、酸素原子、水素原子、窒素原子、及び、硫黄原子から選ばれる原子のみによって構成された繰り返し単位のみで実質的に構成されるのが好ましい。On the other hand, especially when the hydrophobic resin contains a CH 3 partial structure in the side chain portion, it is also preferable that the hydrophobic resin does not substantially contain fluorine atoms and silicon atoms. Moreover, it is preferable that the hydrophobic resin is substantially composed only of repeating units composed only of atoms selected from carbon atoms, oxygen atoms, hydrogen atoms, nitrogen atoms, and sulfur atoms.
疎水性樹脂の標準ポリスチレン換算の重量平均分子量は、1,000~100,000が好ましく、1,000~50,000がより好ましい。 The weight average molecular weight of the hydrophobic resin in terms of standard polystyrene is preferably 1,000 to 100,000, more preferably 1,000 to 50,000.
疎水性樹脂に含まれる残存モノマー及び/又はオリゴマー成分の合計含有量は、0.01~5質量%が好ましく、0.01~3質量%がより好ましい。また、分散度(Mw/Mn)は、1.0~5.00が好ましく、1.0~3.00がより好ましい。 The total content of residual monomers and/or oligomer components contained in the hydrophobic resin is preferably 0.01 to 5% by mass, more preferably 0.01 to 3% by mass. Further, the dispersity (Mw/Mn) is preferably 1.0 to 5.00, more preferably 1.0 to 3.00.
疎水性樹脂としては、公知の樹脂を、単独又はそれらの混合物として適宜に選択して使用できる。例えば、米国特許出願公開2015/0168830A1号明細書の段落[0451]~[0704]、及び、米国特許出願公開2016/0274458A1号明細書の段落[0340]~[0356]に開示された公知の樹脂を疎水性樹脂として好適に使用できる。また、米国特許出願公開2016/0237190A1号明細書の段落[0177]~[0258]に開示された繰り返し単位も、疎水性樹脂を構成する繰り返し単位として好ましい。 As the hydrophobic resin, known resins can be appropriately selected and used either singly or as a mixture thereof. For example, known resins disclosed in paragraphs [0451] to [0704] of US Patent Application Publication No. 2015/0168830A1 and paragraphs [0340] to [0356] of US Patent Application Publication No. 2016/0274458A1 can be suitably used as the hydrophobic resin. Further, the repeating units disclosed in paragraphs [0177] to [0258] of US Patent Application Publication No. 2016/0237190A1 are also preferable as repeating units constituting the hydrophobic resin.
疎水性樹脂を構成する繰り返し単位に相当するモノマーの好ましい例を以下に示す。 Preferred examples of monomers corresponding to repeating units constituting the hydrophobic resin are shown below.
疎水性樹脂は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を使用してもよい。
表面エネルギーが異なる2種以上の疎水性樹脂を混合して使用するのも、液浸露光における液浸液追随性と現像特性の両立の観点から好ましい。
疎水性樹脂の組成物中の含有量は、本発明の組成物中の全固形分に対し、0.01~10質量%が好ましく、0.03~8.0質量%がより好ましく、0.10~1.0質量%が更に好ましい。2種以上の疎水性樹脂を使用する場合は、その合計含有量が上記好適含有量の範囲内であるのが好ましい。Hydrophobic resin may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types.
It is also preferable to use a mixture of two or more hydrophobic resins having different surface energies from the viewpoint of achieving both immersion liquid followability and development characteristics in immersion exposure.
The content of the hydrophobic resin in the composition is preferably 0.01 to 10% by mass, more preferably 0.03 to 8.0% by mass, more preferably 0.03 to 8.0% by mass, based on the total solid content in the composition of the present invention. 10 to 1.0% by mass is more preferable. When two or more types of hydrophobic resins are used, the total content is preferably within the range of the above preferred content.
<溶剤>
本発明の組成物は、溶剤を含んでいてもよい。
本発明の組成物においては、公知のレジスト溶剤を適宜使用できる。例えば、米国特許出願公開2016/0070167A1号明細書の段落[0665]~[0670]、米国特許出願公開2015/0004544A1号明細書の段落[0210]~[0235]、米国特許出願公開2016/0237190A1号明細書の段落[0424]~[0426]、及び、米国特許出願公開2016/0274458A1号明細書の段落[0357]~[0366]に開示された公知の溶剤を好適に使用できる。
組成物を調製する際に使用できる溶剤としては、例えば、アルキレングリコールモノアルキルエーテルカルボキシレート、アルキレングリコールモノアルキルエーテル、乳酸アルキルエステル、アルコキシプロピオン酸アルキル、環状ラクトン(好ましくは炭素数4~10)、環を有してもよいモノケトン化合物(好ましくは炭素数4~10)、アルキレンカーボネート、アルコキシ酢酸アルキル、及び、ピルビン酸アルキル等の有機溶剤が挙げられる。<Solvent>
The composition of the invention may contain a solvent.
A known resist solvent can be appropriately used in the composition of the present invention. For example, paragraphs [0665]-[0670] of US Patent Application Publication No. 2016/0070167A1, paragraphs [0210]-[0235] of US Patent Application Publication No. 2015/0004544A1, US Patent Application Publication No. 2016/0237190A1 Known solvents disclosed in paragraphs [0424] to [0426] of the specification and paragraphs [0357] to [0366] of US Patent Application Publication No. 2016/0274458A1 can be suitably used.
Solvents that can be used in preparing the composition include, for example, alkylene glycol monoalkyl ether carboxylates, alkylene glycol monoalkyl ethers, alkyl lactate esters, alkyl alkoxypropionates, cyclic lactones (preferably having 4 to 10 carbon atoms), Organic solvents such as monoketone compounds which may have a ring (preferably having 4 to 10 carbon atoms), alkylene carbonates, alkyl alkoxyacetates, and alkyl pyruvates can be mentioned.
有機溶剤として、構造中に水酸基を有する溶剤と、水酸基を有さない溶剤とを混合した混合溶剤を使用してもよい。
水酸基を有する溶剤、及び水酸基を有さない溶剤としては、前述の例示化合物を適宜選択できるが、水酸基を含む溶剤としては、アルキレングリコールモノアルキルエーテル又は乳酸アルキル等が好ましく、プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)、プロピレングリコールモノエチルエーテル(PGEE)、2-ヒドロキシイソ酪酸メチル、又は、乳酸エチルがより好ましい。また、水酸基を有さない溶剤としては、アルキレングリコールモノアルキルエーテルアセテート、アルキルアルコキシプロピオネート、環を有していてもよいモノケトン化合物、環状ラクトン、又は、酢酸アルキル等が好ましく、これらの中でも、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)、エチルエトキシプロピオネート、2-ヘプタノン、γ-ブチロラクトン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、又は、酢酸ブチルがより好ましく、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、γ-ブチロラクトン、エチルエトキシプロピオネート、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、又は、2-ヘプタノンが更に好ましい。水酸基を有さない溶剤としては、プロピレンカーボネートも好ましい。
水酸基を有する溶剤と水酸基を有さない溶剤との混合比(質量比)は、1/99~99/1が好ましく、10/90~90/10がより好ましく、20/80~60/40が更に好ましい。水酸基を有さない溶剤を50質量%以上含む混合溶剤が、塗布均一性の点で好ましい。
溶剤は、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを含むのが好ましい。この場合、溶剤は、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート単独溶剤でもよいし、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを含む2種類以上の混合溶剤でもよい。As the organic solvent, a mixed solvent in which a solvent having a hydroxyl group in its structure and a solvent having no hydroxyl group are mixed may be used.
As the solvent having a hydroxyl group and the solvent not having a hydroxyl group, the above-described exemplary compounds can be appropriately selected. ), propylene glycol monoethyl ether (PGEE), methyl 2-hydroxyisobutyrate, or ethyl lactate are more preferred. As the solvent having no hydroxyl group, alkylene glycol monoalkyl ether acetate, alkylalkoxypropionate, monoketone compound which may have a ring, cyclic lactone, or alkyl acetate are preferable. Propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA), ethyl ethoxypropionate, 2-heptanone, γ-butyrolactone, cyclohexanone, cyclopentanone, or butyl acetate are more preferable, and propylene glycol monomethyl ether acetate, γ-butyrolactone, ethyl ethoxypropionate Pionate, cyclohexanone, cyclopentanone or 2-heptanone are more preferred. Propylene carbonate is also preferred as the solvent having no hydroxyl group.
The mixing ratio (mass ratio) of the solvent having a hydroxyl group and the solvent having no hydroxyl group is preferably 1/99 to 99/1, more preferably 10/90 to 90/10, and 20/80 to 60/40. More preferred. A mixed solvent containing 50% by mass or more of a solvent having no hydroxyl group is preferable from the viewpoint of coating uniformity.
Preferably, the solvent comprises propylene glycol monomethyl ether acetate. In this case, the solvent may be a single solvent of propylene glycol monomethyl ether acetate, or a mixed solvent of two or more kinds including propylene glycol monomethyl ether acetate.
本発明の組成物の固形分濃度は、1.0~10質量%が好ましく、2.0~5.7質量%がより好ましく、2.0~5.3質量%が更に好ましい。つまり組成物が溶剤を含む場合における、組成物中の溶剤の含有量は、上記固形分濃度の好適な範囲を満たせるように調整するのが好ましい。なお、固形分濃度とは、組成物の総質量に対する、溶剤を除く他のレジスト成分の質量の質量百分率である。
組成物中の固形分濃度を適切な範囲に設定して適度な粘度をもたせ、塗布性又は製膜性を向上させて、本発明の組成物からなるレジスト膜(感活性光線性又は感放射線性膜)の膜厚を調整できる。The solid content concentration of the composition of the present invention is preferably 1.0 to 10% by mass, more preferably 2.0 to 5.7% by mass, even more preferably 2.0 to 5.3% by mass. That is, when the composition contains a solvent, the content of the solvent in the composition is preferably adjusted so as to satisfy the preferred range of solid content concentration. The solid content concentration is the mass percentage of the mass of other resist components excluding the solvent relative to the total mass of the composition.
By setting the solid content concentration in the composition to an appropriate range to give an appropriate viscosity, coating property or film forming property is improved, resist film (actinic ray sensitive or radiation sensitive) made of the composition of the present invention film) can be adjusted.
<界面活性剤>
本発明の組成物は、界面活性剤を含んでもよい。
界面活性剤は、フッ素系及び/又はシリコン系界面活性剤(具体的には、フッ素系界面活性剤、シリコン系界面活性剤、又はフッ素原子とケイ素原子との両方を有する界面活性剤)が好ましい。<Surfactant>
The composition of the invention may also contain a surfactant.
The surfactant is preferably a fluorine-based and/or silicon-based surfactant (specifically, a fluorine-based surfactant, a silicon-based surfactant, or a surfactant having both fluorine atoms and silicon atoms). .
本発明の組成物が界面活性剤を含む場合、250nm以下、特に220nm以下の露光光源を使用した場合に、良好な感度及び解像度で、密着性及び現像欠陥の少ないパターンを得やすい。
フッ素系及び/又はシリコン系界面活性剤として、米国特許出願公開第2008/0248425号明細書の段落[0276]に記載の界面活性剤が挙げられる。
また、米国特許出願公開第2008/0248425号明細書の段落[0280]に記載の、フッ素系及び/又はシリコン系界面活性剤以外の他の界面活性剤を使用してもよい。When the composition of the present invention contains a surfactant, when an exposure light source of 250 nm or less, particularly 220 nm or less is used, it is easy to obtain a pattern with good sensitivity and resolution, good adhesion, and few development defects.
Fluorinated and/or silicon-based surfactants include surfactants described in paragraph [0276] of US Patent Application Publication No. 2008/0248425.
Also, other surfactants than the fluorine-based and/or silicon-based surfactants described in paragraph [0280] of US Patent Application Publication No. 2008/0248425 may be used.
界面活性剤は1種単独で使用してもよく、2種以上を使用してもよい。
本発明の組成物が界面活性剤を含有する場合、界面活性剤の含有量は、組成物の全固形分に対して、0.0001~2質量%が好ましく、0.0005~1質量%がより好ましい。
界面活性剤は1種単独で使用してもよく、2種以上を使用してもよい。界面活性剤を2種以上使用する場合は、その合計含有量が上記好適含有量の範囲内であるのが好ましい。
一方、界面活性剤の含有量が、組成物の全固形分に対して10質量ppm以上とすれば、疎水性樹脂の表面偏在性が上がる。それにより、レジスト膜の表面をより疎水的にでき、液浸露光時の水追随性が向上する。One type of surfactant may be used alone, or two or more types may be used.
When the composition of the present invention contains a surfactant, the content of the surfactant is preferably 0.0001 to 2% by mass, and 0.0005 to 1% by mass, based on the total solid content of the composition. more preferred.
One type of surfactant may be used alone, or two or more types may be used. When two or more surfactants are used, the total content is preferably within the range of the above preferred content.
On the other hand, if the content of the surfactant is 10 ppm by mass or more relative to the total solid content of the composition, the uneven surface distribution of the hydrophobic resin increases. As a result, the surface of the resist film can be made more hydrophobic, and the followability to water during immersion exposure is improved.
<その他の添加剤>
本発明の組成物は、更に、上述した以外の樹脂、架橋剤、酸増殖剤、染料、可塑剤、光増感剤、光吸収剤、アルカリ可溶性樹脂、溶解阻止剤、又は、溶解促進剤等を含んでいてもよい。<Other additives>
The composition of the present invention further contains resins other than those described above, cross-linking agents, acid multipliers, dyes, plasticizers, photosensitizers, light absorbers, alkali-soluble resins, dissolution inhibitors, dissolution accelerators, and the like. may contain
<調製方法>
本発明の組成物は、上記の成分を所定の有機溶剤(好ましくは上記混合溶剤)に溶解し、これをフィルター濾過した後、所定の支持体(基板)上に塗布して用いるのが好ましい。
フィルター濾過に用いるフィルターのポアサイズは0.1μm以下が好ましく、0.05μm以下がより好ましく、0.03μm以下が更に好ましい。また、組成物の固形分濃度が高い場合(例えば、25質量%以上)は、フィルター濾過に用いるフィルターのポアサイズは3μm以下が好ましく、0.5μm以下がより好ましく、0.3μm以下が更に好ましい。このフィルターは、ポリテトラフロロエチレン製、ポリエチレン製、又は、ナイロン製のフィルターが好ましい。フィルター濾過においては、例えば日本国特許出願公開第2002-62667号明細書(特開2002-62667)に開示されるように、循環的な濾過を行ってもよく、複数種類のフィルターを直列又は並列に接続して濾過を行ってもよい。また、組成物を複数回濾過してもよい。更に、フィルター濾過の前後で、組成物に対して脱気処理等を行ってもよい。<Preparation method>
The composition of the present invention is preferably used by dissolving the above components in a predetermined organic solvent (preferably the above mixed solvent), filtering the solution, and coating it on a predetermined support (substrate).
The pore size of the filter used for filtration is preferably 0.1 µm or less, more preferably 0.05 µm or less, and even more preferably 0.03 µm or less. When the composition has a high solid content concentration (for example, 25% by mass or more), the pore size of the filter used for filtration is preferably 3 μm or less, more preferably 0.5 μm or less, and even more preferably 0.3 μm or less. This filter is preferably a polytetrafluoroethylene, polyethylene or nylon filter. In filter filtration, for example, as disclosed in Japanese Patent Application Publication No. 2002-62667 (JP 2002-62667), cyclic filtration may be performed, and multiple types of filters are connected in series or in parallel. Filtration may be performed by connecting to Also, the composition may be filtered multiple times. Furthermore, before and after filtering, the composition may be subjected to a degassing treatment or the like.
<用途>
本発明の組成物は、活性光線又は放射線の照射により反応して性質が変化する感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物に関する。更に詳しくは、本発明の組成物は、IC(Integrated Circuit)等の半導体製造工程、液晶若しくはサーマルヘッド等の回路基板の製造、インプリント用モールド構造体の作製、その他のフォトファブリケーション工程、又は、平版印刷版、若しくは酸硬化性組成物の製造に使用される感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物に関する。本発明において形成されるパターンは、エッチング工程、イオンインプランテーション工程、バンプ電極形成工程、再配線形成工程、及び、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)等において使用できる。<Application>
The composition of the present invention relates to an actinic ray- or radiation-sensitive resin composition that reacts with irradiation of actinic rays or radiation to change its properties. More specifically, the composition of the present invention can be used in semiconductor manufacturing processes such as IC (Integrated Circuit), circuit board manufacturing such as liquid crystals or thermal heads, manufacturing of imprint mold structures, other photofabrication processes, or , an actinic ray- or radiation-sensitive resin composition used for the production of a lithographic printing plate or an acid-curable composition. The pattern formed in the present invention can be used in an etching process, an ion implantation process, a bump electrode forming process, a rewiring forming process, MEMS (Micro Electro Mechanical Systems), and the like.
〔パターン形成方法、レジスト膜〕
本発明は上記感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を用いたパターン形成方法にも関する。以下、本発明のパターン形成方法について説明する。また、パターン形成方法の説明と併せて、本発明のレジスト膜(感活性光線性又は感放射線性膜)についても説明する。[Pattern Forming Method, Resist Film]
The present invention also relates to a pattern forming method using the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition. The pattern forming method of the present invention will be described below. The resist film (actinic ray-sensitive or radiation-sensitive film) of the present invention will also be explained together with the explanation of the pattern forming method.
本発明のパターン形成方法は、
(i)上述した感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を用いてレジスト膜(感活性光線性又は感放射線性膜)を支持体上に形成する工程(レジスト膜形成工程(成膜工程))、
(ii)上記レジスト膜を露光する(活性光線又は放射線を照射する)工程(露光工程)、及び、
(iii)上記露光されたレジスト膜を、現像液を用いて現像する工程(現像工程)、
を有する。The pattern forming method of the present invention comprises
(i) A step of forming a resist film (actinic ray-sensitive or radiation-sensitive film) on a support using the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition described above (resist film forming step (film-forming step) ),
(ii) a step of exposing the resist film (irradiating actinic rays or radiation) (exposure step), and
(iii) a step of developing the exposed resist film using a developer (development step);
have
本発明のパターン形成方法は、上記(i)~(iii)の工程を含んでいれば特に限定されず、更に下記の工程を有していてもよい。
本発明のパターン形成方法は、(ii)露光工程における露光方法が、液浸露光であってもよい。
本発明のパターン形成方法は、(ii)露光工程の前に、(iv)前加熱(PB:PreBake)工程を含むのが好ましい。
本発明のパターン形成方法は、(ii)露光工程の後、かつ、(iii)現像工程の前に、(v)露光後加熱(PEB:Post Exposure Bake)工程を含むのが好ましい。
本発明のパターン形成方法は、(ii)露光工程を、複数回含んでいてもよい。
本発明のパターン形成方法は、(iv)前加熱工程を、複数回含んでいてもよい。
本発明のパターン形成方法は、(v)露光後加熱工程を、複数回含んでいてもよい。The pattern forming method of the present invention is not particularly limited as long as it includes the above steps (i) to (iii), and may further include the following steps.
In the pattern forming method of the present invention, the exposure method in the (ii) exposure step may be liquid immersion exposure.
The pattern forming method of the present invention preferably includes (iv) a pre-heating (PB: PreBake) step before the (ii) exposure step.
The pattern forming method of the present invention preferably includes (v) a post exposure bake (PEB) step after (ii) the exposure step and (iii) before the development step.
The pattern forming method of the present invention may include (ii) the exposure step multiple times.
The pattern forming method of the present invention may include (iv) the preheating step multiple times.
The pattern forming method of the present invention may include (v) the post-exposure heating step multiple times.
本発明のパターン形成方法において、上述した(i)レジスト膜形成工程(成膜工程)、(ii)露光工程、及び(iii)現像工程は、一般的に知られている方法により行える。 In the pattern forming method of the present invention, the above-described (i) resist film forming step (film forming step), (ii) exposing step, and (iii) developing step can be performed by generally known methods.
レジスト膜の膜厚は、解像力向上の観点から、110nm以下が好ましく、95nm以下がより好ましい。
また、必要に応じて、レジスト膜と支持体との間にレジスト下層膜(例えば、SOG(Spin On Glass)、SOC(Spin On Carbon)、及び、反射防止膜)を形成してもよい。レジスト下層膜を構成する材料としては、公知の有機系又は無機系の材料を適宜使用できる。
レジスト膜の上層に、保護膜(トップコート)を形成してもよい。保護膜としては、公知の材料を適宜使用できる。例えば、米国特許出願公開第2007/0178407号明細書、米国特許出願公開第2008/0085466号明細書、米国特許出願公開第2007/0275326号明細書、米国特許出願公開第2016/0299432号明細書、米国特許出願公開第2013/0244438号明細書、国際特許出願公開第2016/157988A号明細書に開示された保護膜形成用組成物を好適に使用できる。保護膜形成用組成物としては、上述した酸拡散制御剤を含むのが好ましい。
上述した疎水性樹脂を含むレジスト膜の上層に保護膜を形成してもよい。From the viewpoint of improving resolution, the thickness of the resist film is preferably 110 nm or less, more preferably 95 nm or less.
If necessary, a resist underlayer film (for example, SOG (Spin On Glass), SOC (Spin On Carbon), and antireflection film) may be formed between the resist film and the support. As a material constituting the resist underlayer film, a known organic or inorganic material can be appropriately used.
A protective film (top coat) may be formed on the resist film. A known material can be appropriately used as the protective film. For example, US2007/0178407, US2008/0085466, US2007/0275326, US2016/0299432, The composition for forming a protective film disclosed in US Patent Application Publication No. 2013/0244438 and International Patent Application Publication No. 2016/157988A can be preferably used. The protective film-forming composition preferably contains the acid diffusion control agent described above.
A protective film may be formed on the resist film containing the hydrophobic resin described above.
支持体は、特に限定されず、IC等の半導体の製造工程、又は液晶若しくはサーマルヘッド等の回路基板の製造工程のほか、その他のフォトファブリケーションのリソグラフィー工程等で一般的に用いられる基板を使用できる。支持体の具体例としては、シリコン、SiO2、及びSiN等の無機基板等が挙げられる。The support is not particularly limited, and a substrate generally used in the manufacturing process of semiconductors such as ICs, the manufacturing process of circuit boards such as liquid crystals or thermal heads, and the lithography process of other photofabrication is used. can. Specific examples of the support include inorganic substrates such as silicon, SiO 2 , and SiN.
加熱温度は、(iv)前加熱工程及び(v)露光後加熱工程のいずれにおいても、70~130℃が好ましく、80~120℃がより好ましい。
加熱時間は、(iv)前加熱工程及び(v)露光後加熱工程のいずれにおいても、30~300秒が好ましく、30~180秒がより好ましく、30~90秒が更に好ましい。
加熱は、露光装置及び現像装置に備わっている手段で行え、ホットプレート等を用いて行ってもよい。The heating temperature is preferably 70 to 130° C., more preferably 80 to 120° C. in both the (iv) pre-heating step and (v) post-exposure heating step.
The heating time is preferably 30 to 300 seconds, more preferably 30 to 180 seconds, and even more preferably 30 to 90 seconds in both (iv) the preheating step and (v) the post-exposure heating step.
Heating can be performed by means provided in the exposure device and the development device, and may be performed using a hot plate or the like.
露光工程に用いられる光源波長に制限はないが、例えば、赤外光、可視光、紫外光、遠紫外光、極紫外光(EUV)、X線、及び電子線等が挙げられる。これらの中でも遠紫外光が好ましく、その波長は250nm以下が好ましく、220nm以下がより好ましく、1~200nmが更に好ましい。具体的には、KrFエキシマレーザー(248nm)、ArFエキシマレーザー(193nm)、F2エキシマレーザー(157nm)、X線、EUV(13nm)、又は、電子線等が好ましく、KrFエキシマレーザー、ArFエキシマレーザー、EUV、又は、電子線がより好ましい。The wavelength of the light source used in the exposure process is not limited, but examples thereof include infrared light, visible light, ultraviolet light, far ultraviolet light, extreme ultraviolet light (EUV), X-rays, and electron beams. Among these, far ultraviolet light is preferred, and its wavelength is preferably 250 nm or less, more preferably 220 nm or less, and still more preferably 1 to 200 nm. Specifically, KrF excimer laser (248 nm), ArF excimer laser (193 nm), F2 excimer laser ( 157 nm), X-ray, EUV (13 nm), electron beam, etc. are preferable, and KrF excimer laser, ArF excimer laser , EUV, or electron beam are more preferred.
(iii)現像工程においては、アルカリ現像液であっても、有機溶剤を含む現像液(以下、有機系現像液ともいう)であってもよい。 (iii) In the developing step, an alkaline developer or a developer containing an organic solvent (hereinafter also referred to as an organic developer) may be used.
アルカリ現像液としては、通常、テトラメチルアンモニウムヒドロキシドに代表される4級アンモニウム塩が用いられるが、これ以外にも無機アルカリ、1~3級アミン、アルコールアミン、及び、環状アミン等のアルカリ水溶液も使用可能である。
更に、上記アルカリ現像液は、アルコール類、及び/又は、界面活性剤を適当量含んでいてもよい。アルカリ現像液のアルカリ濃度は、通常0.1~20質量%である。アルカリ現像液のpHは、通常10~15である。
アルカリ現像液を用いて現像を行う時間は、通常10~300秒である。
アルカリ現像液のアルカリ濃度、pH、及び現像時間は、形成するパターンに応じて、適宜調整できる。As the alkali developer, quaternary ammonium salts such as tetramethylammonium hydroxide are usually used, but in addition to this, inorganic alkalis, primary to tertiary amines, alcohol amines, and alkaline aqueous solutions such as cyclic amines are also used. is also available.
Furthermore, the alkaline developer may contain an appropriate amount of alcohols and/or surfactants. The alkali concentration of the alkali developer is usually 0.1 to 20 mass %. The pH of the alkaline developer is usually 10-15.
The time for developing with an alkaline developer is usually 10 to 300 seconds.
The alkali concentration, pH, and development time of the alkali developer can be appropriately adjusted according to the pattern to be formed.
有機系現像液は、ケトン系溶剤、エステル系溶剤、アルコール系溶剤、アミド系溶剤、エーテル系溶剤、及び、炭化水素系溶剤からなる群より選択される少なくとも1種の有機溶剤を含む現像液であるのが好ましい。 The organic developer is a developer containing at least one organic solvent selected from the group consisting of ketone solvents, ester solvents, alcohol solvents, amide solvents, ether solvents, and hydrocarbon solvents. It is preferable to have
ケトン系溶剤としては、例えば、1-オクタノン、2-オクタノン、1-ノナノン、2-ノナノン、アセトン、2-ヘプタノン(メチルアミルケトン)、4-ヘプタノン、1-ヘキサノン、2-ヘキサノン、ジイソブチルケトン、シクロヘキサノン、メチルシクロヘキサノン、フェニルアセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、アセチルアセトン、アセトニルアセトン、イオノン、ジアセトニルアルコール、アセチルカービノール、アセトフェノン、メチルナフチルケトン、イソホロン、及び、プロピレンカーボネート等が挙げられる。 Ketone solvents include, for example, 1-octanone, 2-octanone, 1-nonanone, 2-nonanone, acetone, 2-heptanone (methyl amyl ketone), 4-heptanone, 1-hexanone, 2-hexanone, diisobutyl ketone, Cyclohexanone, methylcyclohexanone, phenylacetone, methylethylketone, methylisobutylketone, acetylacetone, acetonylacetone, ionone, diacetonyl alcohol, acetylcarbinol, acetophenone, methylnaphthylketone, isophorone, and propylene carbonate.
エステル系溶剤としては、例えば、酢酸メチル、酢酸ブチル、酢酸エチル、酢酸イソプロピル、酢酸ペンチル、酢酸イソペンチル、酢酸アミル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチル-3-エトキシプロピオネート、3-メトキシブチルアセテート、3-メチル-3-メトキシブチルアセテート、蟻酸メチル、蟻酸エチル、蟻酸ブチル、蟻酸プロピル、乳酸エチル、乳酸ブチル、乳酸プロピル、ブタン酸ブチル、2-ヒドロキシイソ酪酸メチル、酢酸イソアミル、イソ酪酸イソブチル、及び、プロピオン酸ブチル等が挙げられる。 Examples of ester solvents include methyl acetate, butyl acetate, ethyl acetate, isopropyl acetate, pentyl acetate, isopentyl acetate, amyl acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol monoethyl ether acetate, diethylene glycol monobutyl ether acetate, and diethylene glycol monoethyl. ether acetate, ethyl-3-ethoxypropionate, 3-methoxybutyl acetate, 3-methyl-3-methoxybutyl acetate, methyl formate, ethyl formate, butyl formate, propyl formate, ethyl lactate, butyl lactate, propyl lactate, butane Butyl acid, methyl 2-hydroxyisobutyrate, isoamyl acetate, isobutyl isobutyrate, and butyl propionate.
アルコール系溶剤、アミド系溶剤、エーテル系溶剤、及び、炭化水素系溶剤としては、米国特許出願公開2016/0070167A1号明細書の段落[0715]~[0718]に開示された溶剤を使用できる。 As alcohol-based solvents, amide-based solvents, ether-based solvents, and hydrocarbon-based solvents, the solvents disclosed in paragraphs [0715] to [0718] of US Patent Application Publication No. 2016/0070167A1 can be used.
上記の溶剤は、複数混合してもよいし、上記以外の溶剤又は水と混合してもよい。現像液全体としての含水率は、50質量%未満が好ましく、20質量%未満がより好ましく、10質量%未満が更に好ましく、実質的に水分を含まないのが特に好ましい。
有機系現像液に対する有機溶剤の含有量は、現像液の全量に対して、50~100質量%が好ましく、80~100質量%がより好ましく、90~100質量%が更に好ましく、95~100質量%が特に好ましい。A plurality of the above solvents may be mixed, or may be mixed with a solvent other than the above or water. The water content of the developer as a whole is preferably less than 50% by mass, more preferably less than 20% by mass, even more preferably less than 10% by mass, and particularly preferably substantially free of water.
The content of the organic solvent in the organic developer is preferably 50 to 100% by mass, more preferably 80 to 100% by mass, still more preferably 90 to 100% by mass, and 95 to 100% by mass, relative to the total amount of the developer. % is particularly preferred.
現像液は、必要に応じて公知の界面活性剤を適当量含んでいてもよい。 The developer may contain an appropriate amount of a known surfactant as required.
界面活性剤の含有量は現像液の全量に対して、通常0.001~5質量%であり、0.005~2質量%が好ましく、0.01~0.5質量%がより好ましい。 The content of the surfactant is usually 0.001 to 5% by mass, preferably 0.005 to 2% by mass, more preferably 0.01 to 0.5% by mass, relative to the total amount of the developer.
有機系現像液は、酸拡散制御剤を含んでいてもよい。 The organic developer may contain an acid diffusion control agent.
現像方法としては、例えば、現像液が満たされた槽中に基板を一定時間浸漬する方法(ディップ法)、基板表面に現像液を表面張力によって盛り上げて一定時間静止する方法(パドル法)、基板表面に現像液を噴霧する方法(スプレー法)、及び、一定速度で回転している基板上に一定速度で現像液吐出ノズルをスキャンしながら現像液を吐出しつづける方法(ダイナミックディスペンス法)等が挙げられる。 Examples of the developing method include a method of immersing the substrate in a tank filled with a developer for a certain period of time (dip method), a method of raising the developer on the surface of the substrate by surface tension and resting the substrate for a certain period of time (paddle method), and a substrate. A method of spraying the developer onto the surface (spray method), and a method of continuously ejecting the developer while scanning the developer ejection nozzle at a constant speed on the substrate rotating at a constant speed (dynamic dispensing method). mentioned.
アルカリ水溶液を用いて現像を行う工程(アルカリ現像工程)、及び、有機溶剤を含む現像液を用いて現像する工程(有機溶剤現像工程)を組み合わせてもよい。これにより、中間的な露光強度の領域のみを溶解させずにパターン形成が行えるので、より微細なパターンを形成できる。 A step of developing using an alkaline aqueous solution (alkali developing step) and a step of developing using a developer containing an organic solvent (organic solvent developing step) may be combined. As a result, the pattern can be formed without dissolving only the intermediate exposure intensity region, so that a finer pattern can be formed.
(iii)現像工程の後に、リンス液を用いて洗浄する工程(リンス工程)を含むのが好ましい。 (iii) A step of washing with a rinse solution (rinsing step) is preferably included after the developing step.
アルカリ現像液を用いた現像工程の後のリンス工程に用いるリンス液は、例えば純水を使用できる。純水は、界面活性剤を適当量含んでいてもよい。また、現像工程又はリンス工程の後に、パターン上に付着している現像液又はリンス液を超臨界流体により除去する処理を追加してもよい。更に、リンス処理又は超臨界流体による処理の後、パターン中に残存する水分を除去するために加熱処理を行ってもよい。 Pure water, for example, can be used as the rinsing solution used in the rinsing step after the developing step using the alkaline developer. The pure water may contain an appropriate amount of surfactant. Moreover, after the developing process or the rinsing process, a process of removing the developer or the rinsing liquid adhering to the pattern with a supercritical fluid may be added. Further, after rinsing or supercritical fluid treatment, heat treatment may be performed to remove moisture remaining in the pattern.
有機溶剤を含む現像液を用いた現像工程の後のリンス工程に用いるリンス液は、パターンを溶解しなければ特に制限はなく、一般的な有機溶剤を含む溶液を使用できる。リンス液としては、炭化水素系溶剤、ケトン系溶剤、エステル系溶剤、アルコール系溶剤、アミド系溶剤、及び、エーテル系溶剤からなる群より選択される少なくとも1種の有機溶剤を含むリンス液を使用するのが好ましい。
炭化水素系溶剤、ケトン系溶剤、エステル系溶剤、アルコール系溶剤、アミド系溶剤、及び、エーテル系溶剤の具体例としては、有機溶剤を含む現像液において説明した溶剤と同様の溶剤が挙げられる。
この場合のリンス工程に用いるリンス液としては、1価アルコールを含むリンス液がより好ましい。The rinsing solution used in the rinsing step after the developing step using the developing solution containing an organic solvent is not particularly limited as long as it does not dissolve the pattern, and a common solution containing an organic solvent can be used. As the rinse liquid, a rinse liquid containing at least one organic solvent selected from the group consisting of hydrocarbon solvents, ketone solvents, ester solvents, alcohol solvents, amide solvents, and ether solvents is used. preferably.
Specific examples of the hydrocarbon-based solvent, ketone-based solvent, ester-based solvent, alcohol-based solvent, amide-based solvent, and ether-based solvent include the same solvents as those described for the developer containing an organic solvent.
As the rinse solution used in the rinse step in this case, a rinse solution containing a monohydric alcohol is more preferable.
リンス工程で用いられる1価アルコールとしては、直鎖状、分岐鎖状、又は、環状の1価アルコールが挙げられる。具体的には、1-ブタノール、2-ブタノール、3-メチル-1-ブタノール、tert―ブチルアルコール、1-ペンタノール、2-ペンタノール、1-ヘキサノール、4-メチル-2-ペンタノール、1-ヘプタノール、1-オクタノール、2-ヘキサノール、シクロペンタノール、2-ヘプタノール、2-オクタノール、3-ヘキサノール、3-ヘプタノール、3-オクタノール、4-オクタノール、及び、メチルイソブチルカルビノールが挙げられる。
1価アルコールは炭素数5以上であるのも好ましく、このような例としては、1-ヘキサノール、2-ヘキサノール、4-メチル-2-ペンタノール、1-ペンタノール、3-メチル-1-ブタノール、及び、メチルイソブチルカルビノール等が挙げられる。Linear, branched, or cyclic monohydric alcohols may be used as monohydric alcohols used in the rinsing step. Specifically, 1-butanol, 2-butanol, 3-methyl-1-butanol, tert-butyl alcohol, 1-pentanol, 2-pentanol, 1-hexanol, 4-methyl-2-pentanol, 1 -heptanol, 1-octanol, 2-hexanol, cyclopentanol, 2-heptanol, 2-octanol, 3-hexanol, 3-heptanol, 3-octanol, 4-octanol, and methylisobutylcarbinol.
It is also preferred that the monohydric alcohol has 5 or more carbon atoms, examples of which are 1-hexanol, 2-hexanol, 4-methyl-2-pentanol, 1-pentanol, 3-methyl-1-butanol. , and methyl isobutyl carbinol.
各成分は、複数混合してもよいし、上記以外の有機溶剤と混合して使用してもよい。
有機溶剤を含む現像液を用いた現像工程の後のリンス工程に用いるリンス液中の含水率は、10質量%以下が好ましく、5質量%以下がより好ましく、3質量%以下が更に好ましい。含水率を10質量%以下とすれば、良好な現像特性が得られる。
有機溶剤を含む現像液を用いた現像工程の後のリンス液は、界面活性剤を適当量含んでいてもよい。A plurality of each component may be mixed, or may be used by mixing with an organic solvent other than the above.
The water content in the rinse solution used in the rinse step after the development step using the developer containing an organic solvent is preferably 10% by mass or less, more preferably 5% by mass or less, and even more preferably 3% by mass or less. If the water content is 10% by mass or less, good developing properties can be obtained.
A rinse solution after a development step using a developer containing an organic solvent may contain an appropriate amount of a surfactant.
リンス工程においては、現像を行った基板を、リンス液を用いて洗浄処理する。洗浄処理の方法は特に限定されないが、例えば、一定速度で回転している基板上にリンス液を吐出しつづける方法(回転塗布法)、リンス液が満たされた槽中に基板を一定時間浸漬する方法(ディップ法)、基板表面にリンス液を表面張力によって盛り上げて一定時間静止する方法(パドル法)、又は、基板表面にリンス液を噴霧する方法(スプレー法)等が挙げられる。また、洗浄後に基板を2,000~4,000rpmの回転数で回転させ、リンス液を基板上から除去するのも好ましい。また、リンス工程の後に加熱工程(Post Bake)を含むのも好ましい。この加熱工程によりパターン間及びパターン内部に残留した現像液及びリンス液が除去される。リンス工程の後の加熱工程において、加熱温度は通常40~160℃であり、70~95℃が好ましく、加熱時間は通常10秒~3分であり、30~90秒が好ましい。 In the rinsing step, the developed substrate is washed with a rinsing liquid. The method of the cleaning treatment is not particularly limited, but for example, a method of continuously discharging the rinse solution onto the substrate rotating at a constant speed (rotation coating method), or a method of immersing the substrate in a bath filled with the rinse solution for a certain period of time. method (dip method), a method in which the substrate surface is heaped up with the rinse liquid by surface tension and remains stationary for a certain period of time (paddle method), or a method in which the rinse liquid is sprayed onto the substrate surface (spray method). It is also preferable to rotate the substrate at a rotation speed of 2,000 to 4,000 rpm after washing to remove the rinsing liquid from the substrate. It is also preferable to include a heating step (Post Bake) after the rinsing step. This heating process removes the developer and rinse remaining between the patterns and inside the patterns. In the heating step after the rinsing step, the heating temperature is usually 40 to 160°C, preferably 70 to 95°C, and the heating time is usually 10 seconds to 3 minutes, preferably 30 to 90 seconds.
本発明の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、及び、本発明のパターン形成方法において使用される各種材料(例えば、レジスト溶剤、現像液、リンス液、反射防止膜形成用組成物、又は、トップコート形成用組成物等)は、金属成分、異性体、及び、残存モノマー等の不純物を含まないのが好ましい。上記の各種材料に含まれるこれらの不純物の含有量としては、1質量ppm以下が好ましく、100質量ppt以下がより好ましく、10質量ppt以下が更に好ましく、実質的に含まないこと(測定装置の検出限界以下であること)が特に好ましい。 The actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition of the present invention, and various materials used in the pattern forming method of the present invention (e.g., resist solvent, developer, rinse, antireflection film-forming composition, or , topcoat-forming composition, etc.) preferably does not contain impurities such as metal components, isomers, and residual monomers. The content of these impurities contained in the above various materials is preferably 1 mass ppm or less, more preferably 100 mass ppt or less, still more preferably 10 mass ppt or less, and substantially free (measurement device detection below the limit) is particularly preferred.
上記各種材料から金属等の不純物を除去する方法としては、例えば、フィルターを用いた濾過が挙げられる。フィルター孔径としては、ポアサイズ10nm以下が好ましく、5nm以下がより好ましく、3nm以下が更に好ましい。フィルターの材質としては、ポリテトラフロロエチレン製、ポリエチレン製、又は、ナイロン製のフィルターが好ましい。フィルターは、有機溶剤であらかじめ洗浄したフィルターを用いてもよい。フィルター濾過工程では、複数種類のフィルターを直列又は並列に接続して用いてもよい。複数種類のフィルターを使用する場合は、孔径及び/又は材質が異なるフィルターを組み合わせて使用してもよい。また、各種材料を複数回濾過してもよく、複数回濾過する工程が循環濾過工程であってもよい。フィルターとしては、日本国特許出願公開第2016-201426号明細書(特開2016-201426)に開示されるような溶出物が低減されたフィルターが好ましい。
フィルター濾過のほか、吸着材を用いて不純物の除去を行ってもよく、フィルター濾過と吸着材を組み合わせて使用してもよい。吸着材としては、公知の吸着材を使用でき、例えば、シリカゲル若しくはゼオライト等の無機系吸着材、又は、活性炭等の有機系吸着材を使用できる。金属吸着材としては、例えば、日本国特許出願公開第2016-206500号明細書(特開2016-206500)に開示される材料が挙げられる。
また、上記各種材料に含まれる金属等の不純物を低減する方法としては、各種材料を構成する原料として金属含有量が少ない原料を選択する、各種材料を構成する原料に対してフィルター濾過を行う、又は、装置内をテフロン(登録商標)でライニングする等してコンタミネーションを可能な限り抑制した条件下で蒸留を行う等の方法が挙げられる。レジスト成分の各種材料(バインダー、PAG等)を合成する製造設備の全工程にグラスライニングの処理を施すのも、pptオーダーまでメタルを低減するために好ましい。各種材料を構成する原料に対して行うフィルター濾過における好ましい条件は、上記した条件と同様である。As a method for removing impurities such as metals from the above various materials, for example, filtration using a filter can be mentioned. The pore size of the filter is preferably 10 nm or less, more preferably 5 nm or less, and even more preferably 3 nm or less. As the material of the filter, a filter made of polytetrafluoroethylene, polyethylene, or nylon is preferable. A filter pre-washed with an organic solvent may be used. In the filter filtration step, multiple types of filters may be connected in series or in parallel for use. When multiple types of filters are used, filters with different pore sizes and/or materials may be used in combination. Further, various materials may be filtered multiple times, and the process of filtering multiple times may be a circulation filtration process. As the filter, a filter with reduced extractables as disclosed in Japanese Patent Application Publication No. 2016-201426 (JP 2016-201426) is preferable.
In addition to filter filtration, an adsorbent may be used to remove impurities, or filter filtration and an adsorbent may be used in combination. As the adsorbent, a known adsorbent can be used, and for example, an inorganic adsorbent such as silica gel or zeolite, or an organic adsorbent such as activated carbon can be used. Examples of metal adsorbents include materials disclosed in Japanese Patent Application Publication No. 2016-206500 (JP 2016-206500).
In addition, as a method for reducing impurities such as metals contained in the various materials, selecting raw materials with a low metal content as raw materials constituting various materials, performing filter filtration on raw materials constituting various materials, Alternatively, distillation may be performed under conditions in which contamination is suppressed as much as possible by, for example, lining the inside of the apparatus with Teflon (registered trademark). It is also preferable to apply glass lining to all processes of manufacturing equipment for synthesizing various materials (binders, PAG, etc.) of resist components in order to reduce metals to the ppt order. Preferable conditions for filter filtration for raw materials constituting various materials are the same as those described above.
上記の各種材料は、不純物の混入を防止するために、米国特許出願公開第2015/0227049号明細書、日本国特許出願公開第2015-123351号明細書(特開2015-123351)、及び、日本国特許出願公開第2017-13804号明細書(特開2017-13804)等に記載された容器に保存されるのが好ましい。 In order to prevent contamination of impurities, the above various materials are described in US Patent Application Publication No. 2015/0227049, Japanese Patent Application Publication No. 2015-123351 (JP 2015-123351), and Japan It is preferably stored in a container described in Japanese Patent Application Publication No. 2017-13804 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2017-13804).
本発明のパターン形成方法により形成されるパターンに、パターンの表面荒れを改善する方法を適用してもよい。パターンの表面荒れを改善する方法としては、例えば、米国特許出願公開第2015/0104957号明細書に開示された、水素を含むガスのプラズマによってパターンを処理する方法が挙げられる。その他にも、日本国特許出願公開第2004-235468号明細書(特開2004-235468)、米国特許出願公開第2010/0020297号明細書、及び、Proc. of SPIE Vol.8328 83280N-1“EUV Resist Curing Technique for LWR Reduction and Etch Selectivity Enhancement”に記載されるような公知の方法を適用してもよい。
また、上記の方法によって形成されたパターンは、例えば日本国特許出願公開第1991-270227号明細書(特開平3-270227)、及び、米国特許出願公開第2013/0209941号明細書に開示されたスペーサープロセスの芯材(Core)として使用できる。A method for improving surface roughness of the pattern may be applied to the pattern formed by the pattern forming method of the present invention. As a method for improving the surface roughness of the pattern, for example, there is a method of treating the pattern with hydrogen-containing gas plasma disclosed in US Patent Application Publication No. 2015/0104957. In addition, Japanese Patent Application Publication No. 2004-235468 (Japanese Patent Application Publication No. 2004-235468), US Patent Application Publication No. 2010/0020297, and Proc. of SPIE Vol. 8328 83280N-1 “EUV Resist Curing Technique for LWR Reduction and Etch Selectivity Enhancement” may be applied.
In addition, the pattern formed by the above method is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Publication No. 1991-270227 (JP-A-3-270227) and US Patent Application Publication No. 2013/0209941. It can be used as a core for the spacer process.
〔電子デバイスの製造方法〕
また、本発明は、上記したパターン形成方法を含む、電子デバイスの製造方法にも関する。本発明の電子デバイスの製造方法により製造された電子デバイスは、電気電子機器(例えば、家電、OA(Office Automation)関連機器、メディア関連機器、光学用機器、及び、通信機器等)に、好適に搭載される。[Method for producing electronic device]
The present invention also relates to a method of manufacturing an electronic device, including the pattern forming method described above. The electronic device manufactured by the method for manufacturing an electronic device of the present invention is suitable for electrical and electronic equipment (e.g., home appliances, OA (Office Automation)-related equipment, media-related equipment, optical equipment, communication equipment, etc.). to be installed.
以下に、実施例に基づいて本発明を更に詳細に説明する。以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容、及び、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更できる。したがって、本発明の範囲は以下に示す実施例により限定的に解釈されない。 The present invention will be described in more detail below based on examples. The materials, amounts used, proportions, processing details, processing procedures, etc. shown in the following examples can be changed as appropriate without departing from the gist of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be construed as being limited by the examples shown below.
〔組成物の成分〕
以下に、実施例又は比較例で用いた感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物(以下「組成物」ともいう)が含む成分を示す。[Components of the composition]
Components contained in the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition (hereinafter also referred to as "composition") used in Examples or Comparative Examples are shown below.
<酸分解性樹脂(樹脂A)>
組成物の製造に使用した酸分解性樹脂(樹脂A)を以下に示す。
各樹脂の繰り返し単位に付された数字は、各繰り返し単位のモル分率を示す。また、各樹脂の重量平均分子量(Mw)、及び、分散度(Mw/Mn)についても示す。<Acid-decomposable resin (resin A)>
The acid-decomposable resin (resin A) used for producing the composition is shown below.
The number attached to the repeating unit of each resin indicates the mole fraction of each repeating unit. The weight average molecular weight (Mw) and the degree of dispersion (Mw/Mn) of each resin are also shown.
<光酸発生剤>
(PAG-1)
PAG-1は、下記スキームに従って合成した。<Photoacid generator>
(PAG-1)
PAG-1 was synthesized according to the scheme below.
化合物(1)(5.0g)、亜硫酸水素ナトリウム(2.2g)、メタノール(60mL)、及び、水(6mL)を混合した反応溶液を作製し、室温で12時間攪拌した。反応溶液から溶媒を留去し、化合物(2)を得た。
得られた化合物(2)全量を、水(60mL)及びクロロホルム(60mL)の混合液に懸濁させて反応溶液とした。この反応溶液に、更に、トリフェニルスルホニウムブロミド(4.9g)を加え、室温で1時間攪拌した。反応溶液を分液ロートに移し、有機相を水(20mL)で3回洗浄した。有機相をエバポレーターで濃縮し、化合物(3)(6.0g)を得た。
得られた化合物(3)全量を、クロロホルム(60mL)に溶解させた後、トリエチルアミン(1.1g)を加えて、反応溶液とした。この反応溶液に、更に、シクロヘキサンカルボニルクロリド(2.2g)を加え、室温で12時間撹拌した。反応溶液に水(60mL)を加えた後、分液ロートに移し、有機相を水(20mL)で3回洗浄した。有機相をエバポレーターで濃縮し、PAG-1(4.7g)を得た。A reaction solution was prepared by mixing compound (1) (5.0 g), sodium hydrogen sulfite (2.2 g), methanol (60 mL) and water (6 mL), and stirred at room temperature for 12 hours. The solvent was distilled off from the reaction solution to obtain compound (2).
The entire amount of compound (2) thus obtained was suspended in a mixture of water (60 mL) and chloroform (60 mL) to prepare a reaction solution. Further, triphenylsulfonium bromide (4.9 g) was added to the reaction solution, and the mixture was stirred at room temperature for 1 hour. The reaction solution was transferred to a separatory funnel and the organic phase was washed with water (20 mL) three times. The organic phase was concentrated with an evaporator to obtain compound (3) (6.0 g).
After dissolving the obtained compound (3) whole quantity in chloroform (60 mL), triethylamine (1.1 g) was added to prepare a reaction solution. Cyclohexanecarbonyl chloride (2.2 g) was further added to the reaction solution, and the mixture was stirred at room temperature for 12 hours. After adding water (60 mL) to the reaction solution, it was transferred to a separating funnel and the organic phase was washed with water (20 mL) three times. The organic phase was concentrated by an evaporator to obtain PAG-1 (4.7 g).
(PAG-2~PAG-20)
PAG-1の合成方法を参照にPAG-2~PAG-20を合成した。(PAG-2 to PAG-20)
PAG-2 to PAG-20 were synthesized with reference to the synthesis method of PAG-1.
組成物の調製に使用した光酸発生剤を以下に示す。
下記光酸発生剤のうち、PAG-1~PAG-20が特定光酸発生剤に該当する。The photoacid generators used in the preparation of the composition are shown below.
Among the photoacid generators below, PAG-1 to PAG-20 correspond to specific photoacid generators.
PAG-1~PAG-20から発生する酸のpkaは、以下のとおりである。 The pka of acids generated from PAG-1 to PAG-20 are as follows.
<酸拡散制御剤>
組成物の調製に使用した酸拡散制御剤を以下に示す。<Acid diffusion control agent>
The acid diffusion controllers used in preparing the composition are shown below.
<疎水性樹脂>
組成物の調製に使用した疎水性樹脂を以下に示す。
各疎水性樹脂の繰り返し単位に付された数字は、各繰り返し単位のモル分率を示す。また、各樹脂の重量平均分子量(Mw)、及び、分散度(Mw/Mn)についても示す。<Hydrophobic resin>
The hydrophobic resins used to prepare the composition are shown below.
The number attached to the repeating unit of each hydrophobic resin indicates the molar fraction of each repeating unit. The weight average molecular weight (Mw) and the degree of dispersion (Mw/Mn) of each resin are also shown.
<溶剤>
組成物の調製に使用した溶剤を以下に示す。
SL-1: プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA:1-メトキシ-2-アセトキシプロパン)
SL-2: プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME:1-メトキシ-2-プロパノール)
SL-3: γ-ブチロラクトン<Solvent>
The solvents used in preparing the compositions are shown below.
SL-1: Propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA: 1-methoxy-2-acetoxypropane)
SL-2: Propylene glycol monomethyl ether (PGME: 1-methoxy-2-propanol)
SL-3: γ-butyrolactone
〔組成物の調製〕
後段の表2に記載の配合を満たし、かつ、固形分濃度3.8質量%となるように、後段の表に示す各成分を溶剤に溶解させ、溶液を調製した。
次いで、得られた溶液を0.1μmのポアサイズを有するポリエチレンフィルターで濾過して、組成物(感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物)を調製した。[Preparation of composition]
A solution was prepared by dissolving each component shown in the latter table in a solvent so that the formulation shown in the latter table 2 was satisfied and the solid content concentration was 3.8% by mass.
Then, the obtained solution was filtered through a polyethylene filter having a pore size of 0.1 μm to prepare a composition (actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition).
〔評価〕
<パターンの形成>
シリコンウエハ上に有機反射防止膜形成用組成物ARC29SR(日産化学社製)を塗布し、205℃で60秒間ベークを行い、膜厚95nmの反射防止膜を形成した。得られた反射防止膜上に組成物を塗布し、100℃で60秒間にベーク(PB:Prebake)を行い、膜厚85nmのレジスト膜を形成した。得られたウエハをArFエキシマレーザー液浸スキャナー(ASML社製;XT1700i、NA1.20、C-Quad、アウターシグマ0.900、インナーシグマ0.812、XY偏向)を用い、線幅44nmの1:1ラインアンドスペースパターンの6%ハーフトーンマスクを通して露光した。液浸液としては超純水を用いた。その後、105℃で60秒間加熱(PEB:Post Exposure Bake)した。次いで、有機系現像液(酢酸ブチル)で30秒間パドルして現像し、リンス液(メチルイソブチルカルビノール(MIBC))で30秒間パドルしてリンスした。続いて、4000rpmの回転数で30秒間ウエハを回転させて、線幅44nmの1:1ラインアンドスペースのパターンを形成した。〔evaluation〕
<Formation of pattern>
An organic antireflection film-forming composition ARC29SR (manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.) was applied onto a silicon wafer and baked at 205° C. for 60 seconds to form an antireflection film with a thickness of 95 nm. The composition was applied onto the obtained antireflection film and baked (PB: Prebake) at 100° C. for 60 seconds to form a resist film with a thickness of 85 nm. Using an ArF excimer laser immersion scanner (manufactured by ASML; XT1700i, NA 1.20, C-Quad, outer sigma 0.900, inner sigma 0.812, XY deflection), the resulting wafer was scanned with a 1:1 line width of 44 nm. It was exposed through a 6% halftone mask with a 1 line and space pattern. Ultrapure water was used as the immersion liquid. Then, it was heated at 105° C. for 60 seconds (PEB: Post Exposure Bake). Then, it was developed by puddling with an organic developer (butyl acetate) for 30 seconds, and rinsed with a rinsing liquid (methyl isobutyl carbinol (MIBC)) for 30 seconds. Subsequently, the wafer was rotated at a rotational speed of 4000 rpm for 30 seconds to form a 1:1 line-and-space pattern with a line width of 44 nm.
<LWR性能>
得られた線幅44nmの1:1ラインアンドスペースパターンについて、測長走査型電子顕微鏡(SEM((株)日立製作所S-8840))にてパターン上部から観察した。
ラインパターンの長手方向のエッジ2μmの範囲について、線幅を50ポイント測定し、その測定ばらつきについて標準偏差を求め、3σ(nm)を算出し、この値をLWR(nm)とした。得られたLWR(nm)を下記基準に当てはめて区分し、LWR性能を評価した。
LWR(nm)の値が小さいほど良好なLWR性能であることを示す。<LWR performance>
The resulting 1:1 line-and-space pattern with a line width of 44 nm was observed from above the pattern with a length-measuring scanning electron microscope (SEM (Hitachi Ltd. S-8840)).
The line width was measured at 50 points in a range of 2 μm along the longitudinal edge of the line pattern, the standard deviation of the measurement variation was obtained, 3σ (nm) was calculated, and this value was defined as LWR (nm). The obtained LWR (nm) was classified according to the following criteria, and the LWR performance was evaluated.
A smaller LWR (nm) value indicates better LWR performance.
「4」:LWR<3.3nm
「3」:3.3nm≦LWR<3.5nm
「2」:3.5nm≦LWR<3.7nm
「1」:3.7nm≦LWR"4": LWR<3.3 nm
“3”: 3.3 nm≦LWR<3.5 nm
“2”: 3.5 nm≦LWR<3.7 nm
“1”: 3.7 nm≦LWR
〔結果〕
組成物の配合、及び、それらの組成物を用いて行った評価の結果を下記表に示す。
「固形分」の欄中における、各成分名の下に記載された数字は、各成分の添加量(「g」又は「mmol」)を示す。なお、各組成物において、樹脂は10g、光酸発生剤は3mmol、酸拡散制御剤は1mmol、疎水性樹脂は0.05g添加した。溶剤は、各溶剤を表中に示す質量比で添加した。
表中「Rf」の欄は、各組成物における特定光酸発生剤が発生する酸を、一般式(I)に当てはめた場合において、Rfに相当する基の構造を示す。
表中「X」の欄は、各組成物における特定光酸発生剤が発生する酸を、一般式(I)に当てはめた場合において、Xに相当する基が「-COO-」であるか否かを示す。上記要件を満たす場合はAと記載し、要件を満たさない場合はBと記載した。〔result〕
The formulations of the compositions and the results of evaluations performed using those compositions are shown in the table below.
The number written under each component name in the column of "solid content" indicates the amount ("g" or "mmol") of each component added. To each composition, 10 g of the resin, 3 mmol of the photoacid generator, 1 mmol of the acid diffusion controller, and 0.05 g of the hydrophobic resin were added. Solvents were added at the mass ratio shown in the table.
The column "Rf" in the table shows the structure of the group corresponding to Rf when the acid generated by the specific photoacid generator in each composition is applied to general formula (I).
The column of "X" in the table indicates whether the group corresponding to X is "-COO-" when the acid generated by the specific photoacid generator in each composition is applied to the general formula (I). or When the above requirements are met, it is described as A, and when it is not satisfied, it is described as B.
表に示した結果から、本発明の組成物は、LWR性能に優れるパターンを得られることが確認された。
また、特定光酸発生剤が発生する酸のRfに相当する基が、トリフルオロメチル基である場合、得られるパターンのLWRがより優れることが確認された(実施例15と16との比較等)。
また、特定光酸発生剤が発生する酸のXに相当する基が、-COO-である場合、得られるパターンのLWRがより優れることが確認された(実施例2と7との比較等)。From the results shown in the table, it was confirmed that the composition of the present invention can provide patterns with excellent LWR performance.
Further, when the group corresponding to Rf of the acid generated by the specific photoacid generator was a trifluoromethyl group, it was confirmed that the LWR of the obtained pattern was superior (comparison with Examples 15 and 16, etc.). ).
Further, when the group corresponding to X of the acid generated by the specific photoacid generator is -COO-, it was confirmed that the LWR of the resulting pattern is superior (comparison with Examples 2 and 7, etc.). .
Claims (9)
tは、0又は1を表す。
R 1及びR2は、それぞれ独立に、有機基を表し、R 1 は、環状の基を有する有機基を表す。 An actinic ray- or radiation-sensitive resin composition comprising a compound that generates an acid represented by formula (I) upon exposure to actinic rays or radiation, and a resin.
t represents 0 or 1 ;
R 1 and R 2 each independently represent an organic group, and R 1 represents an organic group having a cyclic group .
前記レジスト膜を露光する工程と、
前記露光されたレジスト膜を、現像液を用いて現像する工程と、を有する、パターン形成方法。 forming a resist film on a support using the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition according to any one of claims 1 to 7 ;
exposing the resist film;
and developing the exposed resist film using a developer.
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