JPWO2009011364A1 - Resist composition used for lithography using electron beam, X-ray or EUV light - Google Patents

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Abstract

電子線、X線またはEUV光を用いたリソグラフィー法に用いられるレジスト組成物を提供する。主鎖に結合したフッ素原子または含フッ素アルキル基を有し、側鎖に芳香族環構造を有する繰り返し単位(F)を含む酸の作用によりアルカリ溶解性が増大する含フッ素重合体(PF)と、酸発生剤とを含む、電子線、X線またはEUV光を用いたリソグラフィー法に用いられるレジスト組成物。たとえば、前記繰り返し単位(F)は、下記繰り返し単位(FV1)、(FV2)、(FV3)および(FV4)からなる群から選ばれる少なくとも1種の繰り返し単位(FVn)である(XF1は−Fまたは−CF3を、r1およびr2はそれぞれ独立に0〜2の整数(r1とr2の和は1〜3の整数である。)を、YFはアルキル基、アルコキシアルキル基、アルキルカルボニル基およびアルコキシカルボニルアルキル基からなる群から選ばれる、フッ素原子を有していてもよい炭素数1〜20の基、WFはアルキル基、アルコキシアルキル基およびアルコキシカルボニルアルキル基からなる群から選ばれる、フッ素原子を有していてもよい炭素数1〜20の基、を示す。)。Provided is a resist composition used in a lithography method using electron beam, X-ray or EUV light. A fluorine-containing polymer (PF) having a fluorine atom or a fluorine-containing alkyl group bonded to the main chain and having an alkali solubility increased by the action of an acid containing a repeating unit (F) having an aromatic ring structure in the side chain; And a resist composition used for lithography using electron beam, X-ray or EUV light. For example, the repeating unit (F) is at least one repeating unit (FVn) selected from the group consisting of the following repeating units (FV1), (FV2), (FV3) and (FV4) (XF1 is —F Or —CF 3, r 1 and r 2 are each independently an integer of 0 to 2 (the sum of r 1 and r 2 is an integer of 1 to 3), YF is an alkyl group, an alkoxyalkyl group, an alkylcarbonyl group and an alkoxycarbonyl group A group having 1 to 20 carbon atoms which may have a fluorine atom selected from the group consisting of an alkyl group, WF has a fluorine atom selected from the group consisting of an alkyl group, an alkoxyalkyl group and an alkoxycarbonylalkyl group; A group having 1 to 20 carbon atoms which may be present).

Description

本発明は、電子線、X線またはEUV光を用いたリソグラフィー法に用いられるレジスト組成物に関する。   The present invention relates to a resist composition used in a lithography method using electron beam, X-ray or EUV light.

半導体等の集積回路の製造においては、露光光源光をマスクに照射して得られたマスクのパターンを基板上の感光性レジスト膜に投影して、該パターンを感光性レジスト膜に転写するリソグラフィー法が用いられる。露光光源が短波長光である程、転写されるパターンの微細化が可能であるため、露光光源としてはArFエキシマレーザー光(波長193nm)、Fエキシマレーザー光(波長157nm)が検討されてきた。そして、これらの露光光源に対応した感光性レジスト材料も盛んに開発されてきた。In the manufacture of an integrated circuit such as a semiconductor, a lithography method in which a mask pattern obtained by irradiating a mask with exposure light source light is projected onto a photosensitive resist film on a substrate and the pattern is transferred to the photosensitive resist film Is used. As the exposure light source is shorter wavelength light, the transferred pattern can be made finer. Therefore, ArF excimer laser light (wavelength 193 nm) and F 2 excimer laser light (wavelength 157 nm) have been studied as exposure light sources. . Also, photosensitive resist materials corresponding to these exposure light sources have been actively developed.

一方、近年では次世代のリソグラフィー法として、電子線、X線またはEUV光を露光光源として用いたリソグラフィー法が注目されている。
前記リソグラフィー法における感光性レジスト材料としては、酸の作用によりアルカリ溶解性が増大する重合体と、光酸発生剤とを含むレジスト組成物が、用いられる。
前記重合体として、特許文献1にはフッ素原子を有さないスチレン類の繰り返し単位(下記繰り返し単位(PV1)等。)を含む重合体が記載され、特許文献2には側鎖に含フッ素脂肪族環構造を有するアクリレートの繰り返し単位(下記繰り返し単位(FANb)等。)を含む重合体が記載され、特許文献3には主鎖に結合したトリフルオロメチル基を有する脂肪族アクリレートの繰り返し単位(下記繰り返し単位(FAAd)等。)を含む重合体が記載されている。
On the other hand, in recent years, as a next-generation lithography method, a lithography method using an electron beam, X-ray or EUV light as an exposure light source has attracted attention.
As the photosensitive resist material in the lithography method, a resist composition containing a polymer whose alkali solubility is increased by the action of an acid and a photoacid generator is used.
As the polymer, Patent Document 1 describes a polymer containing a repeating unit of styrenes having no fluorine atom (the following repeating unit (P V1 ) and the like), and Patent Document 2 includes a fluorine-containing side chain. A polymer containing a repeating unit of an acrylate having an aliphatic ring structure (the following repeating unit ( FANb ) etc.) is described, and Patent Document 3 discloses a repeating aliphatic acrylate having a trifluoromethyl group bonded to the main chain. A polymer containing a unit (the following repeating unit (F AAd ) and the like) is described.

Figure 2009011364
Figure 2009011364

また、非特許文献1と2には、塩素原子または臭素原子を有するスチレン類の繰り返し単位を含む重合体を含むレジスト組成物は、該繰り返し単位を含まない重合体を含むレジスト組成物に比較して、電子線に対する感度が高いと報告されている。しかし、非特許文献1と2には、フッ素原子を有するスチレン類の繰り返し単位を含む含フッ素重合体に関しては記載がされていない。   Further, in Non-Patent Documents 1 and 2, a resist composition containing a polymer containing a repeating unit of styrenes having a chlorine atom or a bromine atom is compared with a resist composition containing a polymer not containing the repeating unit. Therefore, it is reported that the sensitivity to electron beams is high. However, Non-Patent Documents 1 and 2 do not describe a fluorine-containing polymer containing a repeating unit of styrenes having a fluorine atom.

特開2005−266801号公報JP 2005-266801 A 特開2005−275283号公報JP 2005-275283 A 特開2005−275041号公報JP 2005-275041 A Jpn.J.Appl.Phys.43(6B),2004,pp.3971−3973Jpn. J. et al. Appl. Phys. 43 (6B), 2004, pp. 3971-3973 Jpn.J.Appl.Phys.44(26),2005,pp.L842−L844Jpn. J. et al. Appl. Phys. 44 (26), 2005, pp. L842-L844

電子線、X線またはEUV光を露光光源として用いたリソグラフィー法に用いられる感光性レジスト材料は、電子線、X線またはEUV光に対して高感度であるのが、極微細パターンを形成する観点から望ましい。そのためには、電子線、X線またはEUV光により、イオン化しやすいか2次電子を発生しやすい酸発生剤の酸発生を促進する、酸の作用によりアルカリ溶解性が増大する重合体を用いるのが望ましい。
また、基板上に感光性レジスト材料から形成されるレジスト膜は、基板に極微細パターンを形成する観点から、エッチング耐性に優れているのが望ましい。
しかし、これらの特性を満たす、酸の作用によりアルカリ溶解性が増大する重合体は知られていない。
The photosensitive resist material used in the lithography method using an electron beam, X-ray or EUV light as an exposure light source is highly sensitive to an electron beam, X-ray or EUV light. Desirable from. For this purpose, use is made of a polymer that promotes acid generation of an acid generator that is easily ionized or easily generates secondary electrons by electron beam, X-ray or EUV light, and that increases alkali solubility by the action of an acid. Is desirable.
Moreover, it is desirable that the resist film formed from the photosensitive resist material on the substrate is excellent in etching resistance from the viewpoint of forming an ultrafine pattern on the substrate.
However, there is no known polymer that satisfies these characteristics and has increased alkali solubility by the action of an acid.

本発明は、以下の構成を要旨とするものである。
<1> 主鎖に結合したフッ素原子または含フッ素アルキル基を有し、側鎖に芳香族環構造を有する繰り返し単位(F)を含む、酸の作用によりアルカリ溶解性が増大する含フッ素重合体(PF)と、酸を発生する化合物とを含むことを特徴とする、電子線、X線またはEUV光を用いたリソグラフィー法に用いられるレジスト組成物。
The gist of the present invention is as follows.
<1> A fluorinated polymer having a fluorine atom or a fluorinated alkyl group bonded to the main chain and containing a repeating unit (F) having an aromatic ring structure in the side chain and having increased alkali solubility by the action of an acid A resist composition used for a lithography method using electron beam, X-ray or EUV light, comprising (PF) and a compound capable of generating an acid.

<2> 繰り返し単位(F)が、下式(F)で表される繰り返し単位である<1>に記載のレジスト組成物。<2> The resist composition according to <1>, wherein the repeating unit (F) is a repeating unit represented by the following formula (F V ).

Figure 2009011364
Figure 2009011364

式中の記号は下記の意味を示す。
:フッ素原子または炭素数1〜3の含フッ素アルキル基。
F1、RF2、RF3:それぞれ独立に、水素原子、塩素原子、臭素原子、フッ素原子または炭素数6〜20の芳香族環構造を有する1価有機基であり、かつRF1、RF2およびRF3の少なくとも1個は炭素数6〜20の芳香族環構造を有する1価有機基である。
The symbols in the formula have the following meanings.
X F : a fluorine atom or a fluorine-containing alkyl group having 1 to 3 carbon atoms.
R F1 , R F2 , R F3 : each independently a hydrogen atom, a chlorine atom, a bromine atom, a fluorine atom, or a monovalent organic group having an aromatic ring structure having 6 to 20 carbon atoms, and R F1 , R F2 And at least one of R F3 is a monovalent organic group having an aromatic ring structure having 6 to 20 carbon atoms.

<3> 繰り返し単位(F)が、下式(F1)、下式(F2)、下式(F3)および下式(F4)で表される繰り返し単位からなる群から選ばれる少なくとも1種の繰り返し単位(Fn)である<1>または<2>に記載のレジスト組成物。<3> A group in which the repeating unit (F) is composed of repeating units represented by the following formula (F V 1), the following formula (F V 2), the following formula (F V 3), and the following formula (F V 4). The resist composition according to <1> or <2>, which is at least one type of repeating unit (F V n) selected from:

Figure 2009011364
Figure 2009011364

式中の記号は下記の意味を示す。
F1:フッ素原子またはトリフルオロメチル基。
r1およびr2:それぞれ独立に0〜2の整数であって、r1とr2の和は1〜3の整数である。
:アルキル基、アルコキシアルキル基、式−C(O)Rで表されるアルキルカルボニル基および式−(CHC(O)OR(nは1〜3の整数)で表されるアルコキシカルボニルアルキル基からなる群から選ばれる、フッ素原子を有していてもよい炭素数1〜20の基、または、式−C(CFOHで表される基を1つ以上有する炭素数4〜20の1価の有機基。
:アルキル基、アルコキシアルキル基および式−(CHC(O)OR(nは1〜3の整数)で表されるアルコキシカルボニルアルキル基からなる群から選ばれる、フッ素原子を有していてもよい炭素数1〜20の基、または、式−C(CFOHで表される基を1つ以上有する炭素数4〜20の1価の有機基。
The symbols in the formula have the following meanings.
X F1 : a fluorine atom or a trifluoromethyl group.
r1 and r2 are each independently an integer of 0 to 2, and the sum of r1 and r2 is an integer of 1 to 3.
Y F : an alkyl group, an alkoxyalkyl group, an alkylcarbonyl group represented by the formula —C (O) R, and a formula — (CH 2 ) n C (O) OR (n is an integer of 1 to 3) Carbon having 1 to 20 carbon atoms which may have a fluorine atom, or one or more groups represented by the formula —C (CF 3 ) 2 OH, selected from the group consisting of alkoxycarbonylalkyl groups A monovalent organic group of formula 4-20.
W F : has a fluorine atom selected from the group consisting of an alkyl group, an alkoxyalkyl group, and an alkoxycarbonylalkyl group represented by the formula — (CH 2 ) n C (O) OR (n is an integer of 1 to 3). Or a monovalent organic group having 4 to 20 carbon atoms, which may have one or more groups represented by the formula -C (CF 3 ) 2 OH.

<4> 含フッ素重合体(PF)の数平均分子量に対する重量平均分子量の比が1.5以下である<1>〜<3>のいずれかに記載のレジスト組成物。
<5> 酸を発生する化合物が、活性光線の照射によりスルホン酸を発生する化合物である<1>〜<4>のいずれかに記載のレジスト組成物。
<6> 含フッ素重合体(PF)の総質量100質量部に対して、酸を発生する化合物を0.1〜20質量部含む<1>〜<5>のいずれかに記載のレジスト組成物。
<7> 含フッ素重合体(PF)が、全繰り返し単位に対して、繰り返し単位(F)を1〜80モル%含む<1>〜<6>のいずれかに記載のレジスト組成物。
<8> 含フッ素重合体(PF)が、繰り返し単位(F)を形成する単量体のリビングラジカル重合またはリビングカチオン重合により製造される<1>〜<7>のいずれかに記載のレジスト組成物。
<4> The resist composition according to any one of <1> to <3>, wherein the ratio of the weight average molecular weight to the number average molecular weight of the fluoropolymer (PF) is 1.5 or less.
<5> The resist composition according to any one of <1> to <4>, wherein the compound that generates acid is a compound that generates sulfonic acid upon irradiation with actinic rays.
<6> The resist composition according to any one of <1> to <5>, including 0.1 to 20 parts by mass of an acid-generating compound with respect to 100 parts by mass of the total mass of the fluoropolymer (PF). .
<7> The resist composition according to any one of <1> to <6>, wherein the fluoropolymer (PF) contains 1 to 80 mol% of the repeating unit (F) with respect to all repeating units.
<8> The resist composition according to any one of <1> to <7>, wherein the fluoropolymer (PF) is produced by living radical polymerization or living cationic polymerization of a monomer that forms the repeating unit (F). object.

<9> 含フッ素重合体(PF)が下式(G1)、下式(G2)、下式(G3)および下式(G4)で表される繰り返し単位からなる群から選ばれる少なくとも1種の繰り返し単位(Gn)を含む、<1>〜<8>のいずれかに記載のレジスト組成物。<9> The fluoropolymer (PF) is composed of repeating units represented by the following formula (G V 1), the following formula (G V 2), the following formula (G V 3), and the following formula (G V 4). The resist composition according to any one of <1> to <8>, comprising at least one repeating unit (G V n) selected from the group.

Figure 2009011364
Figure 2009011364

式中の記号は下記の意味を示す。
G1、RG2およびRG3:それぞれ独立に、水素原子、アルキル基またはヒドロキシアルキル基。
:水素原子、ハロゲン原子、メチル基、ヒドロキシアルキル基またはハロアルキル基。
およびW:それぞれ独立に、炭素数1〜20の酸分解性基。
g:1〜4の整数。
The symbols in the formula have the following meanings.
R G1 , R G2 and R G3 : each independently a hydrogen atom, an alkyl group or a hydroxyalkyl group.
T G : a hydrogen atom, a halogen atom, a methyl group, a hydroxyalkyl group or a haloalkyl group.
Z G and W G : each independently an acid-decomposable group having 1 to 20 carbon atoms.
g: An integer of 1 to 4.

<10> 含フッ素重合体(PF)が下式(Q1)、下式(Q2)、下式(Q3)、下式(Q4)および下式(Q5)で表される繰り返し単位からなる群から選ばれる少なくとも1種の繰り返し単位(Qn)を含む、<1>〜<9>のいずれかに記載のレジスト組成物。<10> The fluorine-containing polymer (PF) is represented by the following formula (Q V 1), the following formula (Q V 2), the following formula (Q V 3), the following formula (Q V 4), and the following formula (Q V 5). The resist composition according to any one of <1> to <9>, comprising at least one repeating unit (Q V n) selected from the group consisting of repeating units represented by:

Figure 2009011364
Figure 2009011364

式中の記号は下記の意味を示す。
Q1、RQ2およびRQ3:それぞれ独立に、水素原子、アルキル基またはヒドロキシアルキル基。
:水素原子、ハロゲン原子、メチル基、ヒドロキシアルキル基またはハロアルキル基。
q:1〜4の整数。
The symbols in the formula have the following meanings.
R Q1 , R Q2 and R Q3 : each independently a hydrogen atom, an alkyl group or a hydroxyalkyl group.
T Q : a hydrogen atom, a halogen atom, a methyl group, a hydroxyalkyl group or a haloalkyl group.
q: An integer of 1 to 4.

<11> 含フッ素重合体(PF)が、繰り返し単位(Fn)と繰り返し単位(Gn)と繰り返し単位(Qn)とを含み、全繰り返し単位に対して、繰り返し単位(Fn)を5〜50モル%含み、繰り返し単位(Gn)を10〜80モル%含み、繰り返し単位(Qn)を5〜50モル%含む、<10>に記載のレジスト組成物。
<12> <1>〜<11>のいずれかに記載のレジスト組成物と、有機溶媒とを含む、電子線、X線またはEUV光を用いたリソグラフィー法に用いられるレジスト形成組成物。
<11> The fluoropolymer (PF) includes a repeating unit (F V n), a repeating unit (G V n), and a repeating unit (Q V n), and the repeating unit (F the V n) contains 5 to 50 mol%, wherein the repeating units (G V n) 10~80 mol%, including repeating units (Q V n) from 5 to 50 mol%, the resist composition according to <10> .
<12> A resist forming composition for use in a lithography method using an electron beam, X-rays or EUV light, comprising the resist composition according to any one of <1> to <11> and an organic solvent.

本発明により、電子線、X線またはEUV光に対する感度が高く、エッチング耐性に優れ、電子線、X線またはEUV光を用いたリソグラフィー法に用いられるレジスト組成物が提供される。   According to the present invention, there is provided a resist composition having high sensitivity to electron beam, X-ray or EUV light, excellent etching resistance, and used for lithography using electron beam, X-ray or EUV light.

本明細書において、基中の記号は、特に記載しない限り前記と同義である。
本明細書において、式(f)で表される化合物を化合物(f)とも、式(F)で表される繰り返し単位を繰り返し単位(F)とも、式−OYで表される基を−OYとも、記す。他の化合物と他の基も同様に記す。
In the present specification, symbols in groups are as defined above unless otherwise specified.
In this specification, the compound represented by the formula (f) is the compound (f), the repeating unit represented by the formula (F) is the repeating unit (F), the group represented by the formula -OY F is- Also referred to as OY F. Other compounds and other groups are also described in the same manner.

本発明は、主鎖に結合したフッ素原子または含フッ素アルキル基を有し、側鎖に芳香族環構造を有する繰り返し単位(F)を含む酸の作用によりアルカリ溶解性が増大する含フッ素重合体(PF)と、酸を発生する化合物(酸発生剤)とを含む、電子線、X線またはEUV光を用いたリソグラフィー法(以下、単にリソグラフィー法ともいう。)に用いられるレジスト組成物を提供する。   The present invention relates to a fluorine-containing polymer having an alkali solubility increased by the action of an acid having a repeating unit (F) having a fluorine atom or a fluorine-containing alkyl group bonded to the main chain and having an aromatic ring structure in the side chain. Provided is a resist composition used in a lithography method (hereinafter also simply referred to as a lithography method) using electron beam, X-ray or EUV light, which comprises (PF) and a compound that generates an acid (acid generator). To do.

本発明における含フッ素重合体(PF)は、電子線、X線またはEUV光に対する吸光断面積が大きいフッ素原子を有し芳香族環構造を有するため、電子線、X線またはEUV光により、イオン化しやすいか2次電子を放出しやすいと考えられる。そのため、含フッ素重合体(PF)が、電子線、X線またはEUV光により活性化されやすく酸発生剤の酸発生を促進すると考えられる。したがって、本発明のレジスト組成物は、酸発生効率が高く、電子線、X線またはEUV光に対して高感度になると考えられる。
また、含フッ素重合体(PF)は、主鎖に結合したフッ素原子または含フッ素アルキル基を有する重合体であり、電子線、X線またはEUV光によるイオン化または2次電子の放出により主鎖が分断されて低分子量化するため、アルカリ溶解性が増大しやすいと考えられる。アルカリ溶解性が増大するとは、例えば酸の作用により、重合体中のアルカリ可溶性基の保護基が脱保護化し、重合体がアルカリ性水溶液に可溶となることである。一般的にリソグラフィー用途では、アルカリ性水溶液として2.38質量%のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)水溶液が現像液として使用される。アルカリ溶解性の指標としては現像速度(nm/s)が用いられる。一般的には10nm/s以上であれば、アルカリ可溶性重合体として使用できる。
そのため、本発明のレジスト組成物から形成された感光性レジスト膜の露光部分は、アルカリ現像液によって容易に除去できる。
したがって、本発明のレジスト組成物を用いることにより、リソグラフィー法による極微細パターンの形成が可能となる。
Since the fluoropolymer (PF) in the present invention has a fluorine atom having a large absorption cross section for electron beam, X-ray or EUV light and has an aromatic ring structure, it is ionized by electron beam, X-ray or EUV light. Or secondary electrons are likely to be emitted. Therefore, it is considered that the fluoropolymer (PF) is easily activated by electron beam, X-ray or EUV light and promotes acid generation of the acid generator. Therefore, it is considered that the resist composition of the present invention has high acid generation efficiency and high sensitivity to electron beams, X-rays or EUV light.
In addition, the fluorinated polymer (PF) is a polymer having a fluorine atom or a fluorinated alkyl group bonded to the main chain, and the main chain is ionized by electron beam, X-ray or EUV light or emitted by secondary electrons. It is considered that the alkali solubility is likely to increase because the molecular weight is reduced by being divided. The increase in alkali solubility means that the protective group of the alkali-soluble group in the polymer is deprotected by the action of an acid, for example, and the polymer becomes soluble in an alkaline aqueous solution. In general, for lithography applications, a 2.38% by mass tetramethylammonium hydroxide (TMAH) aqueous solution is used as a developer as an alkaline aqueous solution. The development rate (nm / s) is used as an indicator of alkali solubility. Generally, if it is 10 nm / s or more, it can be used as an alkali-soluble polymer.
Therefore, the exposed portion of the photosensitive resist film formed from the resist composition of the present invention can be easily removed with an alkali developer.
Therefore, by using the resist composition of the present invention, it is possible to form a very fine pattern by lithography.

含フッ素重合体(PF)における繰り返し単位(F)は、1種のみからなっていてもよく、2種以上からなっていてもよい。   The repeating unit (F) in the fluoropolymer (PF) may consist of only one type or may consist of two or more types.

繰り返し単位(F)は、主鎖に結合したフッ素原子または含フッ素アルキル基を有し、側鎖に芳香族環構造を有する繰り返し単位であれば、特に限定されない。含フッ素重合体(PF)における芳香族環構造は、主鎖に直接結合しているのが好ましい。
繰り返し単位(F)は、下記繰り返し単位(F)が好ましい。
含フッ素重合体(PF)は、繰り返し単位(F)を必須して含むことが好ましい。また、繰り返し単位(F)の他に任意成分として、繰り返し単位(Gn)および/または繰り返し単位(Qn)を含むことがより好ましい。
The repeating unit (F) is not particularly limited as long as it has a fluorine atom or a fluorine-containing alkyl group bonded to the main chain and has an aromatic ring structure in the side chain. The aromatic ring structure in the fluoropolymer (PF) is preferably directly bonded to the main chain.
The repeating unit (F) is preferably the following repeating unit (F V ).
The fluorinated polymer (PF) preferably contains a repeating unit (F V ) as an essential component. In addition to the repeating unit (F V ), it is more preferable that the repeating unit (G V n) and / or the repeating unit (Q V n) be included as an optional component.

Figure 2009011364
Figure 2009011364

は、フッ素原子またはトリフルオロメチル基であるのが好ましい。X F is preferably a fluorine atom or a trifluoromethyl group.

F1、RF2およびRF3は、それぞれ独立に水素原子、フッ素原子または炭素数6〜20の芳香族環構造を有する1価有機基であるのが好ましく、RF1とRF2が水素原子またはフッ素原子でありRF3が炭素数6〜20の芳香族環構造を有する1価有機基であるのが特に好ましい。
また、前記1価有機基中の芳香族環構造を形成する炭素原子には、官能基(ヒドロキシ基、カルボキシル基等。)または官能基から誘導される基が結合していてもよい。
R F1 , R F2 and R F3 are each independently preferably a hydrogen atom, a fluorine atom or a monovalent organic group having an aromatic ring structure having 6 to 20 carbon atoms, and R F1 and R F2 are each a hydrogen atom or It is particularly preferable that it is a monovalent organic group which is a fluorine atom and R F3 has an aromatic ring structure having 6 to 20 carbon atoms.
In addition, a functional group (hydroxy group, carboxyl group, etc.) or a group derived from the functional group may be bonded to the carbon atom forming the aromatic ring structure in the monovalent organic group.

繰り返し単位(F)は、下記繰り返し単位(F1)、下記繰り返し単位(F2)、下記繰り返し単位(F3)および下記繰り返し単位(F4)からなる群から選ばれる少なくとも1種の繰り返し単位(Fn)であるのが特に好ましい。繰り返し単位(F)は、なかでも下記繰り返し単位(F1)がとりわけ好ましい。The repeating unit (F) is at least one selected from the group consisting of the following repeating unit (F V 1), the following repeating unit (F V 2), the following repeating unit (F V 3), and the following repeating unit (F V 4). Particular preference is given to seed repeating units (F V n). The repeating unit (F) is particularly preferably the following repeating unit (F V 1).

Figure 2009011364
Figure 2009011364

繰り返し単位(F2)における−OHまたは−OYが結合するベンゼン環の炭素原子の位置と、繰り返し単位(F3)における−COOHまたは−COOYが結合するベンゼン環の炭素原子の位置と、繰り返し単位(F4)における−C(CFOHまたは−C(CFOYが結合するベンゼン環の炭素原子の位置とは、特に限定されない。The position of the carbon atom of the benzene ring to which —OH or —OY F is bonded in the repeating unit (F V 2) and the position of the carbon atom of the benzene ring to which —COOH or —COOY F is bonded in the repeating unit (F V 3) And the position of the carbon atom of the benzene ring to which —C (CF 3 ) 2 OH or —C (CF 3 ) 2 OY F is bonded in the repeating unit (F V 4) is not particularly limited.

r1およびr2は、一方が1であり他方が0であるか、それぞれ1であるのが好ましい。
は、メチル基、後述の基(g1)、後述の基(g2)、後述の基(g3)または後述の基(g4)であるのが好ましい。
は、メチル基、後述の基(g1)、後述の基(g2)または後述の基(g3)であるのが好ましい。
It is preferable that one of r1 and r2 is 1 and the other is 0, or each is 1.
Y F is a methyl group, described in group (g1), below the group (g2), preferably a later group (g3) or later group (g4).
W F is methyl, below the group (g1), is preferably below the group (g2) or later group (g3).

繰り返し単位(F)の具体例としては、下記の繰り返し単位が挙げられる。繰り返し単位(F)としては、なかでも、2-フルオロスチレンまたは2-トリフルオロメチルスチレンの重合に基づく繰り返し単位が好ましい。   Specific examples of the repeating unit (F) include the following repeating units. Among them, the repeating unit (F) is preferably a repeating unit based on polymerization of 2-fluorostyrene or 2-trifluoromethylstyrene.

Figure 2009011364
Figure 2009011364

含フッ素重合体(PF)は、全繰り返し単位に対して、繰り返し単位(F)を1モル%以上含むのが好ましい。また、繰り返し単位(F)の上限は、特に限定されず、80モル%以下が好ましい。繰り返し単位(F)は、5〜50モル%含むのがより好ましい。   The fluoropolymer (PF) preferably contains 1 mol% or more of the repeating unit (F) with respect to all repeating units. Moreover, the upper limit of a repeating unit (F) is not specifically limited, 80 mol% or less is preferable. It is more preferable that the repeating unit (F) is contained in an amount of 5 to 50 mol%.

含フッ素重合体(PF)は、酸の作用によりアルカリ溶解性が増大する含フッ素重合体である。
含フッ素重合体(PF)は、酸の作用により分解する基(酸分解性基)を有する繰り返し単位を含むのが好ましく、下記繰り返し単位(G1)、下記繰り返し単位(G2)、下記繰り返し単位(G3)および下記繰り返し単位(G4)からなる群から選ばれる少なくとも1種の繰り返し単位(Gn)を含むのが特に好ましい。
The fluoropolymer (PF) is a fluoropolymer whose alkali solubility is increased by the action of an acid.
The fluorinated polymer (PF) preferably contains a repeating unit having a group (acid-decomposable group) that is decomposed by the action of an acid. The following repeating unit (G V 1), the following repeating unit (G V 2), It is particularly preferable to include at least one repeating unit (G V n) selected from the group consisting of the following repeating unit (G V 3) and the following repeating unit (G V 4).

Figure 2009011364
Figure 2009011364

繰り返し単位(G1)、(G2)および(G4)におけるRG1、RG2およびRG3は、それぞれが水素原子であるのが好ましい。
繰り返し単位(G3)におけるTは、水素原子、フッ素原子、メチル基またはトリフルオロメチル基であるのが好ましい。
繰り返し単位(G1)および繰り返し単位(G4)におけるZは、それぞれ独立に、式−C(Z)(Z)O(Z)で表される基;基(g1)、式−C(O)C(Zで表される基;基(g2)、式−C(Zで表される基;基(g3)または式−C(Z)(Z)C(O)OC(Z)で表される基;基(g4)であるのが好ましい。
繰り返し単位(G2)および繰り返し単位(G3)におけるWは、それぞれ独立に、式−C(Z)(Z)O(Z)で表される基;基(g1)、式−C(O)C(Zで表される基;基(g2)または式−C(Zで表される基;基(g3)であるのが好ましい。
式中の記号は以下の意味を示す(以下同様。)。
、Z:それぞれ独立に、水素原子または炭素数1〜8の炭化水素基。
:炭素数1〜16の炭化水素基。
:炭素数1〜16の炭化水素基であり、3個のZは同一であってもよく異なっていてもよい。また、2個のZが式中の炭素原子と共同して環式炭化水素基を形成していてもよい。
R G1 , R G2 and R G3 in the repeating units (G V 1), (G V 2) and (G V 4) are each preferably a hydrogen atom.
T G in the repeating unit (G V 3) is a hydrogen atom, a fluorine atom, preferably a methyl group or a trifluoromethyl group.
Z G in the repeating unit (G V 1) and the repeating unit (G V 4) is each independently a group represented by the formula —C (Z A ) (Z B ) O (Z C ); group (g1) A group represented by formula -C (O) C (Z D ) 3 ; a group represented by group (g2), formula -C (Z D ) 3 ; a group (g3) or a formula -C (Z A ) A group represented by (Z B ) C (O) OC (Z D ); preferably a group (g4).
W G in the repeating unit (G V 2) and the repeating unit (G V 3) is each independently a group represented by the formula —C (Z A ) (Z B ) O (Z C ); group (g1) And a group represented by the formula -C (O) C (Z D ) 3 ; a group represented by the group (g2) or the formula -C (Z D ) 3 ; and a group (g3).
The symbols in the formula have the following meanings (the same applies hereinafter).
Z A and Z B are each independently a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 8 carbon atoms.
Z C : a hydrocarbon group having 1 to 16 carbon atoms.
Z D : a hydrocarbon group having 1 to 16 carbon atoms, and three Z D may be the same or different. Further, two Z D may form a cyclic hydrocarbon group in cooperation with the carbon atom in the formula.

基(g1)の具体例としては、下記の基が挙げられる。   Specific examples of the group (g1) include the following groups.

Figure 2009011364
Figure 2009011364

基(g2)の具体例としては、下記の基が挙げられる。   Specific examples of the group (g2) include the following groups.

Figure 2009011364
Figure 2009011364

基(g3)の具体例としては、下記の基が挙げられる。   Specific examples of the group (g3) include the following groups.

Figure 2009011364
基(g4)の具体例としては、下記の基が挙げられる。
Figure 2009011364
Figure 2009011364
Specific examples of the group (g4) include the following groups.
Figure 2009011364

繰り返し単位(G1)、(G2)および(G4)におけるgは、1であるのが好ましい。
繰り返し単位(Gn)としては、繰り返し単位が(G2)であり、RG1、RG2およびRG3は、それぞれが水素原子であり、gは、1であるのが特に好ましい。
G in the repeating units (G V 1), (G V 2) and (G V 4) is preferably 1.
As the repeating unit (G V n), it is particularly preferable that the repeating unit is (G V 2), R G1 , R G2 and R G3 are each a hydrogen atom and g is 1.

含フッ素重合体(PF)は、全繰り返し単位に対して、酸分解性基を有する繰り返し単位を1モル%以上含むのが好ましい。前記繰り返し単位の上限は、特に限定されず、80モル%以下が好ましい。   The fluoropolymer (PF) preferably contains 1 mol% or more of repeating units having an acid-decomposable group with respect to all repeating units. The upper limit of the repeating unit is not particularly limited and is preferably 80 mol% or less.

含フッ素重合体(PF)は、さらに、下記繰り返し単位(Q1)、下記繰り返し単位(Q2)、下記繰り返し単位(Q3)、下記繰り返し単位(Q4)および下記繰り返し単位(Q5)からなる群から選ばれる少なくとも1種の繰り返し単位(Qn)を含むのが好ましい。The fluoropolymer (PF) further includes the following repeating unit (Q V 1), the following repeating unit (Q V 2), the following repeating unit (Q V 3), the following repeating unit (Q V 4) and the following repeating unit. It is preferable to include at least one repeating unit (Q V n) selected from the group consisting of (Q V 5).

Figure 2009011364
Figure 2009011364

繰り返し単位(Q1)〜(Q3)および(Q5)におけるRQ1、RQ2およびRQ3は、それぞれが水素原子であるのが好ましい。
繰り返し単位(Q3)におけるTは、水素原子、フッ素原子、メチル基またはトリフルオロメチル基であるのが好ましい。
繰り返し単位(Q1)、(Q2)および(Q5)におけるqは、1であるのが好ましい。
R Q1 , R Q2 and R Q3 in the repeating units (Q V 1) to (Q V 3) and (Q V 5) are each preferably a hydrogen atom.
T Q in the repeating unit (Q V 3) is preferably a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group.
Q in the repeating units (Q V 1), (Q V 2) and (Q V 5) is preferably 1.

繰り返し単位(Qn)の具体例としては、下記化合物が挙げられる。繰り返し単位(Qn)としては、なかでも、ヒドロキシスチレンの重合に基づく繰り返し単位が好ましい。Specific examples of the repeating unit (Q V n) include the following compounds. As the repeating unit (Q V n), a repeating unit based on the polymerization of hydroxystyrene is particularly preferable.

Figure 2009011364
Figure 2009011364

含フッ素重合体(PF)は、全繰り返し単位に対して、繰り返し単位(Qn)を1モル%以上含むのが好ましい。また、繰り返し単位(Qn)の上限は、特に限定されず、80モル%以下が好ましい。The fluoropolymer (PF) preferably contains 1 mol% or more of repeating units (Q V n) based on all repeating units. The upper limit of the repeating units (Q V n) is not particularly limited, but is preferably 80 mol% or less.

含フッ素重合体(PF)の重量平均分子量は、1000〜100000であるのが好ましい。   The weight average molecular weight of the fluoropolymer (PF) is preferably 1000 to 100,000.

含フッ素重合体(PF)は、分子量分布が狭い重合体であるのが好ましい。含フッ素重合体(PF)の数平均分子量に対する重量平均分子量の比(重量平均分子量/数平均分子量)は、1.5以下が好ましく、1.4以下が特に好ましい。前記比の下限は、特に限定されず、1.0である。
この場合の含フッ素重合体(PF)は電子線、X線またはEUV光に対する透明性および感度と、エッチング耐性と、アルカリ現像液に対する溶解性とが特に高く、高解像度かつパターン形状の良好なレジスト組成物がより容易に調製可能である。
The fluorinated polymer (PF) is preferably a polymer having a narrow molecular weight distribution. The ratio of the weight average molecular weight to the number average molecular weight of the fluoropolymer (PF) (weight average molecular weight / number average molecular weight) is preferably 1.5 or less, particularly preferably 1.4 or less. The lower limit of the ratio is not particularly limited and is 1.0.
The fluorine-containing polymer (PF) in this case has a particularly high transparency and sensitivity to electron beams, X-rays or EUV light, etching resistance, and solubility in an alkali developer, and has high resolution and a good pattern shape. The composition can be more easily prepared.

分子量分布が狭い含フッ素重合体(PF)は、繰り返し単位(F)を形成する単量体のリビング重合により製造するのが好ましく、リビングラジカル重合またはリビングカチオン重合により製造するのがより好ましく、リビングカチオン重合により製造するのが特に好ましい。
本明細書におけるリビングラジカル重合は、単量体の重合において重合末端の活性が常に保持されて進行するラジカル重合を意味するだけでなく、重合末端が不活性化された種と重合末端が活性化された種とが平衡しながら進行する擬リビング重合も意味する。
The fluorine-containing polymer (PF) having a narrow molecular weight distribution is preferably produced by living polymerization of a monomer that forms the repeating unit (F), more preferably produced by living radical polymerization or living cationic polymerization. It is particularly preferred to produce by cationic polymerization.
Living radical polymerization in this specification means not only radical polymerization in which polymerization end activity is always maintained in the polymerization of monomers, but also the species in which the polymerization end is deactivated and the polymerization end are activated. It also means quasi-living polymerization that proceeds in equilibrium with the generated species.

リビングラジカル重合は、チオカルボニルチオ化合物等の連鎖移動剤を用いる方法(たとえば、国際公開1998/001478号パンフレットに記載の方法。)、コバルトポルフィリン錯体、ニトロキシド化合物等のラジカル捕捉剤を用いる方法、または、有機ハロゲン化物等を開始剤として用い遷移金属錯体を触媒として用いる原子移動ラジカル重合法等によって行うのが好ましい。
本明細書におけるリビングカチオン重合は、単量体の重合において重合末端の活性が常に保持されて進行するカチオン重合を意味するだけでなく、重合末端が不活性化された種と重合末端が活性化された種とが平衡しながら進行する擬リビング重合も意味する。
Living radical polymerization is a method using a chain transfer agent such as a thiocarbonylthio compound (for example, a method described in WO 1998/001478 pamphlet), a method using a radical scavenger such as a cobalt porphyrin complex or a nitroxide compound, or It is preferably carried out by an atom transfer radical polymerization method using an organic halide or the like as an initiator and a transition metal complex as a catalyst.
The living cationic polymerization in this specification means not only cationic polymerization in which the activity of the polymerization terminal is always maintained in the polymerization of the monomer, but also the species whose polymerization terminal is deactivated and the polymerization terminal are activated. It also means quasi-living polymerization that proceeds in equilibrium with the generated species.

リビングカチオン重合は、重合開始剤の1成分としての有機ハロゲン化合物、ルイス酸性のハロゲン化金属化合物、および溶媒の存在下に、繰り返し単位(F)を形成する単量体を重合させて行うのが好ましい。   Living cationic polymerization is performed by polymerizing a monomer that forms the repeating unit (F) in the presence of an organic halogen compound, a Lewis acidic metal halide compound, and a solvent as one component of a polymerization initiator. preferable.

有機ハロゲン化合物の具体例としては、ハロベンゼン、1−フェニルアルキルハライド、2−フェニルアルキルハライド、ジフェニルアルキルハライドが挙げられる。
ルイス酸性のハロゲン化金属化合物の具体例としては、SnCl、SnBr、BF、AlCl、AlBr、SbCl、FeCl、TiCl、Al(CHCHClが挙げられる。
溶媒の具体例としては、塩化メチレン、クロロホルム、ベンゼン、トルエン、ニトロメタン、ニトロベンゼンが挙げられる。
リビングラジカル重合における反応温度は、−78℃〜0℃が好ましい。反応圧力は特に限定されない。
Specific examples of the organic halogen compound include halobenzene, 1-phenylalkyl halide, 2-phenylalkyl halide, and diphenylalkyl halide.
Specific examples of Lewis acidic metal halide compounds include SnCl 4 , SnBr 4 , BF 3 , AlCl 3 , AlBr 3 , SbCl 5 , FeCl 3 , TiCl 4 , and Al (CH 2 CH 3 ) 2 Cl.
Specific examples of the solvent include methylene chloride, chloroform, benzene, toluene, nitromethane, and nitrobenzene.
The reaction temperature in the living radical polymerization is preferably -78 ° C to 0 ° C. The reaction pressure is not particularly limited.

本発明における含フッ素重合体(PF)の好ましい態様としては、繰り返し単位(Fn)と繰り返し単位(Gn)とを含み、全繰り返し単位に対して、繰り返し単位(Fn)を5〜50モル%含み繰り返し単位(Gn)を10〜80モル%含む含フッ素重合体が挙げられる。前記含フッ素重合体は、さらに繰り返し単位(Qn)を全繰り返し単位に対して5〜50モル%含むのがより好ましい。
前記態様における含フッ素重合体の重量平均分子量は1000〜30000が好ましい。前記態様における含フッ素重合体の数平均分子量に対する重量平均分子量の比は、1.0〜1.5が好ましく、1.0〜1.4が特に好ましい。
As a preferable aspect of the fluoropolymer (PF) in the present invention, it contains a repeating unit (F V n) and a repeating unit (G V n), and the repeating unit (F V n) is contained in all repeating units. Examples thereof include a fluorine-containing polymer containing 5 to 50 mol% and containing 10 to 80 mol% of repeating units (G V n). The fluoropolymer further preferably contains 5 to 50 mol% of repeating units (Q V n) based on all repeating units.
As for the weight average molecular weight of the fluoropolymer in the said aspect, 1000-30000 are preferable. The ratio of the weight average molecular weight to the number average molecular weight of the fluoropolymer in the above embodiment is preferably 1.0 to 1.5, and particularly preferably 1.0 to 1.4.

本発明における酸発生剤とは、電子線、X線またはEUV光の作用により酸を発生する化合物(以下、光酸発生剤ともいう。)であり、通常は、電子線、X線またはEUV光(以下、これらを活性光線ともいう。)の照射により化学結合が開裂することにより酸を発生する化合物である。前記化合物は、非重合体状の化合物であっても、重合体状の化合物であってもよい。   The acid generator in the present invention is a compound that generates an acid by the action of an electron beam, X-ray or EUV light (hereinafter also referred to as a photoacid generator), and is usually an electron beam, X-ray or EUV light. (Hereinafter, these are also referred to as actinic rays) are compounds that generate an acid when a chemical bond is cleaved by irradiation. The compound may be a non-polymer compound or a polymer compound.

光酸発生剤は、特に限定されず、たとえば、ジアゾニウム塩、ホスホニウム塩、スルホニウム塩、ヨードニウム塩、イミドスルホネート、オキシムスルホネート、ジアゾジスルホン、ジスルホン、o−ニトロベンジルスルホネートが挙げられる。光酸発生剤は、活性光線の照射によりスルホン酸を発生する化合物が好ましい。前記化合物としては、たとえば、スルホニウム塩、ヨードニウム塩、イミドスルホネート、オキシムスルホネート、ジアゾジスルホン、ジスルホンが挙げられる。   The photoacid generator is not particularly limited, and examples thereof include diazonium salts, phosphonium salts, sulfonium salts, iodonium salts, imide sulfonates, oxime sulfonates, diazodisulfones, disulfones, and o-nitrobenzyl sulfonates. The photoacid generator is preferably a compound that generates sulfonic acid when irradiated with actinic rays. Examples of the compound include sulfonium salts, iodonium salts, imide sulfonates, oxime sulfonates, diazodisulfones, and disulfones.

光酸発生剤の具体例としては、ジフェニルヨードニウムトリフレート、ジフェニルヨードニウムピレンスルホネート、ジフェニルヨードニウムヘキサフルオロアンチモネート、ジフェニルヨードニウムドデシルベンゼンスルホネート、ビス(4−tert−ブチルフェニル)ヨードニウムトリフレート、ビス(4−tert−ブチルフェニル)ヨードニウムドデシルベンゼンスルホネート、トリフェニルスルホニウムトリフレート、トリフェニルスルホニウムノナフレート、トリフェニルスルホニウムパーフルオロオクタンスルホネート、トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、トリフェニルスルホニウムナフタレンスルホネート、トリフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホナート、トリフェニルスルホニウムカンファースルホニウム、1−(ナフチルアセトメチル)チオラニウムトリフレート、シクロヘキシルメチル(2−オキソシクロヘキシル)スルホニウムトリフレート、ジシクロヘキシル(2−オキソシクロヘキシル)スルホニウムトリフレート、ジメチル(4−ヒドロキシナフチル)スルホニウムトシレート、ジメチル(4−ヒドロキシナフチル)スルホニウムドデシルベンゼンスルホネート、ジメチル(4−ヒドロキシナフチル)スルホニウムナフタレンスルホネート、トリフェニルスルホニウムカンファースルホネート、(4−ヒドロキシフェニル)ベンジルメチルスルホニウムトルエンスルホネート、(4−メトキシフェニル)フェニルヨードニウムトリフルオロメタンスルホネート、ビス(t−ブチルフェニル)ヨードニウムトリフルオロメタンスルホネート、フェニル−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、メトキシフェニル−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、ナフチル−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、1,1−ビス(4−クロロフェニル)−2,2,2−トリクロロエタン、4−トリスフェナシルスルホン、メシチルフェナシルスルホン、ビス(フェニルスルホニル)メタン、ベンゾイントシレート、1,8−ナフタレンジカルボン酸イミドトリフレート等が挙げられる。   Specific examples of the photoacid generator include diphenyliodonium triflate, diphenyliodonium pyrenesulfonate, diphenyliodonium hexafluoroantimonate, diphenyliodonium dodecylbenzenesulfonate, bis (4-tert-butylphenyl) iodonium triflate, bis (4- tert-butylphenyl) iodonium dodecylbenzenesulfonate, triphenylsulfonium triflate, triphenylsulfonium nonaflate, triphenylsulfonium perfluorooctanesulfonate, triphenylsulfonium hexafluoroantimonate, triphenylsulfonium naphthalenesulfonate, triphenylsulfonium trifluoromethanesulfone Narate, triphenylsulfonium N-sulfolonium, 1- (naphthylacetomethyl) thiolanium triflate, cyclohexylmethyl (2-oxocyclohexyl) sulfonium triflate, dicyclohexyl (2-oxocyclohexyl) sulfonium triflate, dimethyl (4-hydroxynaphthyl) sulfonium tosylate, Dimethyl (4-hydroxynaphthyl) sulfonium dodecylbenzenesulfonate, dimethyl (4-hydroxynaphthyl) sulfonium naphthalenesulfonate, triphenylsulfonium camphorsulfonate, (4-hydroxyphenyl) benzylmethylsulfonium toluenesulfonate, (4-methoxyphenyl) phenyliodonium trifluoro Lomethanesulfonate, bis (t-butylphenyl) iodonium tri Fluoromethanesulfonate, phenyl-bis (trichloromethyl) -s-triazine, methoxyphenyl-bis (trichloromethyl) -s-triazine, naphthyl-bis (trichloromethyl) -s-triazine, 1,1-bis (4-chlorophenyl) ) -2,2,2-trichloroethane, 4-trisphenacylsulfone, mesitylphenacylsulfone, bis (phenylsulfonyl) methane, benzoin tosylate, 1,8-naphthalenedicarboxylic acid imide triflate, and the like.

本発明のレジスト組成物は、含フッ素重合体(PF)の総質量100質量部に対して、酸発生剤を0.1〜20質量部含むのが好ましく、0.1〜10質量部含むのが特に好ましい。   The resist composition of the present invention preferably contains 0.1 to 20 parts by mass of an acid generator, preferably 0.1 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total mass of the fluoropolymer (PF). Is particularly preferred.

本発明のレジスト組成物は、電子線、X線またはEUVリソグラフィー法への適用において、通常は基板表面に塗布し乾燥して製膜されて用いられるため、液状組成物に調製されるのが好ましい。
本発明は、本発明のレジスト組成物と有機溶媒を含むレジスト形成組成物を提供する。本発明のレジスト形成組成物は、含フッ素重合体(PF)の総質量100質量部に対して有機溶媒を100〜10000質量部含むのが好ましい。
The resist composition of the present invention is preferably prepared as a liquid composition because it is usually used after being applied to an electron beam, X-ray or EUV lithography method after being coated on a substrate surface and dried to form a film. .
The present invention provides a resist forming composition comprising the resist composition of the present invention and an organic solvent. It is preferable that the resist forming composition of this invention contains 100-10000 mass parts of organic solvents with respect to 100 mass parts of total mass of a fluoropolymer (PF).

有機溶媒は、含フッ素重合体(PF)と酸発生剤とに対する相溶性が高い溶媒であれば、特に限定されない。有機溶媒は、フッ素系有機溶媒であってもよく、フッ素原子を含まない非フッ素系有機溶媒であってもよい。
有機溶媒の具体例としては、メチルアルコール、エチルアルコール、ジアセトンアルコール等のアルコール類;アセトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、2−ヘプタノン、N−メチルピロリドン、γ−ブチロラクトン等のケトン類;プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルプロピオネート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、カルビトールアセテート、3−メトキシプロピオン酸メチル、3−エトキシプロピオン酸エチル、β−メトキシイソ酪酸メチル、酪酸エチル、酪酸プロピル、メチルイソブチルケトン、酢酸エチル、酢酸2−エトキシエチル、酢酸イソアミル、乳酸メチル、乳酸エチル等のエステル類;トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類;プロピレングリコールメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノイソプロピルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル等のエーテル類;N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド等のアミド類が挙げられる。
An organic solvent will not be specifically limited if it is a solvent with high compatibility with a fluorine-containing polymer (PF) and an acid generator. The organic solvent may be a fluorinated organic solvent or a non-fluorinated organic solvent that does not contain a fluorine atom.
Specific examples of the organic solvent include alcohols such as methyl alcohol, ethyl alcohol, and diacetone alcohol; ketones such as acetone, methyl isobutyl ketone, cyclohexanone, cyclopentanone, 2-heptanone, N-methylpyrrolidone, and γ-butyrolactone. Propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether propionate, propylene glycol monoethyl ether acetate, carbitol acetate, methyl 3-methoxypropionate, ethyl 3-ethoxypropionate, methyl β-methoxyisobutyrate, ethyl butyrate, butyric acid Esters such as propyl, methyl isobutyl ketone, ethyl acetate, 2-ethoxyethyl acetate, isoamyl acetate, methyl lactate, ethyl lactate; toluene, xylene Aromatic hydrocarbons such as propylene glycol methyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monoisopropyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, propylene glycol monomethyl ether, and the like; N, N -Amides such as dimethylformamide and N, N-dimethylacetamide.

本発明のレジスト形成組成物を用いた、電子線、X線またはEUVリソグラフィー法によるレジストパターンの形成方法は、特に限定されない。
前記レジストパターンの形成方法としては、基板上に本発明のレジスト形成組成物を塗布した後に有機溶媒を除去して、基板上に本発明のレジスト組成物から形成されたレジスト膜を形成する工程、基板上のレジスト膜に電子線、X線またはEUV光を露光する工程、および、レジスト膜の感光部分を除去する現像工程をこの順に行うことにより、レジストパターンが形成された基板を得るレジストパターンの形成方法が挙げられる。前記形成方法においては、さらに加熱工程、リンス工程、乾燥工程を適宜組み合わせてもよい。なお、露光とは、電子線、X線またはEUV光の照射も含む概念である。
The method for forming a resist pattern by the electron beam, X-ray or EUV lithography method using the resist forming composition of the present invention is not particularly limited.
As a method of forming the resist pattern, a step of forming a resist film formed from the resist composition of the present invention on the substrate by removing the organic solvent after applying the resist forming composition of the present invention on the substrate, The resist pattern on which a resist pattern is formed is obtained by performing an electron beam, X-ray or EUV light exposure process on the resist film on the substrate, and a developing process for removing the photosensitive portion of the resist film in this order. A forming method is mentioned. In the said formation method, you may combine a heating process, a rinse process, and a drying process further suitably. Note that exposure is a concept that includes irradiation with an electron beam, X-rays, or EUV light.

基板は、特に限定されず、二酸化シリコンで表面が被覆されたシリコン基板、ガラス基板、ITO基板、酸化クロムで表面が被覆された石英基板等が挙げられる。
現像工程は、レジスト膜側からアルカリ溶液を接触させ、レジスト膜の露光部分を除去するまで行われる。
The substrate is not particularly limited, and examples thereof include a silicon substrate whose surface is coated with silicon dioxide, a glass substrate, an ITO substrate, and a quartz substrate whose surface is coated with chromium oxide.
The development process is performed until the alkali solution is brought into contact with the resist film side until the exposed portion of the resist film is removed.

アルカリ溶液の具体例としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化アンモニウム、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイドおよびトリエチルアミンからなる群から選ばれるアルカリ化合物を含むアルカリ水溶液が挙げられる。   Specific examples of the alkaline solution include an alkaline aqueous solution containing an alkaline compound selected from the group consisting of sodium hydroxide, potassium hydroxide, ammonium hydroxide, tetramethylammonium hydroxide and triethylamine.

本発明を実施例によって具体的に説明するが、本発明はこれに限定されない。
実施例においては、重量平均分子量をMwと、数平均分子量をMnと、Mnに対するMwの比をMw/Mnと、記す。アゾビスイソブチロニトリルをAIBNと、プロピレングリコールメチルエーテルアセテートをPGMEAと、テトラヒドロフランをTHFと、ポリスチレンをPStと、記す。
酸発生剤としては、光酸発生剤であるトリフェニルスルホニウムノナフレート((Ph)−SO )を用いた。
重合体を製造するために、下記化合物のいずれかを用いた。
The present invention will be specifically described with reference to examples, but the present invention is not limited thereto.
In Examples, the weight average molecular weight is Mw, the number average molecular weight is Mn, and the ratio of Mw to Mn is Mw / Mn. Azobisisobutyronitrile is referred to as AIBN, propylene glycol methyl ether acetate as PGMEA, tetrahydrofuran as THF, and polystyrene as PSt.
As the acid generator, triphenylsulfonium nonaflate ((Ph) 3 S + C 4 F 9 —SO 3 ), which is a photoacid generator, was used.
In order to produce a polymer, one of the following compounds was used.

Figure 2009011364
Figure 2009011364

なお、下記繰り返し単位(F11)を単に単位(F11)と、下記繰り返し単位(G21)を単に単位(G21)と、下記繰り返し単位(Q11)を単位(Q11)と、記す。The following repeating unit (F V 11) is simply the unit (F V 11), the following repeating unit (G V 21) is simply the unit (G V 21), and the following repeating unit (Q V 11) is the unit (Q V 11).

Figure 2009011364
Figure 2009011364

リビングラジカル重合に用いた可逆的付加−開裂連鎖移動剤としては、下記化合物(x1)を用いた。   The following compound (x1) was used as a reversible addition-cleavage chain transfer agent used for living radical polymerization.

Figure 2009011364
Figure 2009011364

重合体のMwとMnは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ法(展開溶媒:THF、内部標準:PSt)を用いて測定した。
具体的には、分析カラムとしてSEC用カラム(東ソー社製。商品名 TSKgel SuperHZ−2000、3000、および4000。)を用い、分子量測定用の内部標準としてMw/Mnが1.15以下でありMwが異なる12種のPSt(Mw495からMw111000。)を用いた。移動相(展開溶媒:THF)の流速は0.35ml/minとし、カラム温度は40℃とした。
Mw and Mn of the polymer were measured using a gel permeation chromatography method (developing solvent: THF, internal standard: PSt).
Specifically, a SEC column (trade name: TSKgel SuperHZ-2000, 3000, and 4000, manufactured by Tosoh Corporation) is used as an analytical column, and Mw / Mn is 1.15 or less as an internal standard for molecular weight measurement. 12 different types of PSt (Mw 495 to Mw 111000) were used. The flow rate of the mobile phase (developing solvent: THF) was 0.35 ml / min, and the column temperature was 40 ° C.

[例1]含フッ素重合体(PF)の製造例
[例1−1]重合体(1)の製造例
3方コック付き丸底フラスコ(内容積25mL、ガラス製)に、化合物(f11)(0.5g)、化合物(g21)(1.0g)、化合物(pq11)(1.7g)および塩化メチレン(2.5g)を仕込んだ。つぎに、1−フェニルエチルクロライドを1.0mol/L含む塩化メチレン溶液(1.0ml)、ブロモベンゼン(1.2ml)およびテトラ−n−ブチルアンモニウムクロライドを1.0mol/L含む塩化メチレン溶液(4.0ml)を加え、フラスコ内を−15℃に保持した。さらに、4塩化スズを1.0mol/L含む塩化メチレン溶液(5.0ml)を加えて、リビングカチオン重合を開始し、そのまま8時間重合を行った。
[Example 1] Production Example of Fluoropolymer (PF) [Example 1-1] Production Example of Polymer (1) To a round bottom flask with a three-way cock (internal volume 25 mL, glass), compound (f V 11 ) (0.5 g), compound (g V 21) (1.0 g), compound (pq V 11) (1.7 g) and methylene chloride (2.5 g) were charged. Next, a methylene chloride solution containing 1.0 mol / L of 1-phenylethyl chloride (1.0 ml), a methylene chloride solution containing 1.0 mol / L of bromobenzene (1.2 ml) and tetra-n-butylammonium chloride ( 4.0 ml) was added, and the flask was kept at -15 ° C. Further, a methylene chloride solution (5.0 ml) containing 1.0 mol / L of tin tetrachloride was added to start living cationic polymerization, and polymerization was carried out for 8 hours as it was.

つぎに、フラスコ内溶液をメタノール中に滴下して得られた固形分を回収し、80℃にて24時間真空乾燥して、粉末状の非結晶性の重合体(p1)(1.4g)を得た。反応器(ガラス製)に、重合体(p1)(1.3g)とTHF(10ml)を仕込み、テトラブチルアンモニウムフルオライドを1.0mol/L含むTHF溶液(20ml)を仕込んだ後、内温25℃にて4時間反応を行った。つぎに、反応器内溶液を水中に滴下して得られた固形分を回収し、80℃にて24時間真空乾燥して、茶色粉末状の非結晶性の重合体(1)(0.8g)を得た。重合体(1)は、トルエン、アセトン、THF、PGMEAにそれぞれ可溶であった。   Next, the solid content obtained by dropping the solution in the flask into methanol was recovered and vacuum-dried at 80 ° C. for 24 hours to obtain a powdery amorphous polymer (p1) (1.4 g). Got. A reactor (made of glass) was charged with the polymer (p1) (1.3 g) and THF (10 ml), and then charged with a THF solution (20 ml) containing 1.0 mol / L of tetrabutylammonium fluoride. Reaction was performed at 25 degreeC for 4 hours. Next, the solid content obtained by dropping the solution in the reactor into water was recovered and vacuum-dried at 80 ° C. for 24 hours to obtain a brown powdery amorphous polymer (1) (0.8 g). ) The polymer (1) was soluble in toluene, acetone, THF, and PGMEA, respectively.

重合体(1)のMnは9800でありMwは11000であり、Mw/Mnは1.12であった。
重合体(1)を19F−NMRとH−NMRを用いて分析した結果、重合体(1)は全繰り返し単位に対して、繰り返し単位(F11)を13モル%、繰り返し単位(G21)を36モル%、繰り返し単位(Q11)を51モル%含む重合体であることが確認された。
Mn of the polymer (1) was 9800, Mw was 11000, and Mw / Mn was 1.12.
As a result of analyzing the polymer (1) using 19 F-NMR and 1 H-NMR, the polymer (1) was found to contain 13 mol% of repeating units (F V 11), repeating units (F G V 21) was confirmed to be a polymer containing 36 mol% and the repeating unit (Q V 11) was 51 mol%.

[例1−2]重合体(2)の製造例
耐圧反応容器(内容積100mL、ガラス製)に、化合物(f11)(0.5g)、化合物(g21)(1.0g)、化合物(pq11)(1.7g)およびトルエン(1.1g)を仕込み、つぎにAIBN(0.01g)と化合物(x)(0.003g)を仕込んだ。
[Example 1-2] Production example of polymer (2) In a pressure-resistant reaction vessel (internal volume 100 mL, glass), compound (f V 11) (0.5 g), compound (g V 21) (1.0 g) Compound (pq V 11) (1.7 g) and toluene (1.1 g) were charged, and then AIBN (0.01 g) and compound (x 1 ) (0.003 g) were charged.

反応器内を凍結脱気した後に反応器を封管し、反応器内温80℃にて42時間、リビングラジカル重合を行った。つぎに、反応器内溶液をメタノール中に滴下して得られた固形分を回収し、80℃にて24時間真空乾燥して、桃色粉末状の非結晶性の重合体(p2)(2.0g)を得た。反応器(ガラス製)に重合体(p2)(2.0g)、THF(10mL)を仕込み、つぎにテトラブチルアンモニウムフルオライドを1.0mol/L含むTHF溶液(20mL)を仕込んで、反応器内温25℃にて4時間反応を行った。   After freezing and degassing the inside of the reactor, the reactor was sealed, and living radical polymerization was performed at a reactor internal temperature of 80 ° C. for 42 hours. Next, the solid content obtained by dropping the solution in the reactor into methanol was recovered and dried in vacuo at 80 ° C. for 24 hours to obtain a pink powdery amorphous polymer (p2) (2. 0 g) was obtained. A reactor (made of glass) was charged with the polymer (p2) (2.0 g) and THF (10 mL), and then a THF solution (20 mL) containing 1.0 mol / L of tetrabutylammonium fluoride was charged into the reactor. The reaction was performed at an internal temperature of 25 ° C. for 4 hours.

つぎに、反応器内溶液を水中に滴下して得られた固形分を回収し、80℃にて24時間真空乾燥して、茶色粉末状の非結晶性の重合体(2)(1.5g)を得た。重合体(2)は、トルエン、アセトン、THF、PGMEAにそれぞれ可溶であった。   Next, the solid content obtained by dripping the solution in the reactor into water was collected and vacuum-dried at 80 ° C. for 24 hours to obtain a brown powdery amorphous polymer (2) (1.5 g). ) The polymer (2) was soluble in toluene, acetone, THF, and PGMEA, respectively.

重合体(2)のMn8500はでありMwは11000であり、Mw/Mnは1.30であった。
重合体(2)を19F−NMRとH−NMRを用いて分析した結果、重合体(2)は全繰り返し単位に対して、単位(F11)を10モル%、単位(G21)を40モル%、単位(Q11)を50モル%含む重合体であることが確認された。
Mn8500 of the polymer (2) was Mw of 11000, and Mw / Mn was 1.30.
As a result of analyzing the polymer (2) using 19 F-NMR and 1 H-NMR, the polymer (2) was found to contain 10 mol% of units (F V 11) and units (G V V ) with respect to all repeating units. 21) was confirmed to be a polymer containing 40 mol% and the unit (Q V 11) 50 mol%.

[例1−3]重合体(3)の製造例
耐圧反応容器(内容積100mL、ガラス製)に、化合物(f11)(0.4g)、化合物(g21)(1.0g)、化合物(pq11)(1.8g)およびトルエン(3.3g)を仕込み、つぎにAIBN(0.3g)を仕込んだ。
反応器内を凍結脱気した後に反応器を封管し、反応器内温60℃にて16時間重合を行った。つぎに、反応器内溶液をメタノール中に滴下して得られた固形分を回収し、80℃にて24時間真空乾燥して、茶色粉末状の非結晶性の重合体(p3)(2.5g)を得た。ガラス製反応器に重合体(p3)(2.5g)、THF(10mL)を仕込み、つぎにテトラブチルアンモニウムフルオライドを1.0mol/L含むTHF溶液(25mL)を仕込んで、反応器内温25℃にて4時間反応を行った。つぎに、反応器内溶液を水中に滴下して得られた固形分を回収し、80℃にて24時間真空乾燥して、茶色粉末状の非結晶性の重合体(3)(1.9g)を得た。重合体(3)は、トルエン、アセトン、THF、PGMEAにそれぞれ可溶であった。
[Example 1-3] Production example of polymer (3) In a pressure-resistant reaction vessel (internal volume 100 mL, made of glass), compound (f V 11) (0.4 g), compound (g V 21) (1.0 g) was charged with compound (pq V 11) (1.8g) and toluene (3.3 g), then it was charged with AIBN (0.3 g).
After the inside of the reactor was frozen and degassed, the reactor was sealed and polymerization was carried out at a reactor internal temperature of 60 ° C. for 16 hours. Next, the solid content obtained by dripping the solution in the reactor into methanol was recovered and vacuum-dried at 80 ° C. for 24 hours to obtain a brown powdery amorphous polymer (p3) (2. 5 g) was obtained. Polymer (p3) (2.5 g) and THF (10 mL) were charged into a glass reactor, and then a THF solution (25 mL) containing 1.0 mol / L of tetrabutylammonium fluoride was charged. Reaction was performed at 25 degreeC for 4 hours. Next, the solid content obtained by dripping the solution in the reactor into water was collected and vacuum-dried at 80 ° C. for 24 hours to obtain a brown powdery amorphous polymer (3) (1.9 g). ) The polymer (3) was soluble in toluene, acetone, THF, and PGMEA, respectively.

重合体(3)のMnは6600でありMwは14000であり、Mw/Mnは2.1であった。
重合体(3)を19F−NMRとH−NMRを用いて分析した結果、重合体(3)は全繰り返し単位に対して、単位(F11)を10モル%、単位(G21)を42モル%、単位(Q11)を48モル%含む重合体であることが確認された。
Mn of the polymer (3) was 6600, Mw was 14000, and Mw / Mn was 2.1.
As a result of analyzing the polymer (3) using 19 F-NMR and 1 H-NMR, the polymer (3) was found to contain 10 mol% of units (F V 11) and units (G V V ) with respect to all repeating units. 21) was confirmed to be a polymer containing 42 mol% and units (Q V 11) of 48 mol%.

[例2]EUV光の露光評価例
重合体(1)(1g)と酸発生剤(0.1g)をPGMEA(20g)に溶解させて得られた溶液を、孔径0.2μmのフィルター(PTFE製)に通してろ過をして、レジスト形成組成物(1)を得た。
レジスト形成組成物(1)をヘキサメチルジシラザンで表面処理されたシリコン基板上に回転塗布し、シリコン基板を100℃にて90秒間加熱して、レジスト形成組成物(1)から形成されたレジスト膜(膜厚0.15μm)を有するシリコン基板を得た。
[Example 2] Exposure evaluation example of EUV light A solution obtained by dissolving polymer (1) (1 g) and acid generator (0.1 g) in PGMEA (20 g) was filtered with a filter (PTFE having a pore size of 0.2 μm). The resist-forming composition (1) was obtained through filtration.
A resist formed from the resist-forming composition (1) by spin-coating the resist-forming composition (1) on a silicon substrate surface-treated with hexamethyldisilazane and heating the silicon substrate at 100 ° C. for 90 seconds. A silicon substrate having a film (film thickness 0.15 μm) was obtained.

露光強度が0.1、0.5、1、2、3、5、8、10mJ/cmであるEUV光のそれぞれを、前記シリコン基板のレジスト膜の、それぞれの特定箇所に露光する。EUV光の露光には、リソテックジャパン社製EUVES−7000を用いる。
つぎにシリコン基板を100℃にて90秒間加熱し、さらにアルカリ溶液を用いてレジスト膜の現像を行って、EUV光により感光したレジスト膜を除去する。つづいて、露光されたEUV光の露光強度別に、レジスト膜の残存膜厚を測定すると、レジスト膜を完全に感光させて現像により除去するために必要なEUV光の露光強度は1.0mJ/cm以下である。
Each of the EUV light having an exposure intensity of 0.1, 0.5, 1 , 2 , 3, 5 , 8, 10 mJ / cm 2 is exposed to each specific portion of the resist film of the silicon substrate. EUVES-7000 manufactured by RISOTEC JAPAN is used for EUV light exposure.
Next, the silicon substrate is heated at 100 ° C. for 90 seconds, and further the resist film is developed using an alkaline solution to remove the resist film exposed to EUV light. Subsequently, when the remaining film thickness of the resist film is measured according to the exposure intensity of the exposed EUV light, the exposure intensity of the EUV light necessary for completely exposing the resist film and removing it by development is 1.0 mJ / cm. 2 or less.

重合体(2)、重合体(3)を用いて、重合体(1)の場合と同様にして、レジスト形成組成物(2)、および(3)をそれぞれ得た。同様に露光試験を行うと、レジスト膜を完全に感光させて現像により除去するために必要なEUV光の露光強度は1.0mJ/cm以下である。
以上の結果から、主鎖にフッ素原子を有し、側鎖に芳香族環構造を有する繰り返し単位を含む含フッ素重合体から形成されるレジスト膜は、EUV光に対する感度が高いことがわかる。
Resist-forming compositions (2) and (3) were obtained using the polymer (2) and the polymer (3) in the same manner as in the case of the polymer (1). Similarly, when an exposure test is performed, the exposure intensity of EUV light necessary for completely exposing the resist film and removing it by development is 1.0 mJ / cm 2 or less.
From the above results, it can be seen that a resist film formed from a fluoropolymer containing a repeating unit having a fluorine atom in the main chain and an aromatic ring structure in the side chain has high sensitivity to EUV light.

[例3]エッチング耐性の評価例
重合体(1)(1g)をPGMEA(15g)に溶解させて得られた溶液を、孔径0.2μmのフィルター(PTFE製)に通してろ過をして、重合体溶液を得た。前記重合体溶液をシリコン基板上に回転塗布し、シリコン基板を100℃にて90秒間加熱して、重合体(1)の薄膜(膜厚0.2μm)を有するシリコン基板を得た。
つづいて、前記シリコン基板のエッチング試験を行い、重合体(1)の薄膜のエッチング速度を測定する。エッチング試験は、サムコ社製RIE−10NRを用いて行った(エッチング条件 圧力:2Pa、エッチングガス:CF(80体積%)とO(20体積%)らなる混合ガス、出力:70W、時間:60秒間。)。
[Example 3] Evaluation example of etching resistance The solution obtained by dissolving the polymer (1) (1 g) in PGMEA (15 g) was filtered through a filter (made of PTFE) having a pore diameter of 0.2 μm, A polymer solution was obtained. The polymer solution was spin-coated on a silicon substrate, and the silicon substrate was heated at 100 ° C. for 90 seconds to obtain a silicon substrate having a polymer (1) thin film (film thickness: 0.2 μm).
Subsequently, an etching test of the silicon substrate is performed, and the etching rate of the thin film of the polymer (1) is measured. The etching test was performed using RIE-10NR manufactured by Samco (etching conditions: pressure: 2 Pa, etching gas: mixed gas of CF 4 (80% by volume) and O 2 (20% by volume), output: 70 W, time : 60 seconds).

重合体(1)のかわりに、ポリ−p−ヒドロキシスチレン(Mw8000)の薄膜を用いて同様のエッチング試験を行い、ポリ−p−ヒドロキシスチレンのエッチング速度(単位:nm/min)をそれぞれ測定した。
ポリ−p−ヒドロキシスチレンのエッチング速度に対する、重合体(1)のエッチング速度比は、1.1前後であった。
A similar etching test was performed using a thin film of poly-p-hydroxystyrene (Mw 8000) instead of the polymer (1), and the etching rate (unit: nm / min) of poly-p-hydroxystyrene was measured. .
The etching rate ratio of the polymer (1) to the etching rate of poly-p-hydroxystyrene was around 1.1.

重合体(2)、重合体(3)を用いて、重合体(1)の場合と同様にして、重合体溶液をそれぞれ得た。同様にエッチング試験を行い、ポリ−p−ヒドロキシスチレンのエッチング速度に対する、重合体(2)、重合体(3)のそれぞれのエッチング速度比は、1.1前後である。
以上の結果から、主鎖にフッ素原子を有し、側鎖に芳香族環構造を有する含フッ素重合体は、充分なエッチング耐性を有することがわかる。
Using the polymer (2) and the polymer (3), a polymer solution was obtained in the same manner as in the case of the polymer (1). Similarly, an etching test is conducted, and the etching rate ratio of the polymer (2) and the polymer (3) to the etching rate of poly-p-hydroxystyrene is around 1.1.
From the above results, it can be seen that a fluoropolymer having a fluorine atom in the main chain and an aromatic ring structure in the side chain has sufficient etching resistance.

本発明によれば、電子線、X線またはEUV光を用いたリソグラフィー法に用いられる、電子線、X線またはEUV光に対する感度が高く、解像力とエッチング耐性にも優れたレジスト組成物が提供される。本発明のレジスト組成物は、高感度かつ高解像力で、良好なパターン形状、ラインエッジラフネス(感光性レジスト材料に形成されたパターンと基板界面とのエッジがライン方向に対して垂直方向に変動し、パターン真上から見た前記エッジが凹凸に見える現象を言う。)を満たすポジ型のレジスト組成物である。本発明のレジスト組成物を用いることにより、前記リソグラフィー法による極微細パターンの形成が可能となる。

なお、2007年7月18日に出願された日本特許出願2007−187462号の明細書、特許請求の範囲及び要約書の全内容をここに引用し、本発明の明細書の開示として、取り入れるものである。
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the resist composition used for the lithography method using an electron beam, X-rays, or EUV light has high sensitivity with respect to an electron beam, X-rays, or EUV light, and is excellent also in resolving power and etching resistance. The The resist composition of the present invention has high sensitivity and high resolution, good pattern shape, and line edge roughness (the edge between the pattern formed on the photosensitive resist material and the substrate interface fluctuates in the direction perpendicular to the line direction). In other words, the positive resist composition satisfies the above-mentioned phenomenon in which the edge viewed from directly above the pattern appears uneven. By using the resist composition of the present invention, a very fine pattern can be formed by the lithography method.

The entire contents of the specification, claims and abstract of Japanese Patent Application No. 2007-187462 filed on July 18, 2007 are incorporated herein as the disclosure of the specification of the present invention. It is.

Claims (12)

主鎖に結合したフッ素原子または含フッ素アルキル基を有し、側鎖に芳香族環構造を有する繰り返し単位(F)を含む、酸の作用によりアルカリ溶解性が増大する含フッ素重合体(PF)と、酸を発生する化合物とを含むことを特徴とする、電子線、X線またはEUV光を用いたリソグラフィー法に用いられるレジスト組成物。   A fluorine-containing polymer (PF) having a fluorine atom or a fluorine-containing alkyl group bonded to the main chain and containing a repeating unit (F) having an aromatic ring structure in the side chain and having increased alkali solubility by the action of an acid And a compound that generates an acid, and a resist composition used in a lithography method using an electron beam, X-rays, or EUV light. 繰り返し単位(F)が、下式(F)で表される繰り返し単位である請求項1に記載のレジスト組成物。
Figure 2009011364
式中の記号は下記の意味を示す。
:フッ素原子または炭素数1〜3の含フッ素アルキル基。
F1、RF2、RF3:それぞれ独立に、水素原子、塩素原子、臭素原子、フッ素原子、または炭素数6〜20の芳香族環構造を有する1価有機基であり、RF1、RF2およびRF3の少なくとも1個は炭素数6〜20の芳香族環構造を有する1価有機基である。
The resist composition according to claim 1, wherein the repeating unit (F) is a repeating unit represented by the following formula (F V ).
Figure 2009011364
The symbols in the formula have the following meanings.
X F : a fluorine atom or a fluorine-containing alkyl group having 1 to 3 carbon atoms.
R F1 , R F2 , R F3 : each independently a hydrogen atom, a chlorine atom, a bromine atom, a fluorine atom, or a monovalent organic group having an aromatic ring structure having 6 to 20 carbon atoms, R F1 , R F2 And at least one of R F3 is a monovalent organic group having an aromatic ring structure having 6 to 20 carbon atoms.
繰り返し単位(F)が、下式(F1)、下式(F2)、下式(F3)および下式(F4)で表される繰り返し単位からなる群から選ばれる少なくとも1種の繰り返し単位(Fn)である請求項1または2に記載のレジスト組成物。
Figure 2009011364
式中の記号は下記の意味を示す。
F1:フッ素原子またはトリフルオロメチル基。
r1およびr2:それぞれ独立に0〜2の整数であって、r1とr2の和は1〜3の整数である。
:アルキル基、アルコキシアルキル基、式−C(O)Rで表されるアルキルカルボニル基および式−(CHC(O)OR(nは1〜3の整数)で表されるアルコキシカルボニルアルキル基からなる群から選ばれる、フッ素原子を有していてもよい炭素数1〜20の基、または、式−C(CFOHで表される基を1つ以上有する炭素数4〜20の1価の有機基。
:アルキル基、アルコキシアルキル基および式−(CHC(O)OR(nは1〜3の整数)で表されるアルコキシカルボニルアルキル基からなる群から選ばれる、フッ素原子を有していてもよい炭素数1〜20の基、または、式−C(CFOHで表される基を1つ以上有する炭素数4〜20の1価の有機基。
The repeating unit (F) is selected from the group consisting of repeating units represented by the following formula (F V 1), the following formula (F V 2), the following formula (F V 3), and the following formula (F V 4). The resist composition according to claim 1, wherein the resist composition is at least one repeating unit (F V n).
Figure 2009011364
The symbols in the formula have the following meanings.
X F1 : a fluorine atom or a trifluoromethyl group.
r1 and r2 are each independently an integer of 0 to 2, and the sum of r1 and r2 is an integer of 1 to 3.
Y F : an alkyl group, an alkoxyalkyl group, an alkylcarbonyl group represented by the formula —C (O) R, and a formula — (CH 2 ) n C (O) OR (n is an integer of 1 to 3) Carbon having 1 to 20 carbon atoms which may have a fluorine atom, or one or more groups represented by the formula —C (CF 3 ) 2 OH, selected from the group consisting of alkoxycarbonylalkyl groups A monovalent organic group of formula 4-20.
W F : has a fluorine atom selected from the group consisting of an alkyl group, an alkoxyalkyl group, and an alkoxycarbonylalkyl group represented by the formula — (CH 2 ) n C (O) OR (n is an integer of 1 to 3). Or a monovalent organic group having 4 to 20 carbon atoms, which may have one or more groups represented by the formula -C (CF 3 ) 2 OH.
含フッ素重合体(PF)の数平均分子量に対する重量平均分子量の比が1.5以下である請求項1〜3のいずれかに記載のレジスト組成物。   The ratio of the weight average molecular weight with respect to the number average molecular weight of a fluoropolymer (PF) is 1.5 or less, The resist composition in any one of Claims 1-3. 酸を発生する化合物が、活性光線の照射によりスルホン酸を発生する化合物である、請求項1〜4のいずれかに記載のレジスト組成物。   The resist composition according to claim 1, wherein the acid-generating compound is a compound that generates sulfonic acid upon irradiation with actinic rays. 含フッ素重合体(PF)の総質量100質量部に対して、酸を発生する化合物を0.1〜20質量部含む、請求項1〜5のいずれかに記載のレジスト組成物。   The resist composition in any one of Claims 1-5 containing 0.1-20 mass parts of compounds which generate | occur | produce an acid with respect to 100 mass parts of total mass of a fluoropolymer (PF). 含フッ素重合体(PF)が、全繰り返し単位に対して、繰り返し単位(F)を1〜80モル%含む、請求項1〜6のいずれかに記載のレジスト組成物。   The resist composition according to any one of claims 1 to 6, wherein the fluoropolymer (PF) contains 1 to 80 mol% of the repeating unit (F) with respect to all repeating units. 含フッ素重合体(PF)が、繰り返し単位(F)を形成する単量体のリビングラジカル重合またはリビングカチオン重合により製造される、請求項1〜7のいずれかに記載のレジスト組成物。   The resist composition according to any one of claims 1 to 7, wherein the fluoropolymer (PF) is produced by living radical polymerization or living cationic polymerization of a monomer that forms the repeating unit (F). 含フッ素重合体(PF)が、下式(G1)、下式(G2)、下式(G3)および下式(G4)で表される繰り返し単位からなる群から選ばれる少なくとも1種の繰り返し単位(Gn)を含む、請求項1〜8のいずれかに記載のレジスト組成物。
Figure 2009011364
式中の記号は下記の意味を示す。
G1、RG2およびRG3:それぞれ独立に、水素原子、アルキル基またはヒドロキシアルキル基。
:水素原子、ハロゲン原子、メチル基、ヒドロキシアルキル基またはハロアルキル基。
およびW:それぞれ独立に、炭素数1〜20の酸分解性基。
g:1〜4の整数。
The fluoropolymer (PF) is selected from the group consisting of repeating units represented by the following formula (G V 1), the following formula (G V 2), the following formula (G V 3), and the following formula (G V 4). The resist composition according to claim 1, comprising at least one selected repeating unit (G V n).
Figure 2009011364
The symbols in the formula have the following meanings.
R G1 , R G2 and R G3 : each independently a hydrogen atom, an alkyl group or a hydroxyalkyl group.
T G : a hydrogen atom, a halogen atom, a methyl group, a hydroxyalkyl group or a haloalkyl group.
Z G and W G : each independently an acid-decomposable group having 1 to 20 carbon atoms.
g: An integer of 1 to 4.
含フッ素重合体(PF)が、下式(Q1)、下式(Q2)、下式(Q3)、下式(Q4)および下式(Q5)で表される繰り返し単位からなる群から選ばれる少なくとも1種の繰り返し単位(Qn)を含む、請求項1〜9のいずれかに記載のレジスト組成物。
Figure 2009011364
式中の記号は下記の意味を示す。
Q1、RQ2およびRQ3:それぞれ独立に、水素原子、アルキル基またはヒドロキシアルキル基。
:水素原子、ハロゲン原子、メチル基、ヒドロキシアルキル基またはハロアルキル基。
q:1〜4の整数。
The fluoropolymer (PF) is represented by the following formula (Q V 1), the following formula (Q V 2), the following formula (Q V 3), the following formula (Q V 4), and the following formula (Q V 5). The resist composition according to claim 1, comprising at least one repeating unit (Q V n) selected from the group consisting of repeating units.
Figure 2009011364
The symbols in the formula have the following meanings.
R Q1 , R Q2 and R Q3 : each independently a hydrogen atom, an alkyl group or a hydroxyalkyl group.
T Q : a hydrogen atom, a halogen atom, a methyl group, a hydroxyalkyl group or a haloalkyl group.
q: An integer of 1 to 4.
含フッ素重合体(PF)が、繰り返し単位(Fn)と繰り返し単位(Gn)と繰り返し単位(Qn)とを含み、全繰り返し単位に対して、繰り返し単位(Fn)を5〜50モル%含み、繰り返し単位(Gn)を10〜80モル%含み、繰り返し単位(Qn)を5〜50モル%含む、請求項10に記載のレジスト組成物。The fluoropolymer (PF) includes a repeating unit (F V n), a repeating unit (G V n), and a repeating unit (Q V n), and the repeating unit (F V n) with respect to all repeating units. The resist composition according to claim 10, comprising 5 to 50 mol% of repeating units, 10 to 80 mol% of repeating units (G V n), and 5 to 50 mol% of repeating units (Q V n). 請求項1〜11のいずれかに記載のレジスト組成物と、有機溶媒とを含む、電子線、X線またはEUV光を用いたリソグラフィー法に用いられるレジスト形成組成物。   The resist formation composition used for the lithography method using an electron beam, a X-ray, or EUV light containing the resist composition in any one of Claims 1-11, and an organic solvent.
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