KR100835611B1 - Positive-working resist composition - Google Patents
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Abstract
본 발명은 고감도, 고해상력을 보유하고, 직사각형의 우수한 패턴 프로파일을 제공할 수 있으며, 또 PCD, PED 안정성 및 도포성이 우수한 포지티브 전자선 또는 X선 레지스트 조성물을 제공한다.The present invention provides a positive electron beam or X-ray resist composition which has high sensitivity, high resolution, can provide excellent rectangular profile patterns, and is excellent in PCD, PED stability, and applicability.
또한, 본 발명은 (a1) 전자선 또는 X선의 조사에 의해 산을 발생하는 화합물, (b) 특정 부분구조를 분자내에 1개 이상 보유하는 질소함유 화합물을 함유하는 것을 특징으로 하는 포지티브 전자선 또는 X선 레지스트 조성물로 이루어진다.The present invention also provides a positive electron beam or X-ray comprising (a1) a compound which generates an acid by irradiation with an electron beam or X-ray, and (b) a nitrogen-containing compound having one or more specific substructures in the molecule. It consists of a resist composition.
Description
본 발명은 전자선 또는 X선 레지스트 조성물에 관한 것으로서, 특히 전자선 또는 X선을 조사하여 얻어지는 패턴 프로파일이 우수하고, 고감도에서 해상력이 우수하며 특히 방치상태에서 시간경과 안정성(PCD, PED)이 우수한 전자선 또는 X선 레지스트 조성물에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electron beam or an X-ray resist composition, in particular, having an excellent pattern profile obtained by irradiating an electron beam or X-ray, an excellent resolution at high sensitivity, and particularly an electron beam having excellent time-lapse stability (PCD, PED) in a standing state. It relates to an X-ray resist composition.
또한, 본 발명은 마스크 제조용 전자선 레지스트 조성물에 관한 것으로서, 특히 전자선을 조사하여 얻어지는 패턴 프로파일, 특히 푸팅(footing)방지가 우수하고, 고감도에서 해상력이 우수하며, 또한 방치상태에서의 시간경과 안정성(PCD, PED)이 우수한 마스크 제조용 전자선 레지스트 조성물에 관한 것이다.In addition, the present invention relates to an electron beam resist composition for manufacturing a mask, in particular, a pattern profile obtained by irradiating electron beams, in particular, excellent footing prevention, high resolution at high sensitivity, and time-lapse stability in a standing state (PCD) , PED) relates to an electron beam resist composition for producing a mask.
여기에서, PCD(Post Coating Delay)안정성은 기판에 레지스트 조성물을 도포한 후, 조사장치내 또는 장치외에 방치한 경우의 도막안정성이고, PED(Psot Exposure Delay)안정성이라는 것은 조사후에 가열조작을 행할 때까지 사이에 조사장치내 또는 장치외에 방치한 경우의 도막안정성이다.Here, the PCD (Post Coating Delay) stability is a coating film stability when the resist composition is applied to a substrate and then left in the irradiation apparatus or outside the apparatus, and the PED (Psot Exposure Delay) stability is used when heating is performed after irradiation. Film stability in the case of being left in the irradiation apparatus or the apparatus in between.
집적회로의 집적도가 보다 높아지고 있으며, 초 LSI등의 반도체 기판의 제조시에는 1/2 미크론 이하의 선폭으로 이루어지는 초미세 패턴의 가공이 요구되고 있다. 그 필요성을 만족시키기 위해서, 포토리소그래피에 사용되는 조사장치의 사용파장은 점차 단파장화되어, 현재에는 원자외광이나 엑시머레이저광(XeCl, KrF, ArF 등)이 검토되는 단계에 이르고 있다. 또한, 전자선 또는 X선에 의해 보다 미세한 패턴형성이 검토되는 단계에 이르고 있다.The degree of integration of integrated circuits is increasing, and in the manufacture of semiconductor substrates such as ultra-LSIs, processing of ultra-fine patterns having line widths of 1/2 micron or less is required. In order to satisfy the necessity, the wavelength of use of the irradiation apparatus used for photolithography is gradually shortened, and at the present stage, ultraviolet light and excimer laser light (XeCl, KrF, ArF, etc.) have been examined. Further, finer pattern formation has been examined by electron beams or X-rays.
특히, 전자선 또는 X선은 차세대 또는 그 다음세대의 패턴형성기술로 위치하고 있어서, 고감도, 고해상력이며 직사각형인 프로파일형상을 달성할 수 있는 포지티브 및 네가티브 레지스트 조성물의 개발이 요구되고 있다.In particular, electron beams or X-rays are located in the next generation or the next generation of pattern formation technology, and development of positive and negative resist compositions capable of achieving high sensitivity, high resolution, and rectangular profile shapes is required.
이러한 리소그래피 기술의 가공 정밀도는 인쇄회로의 네가티브 역할을 완수하는 포토마스크의 치수정밀도에 의해서 좌우된다. 따라서, 직사각형의 단면형상을 갖고, 치수정밀도가 양호한 마스크패턴을 얻는 것이, 반도체 집적회로 제조시 생산성을 향상시킨다는 측면에서, 중요한 과제가 되고 있다.The processing precision of this lithographic technique depends on the dimensional accuracy of the photomask, which fulfills the negative role of the printed circuit. Therefore, obtaining a mask pattern having a rectangular cross-sectional shape and good dimensional accuracy has become an important problem in terms of improving productivity in manufacturing semiconductor integrated circuits.
더 발전된 노광기술에서는 광의 파장 이하의 패턴치수를 반도체기판에 인쇄하기 때문에, 포토마스크의 일부에 광의 위상을 반전시키는 시프터를 설치한 위상 시프트 마스크가 필요하다. 그 결과, 포토마스크에서도 1/4 미크론 수준의 미세가공이 필요하며, 고해상도를 실현할 수 있는 마스크 제작기술의 개발이 필수화 되고 있다.In the more advanced exposure technique, since the pattern size below the wavelength of light is printed on the semiconductor substrate, a phase shift mask is required in which a shifter for inverting the phase of light is provided in part of the photomask. As a result, even in photomasks, microfabrication of about 1/4 micron level is required, and development of mask fabrication technology capable of realizing high resolution is required.
포토마스크를 제조하는 리소그래피 기술로, 일반적으로는 미세가공성이 우수한 전자빔 묘화장치로 노광하는 기술이 사용되고 있다. 그러나, 현재 시판되고 있는 마스크용 전자선 레지스트는 높은 정밀도와 해상도를 요구하는 엑시머 레이저 노광용 마스크를 높은 가로세로비로 제조하는 것이 불가능하고, 또 유기용매를 현상액으로 하고 있기 때문에, 환경오염을 고려한 프로세스로 변경하는 것이 어렵다는 문제가 있다.BACKGROUND ART As a lithography technique for manufacturing a photomask, a technique of exposing with an electron beam drawing apparatus excellent in micromachinability is generally used. However, currently available electron beam resists for masks cannot be manufactured with high aspect ratios of excimer laser exposure masks that require high precision and resolution, and the organic solvent is used as a developer. There is a problem that is difficult to do.
따라서, 공업적으로 유리한 알칼리 수용액을 현상액으로 사용하는 고해상도이고 고감도인 전자선 레지스트가 요구되고 있다.Therefore, a high resolution and highly sensitive electron beam resist using industrially advantageous aqueous alkali solution is required.
이들을 해결하는 레지스트 재료로서, 산촉매하에서 반응성이 높은 매체와 활성화학선의 조사로 산을 발생하는 산발생제를 포함하는 조성, 미국특허 제 3779778호 공보, 일본국 특허공개 소 59-45439호 공보, 일본국 특허공개 평 2-25850호 공보 등에 기재된 조성물 등이 공지되어 있다.As a resist material which solves these, the composition containing the highly reactive medium under acid catalyst and the acid generator which generate | occur | produces an acid by irradiation of an activating line, Unexamined-Japanese-Patent No. 3779778, Unexamined-Japanese-Patent No. 59-45439, Japan The composition etc. which are described in Unexamined-Japanese-Patent No. 2-25850 etc. are known.
이러한 종래예에 의하면, 반응성이 높은 매체로서 아세탈기, t-부톡시카르보닐기 등의 산분해성기를 포함하는 화합물 또는 중합체가 개시되어 있다. 산발생제로서는, 예를 들어 디아릴요오드늄염, 트리아릴술포늄염, 트리알킬술포늄염, 페놀성 히드록시기를 복수개 함유하는 화합물과 알킬술폰산과의 에스테르, N-히드록시이미드의술폰산 에스테르 등이 있다. 이러한 종류의 레지스트를 화학증폭계 레지스트라고 한다.According to such a conventional example, the compound or polymer which contains acid-decomposable groups, such as an acetal group and t-butoxycarbonyl group, as a highly reactive medium is disclosed. Examples of the acid generator include a diaryl iodonium salt, a triarylsulfonium salt, a trialkylsulfonium salt, an ester of a compound containing a plurality of phenolic hydroxy groups, an alkyl sulfonic acid, and a sulfonic acid ester of N-hydroxyimide. This type of resist is called chemically amplified resist.
또한, 포지티브 전자선 또는 X선 레지스트의 경우, 대기중의 염기성 오염물질의 영향이나 조사장치내외로 바래지는 영향(도막의 건조)을 받기 쉽고, 표면이 난용화하여 라인패턴의 경우에는 T-Top 형상(표면이 T자 모양의 차양으로 됨)으로 되고, 콘택트홀 패턴의 경우는 표면이 캐핑(capping) 형상(콘택트홀 표면에 차양 형성)으로 된다는 문제가 있었다.In addition, in the case of positive electron beam or X-ray resist, it is easy to be affected by basic pollutants in the atmosphere or fading into and out of the irradiation apparatus (drying of the coating film). (The surface becomes a T-shape), and in the case of a contact hole pattern, there is a problem that the surface becomes a capping shape (shade formed on the contact hole surface).
또한, 네가티브 전자선 또는 X선 레지스트의 경우, 대기중의 염기성 오염물질의 영향 또는 조사장치내외에서 바래지는 영향(도막의 건조)을 받기 쉽고 표면이 경화되기 어려우며, 라인패턴의 경우에는 라운드 탑형상(표면이 둥글어짐)으로 된다는 문제가 있었다.In addition, in the case of negative electron beam or X-ray resist, the surface is hard to be hardened by the influence of basic pollutants in the air or fading inside and outside the irradiation apparatus (drying of the coating film), and in the case of the line pattern, the round top shape ( The surface is rounded).
그리고, 조사장치내 또는 외의 시간경과에서의 안정성(PCD, PED)도 악화되고, 패턴치수가 변동되어 버리는 문제가 발생하였다.Then, the stability (PCD, PED) in the time period inside or outside the irradiation apparatus is also deteriorated, resulting in a problem that the pattern dimension is changed.
뿐만 아니라, 산의 활성화 상실에 기인하는 특이한 패턴 프로파일은, 포토마스크의 석영기판에 피막형성된 산화크롬상에 화학증폭계 레지스트를 사용한 경우에, 피막 계면 부근에서 관찰되고 있다. 이 경우, 레지스트막 중의 산이 피막과 반응하거나 피막중에 확산되기 위해서, 포지티브 레지스트의 경우 레지스트 패턴이 스커트 형상으로 관찰되고 있다. 또한, 네가티브 레지스트의 경우, 레지스트 패턴이 침식된 형상으로 관찰되고 있다.In addition, an unusual pattern profile due to the loss of activation of the acid has been observed in the vicinity of the film interface when a chemical amplification resist is used on the chromium oxide film formed on the quartz substrate of the photomask. In this case, in the case of a positive resist, a resist pattern is observed in a skirt shape in order for the acid in the resist film to react with or diffuse into the film. In addition, in the case of a negative resist, the resist pattern is observed in the eroded shape.
마찬가지의 현상은, 실리콘 웨이퍼 기판상에서도 산화막(SiO2), 알루미늄막, 질화막(TiN, Si3N4) 등의 피막상에 레지스트 패턴을 형성하는 경우에도 발생되는 것이 확인되고 있다. 이 패턴 프로파일 이상현상을 포지티브 레지스트에서는 푸팅이라고 하며, 네가티브 레지스트에서는 레지스트 패턴이 침식된 형상으로 관찰된다. The same phenomenon has been confirmed to occur even when a resist pattern is formed on a silicon wafer substrate on a film such as an oxide film (SiO 2 ), an aluminum film, or a nitride film (TiN, Si 3 N 4 ). This pattern profile abnormality is called footing in the positive resist, and the resist pattern is observed in the eroded shape in the negative resist.
본 발명의 목적은 고감도, 고해상력을 보유하고, 직사각형의 우수한 패턴 프로파일을 부여할 수 있을 뿐만 아니라, PCD, PED 안정성이 우수하며, 또 도포성(면내 균일성)도 우수한 전자선 또는 X선 레지스트 조성물을 제공하는 것이다.An object of the present invention is not only to have high sensitivity and high resolution, but also to impart an excellent pattern profile of a rectangle, and also to provide excellent PCD and PED stability, and also excellent coating property (in-plane uniformity) to an electron beam or X-ray resist composition. To provide.
본 발명의 다른 목적은 포토마스크의 산화크롬과 같은, 산촉매에 대하여 반응성이 높은 피막위에, 레지스트 패턴의 형상이 저하되는 문제를 해결하고, 고감도, 고해상력을 보유하며, 직사각형 형상의 우수한 패턴 프로파일을 제공할 수 있으며, 또 PCD, PED 안정성이 우수할 뿐만 아니라 도포성(면내 균일성)이 우수한 마스크 제조용 전자선 레지스트 조성물을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to solve the problem that the shape of the resist pattern is deteriorated on a film that is highly reactive to an acid catalyst, such as chromium oxide of a photomask, to maintain a high sensitivity and high resolution, and to provide an excellent pattern profile of a rectangular shape. It is possible to provide an electron beam resist composition for manufacturing a mask that can be provided and has excellent PCD and PED stability as well as excellent coating property (in-plane uniformity).
즉, 본 발명에 의하면, 하기 전자선 또는 X선 레지스트 조성물 또는 마스크 제조용 전자선 레지스트 조성물이 제공되어, 본 발명의 상기 목적이 달성된다.That is, according to this invention, the following electron beam or X-ray resist composition or the electron beam resist composition for mask manufacture is provided, and the said objective of this invention is achieved.
먼저, 포지티브 레지스트 조성물에 대해서 기재한다.First, a positive resist composition is described.
(1) (a1)전자선 또는 X선의 조사에 의해서 산을 발생하는 화합물,(1) a compound which generates an acid by (a1) electron beam or X-ray irradiation,
(b)하기 일반식(X)으로 표시되는 부분구조를 분자내에 1개 이상 보유하는 질소함유 화합물을 함유하는 포지티브 전자선 또는 X선 레지스트 조성물.(b) A positive electron beam or X-ray resist composition containing a nitrogen-containing compound having at least one substructure represented by the following general formula (X) in a molecule.
(2) 상기 (1)에 있어서, 상기 (b)의 질소함유 화합물은, 하기 일반식(Ia)으로 표시되는 화합물인 포지티브 전자선 또는 X선 레지스트 조성물.(2) The positive electron beam or X-ray resist composition according to (1), wherein the nitrogen-containing compound of (b) is a compound represented by the following general formula (Ia).
일반식(Ia)에서, Ra는 수소원자, 치환기를 보유하고 있어도 좋은, 알킬기, 알케닐기 또는 아릴기를 나타낸다.In general formula (Ia), Ra represents a hydrogen atom, an alkyl group, an alkenyl group, or an aryl group which may have a substituent.
Rb는 수소원자, 치환기를 보유하고 있어도 좋은 아릴기, -C(=O)-Ra 또는 -N=N-Ra를 나타낸다. Ra와 Rb는 서로 결합하여 고리를 형성하여도 좋다.Rb represents a hydrogen atom, an aryl group which may have a substituent, -C (= O) -Ra, or -N = N-Ra. Ra and Rb may combine with each other to form a ring.
(3) 상기 (1)에서, 상기 (b)질소함유 화합물은, 하기 일반식(IIa)으로 표시되는 화합물인 포지티브 전자선 또는 X선 레지스트 조성물.(3) The positive electron beam or X-ray resist composition of (1), wherein the (b) nitrogen-containing compound is a compound represented by the following general formula (IIa).
일반식(IIa)에서, R은 탄소수 1~20의 1가 유기잔기를 나타낸다.In general formula (IIa), R represents the C1-C20 monovalent organic residue.
(4) 상기 (1)에 있어서, 상기 (b)질소함유 화합물은 하기 일반식(IIb)으로 표시되는 화합물인 포지티브 전자선 또는 X선 레지스트 조성물.(4) The positive electron beam or X-ray resist composition of (1), wherein the (b) nitrogen-containing compound is a compound represented by the following general formula (IIb).
[일반식(IIb)에서, R501~R510은 같거나 다르며, 수소원자, 히드록시기, 할로겐원자, 니트로기, 시아노기, 알킬기, 알콕시기, 히드록시알킬기, 시클로알킬기, 또는 아릴기를 나타낸다.][In Formula (IIb), R 501 to R 510 are the same or different and represent a hydrogen atom, a hydroxy group, a halogen atom, a nitro group, a cyano group, an alkyl group, an alkoxy group, a hydroxyalkyl group, a cycloalkyl group, or an aryl group.]
(5) 상기 (1)~(4)중 어느 한 항목에 있어서, (c)양이온 중합성 기능을 보유 하는 화합물을 더 함유하는 포지티브 전자선 또는 X선 레지스트 조성물.(5) The positive electron beam or X-ray resist composition according to any one of (1) to (4), further comprising (c) a compound having a cationically polymerizable function.
(6) 상기 (1)~(5)중 어느 한 항목에 있어서, (c')비닐 화합물, 시클로알칸 화합물, 환상에테르 화합물, 락톤 화합물, 알데히드 화합물에서 선택되는 1종 이상의 화합물을 함유하는 포지티브 전자선 또는 X선 레지스트 조성물.(6) The positive electron beam in any one of said (1)-(5) containing 1 or more types of compounds chosen from (c ') vinyl compound, a cycloalkane compound, a cyclic ether compound, a lactone compound, and an aldehyde compound. Or X-ray resist composition.
(7) (a1')전자선의 조사에 의해 산을 발생하는 화합물,(7) a compound which generates an acid by irradiation of an (a1 ') electron beam,
(b)하기 일반식(X)으로 표시되는 부분구조를 분자내에 1개 이상 보유하는 질소함유 화합물을 함유하는 마스크 제조용 포지티브 전자선 레지스트 조성물.(b) Positive electron beam resist composition for mask manufacture containing the nitrogen-containing compound which has 1 or more partial structure represented by following General formula (X) in a molecule | numerator.
(8) 상기 (7)에 있어서, 상기 (b)의 질소함유 화합물이, 하기 일반식(Ia)으로 표시되는 화합물인 마스크 제조용 포지티브 전자선 레지스트 조성물.(8) The positive electron beam resist composition for mask manufacture according to (7), wherein the nitrogen-containing compound of (b) is a compound represented by the following general formula (Ia).
일반식(Ia)에서, Ra는 수소원자, 치환기를 보유하고 있어도 좋은, 알킬기, 알케닐기 또는 아릴기를 나타낸다.In general formula (Ia), Ra represents a hydrogen atom, an alkyl group, an alkenyl group, or an aryl group which may have a substituent.
Rb는 수소원자, 치환기를 보유하고 있어도 좋은 아릴기, -C(=O)-Ra 또는 -N=N-Ra를 나타낸다. Ra와 Rb는 서로 결합하여 고리를 형성하여도 좋다.Rb represents a hydrogen atom, an aryl group which may have a substituent, -C (= O) -Ra, or -N = N-Ra. Ra and Rb may combine with each other to form a ring.
(9) 상기 (7)에 있어서, 상기 (b)질소함유 화합물은 하기 일반식(IIa)으로 표시되는 화합물인 마스크 제조용 포지티브 전자선 레지스트 조성물.(9) The positive electron beam resist composition for mask manufacture according to (7), wherein the (b) nitrogen-containing compound is a compound represented by the following general formula (IIa).
일반식(IIa)에서, R은 탄소수 1~20의 1가 유기잔기를 나타낸다.In general formula (IIa), R represents the C1-C20 monovalent organic residue.
(10) 상기 (7)에 있어서, 상기 (b)질소함유 화합물은, 하기 일반식(IIb)으로 표시되는 화합물인 마스크 제조용 포지티브 전자선 레지스트 조성물.(10) The positive electron beam resist composition for mask manufacture according to (7), wherein the (b) nitrogen-containing compound is a compound represented by the following general formula (IIb).
[일반식(IIb)에서, R501~R510은 같거나 다르며, 수소원자, 히드록시기, 할로겐원자, 니트로기, 시아노기, 알킬기, 알콕시기, 히드록시알킬기, 시클로알킬기, 또는 아릴기를 나타낸다.][In Formula (IIb), R 501 to R 510 are the same or different and represent a hydrogen atom, a hydroxy group, a halogen atom, a nitro group, a cyano group, an alkyl group, an alkoxy group, a hydroxyalkyl group, a cycloalkyl group, or an aryl group.]
(11) 상기 (7)~(10)중 어느 한 항목에 있어서, (c)양이온 중합성 기능을 보유하는 화합물을 더 함유하는 마스크 제조용 포지티브 전자선 레지스트 조성물.(11) The positive electron beam resist composition for mask manufacture according to any one of (7) to (10), further comprising (c) a compound having a cationically polymerizable function.
(12) 상기 (7)~(11)중 어느 한 항목에 있어서, (c')비닐 화합물, 시클로알칸 화합물, 환상 에테르 화합물, 락톤화합물, 알데히드 화합물에서 선택되는 1종 이상의 화합물을 함유하는 마스크 제조용 포지티브 전자선 레지스트 조성물.(12) For mask production according to any one of (7) to (11), containing (c ') a vinyl compound, a cycloalkane compound, a cyclic ether compound, a lactone compound, and at least one compound selected from an aldehyde compound Positive electron beam resist composition.
이하에, 바람직한 구성을 기재한다. Below, a preferable structure is described.
(13) 상기 (6) 또는 (12)에 있어서, 상기 (c')화합물은 일반식(A)으로 표시되는 화합물인 포지티브 레지스트 조성물.(13) The positive resist composition as described in the above (6) or (12), wherein the compound (c ') is a compound represented by the general formula (A).
R'a, R'b, R'C; 같거나 달라도 좋고, 수소원자, 치환기를 보유하고 있어도 좋은, 알킬기 또는 아릴기를 나타내며, 또한 이들 중 2개가 결합하여, 포화 또는 올레핀성 불포화 고리를 형성하여도 좋다.R ' a , R' b , R 'C; These may be the same or different and represent an alkyl group or an aryl group which may have a hydrogen atom or a substituent, and two of them may combine to form a saturated or olefinically unsaturated ring.
R'd: 알킬 또는 치환 알킬기를 나타낸다.R ' d : represents an alkyl or substituted alkyl group.
(14) 상기 (1)~(13)중 어느 한 항목에 있어서, (d)산에 의해 분해될 수 있는 기를 보유하고, 알칼리 현상액에 대한 용해성이 산의 작용에 의해 증가되는 수지, 또는 (f)산에 의해 분해될 수 있는 기를 보유하고, 알칼리 현상액에 대한 용해성이 산의 작용에 의해 증가되며, 분자량이 3000 이하인 저분자 용해억제 화합물 중 적어도 어느 하나를 함유하는 포지티브 레지스트 조성물.(14) The resin according to any one of (1) to (13), wherein the resin (d) has a group that can be decomposed by acid, and the solubility in an alkaline developer is increased by the action of an acid, or (f A positive resist composition having a group capable of being decomposed by an acid, having a solubility in an alkaline developer increased by the action of an acid, and containing at least one of a low molecular weight dissolution inhibiting compound having a molecular weight of 3000 or less.
(15) 상기 (1)~(6) 및 (13) 또는 (14)중 어느 한 항목에 있어서, (a1)전자선 또는 X선의 조사에 의해 산을 발생하는 화합물은 하기 일반식(I)~일반식(III)으로 표시되는 화합물 중 1개 이상을 함유하는 포지티브 레지스트 조성물.(15) The compound which generates an acid by irradiation of (a1) electron beam or X-ray in any one of said (1)-(6) and (13) or (14) is the following general formula (I)-general Positive resist composition containing 1 or more of the compound represented by Formula (III).
(식중, R1~R37은 같거나 다르며, 수소원자, 직쇄상, 분기상 또는 환상 알킬기, 직쇄상, 분기상 또는 환상 알콕시기, 히드록시기, 할로겐원자, 또는 -S-R38기를 나타낸다. R38은 직쇄상, 분기상 또는 환상 알킬기 또는 아릴기를 나타낸다. 또한, R1~R15 , R16~R27, R28~R37중, 2개 이상이 결합하여, 단결합, 탄소, 산소, 황, 및 질소로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을 포함하는 고리를 형성하여도 좋다.(Wherein, R 1 ~ R 37 are the same or different and represent a hydrogen atom, a straight-chain, branched or cyclic alkyl, straight chain, branched or cyclic alkoxy group, a hydroxy group, a halogen atom, or -SR 38. R 38 is A linear, branched or cyclic alkyl group or an aryl group, and two or more of R 1 to R 15 , R 16 to R 27 , and R 28 to R 37 combine to form a single bond, carbon, oxygen, sulfur, And a ring containing one or two or more selected from nitrogen.
X-는 술폰산의 음이온이다.) X - is an anion of sulfonic acid.)
(16) 상기 (15)에 있어서, X-는(16) In the above (15), X − is
1개 이상의 불소원자,One or more fluorine atoms,
1개 이상의 불소원자로 치환된 직쇄상, 분기상 또는 환상 알킬기,Linear, branched or cyclic alkyl groups substituted with one or more fluorine atoms,
1개 이상의 불소원자로 치환된 직쇄상, 분기상 또는 환상 알콕시기,Linear, branched or cyclic alkoxy groups substituted with one or more fluorine atoms,
1개 이상의 불소원자로 치환된 아실기,Acyl groups substituted with one or more fluorine atoms,
1개 이상의 불소원자로 치환된 아실옥시기,An acyloxy group substituted with one or more fluorine atoms,
1개 이상의 불소원자로 치환된 술포닐기,Sulfonyl groups substituted with one or more fluorine atoms,
1개 이상의 불소원자로 치환된 술포닐옥시기,Sulfonyloxy groups substituted with one or more fluorine atoms,
1개 이상의 불소원자로 치환된 술포닐아미노기,Sulfonylamino groups substituted with one or more fluorine atoms,
1개 이상의 불소원자로 치환된 아릴기,Aryl groups substituted with one or more fluorine atoms,
1개 이상의 불소원자로 치환된 아랄킬기, 및An aralkyl group substituted with one or more fluorine atoms, and
1개 이상의 불소원자로 치환된 알콕시카르보닐기로부터 선택된 1종 이상을 보유하는 벤젠술폰산, 나프탈렌술폰산, 또는 안트라센술폰산의 음이온인 포지티브 레지스트 조성물.A positive resist composition which is an anion of benzenesulfonic acid, naphthalenesulfonic acid, or anthracenesulfonic acid having at least one selected from alkoxycarbonyl groups substituted with at least one fluorine atom.
(17) 상기 (1)~(6) 및 (13)~(16)중 어느 한 항목에 있어서, (a1) 전자선 또는 X선의 조사에 의해 산을 발생하는 화합물은, 상기 (14)에 기재된 일반식(I)~일반식(III)으로 표시되는 화합물 중 1개 이상을 함유하며, 또(17) The compound which generates an acid by irradiation of (a1) electron beam or X-ray in any one of said (1)-(6) and (13)-(16) is a general thing as described in said (14). It contains one or more of the compounds represented by formula (I)-general formula (III), and
(d)산에 의해 분해될 수 있는 기를 보유하고, 알칼리 현상액에 대한 용해성이 산의 작용에 의해 증가하는 수지, 또는 (e)산에 의해 분해될 수 있는 기를 보유하고, 알칼리 현상액에 대한 용해성이 산의 작용에 의해 증가하며, 분자량이 3000 이하인 저분자 용해억제 화합물 중 적어도 어느 하나를 함유하는 포지티브 레지스트 조성물.(d) has a group that can be decomposed by an acid, a resin whose solubility in an alkaline developer is increased by the action of an acid, or (e) a group that can be decomposed by an acid, and a solubility in an alkaline developer A positive resist composition which is increased by the action of an acid and contains at least one of low molecular weight dissolution inhibiting compounds having a molecular weight of 3000 or less.
(18) (7)~(14)중 어느 한 항목에 있어서, (a1')전자선의 조사에 의해 산을 발생하는 화합물은 하기 일반식(I)~일반식(III)로 표시되는 화합물중 1개 이상을 함유하는 포지티브 레지스트 조성물.(18) The compound which generates an acid by irradiation of (a1 ') electron beam in any one of (7)-(14) is 1 in the compound represented by following General formula (I)-General formula (III). A positive resist composition containing more than two.
(식중, R1~R37은 같거나 다르며, 수소원자, 직쇄상, 분기상 또는 환상 알킬 기, 직쇄상, 분기상 또는 환상 알콕시기, 히드록시기, 할로겐원자, 또는 -S-R38기를 나타낸다. R38은 직쇄상, 분기상 또는 환상 알킬기 또는 아릴기를 나타낸다. 또한, R1~R15, R16~R27, R28~R37중, 2개 이상이 결합하여, 단결합, 탄소, 산소, 황, 및 질소로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을 포함하는 고리를 형성하여도 좋다.(Wherein, R 1 ~ R 37 are the same or different and represent a hydrogen atom, a straight-chain, branched or cyclic alkyl group, a straight-chain, branched or cyclic alkoxy group, a hydroxy group, a halogen atom, or -SR 38. R 38 Represents a linear, branched or cyclic alkyl group or an aryl group, and two or more of R 1 to R 15 , R 16 to R 27 , and R 28 to R 37 bond to each other to form a single bond, carbon, oxygen, or sulfur; You may form the ring containing 1 type (s) or 2 or more types selected from and nitrogen.
X-는 술폰산의 음이온이다.)X - is an anion of sulfonic acid.)
(19) 상기 (18)에 있어서, X-는(19) In the above (18), X − is
1개이상의 불소원자,One or more fluorine atoms,
1개 이상의 불소원자로 치환된 직쇄상, 분기상 또는 환상 알킬기,Linear, branched or cyclic alkyl groups substituted with one or more fluorine atoms,
1개 이상의 불소원자로 치환된 직쇄상, 분기상 또는 환상 알콕시기,Linear, branched or cyclic alkoxy groups substituted with one or more fluorine atoms,
1개 이상의 불소원자로 치환된 아실기,Acyl groups substituted with one or more fluorine atoms,
1개 이상의 불소원자로 치환된 아실옥시기,An acyloxy group substituted with one or more fluorine atoms,
1개 이상의 불소원자로 치환된 술포닐기,Sulfonyl groups substituted with one or more fluorine atoms,
1개 이상의 불소원자로 치환된 술포닐옥시기,Sulfonyloxy groups substituted with one or more fluorine atoms,
1개 이상의 불소원자로 치환된 술포닐아미노기,Sulfonylamino groups substituted with one or more fluorine atoms,
1개 이상의 불소원자로 치환된 아릴기,Aryl groups substituted with one or more fluorine atoms,
1개 이상의 불소원자로 치환된 아랄킬기, 및An aralkyl group substituted with one or more fluorine atoms, and
1개 이상의 불소원자로 치환된 알콕시카르보닐기로부터 선택된 1종 이상을 보유하는 벤젠술폰산, 나프탈렌술폰산, 또는 안트라센술폰산의 음이온인 포지티브 레지스트 조성물.A positive resist composition which is an anion of benzenesulfonic acid, naphthalenesulfonic acid, or anthracenesulfonic acid having at least one selected from alkoxycarbonyl groups substituted with at least one fluorine atom.
(20) 상기 (7)~(14) 및 (18) 또는 (19)중 어느 한 항목에 있어서, (20) The item according to any one of (7) to (14) and (18) or (19),
(a1')전자선의 조사에 의해 산을 발생하는 화합물은, 상기 (17)에 기재된 일반식(I)~일반식(III)로 표시되는 화합물 중 1개 이상을 함유하며, 또(a1 ') The compound which generate | occur | produces an acid by irradiation of an electron beam contains one or more of the compounds represented by general formula (I)-general formula (III) as described in said (17), and
(d)산에 의해 분해될 수 있는 기를 보유하고, 알칼리 현상액에 대한 용해성이 산의 작용에 의해 증가하는 수지, 또는 (e)산에 의해 분해될 수 있는 기를 보유하고, 알칼리 현상액에 대한 용해성이 산의 작용에 의해 증가되며, 분자량이 3000 이하인 저분자 용해억제 화합물 중 적어도 어느하나를 함유하는 포지티브 레지스트 조성물.(d) has a group that can be decomposed by an acid, a resin whose solubility in an alkaline developer is increased by the action of an acid, or (e) a group that can be decomposed by an acid, and a solubility in an alkaline developer A positive resist composition which is increased by the action of an acid and contains at least one of low molecular weight dissolution inhibiting compounds having a molecular weight of 3000 or less.
(21) 상기 (1)~(20)중 어느 한 항목에 있어서, 용매로 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트를 주로 함유하는 포지티브 레지스트 조성물.(21) The positive resist composition as described in any one of said (1)-(20) which mainly contains propylene glycol monomethyl ether acetate as a solvent.
(22) 상기 (1)~(21)중 어느 한 항목에 있어서, (f)유기염기성 화합물을 더 함유하는 포지티브 레지스트 조성물.(22) The positive resist composition according to any one of (1) to (21), further comprising (f) an organic basic compound.
(23) 상기 (1)~(22)중 어느 한 항목에 있어서, (g)불소계 및/또는 실리콘계 계면활성제를 더 함유하는 포지티브 레지스트 조성물.(23) The positive resist composition according to any one of (1) to (22), further comprising (g) a fluorine-based and / or silicon-based surfactant.
또, 본 발명은 본 발명의 마스크 제조용 포지티브 전자선 레지스트 조성물을 도설한 마스크 블랭크도 포함한다.Moreover, this invention also includes the mask blank which coat | covered the positive electron beam resist composition for mask manufacture of this invention.
다음으로, 네가티브 레지스트 조성물에 대해서, 기재한다.Next, the negative resist composition is described.
(24) (a2)전자선 또는 X선의 조사에 의해 산을 발생하는 화합물,(24) A compound which generates an acid by irradiation of (a2) electron beam or X-ray,
(b)하기 일반식(X)으로 표시되는 부분구조를 분자내에 1개 이상 보유하는 질소함유 화합물,(b) a nitrogen-containing compound having at least one substructure represented by the following general formula (X) in a molecule,
(h)알칼리 가용성 수지, 및(h) alkali-soluble resins, and
(i)산에 의해 가교되는 가교제를 함유하는 전자선용 또는 X선용 화학증폭계 네가티브 레지스트 조성물.(i) An electron beam or X-ray chemically amplified negative resist composition containing a crosslinking agent crosslinked by an acid.
(25) 상기 (24)에 있어서, 상기 (b)의 질소함유 화합물은, 하기 일반식(Ia)으로 표시되는 화합물인 전자선용 또는 X선용 화학증폭계 네가티브 레지스트 조성물.(25) The chemically amplified negative resist composition for electron beams or X rays according to (24), wherein the nitrogen-containing compound of (b) is a compound represented by the following general formula (Ia).
일반식(Ia)에서, Ra는 수소원자, 치환기를 보유하고 있어도 좋은, 알킬기, 알케닐기 또는 아릴기를 나타낸다.In general formula (Ia), Ra represents a hydrogen atom, an alkyl group, an alkenyl group, or an aryl group which may have a substituent.
Rb는 수소원자, 치환기를 보유하고 있어도 좋은 아릴기, -C(=O)-Ra 또는 -N=N-Ra를 나타낸다. Ra와 Rb는 서로 결합하여 고리를 형성하여도 좋다.Rb represents a hydrogen atom, an aryl group which may have a substituent, -C (= O) -Ra, or -N = N-Ra. Ra and Rb may combine with each other to form a ring.
(26) 상기 (24)에 있어서, 상기 (b)질소함유 화합물은 하기 일반식(IIa)으로 표시되는 화합물인 전자선용 또는 X선용 화학증폭계 네가티브 레지스트 조성물.(26) The chemically amplified negative resist composition for electron beams or X rays according to (24), wherein the (b) nitrogen-containing compound is a compound represented by the following general formula (IIa).
일반식(IIa)에서, R은 탄소수 1~20의 1가 유기잔기를 나타낸다.In general formula (IIa), R represents the C1-C20 monovalent organic residue.
(27) 상기 (24)에 있어서, 상기 (b)의 질소함유 화합물은 하기 일반식(IIb)으로 표시되는 화합물인 전자선용 또는 X선용 화학증폭계 네가티브 레지스트 조성물.(27) The chemically amplified negative resist composition for electron beams or X rays according to (24), wherein the nitrogen-containing compound of (b) is a compound represented by the following general formula (IIb).
[일반식(IIb)에서, R501~R510은 같거나 다르며, 수소원자, 히드록시기, 할로겐원자, 니트로기, 시아노기, 알킬기, 알콕시기, 히드록시알킬기, 시클로알킬기, 또는 아릴기를 나타낸다.][In Formula (IIb), R 501 to R 510 are the same or different and represent a hydrogen atom, a hydroxy group, a halogen atom, a nitro group, a cyano group, an alkyl group, an alkoxy group, a hydroxyalkyl group, a cycloalkyl group, or an aryl group.]
(28) 상기 (24)~(27)중 어느 한 항목에 있어서, 상기 (h)의 알칼리 가용성 수지는, 하기 일반식(1)으로 표시되는 구조단위를 포함하며, 중량평균 분자량이 3,000을 초과하고 300,000 이하인 알칼리 가용성 수지인 전자선용 또는 X선용 화학증폭계 네가티브 레지스트 조성물.(28) The item according to any one of (24) to (27), wherein the alkali-soluble resin of (h) includes a structural unit represented by the following General Formula (1), and has a weight average molecular weight of more than 3,000. And an electron beam or X-ray chemically amplified negative resist composition which is an alkali-soluble resin having 300,000 or less.
식(1)중, R1a는 수소원자 또는 메틸기를 나타낸다.In formula (1), R <1a> represents a hydrogen atom or a methyl group.
(29) 상기 (24)~(27)중 어느 한 항목에 있어서, 상기 (h)의 알칼리 가용성 수지는, 중량평균 분자량이 3,000을 초과하고 300,000 이하이며, 하기 조건(a1) 및 (b1)을 만족하는 알칼리 가용성 수지인 전자선용 또는 X선용 화학증폭계 네가티브 레지스트 조성물.(29) The item according to any one of (24) to (27), wherein the alkali-soluble resin of (h) has a weight average molecular weight of more than 3,000 and is 300,000 or less, and the following conditions (a1) and (b1) A chemically amplified negative resist composition for electron beams or X-rays, which is a satisfactory alkali-soluble resin.
(a1) 탄소수 6~20의 방향환 및 그 방향환에 직접 또는 연결기를 통하여 결합된 에틸렌성 불포화기를 보유하는 단량체로부터 유도되는 반복단위를 1종 이상 보유하는 것.(a1) Having at least one repeating unit derived from an aromatic ring having 6 to 20 carbon atoms and a monomer having an ethylenically unsaturated group bonded directly or via a linking group to the aromatic ring.
(b1) 그 방향환의 π전자와 방향환상 치환기의 비공유 전자쌍의 전자수 사이에 다음의 관계가 성립하는 것.(b1) The following relationship holds between the number of electrons of the lone electron of the aromatic ring and the unshared electron pair of the aromatic ring substituent.
(여기에서, Nπ는 π전자총수를 나타내며, Nlone은 그 치환기로서의 탄소수 1~12의 직쇄상, 분기상, 또는 환상 알콕시기, 알케닐옥시기, 아릴옥시기, 아랄킬옥시기, 또는 히드록시기의 비공유 전자쌍의 총전자수를 나타낸다. 2개 이상의 알콕 시기 또는 히드록시기는 이웃하는 2개가 서로 결합하여 5원환 이상의 고리구조를 형성하여도 좋다.)(Nπ represents the total number of π electrons, and N lone is a non-shared covalent linear, branched or cyclic alkoxy group, alkenyloxy group, aryloxy group, aralkyloxy group, or hydroxy group having 1 to 12 carbon atoms as the substituent). The total number of electrons of an electron pair is shown, and two or more alkoxy groups or a hydroxyl group may combine with two adjacent one another to form a 5-membered ring or more ring structure.)
(30) 상기 (29)에 있어서, 상기 (h)의 알칼리 가용성 수지는, 이하의 일반식(3)~(7)로 표시되는 반복단위의 1개 이상을 구성성분으로 보유하는 전자선 또는 X선용 화학증폭계 네가티브 레지스트 조성물.(30) In the above-mentioned (29), the alkali-soluble resin of (h) is for electron beam or X-ray, which contains one or more of the repeating units represented by the following general formulas (3) to (7) as a component: Chemical Amplification Negative Resist Composition.
일반식(3)~(7)에서, R101은 수소원자 또는 메틸기를 나타낸다. L은 2가의 연결기를 나타낸다. Ra, Rb, Rc, Rd, Re, Rf, Rg, Rh, Ri, Rj, Rk, Rl은 각각 독립적으로 탄소수 1~12의 직쇄상, 분기상, 또는 환상의 알킬기, 알케닐기, 아릴기, 아랄킬기, 또는 수소원자를 나타낸다. 또한, 이들은 서로 연결되어 탄소수 24 이하의 5원 이하의 고리를 형성하여도 좋다.In General Formulas (3) to (7), R 101 represents a hydrogen atom or a methyl group. L represents a divalent linking group. Ra, Rb, Rc, Rd, Re, Rf, Rg, Rh, Ri, Rj, Rk, and Rl are each independently a linear, branched, or cyclic alkyl group, alkenyl group, aryl group, aral having 1 to 12 carbon atoms A kill group or a hydrogen atom is represented. In addition, they may be linked to each other to form a ring having 5 or fewer members having 24 or less carbon atoms.
l, m, n, p, q, r, s, t, u, v, w, x는 0~3까지의 정수를 나타내고, l + m + n = 2, 3, p + q + r = 0, 1, 2, 3, s + t + u = 0, 1, 2, 3, v + w + x = 0, 1, 2, 3을 만족한다.l, m, n, p, q, r, s, t, u, v, w, x represent integers from 0 to 3, l + m + n = 2, 3, p + q + r = 0 , 1, 2, 3, s + t + u = 0, 1, 2, 3, v + w + x = 0, 1, 2, 3.
(31) 상기 (24)~(30)중 어느 한 항목에 있어서, (a2)전자선 또는 X선의 조사에 의해 산을 발생하는 화합물은, 하기 일반식(I)~일반식(III)로 표시되는 화합물중 1종 이상을 함유하는 전자선 또는 X선용 화학증폭계 네가티브 레지스트 조성물.(31) The compound which generates an acid by irradiation of (a2) electron beam or X-ray in any one of said (24)-(30) is represented by following General formula (I)-General formula (III) A chemical amplification negative resist composition for electron beams or X-rays containing at least one of the compounds.
[일반식(I)~일반식(III)에서, R1~R37은 수소원자, 알킬기, 알콕시기, 히드록시기, 할로겐원자, 또는 -S-R38로 표시되는 기를 나타낸다. -S-R38중의 R38은 알킬기 또는 아릴기를 나타낸다. R1~R38은 같거나 달라도 좋다. R1~R15의 경우, 그 중에서 선택되는 2개 이상은 서로 직접말단에 결합되거나 산소, 황 및 질소로부터 선택되는 원소를 통하여 결합하여 고리구조를 형성하고 있어도 좋다. R16~R27의 경우도, 마찬가지로 고리구조를 형성하고 있어도 좋다. R28~R37의 경우도, 마찬가지로 고리구조를 형성하여도 좋다.[In the general formula (I) ~ the general formula (III), R 1 ~ R 37 is a group represented by a hydrogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, a hydroxy group, a halogen atom, or -SR 38. R 38 in -SR 38 represents an alkyl group or an aryl group. R 1 to R 38 may be the same or different. In the case of R 1 to R 15 , two or more selected from them may be bonded directly to each other or through an element selected from oxygen, sulfur and nitrogen to form a ring structure. In the case of R 16 to R 27 , a ring structure may be similarly formed. In the case of R 28 to R 37 , a ring structure may be similarly formed.
X-는 술폰산의 음이온이다.]X − is an anion of sulfonic acid.]
(32) (a2')전자선 또는 X선의 조사에 의해서 산을 발생하는 화합물,(32) a compound which generates an acid by (a2 ') electron beam or X-ray irradiation,
(b)하기 일반식(X)으로 표시되는 부분구조를 분자내에 1개 이상 보유하는 질소함유 화합물,(b) a nitrogen-containing compound having at least one substructure represented by the following general formula (X) in a molecule,
(h)알칼리 가용성 수지, 및(h) alkali-soluble resins, and
(i)산에 의해 가교되는 가교제를 함유하는 마스크 제조용 전자선 네가티브 레지스트 조성물.(i) Electron negative resist composition for mask manufacture containing the crosslinking agent bridge | crosslinked by acid.
(33) 상기 (32)에 있어서, 상기 (b)의 질소함유 화합물은, 하기 일반식(Ia)으로 표시되는 화합물인 마스크 제조용 전자선 네가티브 레지스트 조성물.(33) The electron beam negative resist composition for mask manufacture according to (32), wherein the nitrogen-containing compound of (b) is a compound represented by the following general formula (Ia).
일반식(Ia)에서, Ra는 수소원자, 치환기를 보유하고 있어도 좋은, 알킬기, 알케닐기 또는 아릴기를 나타낸다.In general formula (Ia), Ra represents a hydrogen atom, an alkyl group, an alkenyl group, or an aryl group which may have a substituent.
Rb는 수소원자, 치환기를 보유하고 있어도 좋은 아릴기, -C(=O)-Ra 또는 -N=N-Ra를 나타낸다. Ra와 Rb는 서로 결합하여 고리를 형성하여도 좋다.Rb represents a hydrogen atom, an aryl group which may have a substituent, -C (= O) -Ra, or -N = N-Ra. Ra and Rb may combine with each other to form a ring.
(34) 상기 (32)에서, 상기 (b)질소함유 화합물은, 하기 일반식(IIa)으로 표시되는 화합물인 마스크 제조용 전자선 네가티브 레지스트 조성물.(34) The electron beam negative resist composition for mask manufacture according to (32), wherein the (b) nitrogen-containing compound is a compound represented by the following general formula (IIa).
일반식(IIa)에서, R은 탄소수 1~20의 1가 유기잔기를 나타낸다.In general formula (IIa), R represents the C1-C20 monovalent organic residue.
(35) 상기 (32)에 있어서, 상기 (b)질소함유 화합물은 하기 일반식(IIb)으로 표시되는 화합물인 마스크 제조용 전자선 네가티브 레지스트 조성물.(35) The electron beam negative resist composition for mask manufacture according to (32), wherein the (b) nitrogen-containing compound is a compound represented by the following general formula (IIb).
[일반식(IIb)에서, R501~R510은 같거나 다르며, 수소원자, 히드록시기, 할로겐원자, 니트로기, 시아노기, 알킬기, 알콕시기, 히드록시알킬기, 시클로알킬기, 또는 아릴기를 나타낸다.][In Formula (IIb), R 501 to R 510 are the same or different and represent a hydrogen atom, a hydroxy group, a halogen atom, a nitro group, a cyano group, an alkyl group, an alkoxy group, a hydroxyalkyl group, a cycloalkyl group, or an aryl group.]
(36) 상기 (32)~(35)중 어느 한 항목에 있어서, 상기 (h)의 알칼리 가용성 수지는, 하기 일반식(1)으로 표시되는 구조단위를 포함하며, 중량평균 분자량이 3,000을 초과하고 300,000 이하인 알칼리 가용성 수지인 마스크 제조용 전자선 네가티브 레지스트 조성물.(36) The item according to any one of (32) to (35), wherein the alkali-soluble resin of (h) includes a structural unit represented by the following General Formula (1), and has a weight average molecular weight greater than 3,000. And an electron beam negative resist composition for manufacturing a mask, which is an alkali-soluble resin having 300,000 or less.
식(1)중, R1a는 수소원자 또는 메틸기를 나타낸다.In formula (1), R <1a> represents a hydrogen atom or a methyl group.
(37) 상기 (32)~(35)중 어느 한 항목에 있어서, 상기 (h)의 알칼리 가용성 수지는, 중량평균 분자량이 3,000을 초과하고 300,000 이하이며, 하기 조건(a1) 및 (b1)을 만족하는 알칼리 가용성 수지인 마스크 제조용 전자선 네가티브 레지스트 조성물.(37) The item according to any one of (32) to (35), wherein the alkali-soluble resin of (h) has a weight average molecular weight of more than 3,000 and 300,000 or less, and the following conditions (a1) and (b1) Electron negative resist composition for mask manufacture which is satisfied alkali-soluble resin.
(a1) 탄소수 6~20의 방향환 및 그 방향환에 직접 또는 연결기를 통하여 결합된 에틸렌성 불포화기를 보유하는 단량체로부터 유도되는 반복단위를 1종 이상 보유하는 것.(a1) Having at least one repeating unit derived from an aromatic ring having 6 to 20 carbon atoms and a monomer having an ethylenically unsaturated group bonded directly or via a linking group to the aromatic ring.
(b1) 그 방향환의 π전자와 방향환상 치환기의 비공유 전자쌍의 전자수 사이 에 다음의 관계가 성립하는 것.(b1) The following relationship holds between the number of electrons of the unshared electron pair of the aromatic ring and the? electron of the aromatic ring.
(여기에서, Nπ는 π전자총수를 나타내며, Nlone은 그 치환기로서의 탄소수 1~12의 직쇄상, 분기상, 또는 환상 알콕시기, 알케닐옥시기, 아릴옥시기, 아랄킬옥시기, 또는 히드록시기의 비공유 전자쌍의 총전자수를 나타낸다. 2개 이상의 알콕시기 또는 히드록시기는 이웃하는 2개가 서로 결합하여 5원환 이상의 고리구조를 형성하여도 좋다.)(Nπ represents the total number of π electrons, and N lone is a non-shared covalent linear, branched or cyclic alkoxy group, alkenyloxy group, aryloxy group, aralkyloxy group, or hydroxy group having 1 to 12 carbon atoms as the substituent). The total number of electrons of an electron pair is shown, and two or more alkoxy groups or hydroxy groups may combine with two adjacent groups to form a 5-membered ring or more ring structure.)
(38) 상기 (37)에 있어서, 상기 (h)의 알칼리 가용성 수지는, 이하의 일반식(3)~(7)로 표시되는 반복단위의 1개 이상을 구성성분으로 보유하는 마스크 제조용 전자선 네가티브 레지스트 조성물.(38) The electron beam negative for mask manufacture according to (37), wherein the alkali-soluble resin of (h) holds one or more of the repeating units represented by the following general formulas (3) to (7) as a component: Resist composition.
일반식(3)~(7)에서, R101은 수소원자 또는 메틸기를 나타낸다. L은 2가의 연결기를 나타낸다. Ra, Rb, Rc는 각각 독립적으로, 탄소수 1~12의 직쇄상, 분기상 또는 환상 알킬기, 알케닐기, 아릴기, 아랄킬기를 나타낸다. Rd, Re, Rf, Rg, Rh, Ri, Rj, Rk, Rl은 각각 독립적으로 탄소수 1~12의 직쇄상, 분기상, 또는 환상의 알 킬기, 알케닐기, 아릴기, 아랄킬기, 또는 수소원자를 나타낸다. 또한, 이들은 서로 연결되어 탄소수 24 이하의 5원 이상의 고리를 형성하여도 좋다.In General Formulas (3) to (7), R 101 represents a hydrogen atom or a methyl group. L represents a divalent linking group. Ra, Rb, and Rc each independently represent a linear, branched or cyclic alkyl group, alkenyl group, aryl group, or aralkyl group having 1 to 12 carbon atoms. Rd, Re, Rf, Rg, Rh, Ri, Rj, Rk and Rl are each independently a linear, branched or cyclic alkyl, alkenyl, aryl, aralkyl or hydrogen atom having 1 to 12 carbon atoms. Indicates. In addition, they may be linked to each other to form a 5-membered or more ring having 24 or less carbon atoms.
l, m, n, p, q, r, s, t, u, v, w, x는 0~3까지의 정수를 나타내고, l + m + n = 2, 3, p + q + r = 0, 1, 2, 3, s + t + u = 0, 1, 2, 3, v + w + x = 0, 1, 2, 3을 만족한다.l, m, n, p, q, r, s, t, u, v, w, x represent integers from 0 to 3, l + m + n = 2, 3, p + q + r = 0 , 1, 2, 3, s + t + u = 0, 1, 2, 3, v + w + x = 0, 1, 2, 3.
(39) 상기 (32)~(38)중 어느 한 항목에 있어서, (a2')전자선의 조사에 의해 산을 발생하는 화합물은, 하기 일반식(I)~일반식(III)로 표시되는 화합물 중 1종 이상을 함유하는 마스크 제조용 전자선 네가티브 레지스트 조성물.(39) The compound which generates an acid by irradiation of the (a2 ') electron beam in any one of said (32)-(38) is a compound represented by the following general formula (I)-general formula (III). Electron negative resist composition for mask manufacture containing 1 or more types of these.
[일반식(I)~일반식(III)에서, R1~R37은 수소원자, 알킬기, 알콕시기, 히드록시기, 할로겐원자, 또는 -S-R38로 표시되는 기를 나타낸다. -S-R38중의 R38은 알킬기 또는 아릴기를 나타낸다. R1~R38은 같거나 달라도 좋다. R1~R15의 경우, 그 중에서 선택되는 2개 이상은 서로 직접말단에 결합되거나, 산소, 황 및 질소로부터 선택되는 원소를 통하여 결합되어 고리구조를 형성하고 있어도 좋다. R16~R27의 경우도, 마찬가지로 고리구조를 형성하고 있어도 좋다. R28~R37의 경우도, 마찬가지로 고리구조를 형성하여도 좋다.[In the general formula (I) ~ the general formula (III), R 1 ~ R 37 is a group represented by a hydrogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, a hydroxy group, a halogen atom, or -SR 38. R 38 in -SR 38 represents an alkyl group or an aryl group. R 1 to R 38 may be the same or different. In the case of R 1 to R 15 , two or more selected from them may be bonded directly to each other, or may be bonded through an element selected from oxygen, sulfur, and nitrogen to form a ring structure. In the case of R 16 to R 27 , a ring structure may be similarly formed. In the case of R 28 to R 37 , a ring structure may be similarly formed.
X-는 술폰산의 음이온이다.]X − is an anion of sulfonic acid.]
또한, 이하에 본 발명의 바람직한 구성을 표시한다.In addition, the preferable structure of this invention is shown below.
(40) 상기 (24)~(39)중 어느 한 항목에 있어서, 상기 (i)산에 의해 가교되는 가교제는, 분자내에 벤젠환 원자단을 3~5개 포함하고, 분자량은 1200 이하이며, 히드록시메틸기 및/또는 알콕시메틸기를 그 벤젠환 원자단에 2개 이상 보유하는 페놀 유도체인 네가티브 레지스트 조성물.(40) The crosslinking agent crosslinked with the acid (i) according to any one of the items (24) to (39) contains 3 to 5 benzene ring atom groups in the molecule, the molecular weight is 1200 or less, and The negative resist composition which is a phenol derivative which has two or more oxymethyl groups and / or an alkoxy methyl group in the benzene ring atom group.
(41) 상기 (24)~(40)중 어느 한 항목에 있어서, (f)유기염기성 화합물을 포함하는 네가티브 레지스트 조성물.(41) The negative resist composition as described in any one of said (24)-(40) containing (f) organic basic compound.
(42) 상기 (24)~(41)중 어느 한 항목에 있어서, (g)불소계 및/또는 실리콘계 계면활성제를 포함하는 마스크 제조용 전자선 네가티브 레지스트 조성물.(42) The electron beam negative resist composition for mask manufacture in any one of said (24)-(41) containing (g) fluorine type and / or silicone type surfactant.
(43) 상기 (24)~(42)중 어느 한 항목에 있어서, 상기 (h)의 알칼리 가용성 수지의 분자량분포(Mw/Mn)는 1.0~1.4인 네가티브 레지스트 조성물.(43) The negative resist composition as described in any one of said (24)-(42) whose molecular weight distribution (Mw / Mn) of alkali-soluble resin of said (h) is 1.0-1.4.
또한, 본 발명은 본 발명의 마스크 제조용 전자선 네가티브 레지스트 조성물을 도설한 마스크 블랭크를 포함한다.Moreover, this invention includes the mask blank which provided the electron beam negative resist composition for mask manufacture of this invention.
이하, 본 발명의 전자선 또는 X선 레지스트 조성물, 마스크 제조용 전자선 레지스트 조성물에 대해서 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, the electron beam or X-ray resist composition of this invention and the electron beam resist composition for mask manufacture are demonstrated.
[I] (b)질소함유 화합물[I] (b) nitrogen-containing compounds
본 발명에 사용되는 상기 (b)의 질소함유 화합물은 하기 일반식(X)으로 표시되는 부분구조를 분자내에 1개 이상 보유하는 질소함유 화합물이다.The nitrogen-containing compound of (b) used in the present invention is a nitrogen-containing compound having at least one partial structure represented by the following general formula (X) in a molecule.
일반식(X)의 부분구조를 포함하는 화합물로, 하기 일반식(Ia)으로 표시되는 화합물이 바람직하다.As a compound containing the partial structure of general formula (X), the compound represented by the following general formula (Ia) is preferable.
여기에서, Ra는 수소원자, 치환기를 보유하고 있어도 좋은, 알킬기, 알케닐기 또는 아릴기를 나타낸다.Here, Ra represents a hydrogen atom, an alkyl group, an alkenyl group or an aryl group which may have a substituent.
Rb는 수소원자, 치환기를 보유하고 있어도 좋은 아릴기, -C(=O)-Ra 또는 -N=N-Ra를 나타낸다. Ra와 Rb는 서로 결합하여 고리를 형성하여도 좋다.Rb represents a hydrogen atom, an aryl group which may have a substituent, -C (= O) -Ra, or -N = N-Ra. Ra and Rb may combine with each other to form a ring.
이러한 알킬기로는 탄소수 1~10개인 것이 있는데, 메틸기, 에틸기, 프로필기, n-부틸기, sec-부틸기, t-부틸기와 같은 탄소수 1~4개인 것이 바람직하다.Such alkyl groups include those having 1 to 10 carbon atoms, preferably having 1 to 4 carbon atoms such as methyl group, ethyl group, propyl group, n-butyl group, sec-butyl group and t-butyl group.
아릴기로는 탄소수 6~20개인 것이 있는데, 페닐기, 크실일기, 톨루일기, 쿠메닐기, 나프틸기, 안트라세닐기와 같은 탄소수 6~14개인 것이 바람직하다.Although an aryl group has a C6-C20 thing, it is preferable that it is C6-C14 like phenyl group, xylyl group, toluyl group, cumenyl group, naphthyl group, anthracenyl group.
알케닐기로는, 탄소수 1~4개인 것이 있는데, 구체적으로는 비닐기, 프로페닐기, 알릴기, 부테닐기 등이 있다.Examples of the alkenyl group include one to four carbon atoms, and specific examples thereof include vinyl group, propenyl group, allyl group, and butenyl group.
Ra의 알킬기, 알케닐기 또는 아릴기의 치환기로는, 할로겐원자, 니트로기, 시아노기, 히드록시기 등이 있다. Substituents for the alkyl group, alkenyl group or aryl group for Ra include a halogen atom, a nitro group, a cyano group and a hydroxy group.
Ra와 Rb는 서로 결합하여 형성하는 고리로는, 하기 (C-4)~(C-7)의 구조를 들 수 있다.Examples of the ring formed by bonding Ra and Rb to each other include the structures of the following (C-4) to (C-7).
하기 (b)의 질소함유 화합물은, 하기 일반식(IIa)으로 표시되는 화합물인 것이 바람직하다.It is preferable that the nitrogen-containing compound of following (b) is a compound represented with the following general formula (IIa).
일반식(IIa)에서, R은 탄소수 1~20의 1가의 유기잔기를 나타낸다.In general formula (IIa), R represents the C1-C20 monovalent organic residue.
탄소수 1~20의 1가의 유기잔기로는, 예를 들어 치환기를 보유하고 있어도 좋은 알킬기, 치환기를 보유하고 있어도 좋은 시클로알킬기, 치환기를 보유하고 있어도 좋은 아릴기, 치환기를 보유하고 있어도 좋은 아랄킬기를 나타낸다.Examples of the monovalent organic residue having 1 to 20 carbon atoms include an alkyl group which may have a substituent, a cycloalkyl group which may have a substituent, an aryl group which may have a substituent, and an aralkyl group which may have a substituent. Indicates.
알킬기로는, 탄소수 1~10개인 것이 있지만, 메틸기, 에틸기, 프로필기, n-부틸기, sec-부틸기, t-부틸기와 같은 탄소수 1~4인 것이 바람직하다.Although there are some C1-C10 alkyl groups, it is preferable that they are C1-C4, such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, n-butyl group, sec-butyl group, and t-butyl group.
시클로알킬기로는 탄소수 3~15개인 것이 있지만, 시클로프로필기,시클로부틸기, 시클로헥실기, 아다만틸기와 같은 탄소수 3~10개인 것이 바람직하다.Although a C3-C15 thing may exist as a cycloalkyl group, C3-C10 things, such as a cyclopropyl group, a cyclobutyl group, a cyclohexyl group, and an adamantyl group, are preferable.
아릴기로는, 탄소수 6~20개인 것이 있지만, 페닐기, 크실일기, 톨루일기, 쿠메닐기, 나프틸기, 안트라세닐기와 같은 탄소수 6~14개인 것이 바람직하다.Although an aryl group has C6-C20, It is preferable that it is C6-C14 like phenyl group, xylyl group, toluyl group, cumenyl group, naphthyl group, anthracenyl group.
아랄킬기로는, 탄소수 7~20개인 것이 있지만, 치환 또는 미치환의 벤질기, 치환 또는 미치환의 페네틸기 등의 탄소수 7~15개인 것이 바람직하다.Although an aralkyl group may be C7-20, It is preferable that it is C7-15, such as a substituted or unsubstituted benzyl group and a substituted or unsubstituted phenethyl group.
이러한 알킬기, 시클로알킬기, 아릴기, 아랄킬기의 치환기로는, 알킬기, 알콕시기, 히드록시기, 할로겐원자, 니트로기, 아실기 등이 있다. Substituents of such alkyl groups, cycloalkyl groups, aryl groups, and aralkyl groups include alkyl groups, alkoxy groups, hydroxy groups, halogen atoms, nitro groups and acyl groups.
또한, 상기 (b)의 질소함유 화합물은 하기 일반식(IIb)으로 표시되는 화합물인 것이 바람직하다.In addition, the nitrogen-containing compound of (b) is preferably a compound represented by the following general formula (IIb).
[일반식(IIb)에서, R501~R510은 같거나 다르며, 수소원자, 히드록시기, 할로겐원자, 니트로기, 시아노기, 알킬기, 알콕시기, 히드록시알킬기, 시클로알킬기, 또는 아릴기를 나타낸다.][In Formula (IIb), R 501 to R 510 are the same or different and represent a hydrogen atom, a hydroxy group, a halogen atom, a nitro group, a cyano group, an alkyl group, an alkoxy group, a hydroxyalkyl group, a cycloalkyl group, or an aryl group.]
상기 일반식(IIb)에서의 알킬기로는, 메틸기, 에틸기, 프로필기, n-부틸기, sec-부틸기, t-부틸기와 같은 탄소수 1~4개인 것이 바람직하며, 시클로알킬기로는 시클로프로필기, 시클로부틸기, 시클로헥실기, 아다만틸기와 같은 탄소수 3~10개인 것이 바람직하며, 아릴기로는 페닐기, 크실일기, 톨루일기, 쿠메닐기, 나프틸기, 안트라세닐기와 같은 탄소수 6~14개인 것이 바람직하다.As an alkyl group in the said general formula (IIb), it is preferable that it is C1-C4 like methyl group, an ethyl group, a propyl group, n-butyl group, sec-butyl group, t-butyl group, and a cycloalkyl group is a cyclopropyl group It is preferable to have 3 to 10 carbon atoms such as cyclobutyl group, cyclohexyl group, and adamantyl group, and the aryl group may be 6 to 14 carbon atoms such as phenyl group, xylyl group, toluyl group, cumenyl group, naphthyl group and anthracenyl group. desirable.
알콕시기로는, 메톡시기, 에톡시기, 히드록시에톡시기, 프로폭시기, 히드록시프로폭시기, n-부톡시기, 이소부톡시기, sec-부톡시기, t-부톡시기와 같은 탄소수 1~4개인 것이 바람직하다.As an alkoxy group, C1-C4 like methoxy group, an ethoxy group, hydroxyethoxy group, a propoxy group, a hydroxypropoxy group, n-butoxy group, isobutoxy group, sec-butoxy group, t-butoxy group Personal is desirable.
할로겐원자로는, 불소, 염소, 브롬, 요오드원자가 있다.Halogen atoms include fluorine, chlorine, bromine and iodine atoms.
히드록시알킬기로는, 히드록시메틸기, 히드록시에틸기, 히드록시프로필기, 히드록시부틸기와 같은 탄소수 1~4개인 것이 바람직하다.The hydroxyalkyl group is preferably one having 1 to 4 carbon atoms such as a hydroxymethyl group, a hydroxyethyl group, a hydroxypropyl group, and a hydroxybutyl group.
본 발명에 사용되는 상기 (b)의 질소함유 화합물로는, 이하에 표시한 화합물(Ia-1)~(Ia-12), (b-1)~(b-9)를 구체예로 들 수 있지만, 이러한 것에 한정되는 것은 아니다.
Specific examples of the nitrogen-containing compound (b) used in the present invention include compounds (Ia-1) to (Ia-12) and (b-1) to (b-9) shown below. However, it is not limited to this.
본 발명에서, 상기 질소함유 화합물(b)의 첨가량은 조성물중의 고형분을 기준으로 해서, 일반적으로 0.001~40중량%의 범위에서 사용되고, 바람직하게는 0.01~20중량%, 보다 바람직하게는 0.05~15중량%의 범위로 사용된다.In the present invention, the addition amount of the nitrogen-containing compound (b) is generally used in the range of 0.001 to 40% by weight, preferably 0.01 to 20% by weight, more preferably 0.05 to 20% by weight, based on the solid content in the composition. It is used in the range of 15% by weight.
본 발명의 질소함유 화합물(b)의 첨가량이 0.001중량%보다 적으면 라인 가장자리 조도를 개선하는데 충분한 효과가 없다. 또한, 첨가량이 40중량%보다 많으면 레지스트 프로파일이 악화되어 바람직하지 못하다.If the addition amount of the nitrogen-containing compound (b) of the present invention is less than 0.001% by weight, it is not sufficient to improve the line edge roughness. In addition, when the added amount is more than 40% by weight, the resist profile is deteriorated, which is not preferable.
[II] (c)양이온 중합성 화합물[II] (c) Cationic Polymerizable Compound
본 발명에서, 양이온 중합성 화합물이 바람직하게 사용된다.In the present invention, cationic polymerizable compounds are preferably used.
본 발명에서, 양이온 중합으로는, 생장쇄가 카르보늄이온이나 옥소늄이온과 같이 양이온인 부가중합을 말한다. 본 발명에서는, 이와 같은 양이온중합할 수 있는 단량체를 양이온중합성 기능을 보유하는 화합물이라고 한다. 비닐화합물을 예로 들면, 비닐단량체의 양이온 중합성은 라디칼중합에 사용되고 있는 Q-e값으로 의논할 수 있다. 즉, e값이 약 -0.3보다 적게되면, 양이온중합성을 나타내는 것으로 알려져 있다.In the present invention, cationic polymerization refers to addition polymerization in which the growth chain is a cation such as carbonium ions or oxonium ions. In the present invention, such a monomer capable of cationic polymerization is referred to as a compound having a cation polymerization function. Taking a vinyl compound as an example, the cationic polymerizability of the vinyl monomer can be discussed by the Q-e value used for radical polymerization. In other words, when the e value is less than about -0.3, it is known to exhibit cationic polymerization.
또한, 양이온 중합성 화합물의 구조적 특징은, ① π-공여체로 될 수 있는 탄소-탄소 불포화 결합, ② 어떤 종의 (대부분의 경우, 포화)복소환 화합물로 보여지는 n-공여체로 될 수 있는 헤테로원자(산소, 유황, 질소, 인)의 비공유 전자쌍, ③ 알칸으로 보여지도록, 특수한 조건에서도 σ-공여체로 될 수 있도록 탄소를 포함한 단결합을 보유하는 것이다.In addition, the structural characteristics of the cationically polymerizable compound include (1) a carbon-carbon unsaturated bond, which may be a π-donor, and 2) a hetero, which may be an n-donor, which is seen as a heterocyclic compound of some species (in most cases, saturated). It possesses a single bond containing carbon so that it can become an σ-donor even under special conditions so that it can be seen as an unshared electron pair of atoms (oxygen, sulfur, nitrogen, phosphorus), ③ alkanes.
①로는, 비닐화합물 이외에, 비닐리덴 화합물, 비닐렌화합물 등이 있다. ②로는, 락톤화합물, 환상에테르 화합물 이외에, 옥사졸린류, 아지리딘류, 환상 실록산 등이 있다. 예로서, 이소부텐, 이소프렌, 부타디엔, 시클로펜타디엔, 시클로헥사디엔, 노르보나디엔, 스티렌, 인덴, 아세나프틸렌, 벤조푸란, p-메톡시스티렌, α-메틸스티렌, 비닐에테르, N-비닐카르바졸, N-비닐피롤리돈이 있다.(1) In addition to vinyl compounds, there are vinylidene compounds and vinylene compounds. Examples of (2) include oxazolines, aziridines, cyclic siloxanes, and the like in addition to lactone compounds and cyclic ether compounds. For example, isobutene, isoprene, butadiene, cyclopentadiene, cyclohexadiene, norbornadiene, styrene, indene, acenaphthylene, benzofuran, p-methoxystyrene, α-methylstyrene, vinyl ether, N-vinyl Carbazole, N-vinylpyrrolidone.
이 중에서도, 비닐화합물이 바람직하게 사용된다.Among these, a vinyl compound is used preferably.
본 발명의 레지스트 조성물중의, (c)의 화합물의 첨가량으로는, 조성물 전량(고형분)에 대하여 0.5~50중량%가 바람직하고, 보다 바람직하게는 3~30중량%이다.As addition amount of the compound of (c) in the resist composition of this invention, 0.5-50 weight% is preferable with respect to composition whole quantity (solid content), More preferably, it is 3-30 weight%.
[II'](c')비닐화합물, 시클로알칸화합물, 환상에테르화합물, 락톤화합물, 알데히드화합물에서 선택되는 1종 이상의 화합물[II '] (c') One or more compounds selected from vinyl compounds, cycloalkane compounds, cyclic ether compounds, lactone compounds, aldehyde compounds
본 발명에서는, (c')비닐화합물, 시클로알칸 화합물, 환상에테르 화합물, 락톤화합물, 알데히드 화합물이 바람직하게 사용된다.In this invention, a (c ') vinyl compound, a cycloalkane compound, a cyclic ether compound, a lactone compound, and an aldehyde compound are used preferably.
비닐화합물로는, 하기 비닐에테르류, 스티렌, α-메틸스티렌, m-메톡시스티렌, p-메톡시스티렌, o-클로로스티렌, m-클로로스티렌, p-클로로스티렌, o-니트로스티렌, m-니트로스티렌, p-브로모스티렌, 3,4-디클로로스티렌, 2,5-디클로로스티렌, p-디메틸아미노스티렌 등의 스티렌류, 2-이소프로페닐푸란, 2-비닐벤조푸란, 2-비닐디벤조푸란 등의 비닐푸란류, 2-이소프로페닐티오펜, 2-비닐페녹사틴 등의 비닐티오펜류, N-비닐카르바졸류, 비닐나프탈린, 비닐안트라센, 아세나프틸렌 등을 사용할 수 있다.As a vinyl compound, the following vinyl ether, styrene, (alpha) -methylstyrene, m-methoxy styrene, p-methoxy styrene, o-chloro styrene, m-chloro styrene, p-chloro styrene, o-nitro styrene, m -Styrenes such as nitrostyrene, p-bromostyrene, 3,4-dichlorostyrene, 2,5-dichlorostyrene, p-dimethylaminostyrene, 2-isopropenfuran, 2-vinylbenzofuran, 2-vinyl Vinylfurans such as dibenzofuran, vinylthiophenes such as 2-isopropenylthiophene and 2-vinylphenoxatine, N-vinylcarbazoles, vinylnaphthalin, vinylanthracene, acenaphthylene and the like can be used. have.
시클로알칸 화합물로는, 페닐시클로프로판, 스피로[2,4]헵탄, 스피로[2,5]옥탄, 스피로[3,4]옥탄, 4-메틸스피로[2,5]옥탄, 스피로[2,7]데칸 등을 사용할 수 있다.Examples of the cycloalkane compound include phenylcyclopropane, spiro [2,4] heptane, spiro [2,5] octane, spiro [3,4] octane, 4-methylspiro [2,5] octane and spiro [2,7 ] Decane and the like can be used.
환상에테르 화합물로는, 4-페닐-1,3-디옥산 등의 디옥산류, 3,3-비스클로로메틸옥세탄 등의 옥세탄류, 트리옥산, 1,3-디옥세판 등의 화합물을 사용할 수 있 다. 또한, 알릴글리시딜에테르, 페닐글리디실에테르 등의 글리시딜에테르류, 아크릴산글리시딜, 메타크릴산글리시딜 등의 글리시딜에스테르류, 에피코트의 상품명으로 시판되고 있는 비스페놀A형 에폭시 수지, 테트라브로모비스페놀A형 에폭시수지, 비스페놀F형 에폭시 수지, 페놀노볼락형 에폭시수지, 크레졸노볼락형 에폭시 수지 등의 화합물을 사용할 수 있다.As the cyclic ether compound, compounds such as dioxanes such as 4-phenyl-1,3-dioxane, oxetanes such as 3,3-bischloromethyl oxetane, trioxane and 1,3-dioxane Can be used. Moreover, glycidyl ethers, such as allyl glycidyl ether and phenyl glycidyl ether, glycidyl esters, such as glycidyl acrylate and glycidyl methacrylate, and the bisphenol A marketed as a brand name of epicoat Compounds such as a type epoxy resin, tetrabromobisphenol A type epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin, phenol novolak type epoxy resin and cresol novolak type epoxy resin can be used.
락톤 화합물로는, 프로피오락톤, 부티로락톤, 발레로락톤, 카프로락톤, β-메틸-β-프로피오락톤, α,α-디메틸-β프로피오락톤, α-메틸-β-프로피오락톤 등의 화합물을 사용할 수 있다.As the lactone compound, propiolactone, butyrolactone, valerolactone, caprolactone, β-methyl-β-propiolactone, α, α-dimethyl-β propiolactone, α-methyl-β-propiolactone Compounds, such as these, can be used.
알데히드 화합물로는, 바렐알데히드, 헥사날, 헵타날, 옥타날, 노나날, 데카날, 시클로헥산카르발데히드, 페닐아세트알데히드 등의 지방족 포화 알데히드 화합물, 메타아크롤레인, 크로톤알데히드, 2-메틸-2-부테날, 2-부테날, 사푸라날 등의 지방족 불포화 알데히드 화합물, 벤즈알데히드, 톨루알데히드, 신남알데히드 등의 방향족 알데히드 화합물, 트리브로모아세트알데히드, 2,2,3-트리클로로부틸알데히드, 클로로벤즈알데히드 등의 할로겐치환 알데히드 화합물, 글리세르알데히드, 알돌, 살리틸알데히드, m-히드록시벤즈알데히드, 2,4-디히드록시벤즈알데히드, 4-히드록시-3-메톡시벤즈알데히드, 피페로날 등의 히드록시 및 알콕시 치환 알데히드 화합물, 아미노벤즈알데히드, 니트로벤즈알데히드 등의 아미노 및 니트로 치환 알데히드 화합물, 숙신알데히드, 글루타르알데히드, 프탈알데히드, 테레프탈알데히드 등의 디알데히드 화합물, 페닐글리옥살, 벤조일아세트알데히드 등의 케토알데히드 화합물 및 이들의 유도체를 사용할 수 있다.As an aldehyde compound, Aliphatic saturated aldehyde compounds, such as a barrel aldehyde, a hexanal, a heptanol, an octanal, a nonanal, a decanal, a cyclohexane carbaldehyde, and a phenylacetaldehyde, a metacrolein, a crotonaldehyde, 2-methyl-2 Aliphatic unsaturated aldehyde compounds such as butenal, 2-butenal and safuranal, aromatic aldehyde compounds such as benzaldehyde, tolualdehyde, cinnamic aldehyde, tribromoacetaldehyde, 2,2,3-trichlorobutylaldehyde, chloro Halogen substituted aldehyde compounds such as benzaldehyde, glyceraldehyde, aldol, salylaldehyde, m-hydroxybenzaldehyde, 2,4-dihydroxybenzaldehyde, 4-hydroxy-3-methoxybenzaldehyde, piperonal and the like Amino and nitro substituted aldehyde compounds, such as oxy and alkoxy substituted aldehyde compounds, aminobenzaldehyde, nitrobenzaldehyde, succinaldehyde Dialdehyde compounds such as hydride, glutaraldehyde, phthalaldehyde, terephthalaldehyde, ketoaldehyde compounds such as phenylglyoxal and benzoylacetaldehyde and derivatives thereof can be used.
상기 (c)양이온 중합성 화합물과, (c')비닐 화합물, 시클로알칸 화합물, 환상에테르 화합물, 락톤 화합물, 알데히드 화합물의 관계는 이하의 가)~다)중 어느 하나의 관계이다.The relationship between said (c) cationically polymerizable compound, (c ') vinyl compound, a cycloalkane compound, a cyclic ether compound, a lactone compound, and an aldehyde compound is a relationship in any one of following a) -c).
가) (c)양이온 중합성 화합물이며, (c')비닐화합물, 시클로알칸 화합물, 환상에테르 화합물, 락톤 화합물, 알데히드 화합물은 아닌 것.(C) A cationically polymerizable compound and not a (c ') vinyl compound, a cycloalkane compound, a cyclic ether compound, a lactone compound, or an aldehyde compound.
나) (c')비닐 화합물, 시클로알칸 화합물, 환상에테르 화합물, 락톤 화합물, 알데히드 화합물이며, (c')양이온중합성 화합물은 아닌 것.B) (c ') A vinyl compound, a cycloalkane compound, a cyclic ether compound, a lactone compound, an aldehyde compound, and not a (c') cationically polymerizable compound.
다) (c')양이온중합성 화합물이며, 또 (c')비닐 화합물, 시클로알칸 화합물, 환상 에테르 화합물, 락톤 화합물, 알데히드 화합물인 것.C) a cation-polymerizable compound, and a (c ') vinyl compound, a cycloalkane compound, a cyclic ether compound, a lactone compound, an aldehyde compound.
따라서, 본 발명에 바람직한 화합물로는, 상기 3종류가 있을 수 있지만, 이들은 어느 것도 본 발명에 동등한 효과를 갖는다.Therefore, although the said three types can be mentioned as a preferable compound in this invention, all of these have the effect equivalent to this invention.
단, 하기한 대로, 비닐화합물의 효과는 현저하다.However, as described below, the effect of the vinyl compound is remarkable.
상기 (c')화합물로는, 본 발명의 효과가 현저해진다는 점에서, 비닐화합물이 바람직하고, 보다 바람직한 것은 비닐에테르 화합물이며, 특히 일반식[A]로 표시되는 화합물이 바람직하다.As said (c ') compound, since the effect of this invention becomes remarkable, a vinyl compound is preferable, A vinyl ether compound is more preferable, The compound represented by general formula [A] is especially preferable.
일반식(A)에서, R'a, R'b 및 R'c가 아릴기인 경우, 일반적으로 4~20개의 탄소원자를 갖고, 알킬기, 아릴기, 알콕시기, 아릴옥시기, 아실기, 아실옥시기, 알킬메르캅토기, 아미노아실기, 카르보알콕시기, 니트로기, 술포닐기, 시아노기 또는 할로겐원자에 의해 치환되어도 좋다.In the general formula (A), R 'a, R' b and R ', where c is an aryl group, generally has from 4 to 20 carbon atoms, an alkyl group, an aryl group, an alkoxy group, an aryloxy group, an acyl group, an acyloxy It may be substituted by the time period, the alkyl mercapto group, the aminoacyl group, the carboalkoxy group, the nitro group, the sulfonyl group, the cyano group, or the halogen atom.
여기에서, 탄소수 4~20개의 아릴기로는, 예를 들어 페닐기, 톨릴기, 크실일기, 비페닐기, 나프틸기, 안트릴기, 페난트릴기 등이 있다.Here, as a C4-C20 aryl group, a phenyl group, a tolyl group, a xylyl group, a biphenyl group, a naphthyl group, an anthryl group, a phenanthryl group etc. are mentioned, for example.
R'a, R'b 및 R'c가 알킬기를 나타내는 경우에는, 탄소수 1~20의 포화 또는 불포화의 직쇄, 분기 또는 지환의 알킬기를 나타내며, 할로겐원자, 시아노기, 에스테르기, 옥시기, 알콕시기, 아릴옥시기 또는 아릴기에 의해 치환되어 있어도 좋다. 여기에서, 탄소수 1~20개의 포화 또는 불포화의 직쇄, 분기 또는 지환 알킬기로는, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, 부틸기, 이소부틸기, t-부틸기, 펜틸기, 이소펜틸기, 네오펜틸기, 헥실기, 이소헥실기, 옥틸기, 이소옥틸기, 노닐기, 데실기, 운데실기, 도데실기, 트리데실기, 테트라데실기, 비닐기, 프로페닐기, 부테닐기, 2-부테닐기, 3-부테닐기, 이소부테닐기, 펜테닐기, 2-펜테닐기, 헥세닐기, 헵테닐기, 옥테닐기, 시클로프로필기, 시클로부틸기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 시클로헵틸기, 시클로옥틸기, 시클로펜테닐기, 시클로헥세닐기 등을 들 수 있다.When R ' a , R' b and R ' c represent an alkyl group, a saturated or unsaturated linear, branched or alicyclic alkyl group having 1 to 20 carbon atoms represents a halogen atom, cyano group, ester group, oxy group, alkoxy. It may be substituted by the group, the aryloxy group, or the aryl group. Here, as a C1-C20 saturated or unsaturated linear, branched or alicyclic alkyl group, a methyl group, an ethyl group, a propyl group, isopropyl group, a butyl group, an isobutyl group, t-butyl group, a pentyl group, and an isopentyl group , Neopentyl, hexyl, isohexyl, octyl, isooctyl, nonyl, decyl, undecyl, dodecyl, tridecyl, tetradecyl, vinyl, propenyl, butenyl, 2-bute Neyl group, 3-butenyl group, isobutenyl group, pentenyl group, 2-pentenyl group, hexenyl group, heptenyl group, octenyl group, cyclopropyl group, cyclobutyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, cycloheptyl group, cyclo An octyl group, a cyclopentenyl group, a cyclohexenyl group, etc. are mentioned.
또한, R'a, R'b, 및 R'c중 어느 2개가 결합하여 형성하는 포화 또는 올레핀성 불포화환, 구체적으로는 시클로알칸 또는 시클로알켄으로는, 일반적으로 3~8, 바람직하게는 5 또는 6원환 원을 나타낸다.Further, R 'a, R' b, and R 'c which two are saturated to form the bond or an olefin of the unsaturated ring, in particular is a cycloalkane or cycloalkene is generally from 3 to 8, preferably from 5 Or 6-membered ring.
본 발명에서는, 일반식(I)에서 바람직한 것은 R'a, R'b, 및 R'c중 몇개가 메틸기 또는 에틸기이고, 나머지가 수소원자인 엔올에테르기, 보다 바람직한 것은 Ra, Rb, 및 Rc가 모두 수소인 하기 일반식[A-1]이다. In the present invention, it is preferred in the general formula (I) R 'a, R' b, and R 'and c some a methyl group or an ethyl group wherein the remainder is a hydrogen atom enol ether group, more preferably R a, R b, And R c are the following general formula [A-1], wherein all are hydrogen.
일반식[A-1] CH2 = CH-O-R(R: 알킬, 치환알킬)General formula [A-1] CH 2 = CH-OR (R: alkyl, substituted alkyl)
여기에서, 알킬기는 탄소수 1~30개의 직쇄상, 분기상 또는 환상 알킬기이다.Here, an alkyl group is a C1-C30 linear, branched or cyclic alkyl group.
치환알킬기는, 탄소수 1~30개의 직쇄상, 분기상 또는 환상의 치환알킬기이다.A substituted alkyl group is a C1-C30 linear, branched or cyclic substituted alkyl group.
상기에 있어서, 탄소수 1~30개의 직쇄상, 분기상 또는 환상 알킬기로는, 에틸기, 직쇄상, 분기상 또는 환상 프로필기, 부틸기, 펜틸기, 헥실기, 헵틸기, 옥틸기, 노닐기, 데실기, 운데실기, 도데실기, 트리데실기, 테트라데실기, 펜타데실기, 헥사데실기, 헵타데실기, 옥타데실기, 노나데실기, 에이코실기 등이 있다.In the above description, as a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 30 carbon atoms, an ethyl group, a linear, branched or cyclic propyl group, a butyl group, a pentyl group, hexyl group, heptyl group, octyl group, nonyl group, Decyl group, undecyl group, dodecyl group, tridecyl group, tetradecyl group, pentadecyl group, hexadecyl group, heptadecyl group, octadecyl group, nonadecyl group, and eicosyl group.
상기에 있어서, 알킬기의 다른 치환기로서 바람직한 것은, 히드록시기, 알킬기, 알콕시기, 아미노기, 니트로기, 할로겐원자, 시아노기, 아실기, 아실옥시기, 술포닐기, 술포닐옥시기, 술포닐아미노기, 아릴기, 아랄킬기, 이미드기, 히드록시메틸기, -O-R51, -C(=O)-R52, -O-C(=O)-R53, -C(=O)-O-R54, -S-R55, -C(=S)-R56, -O-C(=S)-R57, -C(=S)-O-R58 등의 치환기가 있다. 여기에서, R51~R58은 각각 개별적으로, 직쇄상, 분기상 또는 환상 알킬기, 알콕시기, 아미노기, 니트로기, 할로겐원자, 시아노기, 아실기, 술포닐기, 술포닐옥시기, 술포닐아미노기, 이미드기, -(CH2CH2-O)n-R59(여기에서, n은 1~20의 정수를 나타내며, R59는 수소원자 또는 알킬기를 나타낸다), 치환기를 보유하고 있어도 좋은, 아릴기 또는 아랄킬기(여기에서, 치환기로는 직쇄상, 분기상 또는 환상 알킬기, 알콕시기, 아미노기, 니트로기, 할로겐원자, 시아노기, 아실기, 아릴기, 아랄킬기 등이 있다)를 나타낸다.In the above, preferred examples of the other substituents of the alkyl group include a hydroxy group, an alkyl group, an alkoxy group, an amino group, a nitro group, a halogen atom, a cyano group, an acyl group, an acyloxy group, a sulfonyl group, a sulfonyloxy group, a sulfonylamino group, and an aryl group. , Aralkyl group, imide group, hydroxymethyl group, -OR 51 , -C (= O) -R 52 , -OC (= O) -R 53 , -C (= O) -OR 54 , -SR 55 ,- And substituents such as C (= S) -R 56 , -OC (= S) -R 57 , and -C (= S) -OR 58 . Wherein R 51 to R 58 are each independently a linear, branched or cyclic alkyl group, an alkoxy group, an amino group, a nitro group, a halogen atom, a cyano group, an acyl group, a sulfonyl group, a sulfonyloxy group, a sulfonylamino group, Imide group,-(CH 2 CH 2 -O) n -R 59 (wherein n represents an integer of 1 to 20, R 59 represents a hydrogen atom or an alkyl group), an aryl group which may have a substituent Or an aralkyl group (wherein the substituents are linear, branched or cyclic alkyl groups, alkoxy groups, amino groups, nitro groups, halogen atoms, cyano groups, acyl groups, aryl groups, aralkyl groups and the like).
일반식(A)으로 표시되는 화합물로는, 이하에 표시한 것을 바람직한 것으로 들 수 있지만, 이러한 것에 한정되는 것은 아니다.As a compound represented by general formula (A), although what was shown below is preferable, it is not limited to these.
상기 일반식[A-1]로 표시되는 화합물의 합성법으로는, 예를 들어 Stephen. C. Lapin, Polymers Paint Colour Journal, 179(4237), 321(1988)에 기재되어 있는 방법, 즉 알콜류 또는 페놀류와 아세틸렌과의 반응, 또는 알콜류 또는 페놀류와 할 로겐화 알킬비닐에테르와의 반응에 의해 합성할 수 있다. 또한, 카르복실산 화합물과 할로겐화 알킬비닐에테르와의 반응에 의해서도 합성할 수 있다.As a synthesis method of the compound represented by the said general formula [A-1], it is Stephen. By the methods described in C. Lapin, Polymers Paint Color Journal, 179 (4237), 321 (1988), that is, reactions of alcohols or phenols with acetylene, or reactions of alcohols or phenols with halogenated alkylvinyl ethers. Can be synthesized. Moreover, it can synthesize | combine also by reaction of a carboxylic acid compound and a halogenated alkyl vinyl ether.
본 발명의 레지스트 조성물중의, (c')의 화합물(바람직하게는 상기 일반식(A)으로 표시되는 화합물)의 첨가량으로는, 조성물 전체 중량(고형분)에 대하여 0.5~50중량%가 바람직하고, 보다 바람직하게는 3~30중량%이다.As addition amount of the compound (c ') (preferably compound represented with the said General formula (A)) in the resist composition of this invention, 0.5-50 weight% is preferable with respect to the composition total weight (solid content), More preferably, it is 3-30 weight%.
[III] 본 발명의 레지스트 조성물에 사용되는 전자선(또는 X선)의 조사에 의해 산을 발생하는 화합물[III] A compound which generates an acid by irradiation of an electron beam (or X-ray) used in the resist composition of the present invention
본 발명에서 사용되는 전자선(또는 X선)의 조사에 의해 산을 발생하는 화합물은 다음과 같이 분류된다.The compound which generate | occur | produces an acid by irradiation of the electron beam (or X-ray) used by this invention is classified as follows.
① 포지티브 전자선 또는 X선 레지스트 조성물에서는, (a1)전자선 또는 X선의 조사에 의해 산을 발생하는 화합물.(1) In a positive electron beam or X-ray resist composition, (a1) a compound which generates an acid by irradiation of an electron beam or X-ray.
② 마스크제조용 포지티브 레지스트 조성물에서는, (a1')전자선의 조사에 의해 산을 발생하는 화합물(2) In the positive resist composition for mask production, a compound which generates an acid by irradiation of (a1 ') electron beam
③ 전자선용 및/또는 X선용 화학증폭계 네가티브 레지스트 조성물에서는, (a2)전자선 또는 X선의 조사에 의해 산을 발생하는 화합물.(3) In the chemically amplified negative resist composition for electron beams and / or X-rays, (a2) a compound that generates an acid by irradiation with an electron beam or X-ray.
④ 마스크 제조용 전자선 네가티브 레지스트 조성물에서는, (a2')전자선 또는 X선의 조사에 의해 산을 발생하는 화합물.(4) The compound which generates an acid by irradiation of (a2 ') electron beam or X-ray in the electron beam negative resist composition for mask manufacture.
이하에, 각각에 대해서 기재한다.Below, it describes about each.
[III-A](a1)전자선 또는 X선의 조사에 의해 산을 발생하는 화합물(이하, 「성분(a1)」이라고 함) [III-A] (a1) A compound that generates an acid by irradiation with an electron beam or X-ray (hereinafter referred to as "component (a1)")
이하에, 성분(a1)에 대해서 기재하지만, 상기 (a1')전자선의 조사에 의해 산을 발생하는 화합물(이하, 성분(a1')이라고 함)에 대해서는, 이하에 기재하는 (a1)성분에서의 전자선의 조사에 의해 산을 발생하는 화합물을 들 수 있다.Although it describes below about a component (a1), about the compound which generate | occur | produces an acid by irradiation of said (a1 ') electron beam (henceforth a component (a1')), in the (a1) component described below The compound which generate | occur | produces an acid by irradiation of the electron beam is mentioned.
성분(a1)로는, 전자선 또는 X선의 조사에 의해 산을 발생하는 화합물이면, 어느 것을 사용할 수 있지만, 일반식(I)~(III)로 표시되는 화합물이 바람직하다.As a component (a1), although any can be used as long as it is a compound which generate | occur | produces an acid by irradiation of an electron beam or X-ray, the compound represented by general formula (I)-(III) is preferable.
[III-A-1]일반식(I)~(III)로 표시되는 화합물[III-A-1] Compounds represented by General Formulas (I) to (III)
일반식(I)~(III)에서, R1~R38의 직쇄상, 분기상 알킬기로는, 치환기를 보유하여도 좋은, 메틸기, 에틸기, 프로필기, n-부틸기, sec-부틸기, t-부틸기와 같은 탄소수 1~4개인 것이 있다. 환상 알킬기로는, 치환기를 보유하여도 좋은, 시클로프로필기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기와 같은 탄소수 3~8개인 것이 있다.In the general formulas (I) to (III), as the linear or branched alkyl group of R 1 to R 38 , a methyl group, ethyl group, propyl group, n-butyl group, sec-butyl group, which may have a substituent, There exists a C1-C4 thing like t-butyl group. Examples of the cyclic alkyl group include those having 3 to 8 carbon atoms such as a cyclopropyl group, a cyclopentyl group and a cyclohexyl group which may have a substituent.
R1~R37의 직쇄상, 분기상 알콕시기로는, 예를 들어 메톡시, 에톡시, 히드록시에톡시, 프로폭시기, n-부톡시, 이소부톡시, sec-부톡시, t-부톡시기와 같은 탄소수 1~4개인 것이 있다.As a linear, branched alkoxy group of R 1 to R 37 , for example, methoxy, ethoxy, hydroxyethoxy, propoxy group, n-butoxy, isobutoxy, sec-butoxy, t-butoxy group There are one to four carbon atoms.
환상 알콕시기로는, 예를 들어 시클로펜틸옥시기, 시클로헥실옥시기가 있다.Examples of the cyclic alkoxy group include a cyclopentyloxy group and a cyclohexyloxy group.
R1~R37의 할로겐원자로는, 불소원자, 염소원자, 브롬원자, 요오드원자를 들 수 있다.As a halogen atom of R <1> -R <37> , a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom are mentioned.
R38의 아릴기로는, 예를 들어 페닐기, 톨릴기, 메톡시페닐기, 나프틸기와 같은 치환기를 보유하여도 좋은 탄소수 6~14개인 것이 있다.As an aryl group of R <38> , there exist some C6-C14 which may have substituents, such as a phenyl group, a tolyl group, a methoxyphenyl group, and a naphthyl group, for example.
이러한 치환기로 바람직한 것은, 탄소수 1~4개의 알콕시기, 할로겐원자(불소 원자, 염소원자, 요오드원자), 탄소수 6~10개의 아릴기, 탄소수 2~6개의 알케닐기, 시아노기, 히드록시기, 카르복실기, 알콕시카르보닐기, 니트로기 등이 있다.Preferred examples of such a substituent include an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms, a halogen atom (a fluorine atom, a chlorine atom and an iodine atom), a 6 to 10 carbon atom aryl group, a 2 to 6 carbon alkenyl group, a cyano group, a hydroxyl group, a carboxyl group, An alkoxycarbonyl group, a nitro group, and the like.
또한, R1~R15, R16~R27, R28~R37중, 2개 이상이 결합하여 형성하는, 단결합, 탄소, 산소, 황, 및 질소로부터 산택되는 1종 또는 2종 이상을 포함하는 고리로는, 예를 들어 푸란환, 디히드로푸란환, 피란환, 트리히드로피란환, 티오펜환, 피롤환 등이 있다.Moreover, 1 type (s) or 2 or more types chosen from single bond, carbon, oxygen, sulfur, and nitrogen which two or more combine and form among R <1> -R <15> , R <16> -R <27> and R <28> -R <37> . Examples of the ring containing include a furan ring, dihydrofuran ring, pyran ring, trihydropyran ring, thiophene ring, pyrrole ring and the like.
일반식(I)~(III)에서, X-는 술폰산의 음이온이다.In formulas (I) to (III), X − is an anion of sulfonic acid.
또한, X-로 바람직한 것은, 하기 식에서 선택되는 1종 이상을 보유하는 벤젠술폰산, 나프탈렌술폰산, 또는 안트라센술폰산의 음이온이다.Moreover, what is preferable as X <-> is an anion of benzene sulfonic acid, naphthalene sulfonic acid, or anthracene sulfonic acid which has 1 or more types chosen from a following formula.
1개 이상의 불소원자,One or more fluorine atoms,
1개 이상의 불소원자로 치환된 직쇄상, 분기상 또는 환상 알킬기,Linear, branched or cyclic alkyl groups substituted with one or more fluorine atoms,
1개 이상의 불소원자로 치환된 직쇄상, 분기상 또는 환상 알콕시기,Linear, branched or cyclic alkoxy groups substituted with one or more fluorine atoms,
1개 이상의 불소원자로 치환된 아실기,Acyl groups substituted with one or more fluorine atoms,
1개 이상의 불소원자로 치환된 아실옥시기,An acyloxy group substituted with one or more fluorine atoms,
1개 이상의 불소원자로 치환된 술포닐기,Sulfonyl groups substituted with one or more fluorine atoms,
1개 이상의 불소원자로 치환된 술포닐옥시기,Sulfonyloxy groups substituted with one or more fluorine atoms,
1개 이상의 불소원자로 치환된 술포닐아미노기,Sulfonylamino groups substituted with one or more fluorine atoms,
1개 이상의 불소원자로 치환된 아릴기,Aryl groups substituted with one or more fluorine atoms,
1개 이상의 불소원자로 치환된 아랄킬기, 및 An aralkyl group substituted with one or more fluorine atoms, and
1개 이상의 불소원자로 치환된 알콕시카르보닐기Alkoxycarbonyl groups substituted with one or more fluorine atoms
상기 직쇄상, 분기상 또는 환상 알킬기로는, 탄소수가 1~12이며, 1~25개의 불소원자로 치환되어 있는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 트리플루오로메틸기, 펜타플루오로에틸기, 2,2,2-트리플루오로에틸기, 헵타플루오로프로필기, 헵타플루오로이소프로필기, 퍼플루오로부틸기, 퍼플루오로옥틸기, 퍼플루오로도데실기, 퍼플루오로시클로헥실기 등이 있다. 이중에서도, 전체 불소원자로 치환된 탄소수 1~4인 퍼플루오로알킬기가 바람직하다.As said linear, branched or cyclic alkyl group, it is preferable that carbon number is 1-12 and is substituted by 1-25 fluorine atoms. Specifically, trifluoromethyl group, pentafluoroethyl group, 2,2,2-trifluoroethyl group, heptafluoropropyl group, heptafluoroisopropyl group, perfluorobutyl group, perfluorooctyl group, Perfluoro dodecyl group, a perfluoro cyclohexyl group, etc. are mentioned. Of these, preferred are perfluoroalkyl groups substituted with all fluorine atoms.
상기 직쇄상, 분기상 또는 환상 알콕시기로는, 탄소수가 1~12이며, 1~25개의 불소원자로 치환되어 있는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 트리플루오로메톡시기, 펜타플루오로에톡시기, 헵타플루오로이소프로필옥시기, 퍼플루오로부톡시기, 퍼플루오로옥틸옥시기, 퍼플루오로도데실옥시기, 퍼플루오로시클로헥실옥시기 등이 있다. 이중에서도, 전체 불소원자로 치환된 탄소수 1~4인 퍼플루오로알콕시기가 바람직하다.As said linear, branched or cyclic alkoxy group, it is preferable that carbon number is 1-12 and is substituted by 1-25 fluorine atoms. Specifically, trifluoromethoxy group, pentafluoroethoxy group, heptafluoroisopropyloxy group, perfluorobutoxy group, perfluorooctyloxy group, perfluorododecyloxy group, perfluorocyclohex And siloxy groups. Among them, a perfluoroalkoxy group having 1 to 4 carbon atoms substituted with all fluorine atoms is preferable.
상기 아실기로는, 탄소수가 2~12이며, 1~23개의 불소원자로 치환되어 있는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 트리플루오로아세틸기, 플루오로아세틸기, 펜타플루오로프로피오닐기, 펜타플루오로벤조일기 등이 있다.The acyl group preferably has 2 to 12 carbon atoms and is substituted with 1 to 23 fluorine atoms. Specifically, there are a trifluoroacetyl group, a fluoroacetyl group, a pentafluoropropionyl group, a pentafluorobenzoyl group, and the like.
상기 아실옥시기로는, 탄소수가 2~12이며, 1~23개의 불소원자로 치환되어 있는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 트리플루오로아세톡시기, 플루오로아세톡시기, 펜타플루오로프로피오닐옥시기, 헵타플루오로벤조일옥시기 등이 있다.The acyloxy group preferably has 2 to 12 carbon atoms and is substituted with 1 to 23 fluorine atoms. Specifically, there are a trifluoroacetoxy group, a fluoroacetoxy group, a pentafluoropropionyloxy group, a heptafluorobenzoyloxy group, and the like.
상기 술포닐기로는, 탄소수가 1~12이며, 1~25개의 불소원자로 치환되어 있는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 트리플루오로메탄술포닐기, 펜타플루오로에탄술포닐기, 퍼플루오로부탄술포닐기, 퍼플루오로옥탄술포닐기, 펜타플루오로벤젠술포닐기, 4-트리플루오로메틸벤젠술포닐기 등이 있다.The sulfonyl group preferably has 1 to 12 carbon atoms and is substituted with 1 to 25 fluorine atoms. Specifically, trifluoromethanesulfonyl group, pentafluoroethanesulfonyl group, perfluorobutanesulfonyl group, perfluorooctanesulfonyl group, pentafluorobenzenesulfonyl group, 4-trifluoromethylbenzenesulfonyl group, etc. have.
상기 술포닐옥시기로는, 탄소수가 1~12이며, 1~25개의 불소원자로 치환되어 있는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 트리플루오로메탄술포닐옥시기, 퍼플루오로부탄술포닐옥시기, 4-트리플루오로메틸벤젠술포닐옥시기 등이 있다. The sulfonyloxy group preferably has 1 to 12 carbon atoms and is substituted with 1 to 25 fluorine atoms. Specifically, there are a trifluoromethanesulfonyloxy group, a perfluorobutanesulfonyloxy group, a 4-trifluoromethylbenzenesulfonyloxy group, and the like.
상기 술포닐아미노기로는, 탄소수가 1~12이며, 1~25개의 불소원자로 치환된 것이 바람직하다. 구체적으로는, 트리플루오로메탄술포닐아미노기, 퍼플루오로부탄술포닐아미노기, 퍼플루오로옥탄술포닐아미노기, 퍼플루오로벤젠술포닐아미노기 등을 들 수 있다.The sulfonylamino group preferably has 1 to 12 carbon atoms and is substituted with 1 to 25 fluorine atoms. Specifically, a trifluoromethanesulfonylamino group, a perfluorobutanesulfonylamino group, a perfluorooctanesulfonylamino group, a perfluorobenzenesulfonylamino group, etc. are mentioned.
상기 아릴기로는, 탄소수가 6~14이며, 1~9개의 불소원자로 치환되어 있는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 펜타플루오로페닐기, 4-트리플루오로메틸페닐기, 헵타플루오로나프틸기, 노나플루오로안트라닐기, 4-플루오로페닐기, 2,4-디플루오로페닐기 등을 들 수 있다.The aryl group preferably has 6 to 14 carbon atoms and is substituted with 1 to 9 fluorine atoms. Specifically, a pentafluorophenyl group, 4-trifluoromethylphenyl group, heptafluoronaphthyl group, nonafluoro anthranyl group, 4-fluorophenyl group, 2, 4- difluorophenyl group, etc. are mentioned.
상기 아랄킬기로는, 탄소수가 7~10이며, 1~15개의 불소원자로 치환되어 있는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 펜타플루오로페닐메틸기, 펜타플루오로페닐에틸기, 퍼플루오로벤질기, 퍼플루오로페네틸기 등을 들 수 있다.As said aralkyl group, it is preferable that carbon number is 7-10, and is substituted by 1-15 fluorine atoms. Specifically, pentafluorophenylmethyl group, pentafluorophenylethyl group, perfluorobenzyl group, perfluorophenethyl group, etc. are mentioned.
상기 알콕시카르보닐기로는, 탄소수가 2~13이며, 1~25개의 불소원자로 치환되어 있는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 트리플루오로메톡시카르보닐기, 펜타플루오로에톡시카르보닐기, 펜타플루오로페녹시카르보닐기, 퍼플루오로부톡시카르보닐기, 퍼플루오로옥틸옥시카르보닐기 등이 있다.The alkoxycarbonyl group preferably has 2 to 13 carbon atoms and is substituted with 1 to 25 fluorine atoms. Specifically, there are a trifluoromethoxycarbonyl group, pentafluoroethoxycarbonyl group, pentafluorophenoxycarbonyl group, perfluorobutoxycarbonyl group, perfluorooctyloxycarbonyl group, and the like.
가장 바람직한 X-로는 불소치환된 벤젠술폰산음이온으로서, 이중에서도 펜타플루오로벤젠술폰산음이온이 특히 바람직하다.Most preferred X − is fluorine-substituted benzenesulfonate anion, of which pentafluorobenzenesulfonate anion is particularly preferred.
또한, 상기 불소함유 치환기를 보유하는 벤젠술폰산, 나프탈렌술폰산, 또는 안트라센술폰산은, 직쇄상, 분기상 또는 환상 알콕시기, 아실기, 아실옥시기, 술포닐기, 술포닐옥시기, 술포닐아미노기, 아릴기, 아랄킬기, 알콕시카르보닐기(이러한 탄소수 범위는 상기한 것과 동일함), 할로겐(불소를 제외함), 히드록시기, 니트로기 등으로 더 치환되어도 좋다.In addition, the benzene sulfonic acid, naphthalene sulfonic acid, or anthracene sulfonic acid which has the said fluorine-containing substituent is a linear, branched or cyclic alkoxy group, acyl group, acyloxy group, sulfonyl group, sulfonyloxy group, sulfonylamino group, and aryl group. , An aralkyl group, an alkoxycarbonyl group (the carbon number range is the same as described above), a halogen (except fluorine), a hydroxyl group, a nitro group and the like may be further substituted.
일반식(I)으로 표시되는 화합물의 구체적인 예를 이하에 표시한다.The specific example of the compound represented by general formula (I) is shown below.
일반식(II)으로 표시되는 화합물의 구체적인 예를 이하에 표시한다.The specific example of the compound represented by general formula (II) is shown below.
일반식(III)으로 표시되는 화합물의 구체적인 예를 이하에 표시한다.The specific example of the compound represented by general formula (III) is shown below.
일반식(I)~(III)로 표시되는 화합물은, 1종 또는 2종 이상을 병용하여 사용하여도 좋다.You may use the compound represented by general formula (I)-(III) together using 1 type (s) or 2 or more types.
일반식(I), (II)의 화합물은, 예를 들어 아릴마그네슘브로마이드 등의 아릴 그리냐르 시약과 치환 또는 무치환의 페닐술폭시드를 반응시켜, 얻어진 트리아릴술포늄할라이드를 대응하는 술폰산과 염교환하는 방법, 치환 또는 무치환의 페닐술폭시드와 대응하는 방향족화합물을 메탄술폰산/오산화이인 또는 염화알루미늄 등의 산촉매를 사용하여 축합, 염교환하는 방법, 또는 디아릴요오드늄염과 디아릴술폭시드를 초산동 등의 촉매를 사용하여 축합, 염교환하는 방법 등으로 합성할 수 있다. The compounds of the general formulas (I) and (II) react with the sulfonic acid and the salt of the triarylsulfonium halide obtained by, for example, reacting a substituted or unsubstituted phenyl sulfoxide with an aryl Grignard reagent such as aryl magnesium bromide. Exchange method, substituted or unsubstituted phenylsulfoxide and the corresponding aromatic compound are condensed and salt exchanged using an acid catalyst such as methanesulfonic acid / diphosphate or aluminum chloride, or diaryliodonium salt and diarylsulfoxide It can synthesize | combine by the method of condensation, salt exchange, etc. using catalysts, such as copper acetate.
식(III)의 화합물은 과요오드산염을 사용하여 방향족 화합물을 반응시켜 합성할 수 있다.The compound of formula (III) can be synthesized by reacting an aromatic compound with a periodate.
또한, 염교환에 사용되는 술폰산 또는 술폰산염은 시판되는 술폰산클로라이드를 가수분해하는 방법, 방향족 화합물과 클로로술폰산을 반응시키는 방법, 방향족 화합물과 술파민산을 반응시키는 방법 등으로 얻을 수 있다.In addition, the sulfonic acid or sulfonic acid salt used for salt exchange can be obtained by hydrolyzing commercially available sulfonic acid chloride, reacting an aromatic compound with chlorosulfonic acid, reacting an aromatic compound with sulfamic acid, and the like.
하기 상세하게, 일반식(I)~(III)의 구체적인 화합물의 합성방법을 설명한다.In the following detail, the synthesis | combining method of the specific compound of general formula (I)-(III) is demonstrated.
(펜타플루오로벤젠술폰산 테트라메틸암모늄염의 합성)(Synthesis of pentafluorobenzenesulfonic acid tetramethylammonium salt)
펜타플루오로벤젠술포닐클로라이드 25g을 얼음냉각하에서 메탄올 100㎖에 용해하고, 이것에 25%의 테트라메틸암모늄히드록시드 수용액 100g을 천천히 첨가하였다. 실온에서 3시간 교반하여 펜타플루오로벤젠술폰산테트라메틸암모늄염의 용액을 얻었다. 이 용액을 술포늄염, 요오드늄염과의 염교환에 사용하였다.25 g of pentafluorobenzenesulfonyl chloride was dissolved in 100 ml of methanol under ice cooling, and 100 g of 25% aqueous tetramethylammonium hydroxide solution was slowly added thereto. It stirred at room temperature for 3 hours and obtained the solution of the pentafluorobenzene sulfonate tetramethylammonium salt. This solution was used for salt exchange with sulfonium salts and iodonium salts.
(트리페닐술포늄 펜타플루오로벤젠술포네이트의 합성:상세예(I-1)의 합성)(Synthesis of triphenylsulfonium pentafluorobenzenesulfonate: synthesis of detailed example (I-1))
디페닐술폭시드 50g을 벤젠 800㎖에 용해하고, 이것에 염화 알루미늄 200g을 첨가하고, 24시간 환류하였다. 반응액을 물 2ℓ에 천천히 주입하고, 이것에 진한 염산 400㎖를 첨가하여 70℃에서 10분 가열하였다. 이 수용액을 초산에틸 500㎖로 세정하고, 여과한 다음 요오드화암모늄 200g을 물 400㎖에 용해한 것을 첨가하였다. 50 g of diphenyl sulfoxide was dissolved in 800 ml of benzene, and 200 g of aluminum chloride was added thereto, and the mixture was refluxed for 24 hours. The reaction solution was slowly poured into 2 liters of water, and 400 ml of concentrated hydrochloric acid was added thereto, followed by heating at 70 캜 for 10 minutes. The aqueous solution was washed with 500 ml of ethyl acetate, filtered and 200 g of ammonium iodide dissolved in 400 ml of water was added.
석출한 분체를 여과하여 회수하고, 물로 세정한 후 초산에틸로 세정, 건조하 여 트리페닐술포늄 요오디드 70g을 얻었다.The precipitated powder was collected by filtration, washed with water, washed with ethyl acetate and dried to obtain 70 g of triphenylsulfonium iodide.
트리페닐술포늄요오디드 30.5g을 메탄올 1000㎖에 용해시키고, 이 용액에 산화은 19.1g을 첨가하여, 실온에서 4시간 교반하였다. 용액을 여과하고, 이것에 과잉량의 상기 합성된 펜타플루오로벤젠술폰산 테트라메틸암모늄염의 용액을 첨가하였다. 반응액을 농축하고, 이것을 디클로로메탄 500㎖에 용해하고, 이 용액을 5%의 테트라메틸암모늄히드록시드 수용액, 및 물로 세정하였다. 유기상을 무수황산나트륨으로 건조한 후, 농축하여 트리페닐술포늄펜타플루오로벤젠술포네이트를 얻었다.30.5 g of triphenylsulfonium iodide was dissolved in 1000 ml of methanol, 19.1 g of silver oxide was added to this solution, and the mixture was stirred at room temperature for 4 hours. The solution was filtered and an excess solution of the synthesized pentafluorobenzenesulfonic acid tetramethylammonium salt was added thereto. The reaction solution was concentrated and dissolved in 500 ml of dichloromethane, and the solution was washed with 5% aqueous tetramethylammonium hydroxide solution and water. The organic phase was dried over anhydrous sodium sulfate and concentrated to give triphenylsulfonium pentafluorobenzenesulfonate.
(트리아릴술포늄펜타플루오로벤젠술포네이트의 합성:상세예(I-9)과 (II-1)의 혼합물의 합성)(Synthesis of triarylsulfonium pentafluorobenzenesulfonate: Synthesis of mixture of detailed example (I-9) and (II-1))
트리아릴술포늄클로라이드 50g(Fluka제품, 트리페닐술포늄클로라이드 50% 수용액)을 물 500㎖에 용해시키고 이것에 과잉량의 펜타플루오로벤젠술폰산테트라메틸암모늄염의 용액을 첨가하였더니 유상물질이 석출되었다. 상청만을 경사분리법으로 제거하고, 얻어진 유상물질을 물로 세정하고 건조하여, 트리아릴술포늄펜타플루오로벤젠술포네이트(상세예(I-9), (II-1)을 주성분으로 함)를 얻었다. 50 g of triarylsulfonium chloride (Fluka, 50% aqueous solution of triphenylsulfonium chloride) was dissolved in 500 ml of water, and an excess solution of pentafluorobenzenesulfonate tetramethylammonium salt was added thereto to precipitate an oily substance. . Only the supernatant was removed by decantation, and the resulting oily substance was washed with water and dried to obtain triarylsulfonium pentafluorobenzenesulfonate (Detailed Example (I-9) and (II-1) as main components).
(디(4-t-아밀페닐)요오드늄펜타플루오로벤젠술포네이트의 합성:상세예(III-1)의 합성)(Synthesis of di (4-t-amylphenyl) iodonium pentafluorobenzenesulfonate: synthesis of detailed example (III-1))
t-아밀벤젠 60g, 요오드산칼륨 39.5g, 무수초산 81g, 디클로로메탄 170㎖를 혼합하고, 얼음냉각하에서 이것에 진한 황산 66.8g을 천천히 적하하였다. 얼음냉각하에서 2시간 교반한 다음, 실온에서 10시간 교반하였다. 얼음냉각하에서 반응액에 물 500㎖를 첨가하고, 이것을 디클로로메탄으로 추출, 유기상을 탄산수소나트륨, 물로 세정한 후 농축하여 디(4-t-아밀페닐)요오드늄 황산염을 얻었다. 이 황산염을 과잉량의 펜타플루오로벤젠술폰산 테트라메틸암모늄염의 용액에 첨가하였다. 이 용액에 물 500㎖를 첨가하고, 이것을 디클로로메탄으로 추출, 유기상을 5% 테트라메틸암모늄히드록시드 수용액 및, 물로 세정한 후 농축하여 (4-t-아밀페닐)요오드늄펜타플루오로벤젠술포네이트를 얻었다.60 g of t-amylbenzene, 39.5 g of potassium iodide, 81 g of acetic anhydride, and 170 ml of dichloromethane were mixed, and 66.8 g of concentrated sulfuric acid was slowly added dropwise thereto under ice cooling. The mixture was stirred for 2 hours under ice cooling, and then for 10 hours at room temperature. 500 ml of water was added to the reaction solution under ice cooling, and this was extracted with dichloromethane, and the organic phase was washed with sodium bicarbonate and water, and then concentrated to give di (4-t-amylphenyl) iodium sulfate. This sulfate was added to the solution of excess pentafluorobenzenesulfonic acid tetramethylammonium salt. 500 ml of water was added to the solution, which was extracted with dichloromethane, the organic phase was washed with 5% aqueous tetramethylammonium hydroxide solution and water, and concentrated to give (4-t-amylphenyl) iodiumpentafluorobenzenesulfo. Nate was obtained.
기타 화합물에 대해서도 상기와 동일한 방법을 사용하여 합성할 수 있다.Other compounds can also be synthesized using the same method as above.
[III-A-2] 성분(a1)로 사용할 수 있는 산발생제[III-A-2] Acid generator usable as component (a1)
본 발명에서는, 성분(a1)으로, 하기 전자선 또는 X선의 조사에 의해 분해되어 산을 발생하는 화합물을 사용할 수 있다.In this invention, the compound which decomposes | disassembles by irradiation of the following electron beam or X-ray and produces | generates an acid can be used as a component (a1).
또한, 본 발명에서는 성분(a1)으로, 상기 일반식(I)~일반식(III)로 표시되는 화합물과 함께, 이하와 같은 전자선 또는 X선의 조사에 의해 분해되어 산을 발생하는 화합물을 병용하여도 좋다.In the present invention, in addition to the compound represented by the above general formulas (I) to (III) as the component (a1), a compound which is decomposed by the following electron beam or X-ray irradiation to generate an acid is used in combination. Also good.
본 발명에서, 상기 일반식(I)~일반식(III)로 표시되는 화합물과 병용할 수 있는 광산발생제의 사용량은, 몰비(일반식(I)~일반식(III)로 표시되는 화합물/기타 산발생제)로 일반적으로 100/0~20/80, 바람직하게는 100/0~40/60, 보다 바람직하게는 100/0~50/50이다.In this invention, the usage-amount of the photo-acid generator which can be used together with the compound represented by said general formula (I)-general formula (III) is molar ratio (compound / represented by general formula (I)-general formula (III) /). Other acid generators), generally 100/0 to 20/80, preferably 100/0 to 40/60, and more preferably 100/0 to 50/50.
성분(a1)의 총함량은 본 발명의 포지티브 전자선 또는 X선 레지스트 조성물 전체 조성물의 고형분에 대해서, 일반적으로 0.1~20중량%, 바람직하게는 0.5~10중량%이며, 보다 더 바람직하게는 1~7중량%이다.The total content of component (a1) is generally 0.1 to 20% by weight, preferably 0.5 to 10% by weight, still more preferably 1 to 1, based on the solids of the total composition of the positive electron beam or X-ray resist composition of the present invention. 7% by weight.
또한, 성분(a1')의 총 함량은 본 발명의 마스크 제조용 포지티브 전자선 레 지스트 조성물 전체 조성물의 고형분에 대해서, 일반적으로 0.1~20중량%, 바람직하게는 0.5~10중량%, 보다 바람직하게는 1~7중량%이다.The total content of component (a1 ') is generally 0.1 to 20% by weight, preferably 0.5 to 10% by weight, more preferably 1, based on the solids of the entire composition of the positive electron beam resist composition for mask manufacture of the present invention. ˜7% by weight.
그와 같은 산발생제로는, 광양이온 중합의 광개시제, 광라디칼 중합의 광개시제, 색소류의 광소색제, 광변색제, 또는 마이크로레지스트 등에 사용되고 있는 전자선 또는 X선의 조사에 의해 산을 발생하는 공지된 화합물 및 이들의 혼합물을 적당하게 선택하여 사용할 수 있다.Such acid generators are known compounds which generate acids by irradiation with electron beams or X-rays used in photoinitiators of photocationic polymerization, photoinitiators of photoradical polymerization, photochromic agents of pigments, photochromic agents, or microresists. And mixtures thereof may be appropriately selected and used.
예를 들어, S.I. Schlesinger, Photogr. Sci. Eng., 18, 387 (1974), T. S. Bal et al., Polymer, 21, 423 (1980) 등에 기재된 디아조늄 염, ,미국 특허 제 4,069,055호, 동 4,069,056호 및 동 Re27,992호, 특허공개 평 3-140140호 등에 기재된 암모늄염, D.C. Necker et al., Macromolecules, 17, 2468 (1984), C.S. Wen et al., Teh, Proc.conf. Rad. Curing ASIA, p.478, Tokyo, Oct.(1988), 미국 특허 제 4, 069, 055호 및 동 4,069,056호 등에 기재된 포스포늄염, J. V. Crivello et al., Macromolecules, 10(6) 1307 (1977), Chem. & Eng. News, Nov. 28, p. 31 (1988), 유럽 특허 제 104,143호, 미국 특허 제 339,049호 및 동 410, 201호, 특허공개 평 2-150848호, 특허공개 평 2-296514호 등에 기재된 요오드늄염, J. V. Crivello et al., Polymer J., 17, 73 (1985), J. V. Crivello et al., J. Org. Chem., 43, 3055(1978), W. R. Watt et al., J. Polymer Sci., Polymer Chem. Ed., 22, 1789 (1984), J. V. Crivello et al., Polymer Bull., 14, 279 (1985), J. V. Crivello et al., Macromolecules, 14(5), 1141 (1981), J. V. Crivello et al., J. Polymer Sci., Polymer Chem. Ed., 17, 2877 (1979), 유럽 특허 제 370,693호, 미국특허 제 3,902,114호, 동 233,567호, 동 297,443호, 동 297,442호, 동 4,933,377호, 동 161,811호, 동 410,201호, 동 339,049호, 동 4,760,013호, 동 4,734,444호 및 동 2,833,827호, 독일 특허 제 2,904,626호, 동 3,604,580호, 및 동 3,604,581호에 기재된 술포늄염, J. V. Crivello et al., Macromolecules, 10 (6), 1307 (1977), J. V. Crivello et al., J. Polymer Sci., Polymer Chem. Ed., 17, 1047 (1979) 등에 기재된 셀레노늄염 및 C.S. Wen et al., Teh, Proc. Conf. Rad. Curing ASIA, p. 478, Tokyo, Oct. (1988) 등에 기재된 아르조늄염 등의 오늄염; 미국 특허 제 3,905,815호, 특허공고소 46-4605호, 특허공개 소 48-36281호, 특허공개 소 55-32070호, 특허공개 소 60-239736호, 특허공개 소 61-169835호, 특허공개 소 61-169837호, 특허공개 소 62-58241호, 특허공개 소 62-212401, 특허공개 소 63-70243호, 특허공개 소 63-298339호 등에 기재된 유기 할로겐화합물; K. Meier et al., J. Rad. Curing, 13 (4), 26 (1986), T.P. Gill et al., Inorg. Chem., 19, 3007 (1980), D. Astruc, Acc, Chem. Res., 19 (12), 377 (1896), 특허공개 평 2-161445호에 기재된 유기금속/유기 할로겐화물; S. Hayase et al., J. Polymer Sci., 25, 753(1987), E. Reichmanis et al., J. Polymer Sci., Polymer Chem. Ed., 23, 1 (1985), Q. Q. Zhu et al., J. Photochem., 36, 85, 39, 317 (1987), B. Amit et al., Tetrahedron Lett., (24) 2205 (1973), D. H. R Barton et al., J. Chem. Soc., 3571 (1965), P. M. Collins et al J. Chem. Soc., Perkin I, 1695 (1975), M. Rudinstein et al., Tetrahedron Lett., (17), 1445 (1975), J. W. Walker et al., J. Am. Chem. Soc., 110, 7170 (1988), S. C. Busman et al., J. Imaging Technol., 11 (4), 191 (1985), H. M. Houlihan et al., Macromolecules, 21, 2001 (1988), P. M. Collins et al., J. Chem. Soc., Chem. Commun., 532 (1972), S. Hayase et al., Macromolecules, 18, 1799 (1985), E. Reichmanis et al., J. Eletrochem. Soc., Solid State Sci. Technol., 130 (6), F. M. Houlihan et al., Macromolecules, 21, 2001 (1988), 유럽 특허 제 0,290,750호, 동 046,083호, 동 156,535호, 동 271,851호, 및 동 0,388,343호, 미국 특허 제 3,901,710호 및 동 4,181,531호, 특허공개 소 60-198538호, 특허공개 소 53-133022호 등에 기재된 o-니트로벤질형 보호기를 가진 광산 발생제; M. TUNOOKA et al., Polymer Preprints Japan, 35 (8), G. Berner et al., J. Rad. Curing, 13 (4), W. J. Mijs et al., Coating Technol., 55 (697), 45 (1983), Akzo, H. Adachi et al., Polymer Preprints, Japan, 37 (3), 유럽 특허 제 0,199,672호, 동 84,515호, 동 199,672, 동 044,115호, 동 0,101,122호, 동 618,564호 및 미국 특허 제 4,371,605호 및 동 4,431,774호, 특허공개 소 64-18143호, 특허공개 평 2-245756호, 특허공개 평 3-140109호 등에 기재된 이미노술포네이트 등으로 대표되는 광분해되어 술폰산을 발생하는 화합물, 특허공개 소 61-166544호에 기재된 디술폰화합물을 들 수 있다.See, eg, SI Schlesinger, Photogr. Sci. Eng. , 18, 387 (1974), TS Bal et al., Polymer , 21, 423 (1980), etc., diazonium salts, US Pat. Nos. 4,069,055, 4,069,056 and Re27,992, JP-A 3- Ammonium salts described in US 140140 et al., DC Necker et al., Macromolecules , 17, 2468 (1984), CS Wen et al., Teh, Proc.conf. Rad. Phosphonium salts described in Curing ASIA , p. 478, Tokyo, Oct. (1988), US Pat. Nos. 4, 069, 055 and 4,069,056, JV Crivello et al., Macromolecules , 10 (6) 1307 (1977) , Chem. & Eng. News , Nov. 28, p. 31 (1988), European Patent No. 104,143, US Patent No. 339,049, and US Patent Nos. 410, 201, JP-A 2-150848, JP-A-2-296514, JV Crivello et al., Polymer J. , 17, 73 (1985), JV Crivello et al., J. Org. Chem. , 43, 3055 (1978), WR Watt et al., J. Polymer Sci., Polymer Chem. Ed. , 22, 1789 (1984), JV Crivello et al., Polymer Bull. , 14, 279 (1985), JV Crivello et al., Macromolecules , 14 (5), 1141 (1981), JV Crivello et al., J. Polymer Sci., Polymer Chem. Ed. , 17, 2877 (1979), European Patents 370,693, US Patents 3,902,114, 233,567, 297,443, 297,442, 4,933,377, 161,811, 410,201, 339,049, 4,760,013 Sulfonium salts described in US Pat. Nos. 4,734,444 and 2,833,827, German Patents 2,904,626, 3,604,580, and 3,604,581, JV Crivello et al., Macromolecules , 10 (6), 1307 (1977), JV Crivello et al., J. Polymer Sci., Polymer Chem. Ed. , 17, 1047 (1979) et al. And selenium salts and CS Wen et al., Teh, Proc. Conf. Rad. Curing ASIA , p. 478, Tokyo, Oct. Onium salts such as arzonium salts described in (1988) and the like; U.S. Patent No. 3,905,815, Patent Publication 46-4605, Patent Publication 48-36281, Patent Publication 55-32070, Patent Publication 60-239736, Patent Publication 61-169835, Patent Publication 61 Organic halogen compounds described in -169837, Patent Publication No. 62-58241, Patent Publication No. 62-212401, Patent Publication No. 63-70243, Patent Publication No. 63-298339 and the like; K. Meier et al., J. Rad. Curing , 13 (4), 26 (1986), TP Gill et al., Inorg. Chem. , 19, 3007 (1980), D. Astruc, Acc, Chem. Res. , Organometallic / organic halides as described in (19), (12), 377 (1896), JP-A 2-161445; S. Hayase et al., J. Polymer Sci. , 25, 753 (1987), E. Reichmanis et al., J. Polymer Sci., Polymer Chem. Ed. , 23, 1 (1985), QQ Zhu et al., J. Photochem. , 36, 85, 39, 317 (1987), B. Amit et al., Tetrahedron Lett. , (24) 2205 (1973), DH R Barton et al., J. Chem. Soc. , 3571 (1965), PM Collins et al J. Chem. Soc., Perkin I, 1695 (1975), M. Rudinstein et al., Tetrahedron Lett. , (17), 1445 (1975), JW Walker et al., J. Am. Chem. Soc. , 110, 7170 (1988), SC Busman et al., J. Imaging Technol. , 11 (4), 191 (1985), HM Houlihan et al., Macromolecules , 21, 2001 (1988), PM Collins et al., J. Chem. Soc., Chem. Commun. , 532 (1972), S. Hayase et al., Macromolecules , 18, 1799 (1985), E. Reichmanis et al., J. Eletrochem. Soc., Solid State Sci. Technol. , 130 (6), FM Houlihan et al., Macromolecules , 21, 2001 (1988), European Patent Nos. 0,290,750, 046,083, 156,535, 271,851, and 0,388,343, US Patent 3,901,710 and Photoacid generators having o-nitrobenzyl-type protecting groups described in US Pat. No. 4,181,531, Patent Publication No. 60-198538, Patent Publication No. 53-133022, and the like; M. TUNOOKA et al., Polymer Preprints Japan , 35 (8), G. Berner et al., J. Rad. Curing , 13 (4), WJ Mijs et al., Coating Technol. , 55 (697), 45 (1983), Akzo, H. Adachi et al., Polymer Preprints, Japan , 37 (3), European Patent Nos. 0,199,672, 84,515, 199,672, 044,115, 0,101,122 Photolyzed by iminosulfonates such as those described in 618,564 and U.S. Patent Nos. 4,371,605 and 4,431,774, Patent Publication No. 64-18143, Patent Publication No. 2-245756, and Patent Publication No. The compound which produces a sulfonic acid, and the disulfone compound of Unexamined-Japanese-Patent No. 61-166544 are mentioned.
또한, 이러한 전자선 또는 X선의 조사에 의해서 산을 발생하는 기, 또는 화합물을 중합체의 주쇄 또는 측쇄에 도입한 화합물, 예를 들면 M. E. Woodhouse et al, J. Am. Chem. Soc., 104, 5586(1982), S. P. Pappas et al, J. Imaging Sci., 30(5), 218(1986), s. Kondo et al, Makromol. Chem., Rapid Commun., 9, 625(1988), Y. Yamada et al, Makromol. Chem., 152, 153, 163(1972), J. V. Crivello et al, J. Polymer Sci., Polymer Chem. Ed., 17, 3845(1979), 미국특허 제 3,849,137호, 독일특허 제 3914407호, 특허공개 소 63-26653호, 특허공개 소 55-164824호, 특허공개 소 62-69263호, 특허공개 소 63-146038호, 특허공개 소 63-163452호, 특허공개 소 62-153853호, 특허공개 소 63-146029호 등에 기재된 화합물을 사용할 수 있다.In addition, a compound in which an acid or a compound which generates an acid by irradiation of such electron beam or X-ray is introduced into the main chain or side chain of the polymer, for example, M. E. Woodhouse et al, J. Am. Chem. Soc., 104, 5586 (1982), S. P. Pappas et al, J. Imaging Sci., 30 (5), 218 (1986), s. Kondo et al, Makromol. Chem., Rapid Commun., 9, 625 (1988), Y. Yamada et al, Makromol. Chem., 152, 153, 163 (1972), J. V. Crivello et al, J. Polymer Sci., Polymer Chem. Ed., 17, 3845 (1979), US Patent No. 3,849,137, German Patent No. 3914407, Patent Publication No. 63-26653, Patent Publication No. 55-164824, Patent Publication No. 62-69263, Patent Publication 63 The compounds described in -146038, Patent Publication No. 63-163452, Patent Publication No. 62-153853, Patent Publication No. 63-146029 and the like can be used.
또, V. N. R. Pillai, Synthesis, (1), 1(1980), A. Abad et al, Tetra hedron Lett., (47), 4555(1971), D. H. R. Barton et al, J. Chem. Soc., (c), 329(1970), 미국특허 제 3,779,778호, 유럽특허 제 126,712호 등에 기재된, 광에 의해서 산을 발생하는 화합물도 사용할 수 있다.See also V. N. R. Pillai, Synthesis, (1), 1 (1980), A. Abad et al, Tetra hedron Lett., (47), 4555 (1971), D. H. R. Barton et al, J. Chem. Soc., (C), 329 (1970), U.S. Patent No. 3,779,778, European Patent No. 126,712 and the like can also be used compounds which generate an acid by light.
상기 병용가능한 전자선 또는 X선의 조사로 분해되어 산을 발생하는 화합물 중에서도, 특히 효과적으로 사용되는 것에 대해서 이하에 설명한다.Among the compounds which decompose by irradiation of the above-mentioned electron beam or X-ray which can be used together and generate an acid, a particularly effective use will be described below.
(1) 트리할로메틸기가 치환된 하기 일반식(PAG1)으로 표시되는 옥사졸 유도체 또는 일반식(PAG2)으로 표시되는 S-트리아진 유도체.(1) An oxazole derivative represented by the following general formula (PAG1) substituted with a trihalomethyl group or an S-triazine derivative represented by the general formula (PAG2).
식중 R201은 치환 또는 치환되지 않은 아릴기, 알케닐기, R202는 치환 혹은 치환되지 않은 아릴기, 알케닐기, 알킬기, -C(Y)3을 나타낸다. Y는 염소원자 또는 브롬원자를 나타낸다.In the formula, R 201 represents a substituted or unsubstituted aryl group, alkenyl group, and R 202 represents a substituted or unsubstituted aryl group, alkenyl group, alkyl group, or -C (Y) 3 . Y represents a chlorine atom or a bromine atom.
상세하게는 이하의 화합물을 들 수 있지만, 이들에 한정되는 것은 아니다.Although the following compounds are mentioned in detail, it is not limited to these.
(2) 하기 일반식(PAG3)으로 표시되는 요오드늄염, 또는 일반식(PAG4)으로 표시되는 술포늄염.(2) Iodonium salt represented by the following general formula (PAG3), or sulfonium salt represented by the general formula (PAG4).
R203, R204, R205는 각각 개별적으로 치환되거나 치환되지 않은 알킬기, 아릴기를 표시한다. 바람직한 것은, 탄소수 6~14의 아릴기, 탄소수 1~8의 알킬기 및 이들의 치환유도체이다. 아릴기에 대한 바람직한 치환기로는, 탄소수 1~8의 알콕시기, 탄소수 1~8의 알킬기, 니트로기, 카르복실기, 히드록시기 및 할로겐원자이며, 알킬기에 대한 치환기로는 탄소수 1~8의 알콕시기, 카르복실기, 알콕시카르보닐기이다.R 203 , R 204 , and R 205 each independently represent a substituted or unsubstituted alkyl group and an aryl group. Preferred are aryl groups having 6 to 14 carbon atoms, alkyl groups having 1 to 8 carbon atoms, and substituted derivatives thereof. Preferred substituents for the aryl group are alkoxy groups having 1 to 8 carbon atoms, alkyl groups having 1 to 8 carbon atoms, nitro groups, carboxyl groups, hydroxyl groups and halogen atoms, and examples of the substituents for alkyl groups include alkoxy groups having 1 to 8 carbon atoms, carboxyl groups, It is an alkoxycarbonyl group.
Z-는 짝음이온을 표시하는데, 예를 들면 CF3SO3 - 등의 퍼플루오로알칸술폰산 음이온, 나프탈렌-1-술폰산 음이온 등의 축합 다핵방향족 술폰산 음이온, 안트라퀴논 술폰산 음이온, 술폰산기 함유 염료 등을 들 수가 있지만, 여기에 한정되는 것은 아니다.Z - is a pair to present an anion such as CF 3 SO 3 -, such as perfluoro alkane sulfonic acid anion, condensed naphthalene-1-sulfonic acid anion, such as polynuclear aromatic sulfonic acid anion, anthraquinone sulfonic acid anion, a sulfonic acid group-containing dye, etc. Although it is mentioned, it is not limited to this.
또한, R203, R204, R205중의 2개는 각각 단결합이나 치환기를 통하여 결합하여도 좋다.
상세하게는 이하에 표시된 화합물을 들 수 있지만, 이들에 한정되는 것은 아니다.In addition, two of R 203 , R 204 and R 205 may be bonded via a single bond or a substituent, respectively.
Although the compound shown below is mentioned in detail, it is not limited to these.
일반식(PAG4)으로 표시되는 상기 오늄염이 공지되어 있고, 예를 들어, J. W. Knapczyk et al., J. Am. Chem. Soc., 91, 145 (1969), A. L. Maycok et al., J. Org. Chem., 35, 2532 (1970), E. Goethas et al., Bull. Soc. Chem. Belg., 73, 546 (1964), H. M. Leicester, J. Ame. Chem. Soc., 51, 3587 (1929), J. V. Crivello et al., J. Polym. Chem. Ed., 18, 2677 (1980), 미국 특허 제 2,807,648호 및 동 4,247,473호, 특허공개 소 53-101331호 등에 기재된 방법으로 합성할 수 있다.The onium salts represented by the general formula (PAG4) are known and are described, for example, in JW Knapczyk et al., J. Am. Chem. Soc. , 91, 145 (1969), AL Maycok et al., J. Org. Chem. , 35, 2532 (1970), E. Goethas et al., Bull. Soc. Chem. Belg. , 73, 546 (1964), HM Leicester, J. Ame. Chem. Soc. 51, 3587 (1929), JV Crivello et al., J. Polym. Chem. Ed. , 18, 2677 (1980), US Pat. Nos. 2,807,648 and 4,247,473, Patent Publication No. 53-101331 and the like.
(3) 하기 일반식(PAG5)으로 표시된 디술폰 유도체나 일반식(PAG6)으로 표시된 이미노술포네이트 유도체.(3) The disulfone derivative represented by the following general formula (PAG5) or the iminosulfonate derivative represented by the general formula (PAG6).
식중, Ar3, Ar4는 각각 개별적으로 치환되거나 치환되지 않은 아릴기를 표시 한다. R206은 치환되거나 치환되지 않은 알킬기, 아릴기를 표시한다. A는 치환되거나 치환되지 않은 알킬렌기, 알케닐렌기, 아릴렌기를 표시한다.In the formula, Ar 3 and Ar 4 each independently represent a substituted or unsubstituted aryl group. R 206 represents a substituted or unsubstituted alkyl group, an aryl group. A represents a substituted or unsubstituted alkylene group, alkenylene group, arylene group.
상세한 예로 하기 표시한 화합물이 있지만, 이러한 것에 한정되는 것은 아니다.
Although the compound shown below is a detailed example, it is not limited to this.
본 발명에서는, (d)산에 의해 분해될 수 있는 기를 보유하고, 알칼리 현상액에 대한 용해성이 산의 작용에 의해 증가하는 수지(이하, 「성분(d)」라고 함), 또는 (e)산에 의해 분해될 수 있는 기를 보유하며, 알칼리 현상액에 대한 용해성이 산의 작용에 의해 증가하며, 분자량이 3000 이하인 저분자 용해억제 화합물(이하, 「성분(e)」라고 함)중 적어도 어느 하나를 함유하는 것이 바람직하다.In the present invention, a resin having a group that can be decomposed by an acid (d) and whose solubility in an alkaline developer is increased by the action of an acid (hereinafter referred to as "component (d)"), or (e) acid It has a group that can be decomposed by, and the solubility in an alkaline developer is increased by the action of acid, and contains at least one of a low molecular weight dissolution inhibiting compound (hereinafter referred to as "component (e)") having a molecular weight of 3000 or less. It is desirable to.
[III-B](a2) 전자선 또는 X선의 조사에 의해 산을 발생하는 화합물(이하, 「성분(a2)」또는 「산발생제」라고 함)[III-B] (a2) A compound that generates an acid by irradiation with an electron beam or X-ray (hereinafter referred to as "component (a2)" or "acid generator")
이하에 성분(a2)에 대해서 기재하지만, 상기 (a2')전자선의 조사에 의해 산을 발생하는 화합물(이하, 「성분(a2)」라고 함)에 대해서는, 이하에 기재하는 (a2)성분에서의 전자선의 조사에 의해 산을 발생하는 화합물을 들 수 있다.Although the component (a2) is described below, about the compound (henceforth "a component (a2)") which generate | occur | produces an acid by irradiation of said (a2 ') electron beam, in (a2) component described below The compound which generate | occur | produces an acid by irradiation of the electron beam is mentioned.
본 발명의 네가티브 레지스트 조성물에서는, 알칼리 가용성 수지와 함께 산발생제를 사용한다. 알칼리 가용성 수지와 함께 사용되는 산발생제는 방사선의 조사에 의해 산을 발생하는 화합물이면 어떤 화합물도 사용할 수 있다.In the negative resist composition of this invention, an acid generator is used with alkali-soluble resin. Any compound can be used as long as it is a compound which produces | generates an acid by irradiation of a radiation, and the acid generator used with alkali-soluble resin.
이와 같은 산발생제로는, 광양이온 중합의 광개시제, 광라디칼 중합의 광개시제, 색소류의 광소색제, 광변색제, 또는 마이크로레지스트 등에 사용되고 있는 공지된 전자선 또는 X선의 조사에 의해 산을 발생하는 화합물 및 이들의 혼합물을 적당하게 선택하여 사용할 수 있다.Such acid generators include compounds which generate acid by irradiation of known electron beams or X-rays used in photoinitiators of photocationic polymerization, photoinitiators of photoradical polymerization, photochromic agents of pigments, photochromic agents, or microresists; Mixtures of these may be appropriately selected and used.
예를 들어, 디아조늄염, 암모늄염, 포스포늄염, 요오드늄염, 술포늄염, 셀레노늄염, 아르조늄염 등의 오늄염, 유기할로겐화합물, 유기금속/유기할로겐화물, o-니트로벤질형 보호기를 갖는 산발생제, 이미노술포네이트 등으로 대표되는 광분해되어 술폰산을 발생하는 화합물, 디술폰화합물 등을 들 수 있다.For example, onium salts such as diazonium salts, ammonium salts, phosphonium salts, iodonium salts, sulfonium salts, selenium salts, and arzonium salts, organic halogen compounds, organometallic / organohalides, and o-nitrobenzyl protecting groups The compound which photodecomposes | generates and produces a sulfonic acid represented by the acid generator which has having, imino sulfonate, etc., a disulfone compound, etc. are mentioned.
또한, 이러한 광에 의해 산을 발생하는 기, 또는 화합물을 중합체의 주쇄 또는 측쇄에 도입한 화합물, 예를 들어, 일본국 특허공개 소 63-26653호, 동 55-164824호, 동 62-69263호, 동 63-146038호, 동 63-163452호, 동 62-153853호, 동 63-146029호 등에 기재된 화합물을 사용할 수 있다.Moreover, the compound which introduce | transduced the group or compound which generate | occur | produces an acid by such light in the main chain or side chain of a polymer, for example, Unexamined-Japanese-Patent No. 63-26653, 55-164824, 62-69263. , 63-146038, 63-163452, 62-153853, 63-146029 and the like can be used.
그리고, 미국특허 제3,779,778호, 유럽특허 제126,712호 등에 기재된 광에 의해 산을 발생하는 화합물도 사용할 수 있다.In addition, a compound which generates an acid by light described in U.S. Patent No. 3,779,778, European Patent No. 126,712 or the like can also be used.
본 발명에서는, 유기산을 발생하는 오늄염 화합물이 바람직하며, 특히 바람직한 것은 상기 일반식(I)~일반식(III)로 표시되는 오늄염 화합물이다.In this invention, the onium salt compound which generate | occur | produces an organic acid is preferable, and a particularly preferable thing is an onium salt compound represented by said general formula (I)-general formula (III).
일반식(I)~일반식(III)중의 R1~R37은 수소원자, 알킬기, 알콕시기, 히드록시 기, 할로겐원자, 또는 -S-R38로 표시할 수 있는 기이다.R 1 ~ R 37 in the general formula (I) ~ the general formula (III) is a group that can be represented by a hydrogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, a hydroxy group, a halogen atom, or -SR 38.
R1~R37이 나타내는 알킬기는, 직쇄상, 분기상, 환상이어도 좋다. 직쇄상 또는 분기상 알킬기로는, 예를 들어 메틸기, 에틸기, 프로필기, n-부틸기, sec-부틸기, t-부틸기 등, 예를 들어 탄소수 1~4개인 알킬기를 들 수 있다. 환상 알킬기로는, 예를 들어 시클로프로필기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기 등의 탄소수 3~8개인 것이 있다.The alkyl group represented by R 1 to R 37 may be linear, branched or cyclic. As a linear or branched alkyl group, a C1-C4 alkyl group, such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, n-butyl group, sec-butyl group, t-butyl group, is mentioned, for example. As a cyclic alkyl group, there exists a C3-C8 thing, such as a cyclopropyl group, a cyclopentyl group, and a cyclohexyl group, for example.
R1~R37이 나타내는 알콕시기는, 직쇄상, 분기상, 환상이어도 좋다. 직쇄상 또는 분기상 알콕시기로는, 예를 들어 탄소수 1~8개인 것의 메톡시, 에톡시, 히드록시에톡시, 프로폭시기, n-부톡시기, 이소부톡시기, sec-부톡시기, t-부톡시기, 옥틸옥시기 등을 들 수 있다. 환상 알콕시기로는, 예를 들어 시클로펜틸옥시기, 시클로헥실옥시기가 있다.The alkoxy group represented by R 1 to R 37 may be linear, branched or cyclic. Examples of the linear or branched alkoxy group include methoxy, ethoxy, hydroxyethoxy, propoxy, n-butoxy group, isobutoxy group, sec-butoxy group and t-butoxy having 1 to 8 carbon atoms. A time period, an octyloxy group, etc. are mentioned. Examples of the cyclic alkoxy group include a cyclopentyloxy group and a cyclohexyloxy group.
R1~R37이 나타내는 할로겐원자로는, 불소원자, 염소원자, 브롬원자, 요오드원자가 있다.The halogen atom represented by R 1 to R 37 includes a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom.
R1~R37이 나타내는 -S-R38중의 R38은 알킬기 또는 아릴기이다. R38이 나타내는 알킬기의 범위로는, 예를 들어 R1~R37이 나타내는 알킬기로 이미 열거한 알킬기중의 어느 것을 들 수 있다. R 1 ~ R 37 -SR 38 R 38 in the shown is an alkyl group or an aryl group. As a range of the alkyl group which R <38> represents, any of the alkyl groups already listed by the alkyl group which R <1> -R <37> represents, for example is mentioned.
R38이 나타내는 아릴기는, 페닐기, 톨릴기, 메톡시페닐기, 나프틸기등, 탄소수 6~14개인 것이 있다.The aryl group which R <38> represents has a C6-C14 thing, such as a phenyl group, a tolyl group, a methoxyphenyl group, and a naphthyl group.
R1~R38이 나타내는 알킬기 이하 아릴기까지는, 어떤 기의 일부에 치환기를 더 결합하여 탄소수를 증가시켜도 좋고, 치환기를 보유하지 않아도 좋다. 또한, 결합되어 있어도 좋은 치환기로는, 바람직하게는 탄소수 1~4개의 알콕시기, 탄소수 6~10개의 아릴기, 탄소수 2~6개의 알케닐기를 들 수 있으며, 시아노기, 히드록시기, 카르복실기, 알콕시카르보닐기, 니트로기 등을 들 수 있다. 기타, 할로겐원자도 좋다. 예를 들어, 불소원자, 염소원자, 요오드원자를 들 수 있다.To the alkyl group or less aryl group represented by R 1 to R 38 , a substituent may be further bonded to a part of a certain group to increase the carbon number, or may not have a substituent. Moreover, as a substituent which may be couple | bonded, Preferably, a C1-C4 alkoxy group, a C6-C10 aryl group, a C2-C6 alkenyl group is mentioned, A cyano group, a hydroxyl group, a carboxyl group, and an alkoxycarbonyl group And nitro groups. In addition, a halogen atom may be sufficient. For example, a fluorine atom, a chlorine atom, and an iodine atom are mentioned.
일반식(I)중의 R1~R15로 표시되는 기는, 그중 2개 이상이 결합하여 고리를 형성하여도 좋다. 고리는, R1~R15로 표시되는 기의 말단이 직접결합하여 형성되어도 좋다. 탄소, 산소, 황 및 질소로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 원소를 통하여 직접적으로 결합하여 고리를 형성하여도 좋다.The group represented by R <1> -R <15> in general formula (I) may combine 2 or more of them, and may form the ring. The ring may be formed by directly bonding the terminals of the groups represented by R 1 to R 15 . A ring may be formed by directly bonding through one or two or more elements selected from carbon, oxygen, sulfur and nitrogen.
R1~R15중의 2개 이상이 결합하여 형성하는 고리구조로는, 푸란환, 디히드로푸란환, 피란환, 트리히드로피란환, 티오펜환, 피롤환 등과 같은 고리구조와 동일한 구조를 들 수 있다. 일반식(II)중의 R16~R27에 대해서도 마찬가지이다. 2개 이상이 직접 또는 간접적으로 결합하여, 고리를 형성하여도 좋다. 일반식(III)중의 R28~R37에 대해서도 동일하다.As a ring structure which two or more of R <1> -R <15> combine and form, the same structure as ring structure, such as a furan ring, a dihydrofuran ring, a pyran ring, a trihydropyran ring, a thiophene ring, a pyrrole ring, etc. is mentioned. Can be. The same applies to R 16 to R 27 in General Formula (II). Two or more may combine directly or indirectly and may form a ring. The same applies to R 28 to R 37 in General Formula (III).
일반식(I)~(III)는 X-를 보유한다. 일반식(I)~(III)이 보유하는 X-는 술폰산의 음이온이다. 음이온을 형성하고 있는 산은, 알킬술폰산, 벤젠술폰산, 나프탈렌술폰산, 또는 안트라센술폰산중에서 선택되는 산이다. 산에는 1개 이상의 불소원자가 치환되어 있으면 보다 바람직하다. 또는, 그 산은 그 불소원자와 함께 또는 불소원자 대신에, 알킬기, 알콕시기, 아실기, 아실옥시기, 술포닐기, 술포닐옥시기, 술포닐아미노기, 아릴기, 아랄킬기, 알콕시카르보닐기로부터 선택된 1종 이상의 유기기를 보유하며, 또 그 유기산은 1개 이상의 불소원자로 더 치환되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 상기 알킬술폰산, 벤젠술폰산, 나프탈렌술폰산 또는 안트라센술폰산은 불소이외의 할로겐원자, 히드록시기, 니트로기 등으로 치환되어 있어도 좋다.General formulas (I) to (III) have X − . X <-> which general formula (I)-(III) hold is an anion of sulfonic acid. The acid which forms an anion is an acid chosen from alkyl sulfonic acid, benzene sulfonic acid, naphthalene sulfonic acid, or anthracene sulfonic acid. It is more preferable if the acid has one or more fluorine atoms substituted. Alternatively, the acid is one selected from an alkyl group, an alkoxy group, an acyl group, an acyloxy group, a sulfonyl group, a sulfonyloxy group, a sulfonylamino group, an aryl group, an aralkyl group, an alkoxycarbonyl group together with or instead of the fluorine atom. It is preferable to have the above organic group, and that organic acid is further substituted by one or more fluorine atoms. The alkyl sulfonic acid, benzene sulfonic acid, naphthalene sulfonic acid or anthracene sulfonic acid may be substituted with a halogen atom other than fluorine, a hydroxyl group, a nitro group, or the like.
X-의 음이온을 형성하는 벤젠술폰산 등에 결합되는 알킬기는, 예를 들어 탄소수 1~12의 알킬기이다. 알킬기는 직쇄상이어도 좋고, 분기상이어도 좋으며, 환상이어도 좋다. 1개 이상의 불소원자, 바람직하게는 25개 이하의 불소원자가 치환되어 있다. 구체적으로는, 트리플루오로메틸기, 펜타플루오로에틸기, 2,2,2-트리플루오로에틸기, 헵타플루오로프로필기, 헵타플루오로이소프로필기, 퍼플루오로부틸기, 퍼플루오로옥틸기, 퍼플루오로도데실기, 퍼플루오로시클로헥실기 등을 들 수 있다. 이중에서도, 전체 불소원자로 치환된 탄소수 1~4개의 퍼플루오로알킬기가 바람직하다.The alkyl group bonded to benzene sulfonic acid or the like forming an anion of X − is, for example, an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms. The alkyl group may be linear, may be branched, or may be cyclic. One or more fluorine atoms, preferably 25 or less fluorine atoms are substituted. Specifically, trifluoromethyl group, pentafluoroethyl group, 2,2,2-trifluoroethyl group, heptafluoropropyl group, heptafluoroisopropyl group, perfluorobutyl group, perfluorooctyl group, Perfluoro dodecyl group, a perfluoro cyclohexyl group, etc. are mentioned. Of these, preferred are C 1-4 perfluoroalkyl groups substituted with all fluorine atoms.
알킬기와 함께 또는 단독으로 상기 벤젠술폰산 등에 결합되는 알콕시기는, 탄소수가 1~12인 알콕시기이다. 알콕시기는, 직쇄상이어도 좋고, 분기상이어도 좋으며, 환상이어도 좋다. 1개 이상의 불소원자, 바람직하게는 25개 이하의 불소원자로 치환되어 있다. 구체적으로는, 트리플루오로메톡시기, 펜타플루오로에톡시기, 헵타플루오로이소프로필옥시기, 퍼플루오로부톡시기, 퍼플루오로옥틸옥시기, 퍼플루오로도데실옥시기, 퍼플루오로시클로헥실옥시기 등을 들 수 있다. 이중에서도, 전체 불소로 치환된 탄소수 1~4개의 퍼플루오로알콕시기가 바람직하다.The alkoxy group bonded to the benzenesulfonic acid or the like together with the alkyl group or alone is an alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms. The alkoxy group may be linear, may be branched, or may be cyclic. It is substituted with one or more fluorine atoms, preferably 25 or less fluorine atoms. Specifically, trifluoromethoxy group, pentafluoroethoxy group, heptafluoroisopropyloxy group, perfluorobutoxy group, perfluorooctyloxy group, perfluorododecyloxy group, perfluorocyclohex A siloxy group etc. are mentioned. Among these, a C 1-4 perfluoroalkoxy group substituted with all fluorine is preferable.
알킬기와 함께 또는 단독으로 상기 벤젠술폰산 등에 결합되는 아실기는, 탄소수 2~12, 1~23개의 불소원자로 치환되어 있는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 트리플루오로아세틸기, 플루오로아세틸기, 펜타플루오로프로피오닐기, 펜타플루오로벤조일 기 등을 들 수 있다.It is preferable that the acyl group couple | bonded with the said benzene sulfonic acid etc. together with an alkyl group or alone is substituted by C2-C12, 1-23 fluorine atoms. Specifically, a trifluoroacetyl group, a fluoroacetyl group, a pentafluoropropionyl group, a pentafluorobenzoyl group, etc. are mentioned.
알킬기와 함께 또는 단독으로 상기 벤젠술폰산 등에 결합되는 아실옥시기는, 탄소수가 2~12, 1~23개의 불소원자로 치환되어 있는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 트리플루오로아세톡시기, 플루오로아세톡시기, 펜타플루오로프로피오닐옥시기, 펜타플루오로벤조일옥시기 등을 들 수 있다.It is preferable that the acyloxy group couple | bonded with the said benzene sulfonic acid etc. together with an alkyl group or alone is substituted by 2-12 and 1-23 fluorine atoms. Specifically, a trifluoroacetoxy group, a fluoroacetoxy group, a pentafluoro propionyloxy group, a pentafluorobenzoyloxy group, etc. are mentioned.
알킬기와 함께 또는 단독으로 상기 벤젠술폰산 등에 결합되는 술포닐기는, 탄소수가 1~12, 1~25개의 불소원자로 치환되어 있는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 트리플루오로메탄술포닐기, 펜타플루오로에탄술포닐기, 퍼플루오로부탄술포닐기, 퍼플루오로옥탄술포닐기, 펜타플루오로벤젠술포닐기, 4-트리플루오로메틸벤젠술포닐기 등을 들 수 있다. It is preferable that the sulfonyl group couple | bonded with the said benzene sulfonic acid etc. together with an alkyl group or alone is substituted with 1-12 carbon atoms and 1-25 fluorine atoms. Specifically, trifluoromethanesulfonyl group, pentafluoroethanesulfonyl group, perfluorobutanesulfonyl group, perfluorooctanesulfonyl group, pentafluorobenzenesulfonyl group, 4-trifluoromethylbenzenesulfonyl group, etc. Can be mentioned.
알킬기와 함께 또는 단독으로 상기 벤젠술폰산 등에 결합되는 술포닐옥시기는, 탄소수가 1~12, 1~25개의 불소원자로 치환되어 있는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 트리플루오로메탄술포닐옥시기, 퍼플루오로부탄술포닐옥시기, 4-트리플루오로메틸벤젠술포닐옥시기 등이 있다.It is preferable that the sulfonyloxy group couple | bonded with the said benzene sulfonic acid etc. together with an alkyl group or alone is substituted by 1-12 and 1-25 fluorine atoms. Specifically, there are a trifluoromethanesulfonyloxy group, a perfluorobutanesulfonyloxy group, a 4-trifluoromethylbenzenesulfonyloxy group, and the like.
알킬기와 함께 또는 단독으로 상기 벤젠술폰산 등에 결합되는 술포닐아미노기는, 탄소수가 1~12, 1~25개의 불소원자로 치환되어 있는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 트리플루오로메탄술포닐아미노기, 퍼플루오로부탄술포닐아미노기, 퍼플루오로옥탄술포닐아미노기, 펜타플루오로벤젠술포닐아미노기 등이 있다.It is preferable that the sulfonylamino group couple | bonded with the said benzene sulfonic acid etc. together with an alkyl group or alone is substituted by 1-12 and 1-25 fluorine atoms. Specifically, there are a trifluoromethanesulfonylamino group, a perfluorobutanesulfonylamino group, a perfluorooctanesulfonylamino group, a pentafluorobenzenesulfonylamino group, and the like.
알킬기와 함께 또는 단독으로 상기 벤젠술폰산 등에 결합되는 아릴기로는, 탄소수가 6~14, 1~9개의 불소원자로 치환되어 있는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 펜타플루오로페닐기, 4-트리플루오로메틸페닐기, 헵타플루오로나프틸기, 노나플루오로안트라닐기, 4-플루오로페닐기, 2,4-디플루오로페닐기 등이 있다.As the aryl group which is bonded to the benzenesulfonic acid or the like together with the alkyl group or alone, it is preferable that carbon atoms are substituted with 6 to 14 and 1 to 9 fluorine atoms. Specifically, there are pentafluorophenyl group, 4-trifluoromethylphenyl group, heptafluoronaphthyl group, nonafluoroanthranyl group, 4-fluorophenyl group, 2,4-difluorophenyl group and the like.
알킬기와 함께 또는 단독으로 상기 벤젠술폰산 등에 결합되는 아랄킬기로는, 탄소수가 7~10, 1~15개의 불소원자로 치환되어 있는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 펜타플루오로페닐메틸기, 펜타플루오로페닐에틸기, 퍼플루오로벤질기, 퍼플루오로페네틸기 등이 있다.As the aralkyl group bonded to the benzenesulfonic acid or the like together with the alkyl group or alone, it is preferable that the carbon number is substituted with 7 to 10 and 1 to 15 fluorine atoms. Specifically, there are pentafluorophenylmethyl group, pentafluorophenylethyl group, perfluorobenzyl group, perfluorophenethyl group and the like.
알킬기와 함께 또는 단독으로 상기 벤젠술폰산 등에 결합되는 알콕시카르보닐기로는, 탄소수가 2~13, 1~25개의 불소원자로 치환되어 있는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 트리플루오로메톡시카르보닐기, 펜타플루오로에톡시카르보닐기, 펜타플루오로페녹시카르보닐기, 퍼플루오로부톡시카르보닐기, 퍼플루오로옥틸옥시카르보닐기 등이 있다.As an alkoxycarbonyl group couple | bonded with the said benzene sulfonic acid etc. independently or together with an alkyl group, it is preferable that carbon number is substituted by 2-13 and 1-25 fluorine atoms. Specifically, there are a trifluoromethoxycarbonyl group, pentafluoroethoxycarbonyl group, pentafluorophenoxycarbonyl group, perfluorobutoxycarbonyl group, perfluorooctyloxycarbonyl group, and the like.
이와 같은 음이온중에서, 가장 바람직한 X-은 불소치환 벤젠술폰산음이온이며, 이중에서도 펜타플루오로벤젠술폰산음이온이 특히 바람직하다.Of these anions, most preferred X − is fluorine-substituted benzenesulfonate anion, and among these, pentafluorobenzenesulfonate anion is particularly preferred.
또한, 상기 불소함유 치환기를 보유하는 알킬술폰산, 벤젠술폰산, 나프탈렌술폰산, 또는 안트라센술폰산, 직쇄상, 분기상 또는 환상 알콕시기, 아실기, 아실 옥시기, 술포닐기, 술포닐옥시기, 술포닐아미노기, 아릴기, 아랄킬기, 알콕시카르보닐기(이러한 탄소수 범위는 상기한 것과 동일함), 할로겐(불소를 제외함), 히드록시기, 니트로기 등으로 더 치환되어도 좋다.In addition, alkyl sulfonic acid, benzene sulfonic acid, naphthalene sulfonic acid, or anthracene sulfonic acid having a fluorine-containing substituent, linear, branched or cyclic alkoxy group, acyl group, acyl oxy group, sulfonyl group, sulfonyloxy group, sulfonylamino group, An aryl group, an aralkyl group, an alkoxycarbonyl group (the carbon number range is the same as described above), a halogen (except fluorine), a hydroxy group, a nitro group and the like may be further substituted.
이하에, 이러한 일반식(I)~(III)로 표시되는 화합물 및 기타 구체적인 예를 표시하지만, 이러한 것에 한정되는 것은 아니다. Although the compound and other specific examples shown by such general formula (I)-(III) are shown below, it is not limited to these.
일반식(I)으로 표시되는 화합물의 구체적인 예를 이하에 표시한다.The specific example of the compound represented by general formula (I) is shown below.
일반식(II)으로 표시되는 화합물의 구체적인 예를 이하에 표시한다.The specific example of the compound represented by general formula (II) is shown below.
일반식(III)으로 표시되는 화합물의 구체적인 예를 이하에 표시한다.The specific example of the compound represented by general formula (III) is shown below.
식(I)~(III)로 표시되는 화합물 이외의 화합물의 구체적인 예를 이하에 표시한다.
Specific examples of compounds other than the compounds represented by formulas (I) to (III) are shown below.
일반식(I), 일반식(II)의 화합물은 다음과 같은 방법으로 합성할 수 있다. 예를 들어, 아릴마그네슘브로마이드 등의 아릴그리냐르 시약과 페닐술폭시드를 반응시키고, 얻어진 트라아릴술포늄할라이드를 대응하는 술폰산과 염교환한다. 다른 방법도 있는데, 예를 들어 페닐술폭시드와 대응하는 방향족 화합물을 메탄술폰산/오산화이인 또는 염화알루미늄 등의 산촉매를 사용하여 축합, 염교환하는 방법이 있다. 또한, 디아릴요오드늄염과 디아릴술피드를 초산동 등의 촉매를 사용하여 축합, 염교환하는 방법으로 합성할 수 있다. 상기 어느 방법에서도, 페닐술폭시드는 치환기를 벤젠환에 치환시키고 있어도 좋고, 그와 같은 치환기가 없어도 좋다.Compounds of general formula (I) and general formula (II) can be synthesized by the following method. For example, an aryl grignard reagent such as aryl magnesium bromide and phenyl sulfoxide are reacted, and the resulting triarylsulfonium halide is salt exchanged with the corresponding sulfonic acid. There is another method, for example, a method in which phenyl sulfoxide and the corresponding aromatic compound are condensed and salt exchanged using an acid catalyst such as methanesulfonic acid / diphosphate or aluminum chloride. In addition, the diaryl iodonium salt and the diaryl sulfide can be synthesized by condensation and salt exchange using a catalyst such as copper acetate. In any of the above methods, the phenyl sulfoxide may have a substituent substituted with a benzene ring, and may not have such a substituent.
일반식(III)의 화합물은 과요오드산염을 사용하여 방향족 화합물을 반응시켜서 합성할 수 있다.The compound of general formula (III) can be synthesize | combined by making an aromatic compound react using a periodate.
본 발명에 사용되는 산발생제의 함유량은 전체 네가티브 레지스트 조성물의 고형분에 대하여 0.1~20중량%가 적당하고, 바람직하게는 0.5~10중량%, 보다 바람직하게는 1~7중량%이다.As for content of the acid generator used for this invention, 0.1-20 weight% is suitable with respect to solid content of the whole negative resist composition, Preferably it is 0.5-10 weight%, More preferably, it is 1-7 weight%.
[III-B-2](기타 광산발생제)[III-B-2] (Other Photoacid Generator)
본 발명에서는, 상기 일반식(I)~(III)로 표시되는 화합물 이외에, 또는 이들과 함께 방사선의 조사에 의해 분해되어 산을 발생하는 기타 화합물을 사용할 수 있다.In the present invention, in addition to the compounds represented by the above general formulas (I) to (III), or with these, other compounds that decompose upon irradiation with radiation to generate an acid can be used.
일반식(I)~일반식(III)로 표시되는 화합물과 함께 방사선의 조사에 의해 분해되어 산을 발생하는 기타 화합물을 사용하는 경우에는, 방사선의 조사로 분해되어 산을 발생하는 기타 화합물의 비율은 몰비로 100/0~20/80, 바람직하게는 90/10~40/60이며, 보다 바람직하게는 80/20~50/50이다.When using other compounds which decompose by irradiation with radiation to generate an acid together with the compounds represented by formulas (I) to (III), the ratio of other compounds that decompose by irradiation with radiation to generate an acid The molar ratio is 100/0 to 20/80, preferably 90/10 to 40/60, and more preferably 80/20 to 50/50.
[IV](d)산에 의해 분해될 수 있는 기를 보유하고, 알칼리 현상액에 대한 용해성이 산의 작용으로 보다 증가하는 수지[IV] Resin having a group which can be decomposed by (d) acid, and solubility in alkaline developing solution is further increased by the action of acid.
본 발명의 포지티브 레지스트 조성물에서 사용되는 성분(d)으로는, 수지의 주쇄 또는 측쇄, 또는 주쇄 및 측쇄 모두에, 산에서 분해될 수 있는 기를 보유하는 수지이다. 이중, 산에서 분해될 수 있는 기를 측쇄에 보유하는 수지가 보다 바람직하다.Component (d) used in the positive resist composition of the present invention is a resin having a group that can be decomposed in an acid in the main chain or the side chain, or both the main chain and the side chain of the resin. Of these, resins having groups in the side chain that can decompose in acids are more preferred.
산에서 분해될 수 있는 기로 바람직한 기는, -C0O-A0, -O-B0기이며, 이들을 더 포함하는 기로는, -R0-COOA0 또는 -Ar-O-B0로 표시되는 기를 들 수 있다.Preferable groups as the group which can be decomposed in an acid are -C0O-A 0 and -OB 0 groups, and examples of the group further including these groups include -R 0 -COOA 0 or -A r -OB 0 .
여기에서, A0는 -C(R01)(R02)(R03), Si-(R01)(R 02)(R03), 또는 -C(R04)(R05)-O-R06기를 나타낸다. B0는 A0 또는 -C0-O-A0기를 나타낸다(R0, R01~R06, 및 Ar은 하기의 것과 동일하다).Wherein A 0 is -C (R 01 ) (R 02 ) (R 03 ), Si- (R 01 ) (R 02 ) (R 03 ), or -C (R 04 ) (R 05 ) -OR 06 Group. B 0 represents an A 0 or -C 0 -OA 0 group (R 0 , R 01 to R 06 , and Ar are the same as below).
산분해성기로 바람직한 것은, 시릴에테르기, 쿠밀에스테르기, 아세탈기, 테트라히드로피라닐에테르기, 엔올에테르기, 엔올에스테르기, 제3급 알킬에테르기, 제3급 알킬에스테르기, 제3급 알킬카보네이트기 등이다. 보다 바람직한 것은, 제3급 알킬에스테르기, 제3급 알킬카보네이트기, 쿠밀에스테르기, 아세탈기, 테트라히드로피라닐에테르기이다.The acid-decomposable group is preferably a silyl ether group, cumyl ester group, acetal group, tetrahydropyranyl ether group, enol ether group, enol ester group, tertiary alkyl ether group, tertiary alkyl ester group, tertiary alkyl. Carbonate groups and the like. More preferred are tertiary alkyl ester groups, tertiary alkyl carbonate groups, cumyl ester groups, acetal groups and tetrahydropyranyl ether groups.
다음으로, 이러한 산에 분해될 수 있는 기가 측쇄로 결합되는 경우의 모체수지로는, 측쇄에 -OH 또는 -COOH, 바람직하게는 -R0-COOH 또는 -Ar-OH기를 보유하는 알칼리 가용성 수지이다. 예를 들어, 하기 알칼리 가용성 수지를 들 수 있다.Next, an alkali-soluble resin for holding a matrix resin when the group is bonded to a side chain which may be decomposed to such acids are, for side chain -OH or -COOH, preferably -R 0 -COOH or a group -A r -OH to be. For example, the following alkali-soluble resin is mentioned.
이러한 알칼리 가용성 수지의 알칼리 용해속도는, 0.261N 테트라메틸암모늄히드록시드(TMAH)로 측정(23℃)하여 170Å/초 이상인 것이 바람직하다. 특히 바람직한 것은, 330Å/초 이상인 것이다.It is preferable that the alkali dissolution rate of such alkali-soluble resin is 170 Pa / sec or more as measured (23 degreeC) by 0.261N tetramethylammonium hydroxide (TMAH). It is especially preferable that it is 330 ms / sec or more.
이러한 관점에서, 특히 바람직한 알칼리 가용성 수지는, o-, m-, p-폴리(히드록시스티렌) 및 이들의 공중합체, 수소화 폴리(히드록시스티렌), 할로겐 또는 알킬치환 폴리(히드록시스티렌), 폴리(히드록시스티렌)의 일부, O-알킬화 또는 O-아실화물, 스티렌-히드록시스티렌 공중합체, α-메틸스티렌-히드록시스티렌 공중합체 및 수소화 노볼락 수지이다.In this respect, particularly preferred alkali-soluble resins are o-, m-, p-poly (hydroxystyrene) and copolymers thereof, hydrogenated poly (hydroxystyrene), halogen or alkyl-substituted poly (hydroxystyrene), Part of poly (hydroxystyrene), O-alkylated or O-acylates, styrene-hydroxystyrene copolymers, α-methylstyrene-hydroxystyrene copolymers and hydrogenated novolak resins.
본 발명에 사용되는 성분(d)는 유럽특허 254853호, 일본국 특허공개 평 2-25850호, 동 3-223860호, 동 4-251259호 등에 개시되어 있는 것과 같이, 알칼리 가용성 수지에 산에서 분해될 수 있는 기의 전구체를 반응시켜거나, 산에서 분해될 수 있는 기의 결합된 알칼리 가용성 수지 단량체를 각종 단량체와 공중합하여 얻을 수 있다.Component (d) used in the present invention is decomposed in an acid into an alkali-soluble resin, as disclosed in European Patent No. 254853, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-25850, No. 3-223860, No. 4-251259 and the like. It can be obtained by reacting a precursor of a group which can be made, or by copolymerizing a combined alkali-soluble resin monomer of a group that can be decomposed in an acid with various monomers.
본 발명에 사용되는 성분(d)의 구체적인 예를 이하에 표시하지만, 이러한 것에 한정되는 것은 아니다.
Although the specific example of component (d) used for this invention is shown below, it is not limited to this.
산에서 분해될 수 있는 기의 함유율은, 수지중에 산에서 분해될 수 있는 기의 수(B)와 산에서 분해될 수 있는 기로 보호되지 않는 알칼리 가용성기의 수(S)를 가지고, B/(B+S)로 표시된다. 함유율은 바람직하게는 0.01~0.7이고, 보다 바람직하게는 0.05~0.50, 가장 바람직하게는 0.05~0.40이다. B/(B+S)>0.7에서는 PEB후의 막수축, 기판으로 밀착이 불량하거나 스컴의 원인이 되어 바람직하지 않다. 한편, B/(B+S)<0.01에서는, 패턴측벽에 정재파가 현저하게 잔존하고 있어서 바람직하지 못하다.The content rate of the group that can be decomposed in the acid is the number of groups (B) which can be decomposed in the acid in the resin and the number (S) of alkali-soluble groups not protected by the group that can be decomposed in the acid, B / ( B + S). The content rate is preferably 0.01 to 0.7, more preferably 0.05 to 0.50, and most preferably 0.05 to 0.40. At B / (B + S)> 0.7, film shrinkage after PEB and adhesion to the substrate are poor or cause scum, which is not preferable. On the other hand, at B / (B + S) <0.01, standing waves are remarkably remaining on the pattern side wall, which is not preferable.
성분(d)의 중량평균분자량(Mw)은 2,000~200,000의 범위인 것이 바람직하다. 2,000미만에서는 미노광부의 현상에 의해 막감소가 커지게 되는 경향이 있고, 200,000을 초과하면 알칼리 가용성 수지 자체의 알칼리에 대한 용해속도가 늦어져서 감도가 저하하게 되는 경향이 있다. 보다 바람직하게는, 5,000~100,000의 범위이고, 가장 바람직하게는 8,000~50,000의 범위이다.
또한, 분자량분포(Mw/Mn)는 바람직하게는 1.0~4.0이고, 보다 바람직하게는 1.0~2.0, 가장 바람직하게는 1.0~1.6이고, 분산도가 작아지면 내열성, 화상형성성(패턴프로파일)이 양호하게 된다.The weight average molecular weight (Mw) of component (d) is preferably in the range of 2,000 to 200,000. If it is less than 2,000, the film reduction tends to be large due to the development of the unexposed portion, and if it exceeds 200,000, the dissolution rate of the alkali-soluble resin itself to alkali will be slowed, and the sensitivity tends to be lowered. More preferably, it is the range of 5,000-100,000, Most preferably, it is the range of 8,000-50,000.
In addition, the molecular weight distribution (Mw / Mn) is preferably 1.0 to 4.0, more preferably 1.0 to 2.0, most preferably 1.0 to 1.6, and when the degree of dispersion becomes small, heat resistance and image formability (pattern profile) become It becomes good.
여기서, 중량평균분자량은 겔투과 크로마토그래피의 폴리스티렌 환산치로써 정의된다.Here, the weight average molecular weight is defined as the polystyrene conversion value of gel permeation chromatography.
또한, 성분(d)는 2종류이상 조합하여서 사용할 수도 있다.In addition, component (d) can also be used in combination of 2 or more type.
[V](e)저분자 산분해성 용해억제 화합물(「(e)성분」)[V] (e) Low Molecular Acid Degradable Dissolution Inhibiting Compound ("(e) Component")
본 발명에서, (e)성분을 사용하여도 좋다. (e)성분은, 산에 의해 분해될 수 있는 기를 보유하며, 알칼리 현상액에 대한 용해성이 산의 작용에 의해 증가하며, 분자량이 3000 이하인 저분자 용해억제 화합물이다.In the present invention, the component (e) may be used. (e) A component is a low molecular dissolution inhibiting compound which has a group which can be decomposed | dissolved by an acid, the solubility to alkaline developing solution increases by the action of an acid, and whose molecular weight is 3000 or less.
본 발명의 조성물에 배합되는 바람직한 (e)성분은, 그 구조중에 산에서 분해될 수 있는 기를 2개 이상 보유하며, 그 산분해성기 사이의 거리가 가장 떨어진 위 치에서, 산분해성기를 제외한 결합원자를 8개 이상 경유하는 화합물이다.Preferred (e) component to be blended into the composition of the present invention has at least two groups which can be decomposed in the acid in its structure, and at the position where the distance between the acid-decomposable groups is the lowest, the bonding atoms excluding the acid-decomposable group It is a compound which passes through eight or more.
보다 바람직한 (e)성분은, 그 구조중에 산에서 분해될 수 있는 기를 2개 이상 보유하며, 그 산분해성기 사이의 거리가 가장 떨어진 위치에서 산분해성기를 제외한 결합원자를 10개 이상, 바람직하게는 11개 이상, 보다 바람직하게는 12개 이상 경유하는 화합물, 또는 산분해성기를 3개 이상 보유하며, 그 산분해성기 사이의 거리가 가장 떨어진 위치에서 산분해성기를 제외한 결합원자를 9개 이상, 바람직하게는 10개 이상, 더욱 바람직하게는 11개 이상 경유하는 화합물이다. 또, 상기 결합원자의 바람직한 상한은 50개, 보다 바람직하게는 30개이다.A more preferable component (e) has at least two groups which can be decomposed in an acid in its structure, and at least ten bond atoms excluding the acid-decomposable group at a position where the distance between the acid-decomposable groups is the least, preferably A compound having at least 11, more preferably at least 12, or at least 3 acid-decomposable groups, and at least 9 binding atoms excluding the acid-decomposable group at a position where the distance between the acid-decomposable groups is the least; Is a compound having at least 10, more preferably at least 11. The upper limit of the number of the binding atoms is preferably 50, more preferably 30.
(e)성분인 산분해성 용해억제화합물이 산분해성기를 3개 이상, 바람직하게는 4개 이상 보유하는 경우, 또 산분해성기를 2개 보유하는 것에 있어서도, 그 산분해성기가 서로 일정한 거리 이상 떨어진 경우, 알칼리 가용성 수지에 대한 용해억제성이 현저하게 증가하는 경향이 있다.When the acid-decomposable dissolution inhibiting compound (e) has three or more acid-decomposable groups, preferably four or more, and even when the acid-decomposable groups contain two acid-decomposable groups, the acid-decomposable groups are separated from each other by a predetermined distance or more There exists a tendency for the dissolution inhibition property to alkali-soluble resin to increase significantly.
또한, 산분해성기 사이의 거리는 산분해성기를 제외하고, 경유하는 결합원자수로 표시된다. 예를 들면, 이하의 화합물(1), (2)의 경우, 산분해성기 사이의 거리는 각 결합원자 4개이고, 화합물(3)에서는 결합원자 12개이다.
In addition, the distance between acid-decomposable groups is represented by the number of bonding atoms passing through, except for the acid-decomposable group. For example, in the following compounds (1) and (2), the distance between the acid-decomposable groups is four bonding atoms, and in compound (3), the bonding atoms are 12 bonding atoms.
또한, (e)성분인 산분해성 용해억제화합물은, 1개의 벤젠고리상에 복수개의 산분해성기를 보유하고 있는 것이 좋지만, 바람직하게는 1개의 벤젠고리상에 1개의 산분해성기를 보유하는 골격으로 구성되는 화합물이다. 그리고, 본 발명의 산분해성 용해억제화합물의 분자량은 3,000이하이며, 바람직하게는 300~3,000, 보다 바람직하게는 500~2,500이다.The acid-decomposable dissolution inhibiting compound of the component (e) preferably has a plurality of acid-decomposable groups on one benzene ring, but is preferably composed of a skeleton having one acid-decomposable group on one benzene ring. Compound. The molecular weight of the acid-decomposable dissolution inhibiting compound of the present invention is 3,000 or less, preferably 300 to 3,000, and more preferably 500 to 2,500.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서는, 산에 의해 분해될 수 있는 기, 즉 -COOA0, -O-B0기를 포함하는 기로는 -R0-COO-A0, 또는 -Ar-O-B 0로 표시되는 기가 있다.In a preferred embodiment of the present invention, a group that can be decomposed by an acid, that is, a group containing a -COOA 0 , -OB 0 group is represented by -R 0 -COO-A 0 , or -Ar-OB 0 have.
여기에서, A0는 -C(R01)(R02)(R03), -Si(R01)(R 02)(R03) 또는 -C(R04)(R05)-O-R06기를 표시한다. B0는, A0 또는 -CO-O-A0기를 표시한다. Wherein A 0 represents a -C (R 01 ) (R 02 ) (R 03 ), -Si (R 01 ) (R 02 ) (R 03 ) or -C (R 04 ) (R 05 ) -OR 06 groups Display. B 0 represents an A 0 or -CO-OA 0 group.
R01, R02, R03, R04, 및 R05는 각각 같거나 서로 달라도 좋고, 수소원자, 알킬기, 시클로알킬기, 알케닐기 또는 아릴기를 표시하며, R06은 알킬기 또는 아릴기를 표시한다. 단, R01~R03중의 2개 이상은 수소원자 이외의 기이고, 또, R01~R 03 및 R04~R06중의 2개의 기가 결합하여 고리를 형성하여도 좋다. R0는 치환기를 보유하고 있어도 좋은 2가 이상의 지방족이나 방향족 탄화수소기를 표시하고, -Ar-은 단환 또는 다환의 치환기를 가지고 있어도 좋은, 2가 이상의 방향족기를 표시한다.R 01 , R 02 , R 03 , R 04 , and R 05 may be the same or different, respectively, and represent a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkenyl group, or an aryl group, and R 06 represents an alkyl group or an aryl group. However, two or more of R 01 to R 03 may be a group other than a hydrogen atom, and two groups of R 01 to R 03 and R 04 to R 06 may combine to form a ring. R <0> represents the bivalent or more aliphatic or aromatic hydrocarbon group which may have a substituent, and -Ar- represents the bivalent or more aromatic group which may have a monocyclic or polycyclic substituent.
여기서, 알킬기로는 메틸기, 에틸기, 프로필기, n-부틸기, sec-부틸기, t-부틸기와 같은 탄소수 1~4개인 것이 바람직하고, 시클로알킬기로는 시클로프로필기, 시클로부틸기, 시클로헥실기, 아다만틸기와 같은 탄소수 3~10개인 것이 바람직하고, 알케닐기로는 비닐기, 프로페닐기, 알릴기, 부테닐기와 같은 탄소수 2~4개인 것이 바람직하며, 아릴기로는 페닐기, 크실일기, 톨루일기, 쿠메닐기, 나프틸기, 안트라세닐기와 같은 탄소수 6~14개인 것이 바람직하다.Here, the alkyl group preferably has 1 to 4 carbon atoms such as methyl group, ethyl group, propyl group, n-butyl group, sec-butyl group, t-butyl group, and cycloalkyl group is cyclopropyl group, cyclobutyl group, cyclohex. It is preferable that it is C3-C10 like a real group and an adamantyl group, As an alkenyl group, it is preferable that it is C2-C4 like vinyl group, a propenyl group, an allyl group, butenyl group, As an aryl group, a phenyl group, a xylyl group, It is preferable that they are C6-C14, such as a toluyl group, cumenyl group, a naphthyl group, and anthracenyl group.
또한, 치환기로는 히드록시기, 할로겐원자(불소, 염소, 브롬, 요오드), 니트로기, 시아노기, 상기 알킬기, 메톡시기ㆍ에톡시기ㆍ히드록시에톡시기ㆍ프로폭시기ㆍ히드록시프로폭시기ㆍn-부톡시기ㆍ이소부톡시기ㆍsec-부톡시기ㆍt-부톡시기 등의 알콕시기, 메톡시카르보닐기ㆍ에톡시카르보닐기 등의 알콕시카르보닐기, 벤질기ㆍ페네틸기ㆍ쿠밀기 등의 아랄킬기, 아랄킬옥시기, 포르밀기ㆍ아세틸기ㆍ부티릴기ㆍ벤조일기ㆍ시아나밀기ㆍ바레릴기 등의 아실기, 부티릴옥시기 등의 아실옥시기, 상기 알케닐기, 비닐옥시기, 프로페닐옥시기ㆍ알릴옥시기ㆍ부테닐옥시기 등의 알케닐옥시기, 상기 아릴기, 페녹시기 등의 아릴옥시기, 벤조일옥시기 등의 아릴옥시카르보닐기를 들 수 있다.As the substituent, a hydroxy group, a halogen atom (fluorine, chlorine, bromine, iodine), a nitro group, a cyano group, the alkyl group, a methoxy group, an ethoxy group, a hydroxyethoxy group, a propoxy group, a hydroxypropoxy group, Alkoxy groups such as alkoxy groups such as n-butoxy group, isobutoxy group, sec-butoxy group and t-butoxy group, alkoxycarbonyl groups such as methoxycarbonyl group and ethoxycarbonyl group, aralkyl groups such as benzyl group, phenethyl group and cumyl group, and aralkyl jade Acyloxy groups, such as acyl groups, such as a formyl group, an acetyl group, butyryl group, a benzoyl group, a cyanyl group, and a bareryl group, and an acyloxy group, such as butyryloxy group, the said alkenyl group, vinyloxy group, propenyloxy group, and allyloxy group Alkenyloxy groups, such as a butenyloxy group, aryloxy groups, such as the said aryl group and phenoxy group, and aryloxycarbonyl groups, such as a benzoyloxy group, are mentioned.
바람직하게는 실릴에테르기, 쿠밀에스테르기, 아세탈기, 테트라히드로피라닐에테르기, 엔올에테르기, 엔올에스테르기, 제3급 알킬에테르기, 제3급 알킬에스테르기, 제3급 알킬카보네이트기 등이 있다. 보다 바람직하게는, 제3급 알킬에스테르기, 제3급 알킬카보네이트기, 쿠밀에스테르기, 테트라히드로피라닐에테르기가 있다.Preferably, silyl ether group, cumyl ester group, acetal group, tetrahydropyranyl ether group, enol ether group, enol ester group, tertiary alkyl ether group, tertiary alkyl ester group, tertiary alkyl carbonate group, etc. There is this. More preferably, there is a tertiary alkyl ester group, tertiary alkyl carbonate group, cumyl ester group, and tetrahydropyranyl ether group.
(e)성분으로 바람직한 것으로는, 특허공개 평 1-289946호, 동 1-289947호, 동 2-2560호, 동 3-128959호, 동 3-158855호, 동 3-179353호, 동 3-191351호, 동 3-200251호, 동 3-200252호, 동 3-200253호, 동 3-200254호, 동 3-200255호, 동 3-259149호, 동 3-279958호, 동 3-279959호, 동 4-1650호, 동 4-1651호, 동 4-11260호, 동 4-12356호, 동 4-12357호, 특허출원 평 3-33229호, 동 3-230790호, 동 3-320438호, 동 4-25157호, 동 4-52732호, 동 4-103215호, 동 4-104542호, 동 4-107885호, 동 4-107889호, 동 4-152195호 등의 명세서에 기재된 폴리히드록시화합물의 페놀성 OH기의 일부 또는 전부 그 위에 표시한 기, -R0-COO-A0 또는 B0기로 결합하여, 보호한 화합물이 있다.Preferable examples of (e) component include Patent Publication Nos. 1-289946, 1-289947, 2-2560, 3-128959, 3-158855, 3-179353, and 3- 191351, East 3-200251, East 3-200252, East 3-200253, East 3-200254, East 3-200255, East 3-259149, East 3-279958, East 3-279959 , East 4-1650, East 4-1651, East 4-11260, East 4-12356, East 4-12357, Patent Application No. 3-33229, East 3-230790, East 3-320438 , Polyhydroxy described in the specification such as 4-25157, 4-52732, 4-103215, 4-104542, 4-107885, 4-107889, 4-152195, etc. Some or all of the phenolic OH groups of the compound are bonded to the group, -R 0 -COO-A 0 or B 0 group, and the compound protected.
보다 바람직하게는, 특허공개 평 1-289946호, 동 3-128959호, 동 3-158855호, 동 3-179353호, 동 3-200251호, 동 3-200252호, 동 3-200255호, 동 3-259149호, 동 3-279958호, 동 4-1650호, 동 4-11260호, 동 4-12356호, 동 4-12357호, 특허출원 평 4-25157호, 동 4-103215호, 동 4-104542호, 동 4-107885호, 동 4-107889호, 동 4-152195호의 명세서에 기재된 폴리히드록시화합물을 사용한 것이 있다.More preferably, Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-289946, No. 3-128959, No. 3-158855, No. 3-179353, No. 3-200251, No. 3-200252, No. 3-200255, No. 3-259149, east 3-279958, east 4-1650, east 4-11260, east 4-12356, east 4-12357, patent application 4-25157, east 4-103215, east The polyhydroxy compound described in the specification of 4-104542, 4-107885, 4-107889, and 4-152195 is used.
보다 구체적으로는, 일반식[I]~[ⅩⅥ]로 표시된 화합물이 있다. More specifically, there exist a compound represented by general formula [I]-[XVI].
여기에서, R101, R102, R108, R130: 같거나 달라도 좋고, 수소원자, -R0-COO-C(R01)(R02)(R03) 또는 -CO-O-C(R01)(R02)(R03 ), 단, R0, R01, R02 및 R03의 정의는 상기한 것과 동일하다. Here, R 101 , R 102 , R 108 , R 130 may be the same or different, and a hydrogen atom, -R 0 -COO-C (R 01 ) (R 02 ) (R 03 ) or -CO-OC (R 01 ) (R 02 ) (R 03 ), except that R 0 , R 01 , R 02 and R 03 are defined as above.
R100: -CO-, -COO-, -NHCONH-, -NHCOO-, -O-, -S-, -SO-, -SO2-, -SO3-, 또는 R 100 : -CO-, -COO-, -NHCONH-, -NHCOO-, -O-, -S-, -SO-, -SO 2- , -SO 3- , or
여기서, G=2~6인데, 단, G=2일 경우는 R150, R151중의 적어도 한쪽은 알킬기,Where, G = 2 ~ 6, if inde, provided that, G = 2 days, at least one of R 150, R 151 is an alkyl group,
R150, R151:같거나 달라도 좋고, 수소원자, 알킬기, 알콕시기, -OH, -COOH, -CN, 할로겐원자, -R152-COOR153 또는 -R154-OH,R 150 , R 151 : may be the same or different, hydrogen atom, alkyl group, alkoxy group, -OH, -COOH, -CN, halogen atom, -R 152 -COOR 153 or -R 154 -OH,
R152, R154: 알킬렌기,R 152 , R 154 : alkylene group,
R153: 수소원자, 알킬기, 아릴기, 또는 아랄킬기,R 153 : hydrogen atom, alkyl group, aryl group, or aralkyl group,
R99, R103~R107, R109, R111~R118, R 121~R123, R128~R129, R131~R134, R 138~R141 및 R143: 같거나 달라도 좋고, 수소원자, 히드록시기, 알킬기, 알콕시기, 아실기, 아실옥시기, 아릴기, 아릴옥시기, 아랄킬기, 아랄킬옥시기, 할로겐원자, 니트로기, 카르복실기, 시아노기, 또는 -N(R155)(R156)(여기서, R155, R156:H, 알킬기, 또는 아릴기) R 99 , R 103 to R 107 , R 109 , R 111 to R 118 , R 121 to R 123 , R 128 to R 129 , R 131 to R 134 , R 138 to R 141 and R 143 : may be the same or different, Hydrogen atom, hydroxy group, alkyl group, alkoxy group, acyl group, acyloxy group, aryl group, aryloxy group, aralkyl group, aralkyloxy group, halogen atom, nitro group, carboxyl group, cyano group, or -N (R 155 ) ( R 156 ), wherein R 155 , R 156 : H, an alkyl group, or an aryl group
R110: 단결합, 알킬렌기, 또는 R 110 : single bond, alkylene group, or
R157, R159:같거나 달라도 좋고, 단결합, 알킬렌기, -O-, -S-, -CO-, 또는 카르복실기,R 157 and R 159 may be the same or different, and are a single bond, an alkylene group, -O-, -S-, -CO-, or a carboxyl group,
R158: 수소원자, 알킬기, 알콕시기, 아실기, 아실옥시기, 아릴기, 니트로기, 히드록시기, 시아노기, 또는 카르복실기, 단, 히드록시기가 산분해성기(예를 들면, t-부톡시카르보닐메틸기, 테트라히드로피라닐기, 1-에톡시-1-에틸기, 1-t-부톡시-1-에틸기)로 치환되어도 좋다.R 158 : a hydrogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, an acyl group, an acyloxy group, an aryl group, a nitro group, a hydroxy group, a cyano group, or a carboxyl group, provided that the hydroxy group is an acid decomposable group (e.g., t-butoxycarbonyl Methyl group, tetrahydropyranyl group, 1-ethoxy-1-ethyl group, 1-t-butoxy-1-ethyl group).
R119, R120:같거나 달라도 좋고, 메틸렌기, 저급 알킬치환 메틸렌기, 할로메틸렌기, 또는 할로알킬기, 단 본 출원에 있어서 저급알킬기는 탄소수 1~4의 알킬기를 가리키며,R 119 and R 120 may be the same or different and are a methylene group, a lower alkyl substituted methylene group, a halomethylene group, or a haloalkyl group, except that the lower alkyl group in the present application refers to an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms,
R124~R127: 같거나 달라도 좋고, 수소원자나 알킬기,R 124 to R 127 : may be the same or different, a hydrogen atom or an alkyl group,
R135~R137: 같거나 달라도 좋고, 수소원자, 알킬기, 알콕시기, 아실기, 또는 아실옥시기,R 135 to R 137 : may be the same or different, a hydrogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, an acyl group, or an acyloxy group,
R142: 수소원자, -R0-COO-C(R01)(R02)(R03) 또는 -CO-O-C(R01)(R02)(R03)나 R 142 : hydrogen atom, -R 0 -COO-C (R 01 ) (R 02 ) (R 03 ) or -CO-OC (R 01 ) (R 02 ) (R 03 ) or
R144, R145: 같거나 달라도 좋고, 수소원자, 저급 알킬기, 저급 할로알킬기, 또는 아릴기,R 144 , R 145 : the same as or different from each other, a hydrogen atom, a lower alkyl group, a lower haloalkyl group, or an aryl group,
R146~R149: 같거나 달라도 좋고, 수소원자, 히드록시기, 할로겐원자, 니트로기, 시아노기, 카르보닐기, 알킬기, 알콕시기, 알콕시카르보닐기, 아랄킬기, 아랄킬옥시기, 아실기, 아실옥시기, 알케닐기, 알케닐옥시기, 아릴기, 아릴옥시기, 또는 아릴옥시카르보닐기, 단, 각 4개의 동일한 기호의 치환기는 동일한 기가 아니어도 좋다.R 146 to R 149 : may be same or different, hydrogen atom, hydroxy group, halogen atom, nitro group, cyano group, carbonyl group, alkyl group, alkoxy group, alkoxycarbonyl group, aralkyl group, aralkyloxy group, acyl group, acyloxy group, alke A substituent group of an identical group, an alkenyloxy group, an aryl group, an aryloxy group, or an aryloxycarbonyl group, and four identical symbols may not be the same group.
Y: -CO-, 또는 -SO2-,Y: -CO-, or -SO 2- ,
Z, B: 단결합, 또는 -O-,Z, B: single bond or -O-,
A: 메틸렌기, 저급 알킬치환 메틸렌기, 할로메틸렌기, 또는 할로알킬기,A: methylene group, lower alkyl substituted methylene group, halomethylene group, or haloalkyl group,
E: 단결합, 또는 옥시메틸렌기,E: single bond or oxymethylene group,
a~z, a1~y1: 복수일 경우, 괄호안의 기는 같거나 달라도 좋으며,a to z, a1 to y1: In the case of a plurality, the groups in parentheses may be the same or different.
a~q, s, t, v, g1~i1, k1~m1, o1, q1, s1, u1: 0 또는 1~5의 정수,a to q, s, t, v, g1 to i1, k1 to m1, o1, q1, s1, u1: an integer of 0 or 1 to 5,
r, u, w, x, y, z, a1~f1, p1, r1, t1, v1~x1: 0 또는 1~4의 정수, r, u, w, x, y, z, a1 to f1, p1, r1, t1, v1 to x1: an integer of 0 or 1 to 4,
j1, n1, z1, a2, b2, c2, d2: 0 또는 1~3의 정수,j1, n1, z1, a2, b2, c2, d2: 0 or an integer of 1 to 3,
z1, a2, c2, d2중의 1개 이상은 1이상이며,at least one of z1, a2, c2, and d2 is one or more,
y1: 3~8의 정수,y1: an integer from 3 to 8,
(a+b), (e+f+g), (k+l+m), (q+r+s), (w+x+y), (c1+d1), (g1+h1+i1+j1), (o1+p1), (s1+t1)≥2,(a + b), (e + f + g), (k + l + m), (q + r + s), (w + x + y), (c1 + d1), (g1 + h1 + i1 + j1), (o1 + p1), (s1 + t1) ≥2,
(j1+n1)≤3,(j1 + n1) ≤ 3,
(r+u), (w+z), (x+a1), (y+b1), (c1+e1), (d1+f1), (p1+r1), (t1+v1), (x1+w1)≤4, 단, 일반식[V]의 경우는 (w+z), (x+a1)≤5,(r + u), (w + z), (x + a1), (y + b1), (c1 + e1), (d1 + f1), (p1 + r1), (t1 + v1), (x1 + w1) ≤ 4, except that in the general formula [V], (w + z), (x + a1) ≤5,
(a+c), (b+d), (e+h), (f+i), (g+j), (k+n), (l+o), (m+p), (q+t), (s+v), (g1+k1),(h1+l1), (i1+m1), (o1+q1), (s1+u1)≤5를 표시한다.(a + c), (b + d), (e + h), (f + i), (g + j), (k + n), (l + o), (m + p), (q + t), (s + v), (g1 + k1), (h1 + l1), (i1 + m1), (o1 + q1), and (s1 + u1) ≦ 5.
R160: 유기기, 단결합, -S-, -SO- 또는
R 160 : organic group, single bond, -S-, -SO- or
R161: 수소원자, 1가의 유기기 또는 R 161 : hydrogen atom, monovalent organic group or
R162~R166: 같거나 달라도 좋고, 수소원자, 히드록시기, 할로겐원자, 알킬기, 알콕시기, 알케닐기, -O-R0-COO-C(R01)(R02)(R03) 또는 -O-CO-O-C(R01)(R02)(R03), 단 2개 이상은 -O-R0-COO-C(R01)(R02)(R03) 또는 -O-CO-O-C(R01)(R02)(R03)기이다. 또, 각 4개 또는 6개의 동일한 기호의 치환기는 동일한 기가 아니어도 좋다.R 162 to R 166 may be the same or different and represent a hydrogen atom, a hydroxyl group, a halogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, an alkenyl group, -OR 0 -COO-C (R 01 ) (R 02 ) (R 03 ) or -O- CO-OC (R 01 ) (R 02 ) (R 03 ), but two or more are -OR 0 -COO-C (R 01 ) (R 02 ) (R 03 ) or -O-CO-OC (R 01 (R 02 ) (R 03 ). In addition, substituents of four or six identical symbols may not be the same groups.
X: 2가의 유기기,X: a divalent organic group,
e2: 0 또는 1을 표시한다.e2: 0 or 1 is displayed.
여기에서,From here,
R167~R170: 같거나 달라도 좋고, 수소원자, 히드록시기, 할로겐원자, 알킬기, 알콕시기, 또는 알케닐기, 단, 각 4~6개의 동일한 기호의 치환기는 동일한 기가 아니어도 좋다.R 167 to R 170 may be the same or different and a hydrogen atom, a hydroxyl group, a halogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, or an alkenyl group, provided that the substituents of each of 4 to 6 identical symbols may not be the same group.
R171, R172: 수소원자, 알킬기 또는 R 171 , R 172 : hydrogen atom, alkyl group or
R173: 2개 이상은 -O-R0-COO-C(R01)(R02)(R03) 또는 -O-CO-O-C(R01)(R02)(R03)이고, 이 외에는 히드록시기이다.R 173 : two or more are -OR 0 -COO-C (R 01 ) (R 02 ) (R 03 ) or -O-CO-OC (R 01 ) (R 02 ) (R 03 ), except for hydroxy group to be.
f2, h2: 0 또는 1,f2, h2: 0 or 1,
g2: 0 또는 1~4인 정수를 표시한다.
g2: The integer of 0 or 1-4 is represented.
여기에서,From here,
R174~R180: 같거나 달라도 좋고, 수소원자, 히드록시기, 할로겐원자, 알킬기, 알콕시기, 니트로기, 알케닐기, 아릴기, 아랄킬기, 알콕시카르보닐기, 아릴카르보닐기, 아실옥시기, 아실기, 아랄킬옥시기, 또는 아릴옥시기, 단, 각 6개의 동일한 기호의 치환기는 동일한 기가 아니어도 좋다.R 174 to R 180 : may be the same or different, hydrogen atom, hydroxy group, halogen atom, alkyl group, alkoxy group, nitro group, alkenyl group, aryl group, aralkyl group, alkoxycarbonyl group, arylcarbonyl group, acyloxy group, acyl group, aral A cheloxy group or an aryloxy group, provided that the six substituents of the same symbol may not be the same group.
R181: 2개 이상은 -O-R0-COO-C(R01)(R02)(R03) 또는 -O-CO-O-C(R01)(R02)(R03)기이고, 이외에는 히드록시기를 표시한다.
R 181 : two or more are -OR 0 -COO-C (R 01 ) (R 02 ) (R 03 ) or -O-CO-OC (R 01 ) (R 02 ) (R 03 ) groups, except for hydroxy groups Is displayed.
여기에서,From here,
R182: 수소원자 또는 알킬기, 단, 전부 같지 않아도 좋다.R 182 : hydrogen or alkyl, provided that they are not necessarily the same.
R183~R186: 히드록시기, 수소원자, 할로겐원자, 알킬기, 또는 알콕시기, 단, 각 3개의 동일한 기호의 치환기는 동일한 기가 아니어도 좋다.R 183 to R 186 : a hydroxyl group, a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group, or an alkoxy group, provided that the substituents of each of the three same symbols may not be the same group.
R187: 2개 이상은 -O-R0-COO-C(R01)(R02)(R03) 또는 -O-CO-O-C(R01)(R02)(R03)기이고, 이 외에는 히드록시기를 표시한다.R 187 : two or more are -OR 0 -COO-C (R 01 ) (R 02 ) (R 03 ) or -O-CO-OC (R 01 ) (R 02 ) (R 03 ) groups; The hydroxyl group is represented.
바람직한 화합물 골격의 구체예를 이하에 표시한다.
The specific example of a preferable compound skeleton is shown below.
화합물(1)~(44)중의 R은, 수소원자, R in compounds (1) to (44) is a hydrogen atom,
를 표시한다. Is displayed.
단, 2개 이상, 또는 구조에 의해 3개는 수소원자 이외의 기이고, 각 치환기 R은 동일한 기가 아니어도 좋다.However, two or more or three may be groups other than a hydrogen atom by structure, and each substituent R may not be the same group.
[VI] 본 발명의 포지티브 레지스트 조성물에는, (h')기타성분으로 물에 용해되지 않고, 알칼리 현상액에 가용하는 수지(이하, 「(h')성분」 또는 「(h')알칼리 가용성 수지」라고 함)를 사용할 수 있다.[VI] The positive resist composition of the present invention is a resin which is not dissolved in water as (h ') other components and is soluble in an alkaline developer (hereinafter, "(h') component" or "(h ') alkali-soluble resin"). Can be used).
본 발명의 포지티브 레지스트 조성물에 있어서, (h')성분으로, 물에 불용이고 알칼리 수용액에서 가용인 수지를 사용할 수 있다. (h')성분을 사용하는 경우, 상기 (h')성분인 산의 작용에 의해 분해되어, 알칼리 현상액에 대한 용해도를 증가시키는 기를 보유하는 수지를 반드시 배합할 필요는 없다. 물론, (h')성분과의 병용을 배제하는 것은 아니다.In the positive resist composition of the present invention, as the (h ') component, a resin insoluble in water and soluble in an aqueous alkali solution can be used. When using (h ') component, it is not necessary to mix | blend resin which has group which decomposes by the action of the acid which is said (h') component, and increases the solubility to alkaline developing solution. Of course, combined use with (h ') component is not excluded.
본 발명에 사용되는 (h')알칼리 가용성 수지로는, 예를 들면 노볼락수지, 수소화 노볼락수지, 아세톤-피로갈롤수지, o-폴리히드록시스티렌, m-폴리히드록시스티렌, p-폴리히드록시스티렌, 수소화폴리히드록시스티렌, 할로겐 또는 알킬치환 폴리히드록시스티렌, 히드록시스티렌-N-치환 말레이미드 공중합체, o/p- 및 m/p-히드록시스티렌 공중합체, 폴리히드록시스티렌의 히드록시기에 대한 일부 O-알킬화물(예를 들면, 5~30몰%의 O-메틸화물, O-(1-메톡시)에틸화물, O-(1-에톡시)에틸화물, O-2-테트라히드로피라닐화물, O-(t-부톡시카르보닐)메틸화물 등) 또는 O-아실화물(예를 들면, 5~30몰%의 o-아세틸화물, O-(t-부톡시)카르보닐화물 등), 스티렌-무수말레인산 공중합체, 스티렌-히드록시스티렌 공중합체, α-메틸스티렌-히드록시스티렌 공중합체, 카르복실기 함유 메타크릴계 수지 및 그 유도체, 폴리비닐알콜 유도체를 들 수 있지만, 이러한 것에 한정되는 것은 아니다.As (h ') alkali-soluble resin used for this invention, a novolak resin, a hydrogenated novolak resin, acetone- pyrogallol resin, o-polyhydroxy styrene, m-polyhydroxy styrene, p-poly Hydroxystyrene, hydrogenated polyhydroxystyrene, halogen or alkyl-substituted polyhydroxystyrene, hydroxystyrene-N-substituted maleimide copolymer, o / p- and m / p-hydroxystyrene copolymer, polyhydroxystyrene Some O-alkylates (e.g., 5-30 mole% O-methylate, O- (1-methoxy) ethylate, O- (1-ethoxy) ethylate, O-2 -Tetrahydropyranylide, O- (t-butoxycarbonyl) methylate, etc.) or O-acylide (e.g., 5-30 mol% o-acetylate, O- (t-butoxy) Carbonylide, etc.), styrene-maleic anhydride copolymer, styrene-hydroxystyrene copolymer, α-methylstyrene-hydroxystyrene copolymer, carboxyl group-containing meta Rilgye resin and there can be a derivative thereof, polyvinyl alcohol derivatives, but is not limited in this respect.
특히 바람직한 (h')알칼리 가용성 수지로는, 노볼락 수지 및 o-폴리히드록시스티렌, m-폴리히드록시스티렌, p-폴리히드록시스티렌 및 이들의 공중합체, 알킬치환 폴리히드록시스티렌, 폴리히드록시스티렌의 일부 O-알킬화, 또는 O-아실화물, 스티렌-히드록시스티렌 공중합체, α-메틸스티렌-히드록시스티렌 공중합체이다. 상기 노볼락 수지는 소정의 단량체를 주성분으로 하여, 산성촉매의 존재하에서 알데히드류와 부가축합시켜서 얻을 수 있다.Particularly preferred (h ') alkali-soluble resins include novolak resins and o-polyhydroxystyrenes, m-polyhydroxystyrenes, p-polyhydroxystyrenes and copolymers thereof, alkyl substituted polyhydroxystyrenes, and poly Some O-alkylated, or O-acylates, styrene-hydroxystyrene copolymers, α-methylstyrene-hydroxystyrene copolymers of hydroxystyrene. The novolak resin can be obtained by addition condensation with aldehydes in the presence of an acidic catalyst with a predetermined monomer as a main component.
소정의 단량체로는, 페놀, m-크레졸, p-크레졸, o-크레졸 등의 크레졸류, 2,5-크실레놀, 3,5-크실레놀, 3,4-크실레놀, 2,3-크실레놀 등의 크실레놀류, m-에틸페놀, p-에틸페놀, o-에틸페놀, p-t-부틸페놀, p-옥틸페놀, 2,3,5-트리메틸페놀 등의 알킬페놀류, p-메톡시페놀, m-메톡시페놀, 3,5-디메톡시페놀, 2-메톡시-4-메틸페놀, m-에톡시페놀, p-에톡시페놀, m-프로폭시페놀, p-프로폭시페놀, m-부톡시페놀, p-부톡시페놀 등의 알콕시페놀류, 2-메틸-4-이소프로필페놀 등의 비스알킬페놀류, m-클로로페놀, p-클로로페놀, o-클로로페놀, 디히드록시페닐, 비스페놀A, 페닐페놀, 레졸시놀, 나프톨 등의 히드록시 방향화합물을 단독으로나 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있지만, 이러한 것에 한정되는 것은 아니다.Predetermined monomers include cresols such as phenol, m-cresol, p-cresol and o-cresol, 2,5-xylenol, 3,5-xylenol, 3,4-xylenol, 2, Alkyl phenols such as xylenols such as 3-xylenol, m-ethylphenol, p-ethylphenol, o-ethylphenol, pt-butylphenol, p-octylphenol and 2,3,5-trimethylphenol, p -Methoxyphenol, m-methoxyphenol, 3,5-dimethoxyphenol, 2-methoxy-4-methylphenol, m-ethoxyphenol, p-ethoxyphenol, m-propoxyphenol, p-prop Alkoxyphenols such as foxyphenol, m-butoxyphenol and p-butoxyphenol, bisalkylphenols such as 2-methyl-4-isopropylphenol, m-chlorophenol, p-chlorophenol, o-chlorophenol, di Although hydroxy aromatic compounds, such as hydroxyphenyl, bisphenol A, phenylphenol, resorcinol, and naphthol, can be used individually or in mixture of 2 or more types, it is not limited to these.
알데히드류로는, 예를 들면 포름알데히드, 파라포름알데히드, 아세트알데히드, 프로피온알데히드, 벤즈알데히드, 페닐아세트알데히드, -페닐프로필알데히드, -페닐프로필알데히드, o-히드록시벤즈알데히드, m-히드록시벤즈알데히드, p-히드록시벤즈알데히드, o-클로로벤즈알데히드, m-클로로벤즈알데히드, p-클로로벤즈알데히드, o-니트로벤즈알데히드, m-니트로벤즈알데히드, p-니트로벤즈알데히드, o-메틸벤즈알데히드, m-메틸벤즈알데히드, p-메틸벤즈알데히드, p-에틸벤즈알데히드, p-n-부틸벤즈알데히드, 푸르푸랄, 클로로아세트알데히드 및 이들의 아세탈체, 예를 들면, 클로로아세트알데히드디에틸아세탈 등을 사용할 수 있지만, 이것들 중에서 포름알데히드를 사용하는 것이 바람직하다.As aldehydes, For example, formaldehyde, paraformaldehyde, acetaldehyde, propionaldehyde, benzaldehyde, phenylacetaldehyde, Phenylpropylaldehyde, -Phenylpropylaldehyde, o-hydroxybenzaldehyde, m-hydroxybenzaldehyde, p-hydroxybenzaldehyde, o-chlorobenzaldehyde, m-chlorobenzaldehyde, p-chlorobenzaldehyde, o-nitrobenzaldehyde, m-nitrobenzaldehyde, p-hydroxybenzaldehyde Nitrobenzaldehyde, o-methylbenzaldehyde, m-methylbenzaldehyde, p-methylbenzaldehyde, p-ethylbenzaldehyde, pn-butylbenzaldehyde, furfural, chloroacetaldehyde and their acetals such as chloroacetaldehyde diethyl Although etc. can be used, it is preferable to use formaldehyde among these.
이러한 알데히드류는 단독으로나 2종류 이상을 조합하여 사용한다. 산성촉매로는, 염산, 황산, 포름산, 초산, 옥살산 등을 사용할 수 있다.These aldehydes are used individually or in combination of 2 or more types. As the acidic catalyst, hydrochloric acid, sulfuric acid, formic acid, acetic acid, oxalic acid and the like can be used.
이렇게 하여 얻어진 노볼락 수지의 중량 평균분자량은 1,000~30,000의 범위인 것이 바람직하다. 1,000미만에서는 미노광부의 현상후의 막감소가 커지며, 30,000을 초과하면 현상속도가 작아져버린다. 2,000~20,000의 범위인 것이 특히 바람직하다.The weight average molecular weight of the novolak resin thus obtained is preferably in the range of 1,000 to 30,000. If it is less than 1,000, the film reduction after development of unexposed part becomes large, and if it exceeds 30,000, the developing speed will become small. It is especially preferable that it is the range of 2,000-20,000.
또한, 노볼락수지 이외의 상기 폴리히드록시스티렌, 및 그 유도체, 공중합체의 중량 평균 분자량은, 2,000이상, 바람직하게는 5000~200000, 보다 바람직하게는 5000~100000이다.Moreover, the weight average molecular weights of the said polyhydroxy styrene other than novolak resin, its derivative (s), and copolymer are 2,000 or more, Preferably it is 5000-200000, More preferably, it is 5000-100000.
여기서, 중량 평균분자량은 겔투과 크로마토그래피의 폴리스티렌 환산치로 정의된다.Here, a weight average molecular weight is defined by the polystyrene conversion value of gel permeation chromatography.
본 발명에 있어서, 이러한 (h')알칼리 가용성 수지는 2종류 이상 혼합하여 사용하여도 좋다.In this invention, you may use these (h ') alkali-soluble resin in mixture of 2 or more types.
여기에서, 본 발명의 포지티브 레지스트 조성물의 구성예를 이하에 표시하지만, 본 발명의 내용이 이러한 것에 한정되는 것은 아니다.Here, although the structural example of the positive resist composition of this invention is shown below, the content of this invention is not limited to this.
1) 상기 성분(a1), 상기 성분(b), 상기 성분(c) 및 상기 성분(d)를 포함하는 포지티브 전자선 또는 X선 레지스트 조성물.1) A positive electron beam or X-ray resist composition comprising said component (a1), said component (b), said component (c) and said component (d).
2) 상기 성분(a1), 상기 성분(b), 상기 성분(c), 상기성분(e) 및 상기 성분 (d)를 포함하는 포지티브 전자선 또는 X선용 레지스트 조성물.2) The resist composition for positive electron beam or X-ray containing the said component (a1), the said component (b), the said component (c), the said component (e), and the said component (d).
3) 상기 성분(a1), 상기 성분(b), 상기 성분(c), 상기 성분(d) 및 상기 성분(e)를 포함하는 포지티브 전자선 또는 X선 레지스트 조성물.3) A positive electron beam or X-ray resist composition comprising said component (a1), said component (b), said component (c), said component (d) and said component (e).
4) 상기 성분(a1'), 상기 성분(b), 상기 성분(c) 및 상기 성분(d)를 포함하는 마스크 제조용 포지티브 전자선 레지스트 조성물.4) Positive electron beam resist composition for mask manufacture containing said component (a1 '), the said component (b), the said component (c), and the said component (d).
5) 상기 성분(a1'), 상기 성분(b), 상기 성분(c), 상기 성분(e) 및 상기 성분(h')를 포함하는 마스크 제조용 포지티브 전자선 레지스트 조성물.5) The positive electron beam resist composition for mask manufacture containing the said component (a1 '), the said component (b), the said component (c), the said component (e), and the said component (h').
6) 상기 성분(a1'), 상기 성분(b) 상기 성분(c), 상기 성분(d) 및 상기 성분(e)를 포함하는 마스크 제조용 포지티브 전자선 레지스트 조성물.6) The positive electron beam resist composition for mask manufacture containing the said component (a1 '), the said component (b), the said component (c), the said component (d), and the said component (e).
1)' 상기 성분(a1), 상기 성분(b), 상기 성분(c') 및 상기 성분(d)를 포함하는 포지티브 전자선 또는 X선용 레지스트 조성물.1) 'A resist composition for positive electron beam or X-ray comprising said component (a1), said component (b), said component (c'), and said component (d).
2)' 상기 성분(a1), 상기 성분(b), 상기 성분(c'), 상기 성분(e) 및 상기 성분(h)를 포함하는 포지티브 전자선 또는 X선용 레지스트 조성물.2) A resist composition for positive electron beams or X-rays comprising said component (a1), said component (b), said component (c '), said component (e) and said component (h).
3)' 상기 성분(a1), 상기 성분(b), 상기 성분(c'), 상기 성분(d) 및 상기 성분(e)를 포함하는 포지티브 전자선 또는 X선용 레지스트 조성물.3) A positive electron beam or X-ray resist composition comprising said component (a1), said component (b), said component (c '), said component (d) and said component (e).
4)' 상기 성분(a1'), 상기 성분(b), 상기 성분(c') 및 상기 성분(d)를 포함하는 마스크 제조용 포지티브 전자선 레지스트 조성물.4) 'Positive electron beam resist composition for mask manufacture containing said component (a1'), the said component (b), the said component (c '), and the said component (d).
5)' 상기 성분 (a1'), 상기 성분(b), 상기 성분(c'), 상기 성분(e) 및 상기 성분(h')를 포함하는 마스크 제조용 포지티브 전자선 레지스트 조성물.5) 'Positive electron beam resist composition for manufacturing a mask comprising the component (a1'), the component (b), the component (c '), the component (e) and the component (h').
6') 상기 상분(a1'), 상기 성분(b), 상기 성분(c'), 상기 성분(d) 및 상기 성분(e)를 포함하는 마스크 제조용 포지티브 전자선 레지스트 조성물.6 ') Positive electron beam resist composition for mask manufacture containing said phase part (a1'), the said component (b), the said component (c '), the said component (d), and the said component (e).
(c)양이온 중합성 화합물과 (c')비닐화합물, 시클로알칸화합물, 환상 에테르 화합물, 락톤화합물, 알데히드 화합물은 병용할 수 있다.(c) A cationically polymerizable compound, (c ') vinyl compound, a cycloalkane compound, a cyclic ether compound, a lactone compound, and an aldehyde compound can be used together.
상기 구조예중에서, (c)의 일부를 (c')로 치환할 수 있을 뿐만 아니라, 또한 (c')의 일부를 (c)로 치환할 수 있다.In the above structural example, not only part of (c) can be replaced by (c '), but also part of (c') can be replaced by (c).
상기 각 구성예에서, 1), 4)의 성분 (d), 2)와 5)의 성분(h') 및 3)과 6)의 성분(d)의 조성물중의 사용량은 각각의 전체 조성물중의 고형분에 대하여 40~99중량%가 바람직하며, 보다 바람직하게는 50~95중량%이다.In each of the above constituent examples, the amounts used in the compositions of components (d), 2) and 5) of components (d), 2) and 5) and component (d) of 3) and 6), 40-99 weight% is preferable with respect to solid content of, More preferably, it is 50-95 weight%.
상기 성분(e)의 조성물중의 사용량은, 상기 각 구성예 중 어느 것에서도, 전체 조성물의 고형분에 대하여 3~45중량%가 바람직하며, 보다 바람직하게는 5~30중량%, 보다 더 바람직하게는 10~30중량%이다.As for the usage-amount in the composition of the said component (e), 3-45 weight% is preferable with respect to solid content of the whole composition also in any of said each structural examples, More preferably, it is 5-30 weight%, More preferably, Is 10 to 30% by weight.
[VII](h)알칼리 가용성 수지[VII] (h) alkali-soluble resin
본 발명의 네가티브 레지스트 조성물에서의 알칼리 가용성 수지는, 물에는 불용이고 알칼리 수용액에는 가용인 수지(알칼리 가용성 수지라고 함)이다.Alkali-soluble resin in the negative resist composition of this invention is resin (it is called alkali-soluble resin) insoluble in water and soluble in aqueous alkali solution.
알칼리 가용성 수지의 알칼리 용해속도는, 0.261N 테트라메틸암모늄히드록시드(TMAH)로 측정(23℃)하여 20Å/초 이상인 것이 바람직하다. 특히 바람직한 것은, 200Å/초 이상인 것이다.The alkali dissolution rate of alkali-soluble resin is measured by 0.261N tetramethylammonium hydroxide (TMAH) (23 degreeC), and it is preferable that it is 20 microseconds / sec or more. It is especially preferable that it is 200 microseconds / sec or more.
(1) 본 발명에서의 알칼리 가용성 수지의 바람직한 구성중 1개는 상기 일반식(1)으로 표시되는 구조단위를 함유하는 수지이다.(1) One of the preferable structures of alkali-soluble resin in this invention is resin containing the structural unit represented by the said General formula (1).
일반식(1)으로 표시되는 구조단위 이외에, 기타 반복구조단위를 포함하여도 좋다.In addition to the structural unit represented by the general formula (1), other repeating structural units may be included.
본 발명에 사용되는 일반식(1)으로 표시되는 구조단위를 함유하는 알칼리 가용성 수지는 하기 단량체(8), 필요에 따라 기타 단량체를 라디칼 중합, 리빙 음이온중합법 등으로 목적으로 하는 알칼리 가용성 수지를 얻을 수 있다.Alkali-soluble resin containing the structural unit represented by General formula (1) used for this invention is an alkali-soluble resin made into the objective of the following monomer (8) and the other monomer as needed by radical polymerization, a living anion polymerization method, etc. You can get it.
상기한 것 중, 분자내에 히드록시기를 보유하는 단량체를 사용하는 경우는, 미리 히드록시기를 보호하여 두고, 중합후에 보호기를 제거하는 방법이 바람직하다. 또한, 산분해성기로 보호하는 경우도, 중합체 합성 종료후에 보호기를 도입하는 방법이 일반적이다.In the above, when using the monomer which has a hydroxyl group in a molecule | numerator, the method of protecting a hydroxyl group previously and removing a protecting group after superposition | polymerization is preferable. Moreover, also when protecting with an acid-decomposable group, the method of introducing a protecting group after completion | finish of a polymer synthesis is common.
본 발명에서, 상기 일반식(1)으로 표시되는 반복구조단위의 수지중의 함유량은 본 발명의 효과가 발현될 수 있는 양이라면 좋다. 구체적으로는, 전체 반복단위에 대하여 바람직하게는 30~100몰%이며, 보다 바람직하게는 50~90몰%이다.In this invention, content in resin of the repeating structural unit represented by the said General formula (1) should just be an amount by which the effect of this invention can be expressed. Specifically, it is 30-100 mol% with respect to all the repeating units, More preferably, it is 50-90 mol%.
(2) 본 발명에서 알칼리 가용성 수지의 기타 바람직한 구성중 1개는, 하기 조건(a1) 및 (b1)을 만족한다.(2) One of the other preferable structures of alkali-soluble resin in this invention satisfy | fills the following conditions (a1) and (b1).
(a1) 탄소수 6이상 20 이하의 방향환 및 그 방향환에 직접 또는 연결기를 통하여 결합된 에틸렌성 불포화기를 보유하는 단량체로부터 유도되는 반복단위를 1종 이상 보유하는 것. (a1) Having at least one repeating unit derived from an aromatic ring having 6 to 20 carbon atoms, and a monomer having an ethylenically unsaturated group bonded directly or via a linking group to the aromatic ring.
(b1) 그 방향환의 π전자와 방향환상의 치환기의 비공유 전자쌍의 전자수 사이에 다음의 식(I)의 관계가 성립한다.(b1) The relationship of the following formula (I) holds between the number of electrons of the lone electron of the aromatic ring and the unshared electron pair of the aromatic ring substituent.
여기에서, Nπ는 π전자 총수를 나타내며, Nlone 은 그 치환기로서 탄소수 1 이상 12 이하의 직쇄상, 분기상 또는 환상 알콕시기, 알케닐옥시기, 아릴옥시기, 아랄킬옥시기, 또는 히드록시기의 비공유 전자쌍의 총전자수를 나타낸다. 2개 이상의 알콕시기 또는 히드록시기는 인접하는 2개가 서로 결합하여 5원환 이상의 고리구조를 형성하여도 좋다.Here, Nπ represents the total number of π electrons, and N lone is a non-covalent electron pair of a linear, branched or cyclic alkoxy group, alkenyloxy group, aryloxy group, aralkyloxy group, or hydroxy group having 1 to 12 carbon atoms as its substituent. Represents the total number of electrons. Two or more alkoxy groups or hydroxy groups may combine with two adjacent groups to form a 5-membered ring or more ring structure.
특히, 식(I)중의 Nπ+ (1/2)Nlone은 10~40의 범위인 것이 2차 전자를 발생하기 쉬운 구조이기 때문에 바람직하다. 바람직한 방향환으로는, 벤젠환, 나프탈렌환, 안트라센환, 페난트렌환, 비페닐 등이 있지만, 바람직한 방향환상의 치환기로는, 히드록시기, 메톡시기, 에톡시기, 이소프로필기 등이 있다.In particular, Nπ + (1/2) N lone in formula (I) is preferably in the range of 10 to 40 because the structure is likely to generate secondary electrons. Preferred aromatic rings include benzene rings, naphthalene rings, anthracene rings, phenanthrene rings, biphenyls, and the like. Examples of preferred aromatic ring substituents include hydroxy groups, methoxy groups, ethoxy groups, and isopropyl groups.
또한, π전자 총수 Nπ가 10 이상이 되는 방향환(예를 들어, 나프탈렌환, 안트라센환, 또는 페난트렌환, 비페닐과 같은 방향환)이면, 이 방향환상의 치환기는 비공유전자쌍을 보유하지 않은 기(Nlone = 0으로 되는 기)이면 좋고, 예를 들어 수소, 포화알킬기 등을 들 수 있다.If the π-electron total number Nπ is an aromatic ring (eg, an aromatic ring such as a naphthalene ring, anthracene ring, or phenanthrene ring, or biphenyl), the substituent on the aromatic ring does not have a non-covalent electron pair. The group (group which becomes N lone = 0) may be sufficient, and a hydrogen, a saturated alkyl group, etc. are mentioned, for example.
보다 구체적으로는, 본 발명의 알칼리 가용성 수지는, 일반식(3)~(7)로 표시되는 반복단위를 구성성분으로 보유하는 것이 바람직하다.More specifically, it is preferable that the alkali-soluble resin of this invention hold | maintains the repeating unit represented by General formula (3)-(7) as a component.
일반식(3)~(7)에서, R101은 수소원자 또는 메틸기를 나타낸다. L은 2가의 연결기를 나타낸다. Ra, Rb, Rc, Rd, Re, Rf, Rg, Rh, Ri, Rj, Rk, Rl은 각각 독립적으로 탄소수 1~12의 직쇄상, 분기상 또는 환상 알킬기, 알케닐기, 아릴기, 아랄킬기 또는 수소원자를 나타낸다. 또한, 이들은 서로 연결되어 탄소수 24 이하의 5원 이상의 고리를 형성하여도 좋다. l, m, n, p, q, r, s, t, u, v, w, x는 0~3까지의 정수를 표시하는데, l + m + n =2,3, p + q + r = 0, 1, 2, 3, s + t + u =0, 1, 2, 3, v + w + x = 0, 1, 2, 3을 만족한다.In General Formulas (3) to (7), R 101 represents a hydrogen atom or a methyl group. L represents a divalent linking group. Ra, Rb, Rc, Rd, Re, Rf, Rg, Rh, Ri, Rj, Rk, Rl are each independently a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, alkenyl group, aryl group, aralkyl group or Represents a hydrogen atom. In addition, they may be linked to each other to form a 5-membered or more ring having 24 or less carbon atoms. l, m, n, p, q, r, s, t, u, v, w, x represent integers from 0 to 3, where l + m + n = 2,3, p + q + r = 0, 1, 2, 3, s + t + u = 0, 1, 2, 3, v + w + x = 0, 1, 2, 3.
Ra, Rb, Rc의 예로는, 수소, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, 부틸기, 이소부틸기, t-부틸기, 펜틸기, 네오펜틸기, 헥실기, 시클로헥실기, 옥틸기, 데실기, 도데실기, 알릴기, 벤질기, 페닐기, 쿠밀기 등이 있다. 또한, 서로 연결되어, 메틸치환 디옥솔환, 에틸치환 디옥솔환, 페닐치한 디옥솔환, 디메틸치환 디옥솔환, 디옥산환을 형성하는 것도 예로 들 수 있다. Examples of Ra, Rb and Rc include hydrogen, methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, butyl group, isobutyl group, t-butyl group, pentyl group, neopentyl group, hexyl group, cyclohexyl group and octyl group , Decyl group, dodecyl group, allyl group, benzyl group, phenyl group, cumyl group and the like. It is also exemplified that they are linked to each other to form a methyl substituted dioxol ring, an ethyl substituted dioxol ring, a phenyl substituted dioxol ring, a dimethyl substituted dioxol ring and a dioxane ring.
Rd, Re, Rf, Rg, Rh, Ri, Rj, Rk, Rl의 예로는, 수소, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, 부틸기, 이소부틸기, t-부틸기, 펜틸기, 네오펜틸기, 헥실기, 시클로헥실기, 옥틸기, 데실기, 도데실기, 알릴기, 벤질기, 페닐기, 쿠밀기 등이 있다. Rd~Rf, Rg~Ri 또는 Rj~Ri는 디옥솔환, 메틸치환 디옥솔환, 에틸치환 디옥솔환, 페닐치환 디옥솔환, 디메틸치환 디옥솔환, 디옥산환을 형성하는 것도 예로 들 수 있다.Examples of Rd, Re, Rf, Rg, Rh, Ri, Rj, Rk and Rl include hydrogen, methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, butyl group, isobutyl group, t-butyl group, pentyl group and neo Pentyl, hexyl, cyclohexyl, octyl, decyl, dodecyl, allyl, benzyl, phenyl, cumyl and the like. Rd-Rf, Rg-Ri, or Rj-Ri can also form a dioxol ring, a methyl substituted dioxol ring, an ethyl substituted dioxol ring, a phenyl substituted dioxol ring, a dimethyl substituted dioxol ring, and a dioxane ring.
L의 예로는, 단결합, -CH2-, -COO, -COOCH2-, -OCH2CH2O- -OCH 2-, -CONH- 등이 있다.An example of L is a single bond, -CH 2 - and the like, -CONH- -, -COO, -COOCH 2 -, -OCH 2 CH 2 O- -OCH 2.
Y가 나타내는 각 방향환에서, 주쇄에 결합되는 결합수, 또는 치환기에 결합 되는 결합수(結合手)의 위치는 방향환상의 어디라도 좋다.In each of the aromatic rings represented by Y, the position of the bond number bonded to the main chain or the bond number bonded to the substituent may be anywhere in the aromatic ring shape.
이들은 (9)~(12)의 단량체의 중합, 필요에 따라 기타 단량체의 공중합에 의해서 얻을 수 있다.These can be obtained by superposition | polymerization of the monomer of (9)-(12), and copolymerization of another monomer as needed.
상기에서, R1a, R101, Ra~Rl, l, m, n, p, q, r, s, t, u, v, w, x는 상기한 것과 동일한 의미이다.In the above, R 1 a, R 101 , Ra to Rl, 1, m, n, p, q, r, s, t, u, v, w, x have the same meaning as described above.
상기한 것중, 분자내에 히드록시기를 갖는 단량체를 사용하는 경우는, 미리 히드록시기를 보호하여 두고, 중합후에 보호기를 제거하는 방법이 바람직하다. 또한, 산분해성기로 보호하는 경우도, 중합체 합성을 종료한 후에 보호기를 도입하는 방법이 일반적이다.Among the above, when using the monomer which has a hydroxyl group in a molecule | numerator, the method of protecting a hydroxyl group previously and removing a protecting group after superposition | polymerization is preferable. Moreover, also when protecting with an acid-decomposable group, the method of introduce | transducing a protecting group after finishing polymer synthesis is common.
이러한 구조의 바람직한 구체예를 이하에 표시하지만, 이러한 것에 한정되는 것은 아니다.Although the specific example of such a structure is shown below, it is not limited to this.
본 발명에서, 알칼리 가용성 수지는 라디칼 중합, 양이온중합, 음이온 중합 등의 공지된 방법으로 합성할 수 있다. 대응하는 단량체를 조합시켜서 라디칼중합을 행하는 것이 가장 간편하지만, 단량체에 의해서 양이온중합, 음이온중합을 이용한 경우에 보다 바람직하게 합성할 수 있다. 또한, 중합개시종에 의해서 단량체가 중합이외의 반응을 일으키는 경우에는, 적당한 보호기를 도입한 단량체를 중합하고, 중합후에 탈보호함으로써 원하는 중합체를 얻을 수 있다. 또한, 알콕시를 보유하는 중합체에 대해서는, 대응하는 히드록시기를 갖는 중합체의 히드록시기를 에테르화 반응을 행해서도 원하는 중합체를 얻을 수 있다. 중합법에 대해서는, 실험화학 강좌 28 고분자합성, 신실험화학 강좌 19 고분자화학[I] 등에 기재되어 있다.In this invention, alkali-soluble resin can be synthesize | combined by well-known methods, such as radical polymerization, cationic polymerization, and anionic polymerization. Although it is the most simple to perform radical polymerization by combining the corresponding monomer, it can synthesize | combine more preferably when cation polymerization and anion polymerization are used with a monomer. Moreover, when a monomer produces reaction other than superposition | polymerization by superposition | polymerization start type, a desired polymer can be obtained by superposing | polymerizing the monomer which introduce | transduced the suitable protecting group, and deprotecting after superposition | polymerization. Moreover, about the polymer which has alkoxy, a desired polymer can be obtained even if etherification reaction of the hydroxyl group of the polymer which has a corresponding hydroxyl group is carried out. The polymerization method is described in Experimental Chemistry Lecture 28 Polymer Synthesis, New Experimental Chemistry Lecture 19 Polymer Chemistry [I] and the like.
또한, 본 발명의 알칼리 가용성 수지(1) 및 (2)는, 분자량이 3,000을 초과하고, 300,000 이하이다. 바람직한 것은, 중량평균 분자량이 3,000를 넘고, 100,000 이하이다. 보다 바람직한 것은, 중량평균 분자량이 3,000을 넘고, 50,000 이하이다.In addition, the molecular weight of alkali-soluble resin (1) and (2) of this invention exceeds 3,000 and is 300,000 or less. It is preferable that the weight average molecular weight exceeds 3,000 and is 100,000 or less. More preferably, the weight average molecular weight exceeds 3,000 and is 50,000 or less.
상기 합성법으로 합성할 수 있는 알칼리 가용성 수지의 분자량분포(Mw/Mn)는 1.0~1.5인 것이 바람직하며, 이것으로 특히 레지스트를 고감도화할 수 있다. 또한, 이러한 분자량분포의 알칼리 가용성 수지는 상기 합성법에서 리빙 음이온 중합을 이용하여 합성할 수 있다.It is preferable that the molecular weight distribution (Mw / Mn) of alkali-soluble resin which can be synthesize | combined by the said synthesis method is 1.0-1.5, and it can especially make a resist highly sensitive. In addition, alkali-soluble resin of such molecular weight distribution can be synthesize | combined using living anion polymerization by the said synthesis method.
(3)상기 (1), (2) 이외의 본 발명에서 사용할 수 있는 기타 알칼리 가용성 수지.(3) Other alkali-soluble resin which can be used by this invention other than said (1) and (2).
본 발명에서 사용할 수 있는 기타 알칼리 가용성 수지로는, 예를 들어 노볼락 수지, 수소화노볼락수지, 아세톤-피로갈롤수지, o-폴리히드록시스티렌, p-폴리히드록시스티렌, 수소화폴리히드록시스티렌, 할로겐 또는 알킬치환 폴리히드록시스티렌, 히드록시스티렌-N-치환 말레이미드 공중합체, o/p-히드록시스티렌 공중합체, 폴리히드록시스티렌의 히드록시기에 대한 일부 O-알킬화물(예를 들어, 5~30몰%의 O-메틸화물, O-(1-메톡시)에틸화물, O-(1-에톡시)에틸화물, O-2-테트라히드로피라닐화물, O-(t-부톡시카르보닐)메틸화물 등)또는 O-아실화물(예를 들어, 5~30몰%의 o-아세틸화물, (O-(t-부톡시)카르보닐화물 등), 스티렌-무수말레인산 공중합체, 스티렌-히드록시스티렌 공중합체, α-메틸스티렌-히드록시스티렌 공중합체, 카르복실기 함유 메타크릴계 수지 및 그것의 유도체를 들 수 있지만, 이러한 것에 한정되는 것은 아니다.As other alkali-soluble resin which can be used by this invention, a novolak resin, hydrogenated novolak resin, acetone- pyrogallol resin, o-polyhydroxy styrene, p-polyhydroxy styrene, hydrogenated polyhydroxy styrene, for example Some O-alkylates for the hydroxy groups of halogen or alkyl-substituted polyhydroxystyrenes, hydroxystyrene-N-substituted maleimide copolymers, o / p-hydroxystyrene copolymers, polyhydroxystyrenes (e.g., 5-30 mol% O-methylate, O- (1-methoxy) ethylate, O- (1-ethoxy) ethylate, O-2-tetrahydropyranylate, O- (t-butoxy Carbonyl) methylate, etc.) or O-acylates (e.g., 5-30 mole% o-acetylate, (O- (t-butoxy) carbonylate, etc.), styrene-maleic anhydride copolymer, Styrene-hydroxy styrene copolymer, (alpha) -methylstyrene-hydroxy styrene copolymer, carboxyl group-containing methacryl-type resin and its There can be a derivative, it is not limited in this respect.
특히 바람직한 기타 알칼리 가용성 수지는, 노볼락 수지 및 o-폴리히드록시스티렌, p-폴리히드록시스티렌 및 이들의 공중합체, 알킬치환 폴리히드록시스티렌, 폴리히드록시스티렌의 일부 O-알킬화 또는 O-아실화물, 스티렌-히드록시스티렌 공중합체, α-메틸스티렌-히드록시스티렌 공중합체이다. 상기 노볼락 수지는, 하기 소정의 단량체를 주성분으로 하여, 산성 촉매의 존재하, 알데히드류와 부가축합시켜서 얻을 수 있다.Particularly preferred other alkali-soluble resins are novolak resins and o-polyhydroxystyrenes, p-polyhydroxystyrenes and copolymers thereof, alkyl substituted polyhydroxystyrenes, some O-alkylated or O- of polyhydroxystyrenes. Acylates, styrene-hydroxystyrene copolymers, and α-methylstyrene-hydroxystyrene copolymers. The novolak resin can be obtained by addition condensation with aldehydes in the presence of an acidic catalyst with the following predetermined monomer as a main component.
소정의 단량체로는, 페놀, m-크레졸, p-크레졸, o-크레졸 등의 크레졸류, 2,5-크실레놀, 3,5-크실레놀, 3,4-크실레놀, 2,3-크실레놀 등의 크실레놀류, m-에틸페놀, p-에틸페놀, o-에틸페놀, p-t-부틸페놀, p-옥틸페놀, 2,3,5-트리메틸페놀 등의 알킬페놀류, p-메톡시페놀, m-메톡시페놀, 3,5-디메톡시페놀, 2-메톡시-4-메틸페놀, m-에톡시페놀, p-에톡시페놀, m-프로폭시페놀, p-프로폭시페놀, m-부톡시페놀, p-부톡시페놀 등의 알콕시페놀류, 2-메틸-4-이소프로필페놀 등의 비스알킬페놀류, m-클로로페놀, p-클로로페놀, o-클로로페놀, 디히드록시비페닐, 비스페놀A, 페닐페놀, 레졸시놀, 나프톨 등의 히드록시 방향화합물을 단독이나 2종류 이상 혼합하여 사용할 수 있지만, 이러한 것에 한정되는 것은 아니다.Predetermined monomers include cresols such as phenol, m-cresol, p-cresol and o-cresol, 2,5-xylenol, 3,5-xylenol, 3,4-xylenol, 2, Alkyl phenols such as xylenols such as 3-xylenol, m-ethylphenol, p-ethylphenol, o-ethylphenol, pt-butylphenol, p-octylphenol and 2,3,5-trimethylphenol, p -Methoxyphenol, m-methoxyphenol, 3,5-dimethoxyphenol, 2-methoxy-4-methylphenol, m-ethoxyphenol, p-ethoxyphenol, m-propoxyphenol, p-prop Alkoxyphenols such as foxyphenol, m-butoxyphenol and p-butoxyphenol, bisalkylphenols such as 2-methyl-4-isopropylphenol, m-chlorophenol, p-chlorophenol, o-chlorophenol, di Although hydroxy aromatic compounds, such as hydroxy biphenyl, bisphenol A, phenyl phenol, resorcinol, naphthol, can be used individually or in mixture of 2 or more types, it is not limited to these.
알데히드류로는 예를 들면 포름알데히드, 파라포름알데히드, 아세트알데히드, 프로피온알데히드, 벤즈알데히드, 페닐아세트알데히드, α-페닐프로필알데히드, β-페닐프로필알데히드, o-히드록시벤즈알데히드, m-히드록시벤즈알데히드, p-히드록시벤즈알데히드, o-클로로벤즈알데히드, m-클로로벤즈알데히드, p-클로로벤즈알데히드, o-니트로벤즈알데히드, m-니트로벤즈알데히드, p-니트로벤즈알데히드, o-메틸벤즈알데히드, m-메틸벤즈알데히드, p-메틸벤즈알데히드, p-에틸벤즈알데히드, p-n-부틸벤즈알데히드, 푸르푸랄, 클로로아세트알데히드 및 이들의 아세탈체, 예를 들면, 클로로아세트알데히드디에틸아세탈 등을 사용할 수 있지만, 이러한 것 중에서, 포름알데히드를 사용하는 것이 바람직하다.Examples of the aldehydes include formaldehyde, paraformaldehyde, acetaldehyde, propionaldehyde, benzaldehyde, phenylacetaldehyde, α-phenylpropylaldehyde, β-phenylpropylaldehyde, o-hydroxybenzaldehyde, m-hydroxybenzaldehyde, and the like. p-hydroxybenzaldehyde, o-chlorobenzaldehyde, m-chlorobenzaldehyde, p-chlorobenzaldehyde, o-nitrobenzaldehyde, m-nitrobenzaldehyde, p-nitrobenzaldehyde, o-methylbenzaldehyde, m-methylbenzaldehyde, p-hydroxybenzaldehyde , p-ethylbenzaldehyde, pn-butylbenzaldehyde, furfural, chloroacetaldehyde and acetals thereof, such as chloroacetaldehyde diethylacetal, can be used, but among these, it is preferable to use formaldehyde. Do.
이러한 알데히드류는 단독으로나 2종 이상 조합시켜서 사용한다. 산성촉매로는 염산, 황산, 포름산, 초산, 옥살산 등을 사용할 수 있다.These aldehydes are used individually or in combination of 2 or more types. As the acidic catalyst, hydrochloric acid, sulfuric acid, formic acid, acetic acid, oxalic acid and the like can be used.
이렇게 하여 얻어진 노볼락수지의 중량평균 분자량은 1,000~30,000의 범위인 것이 바람직하다. 1,000 미만에서는 노광부의 현상후의 막감소가 커지고, 30,000을 초과하면 현상속도가 작아지기 쉽다. 특히 바람직한 것은 2,000~20,000의 범위이다.The weight average molecular weight of the novolak resin thus obtained is preferably in the range of 1,000 to 30,000. If it is less than 1,000, the film | membrane reduction after image development of an exposure part will become large, and if it exceeds 30,000, the developing speed will become small easily. Especially preferable is the range of 2,000-20,000.
또한, 노볼락수지 이외의 상기한 폴리히드록시스티렌, 및 그 유도체, 공중합체의 중량평균 분자량은 2,000 이상, 바람직하게는 2000~30000, 보다 바람직하게는 2000~20000이다.Moreover, the weight average molecular weights of said polyhydroxy styrene, its derivatives, and copolymers other than a novolak resin are 2,000 or more, Preferably it is 2000-30000, More preferably, it is 2000-20000.
여기에서, 중량평균 분자량은 겔투과 크로마토그래피의 폴리스티렌 환산치로 정의된다.Here, a weight average molecular weight is defined by the polystyrene conversion value of gel permeation chromatography.
이렇게 하여 얻어진 알칼리 가용성 수지의 중량평균 분자량은 1,000~30,000의 범위인 것이 바람직하다. 1,000 미만에서는 노광부의 현상후의 막감소가 커지고, 30,000을 초과하면 현상속도가 작아지기 쉽다. 더 적합한 것은 2,000~20, 000이다.It is preferable that the weight average molecular weight of alkali-soluble resin obtained in this way is 1,000 to 30,000. If it is less than 1,000, the film | membrane reduction after image development of an exposure part will become large, and if it exceeds 30,000, the developing speed will become small easily. More suitable are 2,000-200,000.
감도가 특히 우수해진다는 점에서 특히 바람직한 알칼리 가용성 수지의 중량평균 분자량은 2,000~9,000의 범위이며, 보다 바람직한 것은 2,500~9,000의 범위이 며, 보다 더 바람직한 것은 3,000~9,000이다.The weight average molecular weight of especially preferable alkali-soluble resin is the range of 2,000-9,000 in the point which a sensitivity becomes especially excellent, More preferably, it is the range of 2,500-9,000, More preferably, it is 3,000-9,000.
또한, 알칼리 가용성 수지의 분자량 분포(Mw/Mn)는 1.0~1.5가 되는(단분산 중합체)쪽이 현상잔사가 작아지게 되어 바람직하다. 감도가 특히 우수해진다는 점에서, 특히 바람직한 것은 알칼리 가용성 수지의 분자량 분포(Mw/Mn)가 1.0~1.4인 것이며, 보다 바람직한 것은 1.0~1.3이며, 보다 더 바람직한 것은 1.0~1.2이다.The molecular weight distribution (Mw / Mn) of the alkali-soluble resin is preferably 1.0-1.5 (monodisperse polymer) because the developing residue becomes smaller. In particular, since the sensitivity becomes especially excellent, the molecular weight distribution (Mw / Mn) of alkali-soluble resin is 1.0-1.4, More preferably, it is 1.0-1.3, More preferably, it is 1.0-1.2.
여기에서, 중량평균 분자량은 겔투과 크로마토그래피의 폴리스티렌 환산치를 가지고 정의된다.Here, a weight average molecular weight is defined with the polystyrene conversion value of gel permeation chromatography.
전체 알칼리 가용성 수지의 사용량은, 레지스트 조성물의 전체 중량(용매를 제외함)을 기준으로 해서, 일반적으로 30~90중량%, 바람직하게는 50~80중량%이다.The usage-amount of all alkali-soluble resin is 30 to 90 weight% normally, Preferably it is 50 to 80 weight% based on the total weight (excluding a solvent) of a resist composition.
[VIII](i)산에 의해 가교되는 가교제[VIII] (i) Crosslinking Agent Crosslinked With Acid
본 발명의 네가티브 레지스트 조성물에서는, 알칼리 가용성 수지, 산발생제와 함께, 산에 의해 가교되는 화합물(이하, 적당히 산가교제 또는 간단히 가교제라고 함)을 사용한다.In the negative resist composition of the present invention, a compound crosslinked by an acid (hereinafter, appropriately referred to as an acid crosslinking agent or simply a crosslinking agent) is used together with the alkali-soluble resin and the acid generator.
(3)-1 가교제는 페놀유도체를 사용할 수 있다.(3) -1 A crosslinking agent can use a phenol derivative.
바람직하게는, 분자량이 1,200 이하, 분자내에 벤젠환을 3~5개 포함하며, 또 히드록시메틸기 또는 알콕시메틸기를 합하여 2개 이상 보유하며, 그 히드록시메틸기, 알콕시메틸기를 적어도 어느 하나의 벤젠환에 집중시키거나, 나누어서 결합시켜서 이루어진 페놀유도체를 들 수 있다. 이와 같은 페놀유도체를 사용함으로써, 본 발명의 효과를 보다 현저하게 할 수 있다.Preferably, the molecular weight is 1,200 or less, contains 3 to 5 benzene rings in the molecule, and retains two or more hydroxymethyl groups or alkoxymethyl groups in combination, and at least one benzene ring of the hydroxymethyl group and the alkoxymethyl group. And phenol derivatives formed by concentrating on or dividing and binding. By using such a phenol derivative, the effect of this invention can be made more remarkable.
벤젠환에 결합되는 알콕시메틸기로는, 탄소수 6개 이하인 것이 바람직하다. 구체적으로는, 메톡시메틸기, 에톡시메틸기, n-프로폭시메틸기, i-프로폭시메틸기, n-부톡시메틸기, i-부톡시메틸기, sec-부톡시메틸기, t-부톡시메틸기가 바람직하다. 그리고, 2-메톡시에톡시 및 2-메톡시-1-프로필기와 같이, 알콕시치환된 알콕시기도 바람직하다.As an alkoxy methyl group couple | bonded with the benzene ring, it is preferable that it is C6 or less. Specifically, methoxymethyl group, ethoxymethyl group, n-propoxymethyl group, i-propoxymethyl group, n-butoxymethyl group, i-butoxymethyl group, sec-butoxymethyl group, t-butoxymethyl group are preferable. . And like a 2-methoxyethoxy and 2-methoxy-1-propyl group, the alkoxy substituted alkoxy group is preferable.
이러한 페놀유도체중, 특히 바람직한 것을 이하에 열거한다.
Among these phenol derivatives, particularly preferred ones are listed below.
(식중, L1~L8은 같거나 달라도 좋고, 히드록시메틸기, 메톡시메틸기 또는 에톡시메틸기를 표시한다.)(Wherein L 1 to L 8 may be the same or different and represent a hydroxymethyl group, methoxymethyl group or ethoxymethyl group.)
히드록시메틸기를 보유하는 페놀유도체는, 대응하는 히드록시메틸기를 보유하지 않는 페놀화합물(상기 식에 있어서 L1~L8이 수소원자인 화합물)과 포름알데히드를 염기촉매하에서 반응시킴으로써 얻을 수가 있다. 이 때, 수지화나 겔화를 방 지하기 위해서, 반응온도를 60℃ 이하에서 행하는 것이 바람직하다. 구체적으로는 특허공개 평 6-282067호 공보, 특허공개 평 7-64285호 공보 등에 기재되어 있는 방법으로 합성할 수 있다.The phenol derivative having a hydroxymethyl group can be obtained by reacting a phenol compound (a compound in which L 1 to L 8 is a hydrogen atom in the above formula) and formaldehyde under a base catalyst, without having a corresponding hydroxymethyl group. At this time, in order to prevent resination or gelation, it is preferable to perform reaction temperature at 60 degrees C or less. Specifically, it can synthesize | combine by the method described in Unexamined-Japanese-Patent No. 6-282067, Unexamined-Japanese-Patent No. 7-64285, etc.
알콕시메틸기를 갖는 페놀유도체는 대응하는 히드록시메틸기를 보유하는 페놀유도체와 알콜을 산촉매하에서 반응시켜서 얻을 수 있다. 이 때, 수지화나 겔화를 방지하기 위해서, 반응온도를 100℃ 이하에서 행하는 것이 좋다. 구체적으로는, 유럽특허 EP632003A1 등에 기재되어 있는 방법으로 합성할 수 있다.A phenol derivative having an alkoxymethyl group can be obtained by reacting a phenol derivative having a corresponding hydroxymethyl group with an alcohol under an acid catalyst. At this time, in order to prevent resination or gelation, it is preferable to perform reaction temperature at 100 degrees C or less. Specifically, it can synthesize | combine by the method described in European patent EP632003A1 etc.
이와 같이 하여 합성된 히드록시메틸기 또는 알콕시메틸기를 갖는 페놀유도체는 보존시의 안정성의 측면에서 바람직하지만, 알콕시메틸기를 갖는 페놀유도체는 보존시의 안정성의 측면에서 특히 바람직하다.The phenol derivative having a hydroxymethyl group or an alkoxymethyl group thus synthesized is preferable in view of stability during storage, while the phenol derivative having an alkoxymethyl group is particularly preferred in view of stability during storage.
히드록시메틸기 또는 알콕시메틸기를 합하여 2개 이상을 보유하고, 어느 하나의 벤젠환에 집중시키거나 나누어서 결합시켜 이루어지는 이와 같은 페놀유도체는 단독으로 사용하여도 좋고, 또는 2종 이상을 조합시켜서 사용하여도 좋다.These phenol derivatives having two or more in combination with a hydroxymethyl group or an alkoxymethyl group and being concentrated or divided into any one benzene ring may be used alone or in combination of two or more thereof. good.
(3)-2 상기 페놀유도체 이외에도, 하기 (i), (ii)의 화합물을 가교제로 사용할 수 있다.(3) -2 In addition to the phenol derivatives, the following compounds (i) and (ii) can be used as the crosslinking agent.
(i)N-히드록시메틸기, N-알콕시메틸기, 또는 N-아실옥시메틸기를 보유하는 화합물(i) a compound having an N-hydroxymethyl group, an N-alkoxymethyl group, or an N-acyloxymethyl group
(ii)에폭시화합물(ii) epoxy compounds
이러한 가교제에 대해서 하기 상세하게 설명한다.Such a crosslinking agent is demonstrated in detail below.
(i)N-히드록시메틸기, N-알콕시메틸기, 또는 N-아실옥시메틸기를 갖는 화합 물로는, 유럽특허 공개(이하, 「EP-A」로 기재함) 제 0,133,216호, 독일특허 제 3,634,671호, 동 3,711,264호에 기재된 단량체 및 소중합체-멜라민-포름알데히드 축합물 및 요소-포름알데히드 축합물, EP-A 제 0,212,482호에 기재된 알콕시치환 화합물 등으로 기재된 벤조구아나민-포름알데히드 축합물 등이 있다.(i) Compounds having an N-hydroxymethyl group, an N-alkoxymethyl group, or an N-acyloxymethyl group include European Patent Publication Nos. 0,133,216 (hereinafter referred to as "EP-A") and German Patent No. 3,634,671 , Benzoguanamine-formaldehyde condensates described in the monomers and oligomer-melamine-formaldehyde condensates and urea-formaldehyde condensates described in US Pat. No. 3,711,264, the alkoxy substituted compounds described in EP-A No. 0,212,482 and the like. .
보다 바람직한 예로는, 예를 들면 2개 이상의 유리 N-히드록시메틸기, N-알콕시메틸기, 또는 N-아실옥시메틸기를 보유하는 멜라민-포름알데히드 유도체가 있지만, 이중에서도 N-알콕시메틸 유도체가 특히 바람직하다.More preferred examples include melamine-formaldehyde derivatives having, for example, two or more free N-hydroxymethyl groups, N-alkoxymethyl groups, or N-acyloxymethyl groups, among which N-alkoxymethyl derivatives are particularly preferred. Do.
(ii) 에폭시화합물로는, 1개 이상의 에폭시기를 포함하고, 단량체, 이량체, 소중합체, 중합체상의 에폭시화합물을 들 수 있다. 예를 들면, 비스페놀A와 에피크롤히드린과의 반응생성물, 저분자량 페놀-포름알데히드 수지와 에피크롤히드린과의 반응생성물 등이 있다. 기타, 미국특허 제 4,026,705호 공보, 영국특허 제 1,539,192호 공보에 기재되며 사용되고 있는 에폭시수지를 들 수 있다.(ii) The epoxy compound includes one or more epoxy groups, and includes monomers, dimers, oligomers, and polymer epoxy compounds. For example, the reaction product of bisphenol A and epicrohydrin, the reaction product of low molecular weight phenol-formaldehyde resin and epicrohydrin, etc. are mentioned. In addition, the epoxy resin described and used by US Patent No. 4,026,705 and British Patent 1,539,192 is mentioned.
본 발명에서는, 상기 페놀유도체가 바람직하다.In this invention, the said phenol derivative is preferable.
상기 페놀유도체에 추가로, 예를 들어 상기한 기타 가교제(i), (ii)를 병용할 수 있다.In addition to the said phenol derivative, the other crosslinking agents (i) and (ii) mentioned above can be used together, for example.
상기 페놀유도체에 추가하여 병용할 수 있는 가교제의 비율은, 몰비로 100/0~20/80, 바람직하게는 90/10~40/60, 보다 바람직하게는 80/20~50/50이다.The ratio of the crosslinking agent which can be used in addition to the said phenol derivative is 100 / 0-20 / 80 by molar ratio, Preferably it is 90 / 10-40 / 60, More preferably, it is 80 / 20-50 / 50.
가교제는 전체 레지스트 조성물 고형분중, 3~70중량%, 바람직하게는 5~50중량%의 범위로 사용된다. 가교제의 첨가량이 3중량% 미만이면 잔막율이 저하되거나, 70중량%를 초과하면 해상력이 저하되고, 또 레지스트액의 보존시 안정성의 점에서 그다지 바람직하지 못하다.The crosslinking agent is used in the range of 3 to 70% by weight, preferably 5 to 50% by weight in the total resist composition solids. If the addition amount of the crosslinking agent is less than 3% by weight, the residual film ratio is lowered. If the amount of the crosslinking agent is more than 70% by weight, the resolution decreases, and it is not very preferable in terms of stability during storage of the resist liquid.
[IX](f)유기 염기성 화합물[IX] (f) Organic Basic Compounds
본 발명에 사용할 수 있는 바람직한 유기염기성 화합물은, 페놀보다도 염기성이 강한 화합물이다. 이중에서도 질소함유 염기성 화합물이 바람직하다.Preferable organic basic compounds which can be used in the present invention are compounds which are more basic than phenol. Of these, nitrogen-containing basic compounds are preferred.
이중에서도, 하기 (A)~(E)로 표시되는 구조를 포함하는 질소함유 염기성 화합물이 바람직하다.Among these, a nitrogen-containing basic compound containing a structure represented by the following (A) to (E) is preferable.
여기서, R250, R251 및 R252은 같거나 다를 수도 있으며, 수소원자, 탄소수 1~6개의 알킬기, 탄소수 1~6개의 아미노알킬기, 탄소수 1~6개의 히드록시알킬기나 탄소수 6~20개의 치환되거나 치환되지 않은 아릴기를 나타내고, 여기서 R251 과 R252은 서로 결합하여 고리를 형성하여도 좋다.Where R 250 , R 251 and R 252 may be the same or different and include a hydrogen atom, an alkyl group of 1 to 6 carbon atoms, an aminoalkyl group of 1 to 6 carbon atoms, a hydroxyalkyl group of 1 to 6 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted aryl of 6 to 20 carbon atoms. Group, where R 251 and R 252 may combine with each other to form a ring.
R253, R254 , R 255 및 R256은 같거나 다를 수도 있으며, 탄소수 1~6개의 알킬기를 표시한다.R 253 , R 254 , R 255 and R 256 may be the same or different and represent an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms.
특히 바람직한 화합물은 한분자내에 다른 화학적환경을 갖는 질소원자를 2개 이상 보유하는 질소함유 염기성 화합물인데, 특히 바람직한 것은 치환되거나 치환되지 않은 아미노기와 질소함유원자를 포함하는 고리구조 모두를 함유하는 화합물 또는 알킬아미노기를 보유하는 화합물이다. Particularly preferred compounds are nitrogen-containing basic compounds having two or more nitrogen atoms having different chemical environments in one molecule, particularly preferably compounds containing both substituted and unsubstituted amino groups and ring structures containing nitrogen-containing atoms, or It is a compound which has an alkylamino group.
바람직한 상세한 예로는, 치환되거나 치환되지 않은 구아니딘, 치환되거나 치환되지 않은 아미노피리딘, 치환되거나 치환되지 않은 아미노알킬피리딘, 치환되거나 치환되지 않은 아미노피롤리딘, 치환되거나 치환되지 않은 이미다졸, 치환되거나 치환되지 않은 피라졸, 치환되거나 치환되지 않은 피라진, 치환되거나 치환되지 않은 피리미딘, 치환되거나 치환되지 않은 푸린,치환되거나 치환되지 않은 이미다졸린, 치환되거나 치환되지 않은 피라졸린, 치환되거나 치환되지 않은 피페라진, 치환되거나 치환되지 않은 아미노몰폴린, 치환되거나 치환되지 않은 아미노알킬몰폴린 등을 들 수 있다. 바람직한 치환기로는 아미노기, 아미노알킬기, 알킬아미노기, 아미노아릴기, 아릴아미노기, 알킬기, 알콕시기, 아실기, 아실옥시기, 아릴기, 아릴옥시기, 니트로기, 히드록시기, 시아노기이다.Preferred detailed examples include substituted or unsubstituted guanidine, substituted or unsubstituted aminopyridine, substituted or unsubstituted aminoalkylpyridine, substituted or unsubstituted aminopyrrolidine, substituted or unsubstituted imidazole, substituted or substituted Unsubstituted pyrazole, substituted or unsubstituted pyrazine, substituted or unsubstituted pyrimidine, substituted or unsubstituted purine, substituted or unsubstituted imidazoline, substituted or unsubstituted pyrazoline, substituted or unsubstituted pipepe Razin, substituted or unsubstituted aminomorpholine, substituted or unsubstituted aminoalkylmorpholine, and the like. Preferable substituents are amino group, aminoalkyl group, alkylamino group, aminoaryl group, arylamino group, alkyl group, alkoxy group, acyl group, acyloxy group, aryl group, aryloxy group, nitro group, hydroxy group and cyano group.
특히 바람직한 화합물로는 구아니딘, 1,1-디메틸구아니딘, 1,1,3,3-테트라메틸구아니딘, 이미다졸, 2-메틸이미다졸, 4-메틸이미다졸, N-메틸이미다졸, 2-페닐이미다졸, 4,5-디페닐이미다졸, 2,4,5-트리페닐이미다졸, 2-아미노피리딘, 3-아미노피리딘, 4-아미노피리딘, 2-디메틸아미노피리딘, 4-디메틸아미노피리딘, 2-디에틸아미노피리딘, 2-(아미노메틸)피리딘, 2-아미노-3-메틸피리딘, 2-아미노-4-메틸피리딘, 2-아미노-5-메틸피리딘, 2-아미노-6-메틸피리딘, 3-아미노에틸피리딘, 4-아미노에틸피리딘, 3-아미노피롤리딘, 피페라진, N-(2-아미노에틸)피페라진, N-(2-아미노에틸)피페리딘, 4-아미노-2,2,6,6-테트라메틸피페리딘, 4-피페리디노피페리딘, 2-이미노피페리딘, 1-(2-아미노에틸)-피롤리딘, 피라졸, 3-아미노-5-메틸피라졸, 5-아미노-3-메틸-1-p-톨릴피라졸, 피라진, 2-(아미노메틸)-5-메틸피라진, 피리미딘, 2,4-디아미노피리미딘, 4,6-디히드록시피리미딘, 2-피라졸린, 3-피라졸린, N-아미노몰폴린, N-(2-아미노에틸)몰폴린, 디아자비시클로노넨, 디아자비시클로운데센 등을 들 수 있지만, 이것들에 한정되는 것은 아니다.Particularly preferred compounds include guanidine, 1,1-dimethylguanidine, 1,1,3,3-tetramethylguanidine, imidazole, 2-methylimidazole, 4-methylimidazole, N-methylimidazole, 2-phenylimidazole, 4,5-diphenylimidazole, 2,4,5-triphenylimidazole, 2-aminopyridine, 3-aminopyridine, 4-aminopyridine, 2-dimethylaminopyridine, 4-dimethylaminopyridine, 2-diethylaminopyridine, 2- (aminomethyl) pyridine, 2-amino-3-methylpyridine, 2-amino-4-methylpyridine, 2-amino-5-methylpyridine, 2- Amino-6-methylpyridine, 3-aminoethylpyridine, 4-aminoethylpyridine, 3-aminopyrrolidine, piperazine, N- (2-aminoethyl) piperazine, N- (2-aminoethyl) piperi Dine, 4-amino-2,2,6,6-tetramethylpiperidine, 4-piperidinopiperidine, 2-iminopiperidine, 1- (2-aminoethyl) -pyrrolidine, pyra Sol, 3-amino-5-methylpyrazole, 5-amino-3-methyl-1-p-tolylpyrazole, pyrazine, 2- (ami Methyl) -5-methylpyrazine, pyrimidine, 2,4-diaminopyrimidine, 4,6-dihydroxypyrimidine, 2-pyrazoline, 3-pyrazoline, N-aminomorpholine, N- (2 -Aminoethyl) morpholine, diazabicyclononene, diazabicyclo undecene, etc. are mentioned, It is not limited to these.
이러한 (f)유기염기성 화합물은 단독이나 2종 이상을 조합시켜서 사용할 수 있다.(f)유기염기성 화합물의 포지티브 레지스트 조성물에서의 사용량은 본 발명의 (a1)전자선 또는 X선의 조사에 의해 산을 발생하는 화합물 또는 (a1')전자선의 조사에 의해 산을 발생하는 화합물에 대하여, 일반적으로 0.01~10몰%, 바람직하게는 0.1~5몰%이다. Such an (f) organic basic compound may be used alone or in combination of two or more. (F) The amount of the organic basic compound used in the positive resist composition may generate an acid by (a1) electron beam or X-ray irradiation of the present invention. It is generally 0.01-10 mol%, preferably 0.1-5 mol% with respect to the compound to generate | occur | produce an acid by irradiation of the compound or (a1 ') electron beam.
0.01몰% 미만에서는, 그것의 첨가효과가 얻어지지 않는다. 한편, 10몰%를 초과하면 감도의 저하나 비조사부의 현상성이 악화되는 경향이 있다.If it is less than 0.01 mol%, the addition effect thereof is not obtained. On the other hand, when 10 mol% is exceeded, there exists a tendency for the fall of a sensitivity and the developability of a non-irradiation part to deteriorate.
또한, (f)유기 염기성화합물의 네가티브 조성물중의 사용량은 산발생제와 유기염기성 화합물의 네가티브 레지스트 조성물중의 사용비율로 표시할 수 있는데, 산발생제와 유기염기성 화합물의 조성물중의 사용비율은 (산발생제)/(유기염기성 화합물)(몰비)=2.5~300인 것이 바람직하다. In addition, (f) the amount of the organic basic compound used in the negative composition can be expressed by the ratio of the acid generator and the organic basic compound in the negative resist composition. The ratio of the acid generator and the organic basic compound in the composition is It is preferable that it is (acid generator) / (organic basic compound) (molar ratio) = 2.5-300.
그 몰비가 2.5미만에서는 저감도로 되고, 해상력이 저하하는 경우가 있으며, 또한 300을 초과하면 노광후 가열처리까지의 시간경과에서 레지스트패턴의 크기가 매우 커지게 되고, 해상력도 저하하는 경우가 있다. If the molar ratio is less than 2.5, the resolution may be reduced, and if it exceeds 300, the size of the resist pattern may become very large over time until the post-exposure heat treatment, and the resolution may also decrease.
(산발생제)/(유기염기성 화합물)(몰비)는, 바람직하게는 5.0~200, 보다 바람직하게는 7.0~150이다. 이러한 질소함유 염기성 화합물의 첨가는, 레지스트막의 방치한 상태에서의 시간경과 안정성(PCD 안정성 및 PED 안정성)을 개선하는 효과가 있다.(Acid generator) / (organic basic compound) (molar ratio) becomes like this. Preferably it is 5.0-200, More preferably, it is 7.0-150. The addition of such a nitrogen-containing basic compound has the effect of improving the time-lapse stability (PCD stability and PED stability) in the state of leaving the resist film.
여기에서, PCE(Post Coating Delay)안정성이라는 것은 기판에 레지스트 조성물을 도포한 후, 조사장치내 또는 장치외에 방치한 경우의 도막안정성이며, 또한 PED(Post Exposure Delay)안정성이라는 것은 조사후에서 가열조작을 행할때까지 그 사이의, 조사장치내 또는 장치외에 방치한 경우의 도막안정성이다.Here, PCE (Post Coating Delay) stability is the film stability when the resist composition is applied to the substrate and then left in the irradiation apparatus or outside the apparatus, and PED (Post Exposure Delay) stability is the heating operation after irradiation. Film stability in the case of being left in the irradiation apparatus or the apparatus in the meantime until
[X](g)불소계 및/또는 실리콘계 계면활성제[X] (g) Fluorine and / or Silicone Surfactants
본 발명의 레지스트 조성물에 사용할 수 있는 계면활성제는, 불소계 및/또는 실리콘계 계면활성제가 적당하게 사용되며, 불소계 계면활성제, 실리콘계 계면활성제 및 불소원자와 규소원자 모두를 함유하는 계면활성제 중 어느 하나 또는 2종 이상을 함유할 수 있다.As the surfactant usable in the resist composition of the present invention, fluorine-based and / or silicon-based surfactants are suitably used, and any one or two of fluorine-based surfactants, silicone-based surfactants and surfactants containing both fluorine and silicon atoms can be used. It may contain more than one species.
이러한 계면활성제로, 예를 들면 특허공개 소 62-36663호, 동 61-226746호, 동 61-226745호, 동 62-170950호, 동 63-34540호, 특허공개 평 7-230165호, 동 8-62834호, 동 9-54432호, 동 9-5988호, 미국특허 5405720호, 동 5360692, 동 5529881호, 동 5296330호, 동 5436098호, 동 5576143호, 동 5294511호, 동 5824451호에 기재된 계면활성제를 들 수 있지만, 하기 시판되는 계면활성제를 그대로 사용할 수도 있다.As such surfactant, for example, Patent Publication Nos. 62-36663, 61-226746, 61-226745, 62-170950, 63-34540, Patent Publication No. 7-230165, 8 Interfaces described in -62834, 9-54432, 9-5988, U.S. Patent 5405720, 5360692, 5529881, 5296330, 5436098, 5576143, 5294511, 5824451 Although an active agent is mentioned, the following commercially available surfactant can also be used as it is.
사용가능한 시판되는 계면활성제로는, 예를 들면 Eftop EF301 및 EF303(신 아키타 카세이 가부시키가이샤 제품), Florad FC430 및 431(수미토모 3M 가부시키가이샤 제품), Megafac F171, F173, F176, F189 및 R08(다이니폰 잉크 가부시키가이샤 제품), 및 Surflon S-382, SC101, 102, 103, 104, 105 및 106(아사히 글래스 가부시키가이샤 제품), 트로이졸 S-366(트로이 케미컬 가부시키가이샤 제품)등의 불소계 계면 활성제 또는 실리콘계 계면 활성제가 있다. 또한, 폴리실록산 중합체 KP-341(신-에쓰 가까꾸 고교 가부시키가이샤 제품)도 실리콘 계면 활성제로 사용될 수 있다. 본 발명에는, (g)불소계 및/또는 실리콘계 계면활성제를 사용할 수 있다.Commercially available surfactants that can be used are, for example, Eftop EF301 and EF303 (manufactured by Shin Akita Kasei Co., Ltd.), Florad FC430 and 431 (manufactured by Sumitomo 3M Corporation), Megafac F171, F173, F176, F189 and R08. (Dainippon Ink Co., Ltd.), Surflon S-382, SC101, 102, 103, 104, 105, and 106 (Asahi Glass Co., Ltd.), Troisol S-366 (Troy Chemical Co., Ltd.), etc. Fluorine-based surfactants or silicone-based surfactants. In addition, polysiloxane polymer KP-341 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) may also be used as the silicone surfactant. In the present invention, (g) fluorine-based and / or silicone-based surfactants can be used.
불소계 및/또는 실리콘계 계면활성제 이외의 계면활성제를 병용할 수 있다. 구체적으로는, 폴리옥시에틸렌 라우릴에테르, 폴리옥시에틸렌 스테알릴에테르, 폴리옥시에틸렌 세틸에테르, 폴리옥시에틸렌 올레일에테르 등의 폴리옥시에틸렌 알킬에테르류, 폴리옥시에틸렌 옥틸페놀에테르, 폴리옥시에틸렌 노닐페놀에테르 등의 폴리옥시에틸렌 알킬알릴에테르류, 폴리옥시에틸렌ㆍ폴리옥시프로필렌 블록 공중합체류, 소르비탄 모노라우레이트, 소르비탄 모노팔미테이트, 소르비탄 모노스테아레이트, 소르비탄 모노올레이트, 소르비탄 트리올레이트, 소르비탄 트리스테아레이트 등의 소르비탄 지방산 에스테르류, 폴리옥시에틸렌 소르비탄 모노라우레이트, 폴리옥시에틸렌 소르비탄 모노팔미테이트, 폴리옥시에틸렌 소르비탄 모노스테아레이트, 폴리옥시에틸렌 소르비탄 트리올레이트, 폴리옥시에틸렌 소르비탄 트리스테아레이트 등의 폴리옥시에틸렌 소르비탄 지방산 에스테르류 등의 비이온계 계면활성제, 아크릴산계 또는 메타크릴산계 (공)중합 폴리플로우 No. 75, No. 95(교에이 유지 가까꾸 고교 가부시키가이샤 제품) 등을 들 수 있다. Surfactants other than a fluorine type and / or silicone type surfactant can be used together. Specifically, polyoxyethylene alkyl ethers such as polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene stearyl ether, polyoxyethylene cetyl ether, polyoxyethylene oleyl ether, polyoxyethylene octyl phenol ether, polyoxyethylene nonyl Polyoxyethylene alkylallyl ethers such as phenol ethers, polyoxyethylene polyoxypropylene block copolymers, sorbitan monolaurate, sorbitan monopalmitate, sorbitan monostearate, sorbitan monooleate, sorbitan tri Sorbitan fatty acid esters such as oleate and sorbitan tristearate, polyoxyethylene sorbitan monolaurate, polyoxyethylene sorbitan monopalmitate, polyoxyethylene sorbitan monostearate, polyoxyethylene sorbitan triol Latex, polyoxyethylene sorbitan tristeare Nonionic surfactants, such as polyoxyethylene sorbitan fatty acid esters, such as a nitrate, acrylic acid type, or methacrylic acid type (co) polymerization polyflow No. 75, no. 95 (manufactured by Kyoei Oil Industries, Ltd.).
이러한 (g)계면활성제의 배합량은, 본 발명의 조성물 중의 전체 조성물의 고형분에 대하여, 일반적으로 2중량% 이하이고, 바람직하게는 1중량% 이하이다.The compounding quantity of such (g) surfactant is 2 weight% or less normally with respect to solid content of the whole composition in the composition of this invention, Preferably it is 1 weight% or less.
이러한 계면활성제는 단독으로 첨가하여도 좋고, 또한 2중량% 이상을 조합시켜서 첨가할 수 있다. 이러한 계면활성제를 첨가하여, 레지스트 막의 면내 균일성이 증가하고, 해상력이 향상되는 효과가 있다.These surfactants may be added alone, or may be added in combination of 2% by weight or more. By adding such a surfactant, the in-plane uniformity of the resist film is increased, and the resolution is improved.
[XI]본 발명에 사용되는 기타 성분[XI] other ingredients used in the present invention
본 발명의 레지스트 조성물에는 필요에 따라, 염료, 안료, 가소제, 광증감제, 및 현상액에 대한 용해성을 촉진시키는 페놀성 OH기를 2개 이상 보유하는 화합물 등을 함유시킬 수 있다.If necessary, the resist composition of the present invention may contain a dye, a pigment, a plasticizer, a photosensitizer, and a compound having two or more phenolic OH groups for promoting solubility in a developer.
[XI]-1 염료[XI] -1 dye
적당한 염료로는 유성염료 및 염기성염료이다. 구체적으로는 오일옐로 #101, 오일옐로 #103, 오일핑크 #312, 오일그린 BG, 오일블루 BOS, 오일블루 #603, 오일블랙 BY, 오일블랙 BS, 오일블랙 T-505(이상, 오리엔트 가까꾸 고교 가부시키가이샤 제품), 크리스탈 바이올렛(CI42555), 메틸바이올렛(CI42535), 로타민B(CI45170B), 말라카이트그린(CI42000), 메틸렌블루(CI52015)등을 들 수 있다.Suitable dyes are oil dyes and basic dyes. Specifically, Oil Yellow # 101, Oil Yellow # 103, Oil Pink # 312, Oil Green BG, Oil Blue BOS, Oil Blue # 603, Oil Black BY, Oil Black BS, Oil Black T-505 (above, Orient Close Up) High school, KK), crystal violet (CI42555), methyl violet (CI42535), rotamine B (CI45170B), malachite green (CI42000), methylene blue (CI52015), etc. are mentioned.
[XI]-2 페놀성 OH기를 2개 이상 보유하는 화합물 등 [XI] -2 compounds having two or more phenolic OH groups
본 발명에 사용할 수 있는 페놀성 OH기를 2개 이상 보유하는 화합물은, 바람직하게는 분자량 1000 이하인 페놀화합물이다. 또한, 분자중에 2개 이상의 페놀성 히드록시기를 보유할 필요가 있지만, 이것이 10을 초과하면 현상관용도의 개선효과가 상실된다. 또한, 페놀성 히드록시기와 방향환과의 비가 0.5미만이면 막두께 의존성이 커지거나, 현상관용도가 좁아지게 되는 경향이 있다. 이 비가 1.4를 초과하면 그 조성물의 안정성이 열화하고, 고해상력 및 양호한 막두께 의존성을 얻는 것이 어려워지게 되어 바람직하지 못하다.The compound having two or more phenolic OH groups usable in the present invention is preferably a phenol compound having a molecular weight of 1,000 or less. In addition, although it is necessary to have two or more phenolic hydroxy groups in the molecule, if it exceeds 10, the effect of improving development latitude is lost. Moreover, when the ratio of a phenolic hydroxyl group and an aromatic ring is less than 0.5, there exists a tendency for dependence on film thickness to become large, or developing latitude narrows. When this ratio exceeds 1.4, the stability of the composition is deteriorated, and it becomes difficult to obtain high resolution and good film thickness dependency, which is not preferable.
이 페놀성 화합물의 바람직한 첨가량은, 알칼리 가용성 수지에 대하여 2~50중량%이며, 보다 바람직하게는 5~30중량%이다. 50중량%를 초과하는 첨가량에서는, 현상잔사가 악화되거나, 현상시에 패턴이 변형되는 것과 같은 새로운 결점이 발생하여 역시 바람직하지 못하게 된다.The preferable addition amount of this phenolic compound is 2-50 weight% with respect to alkali-soluble resin, More preferably, it is 5-30 weight%. At an added amount exceeding 50% by weight, developing defects deteriorate, or new defects such as deformation of the pattern at the time of development occur, which is also undesirable.
이와 같은 분자량 1000 이하인 페놀화합물은, 예를 들어 일본국 특허공개 평 4-122938호, 일본국 특허공개 평 2-28531호, 미국특허 제 4916210호, 유럽특허 제 219294 등에 기재된 방법을 참고로 하여, 당업자에 의해서 용이하게 합성할 수 있다.Such phenolic compounds having a molecular weight of 1000 or less, for example, with reference to the methods described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-122938, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-28531, US Patent No. 4916210, European Patent No. 219294, etc. It can be easily synthesized by those skilled in the art.
페놀화합물의 구체적인 예를 하기 표시하지만, 본 발명에 사용할 수 있는 화합물은 이들에 한정되는 것은 아니다.Although the specific example of a phenol compound is shown below, the compound which can be used for this invention is not limited to these.
레조르신, 플루오로글루신, 2,3,4-트리히드록시벤조페논, 2,3,4,4'-테트라히드록시벤조페논, 2,3,4,3',4',5'-헥사히드록시벤조페논, 아세톤-피로갈롤 축합수지, 플루오로글루시드, 2,4,2',4'-비페닐테트롤, 4,4'-티오비스(1,3-디히드록시)벤젠, 2,2,',4,4'-테트라히드록시디페닐에테르, 2,2',4,4'-테트라히드록시디페닐술폭시드, 2,2',4,4'-테트라히드록시디페닐술폰, 트리스(4-히드록시페닐)메탄, 1,1-비스(4-히드록시페닐)시클로헥산, 4,4-(α-메틸벤질리덴)비스페놀, α, α',α"-트리스(4-히드록시페닐)-1,3,5-트리이소프로필벤젠, α, α',α"-트리스(4-히드록시페닐)-1-에틸-4-이소프로필벤젠, 1,2,2-트리스(히드록시페닐)프로판, 1,1,2-트리스(3,5-디메틸-4-히드록시페닐)프로판, 2,2,5,5-테트라키스(4-히드록시페닐)헥산, 1,2-테트라키스(4-히드록시페닐)에탄, 1,1,3-트리스(히드록시페닐)부탄, 파라[α,α,α',α'-테트라키스(4-히드록시페닐)-크실렌 등이 있다.Resorcin, fluoroglucin, 2,3,4-trihydroxybenzophenone, 2,3,4,4'-tetrahydroxybenzophenone, 2,3,4,3 ', 4', 5'- Hexahydroxybenzophenone, acetone-pyrogallol condensation resin, fluorogluside, 2,4,2 ', 4'-biphenylterol, 4,4'-thiobis (1,3-dihydroxy) benzene , 2,2, ', 4,4'-tetrahydroxydiphenylether, 2,2', 4,4'-tetrahydroxydiphenylsulfoxide, 2,2 ', 4,4'-tetrahydroxy Sidiphenylsulfone, tris (4-hydroxyphenyl) methane, 1,1-bis (4-hydroxyphenyl) cyclohexane, 4,4- (α-methylbenzylidene) bisphenol, α, α ', α "- Tris (4-hydroxyphenyl) -1,3,5-triisopropylbenzene, α, α ', α "-tris (4-hydroxyphenyl) -1-ethyl-4-isopropylbenzene, 1,2 , 2-tris (hydroxyphenyl) propane, 1,1,2-tris (3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl) propane, 2,2,5,5-tetrakis (4-hydroxyphenyl) Hexane, 1,2-tetrakis (4-hydroxyphenyl) ethane, 1,1,3-tris (hydroxyphenyl) butane, La [α, α, α ', α'- tetrakis (4-hydroxyphenyl) - there is a xylene and the like.
본 발명의 레지스트 조성물은, 상기 각 성분을 용해하는 용매에 용해하여 지지체상에 도포한다. 여기에, 사용되는 용매로는, 에틸렌디클로라이드, 시클로헥사논, 시클로펜타논, 2-헵타논, γ-부티로락톤, 메틸에틸케톤, 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 2-메톡시에틸아세테이트, 에틸렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노메틸에테르프로피오네이트, 톨루엔, 초산에틸, 유산메틸, 유산에틸, 메톡시프로피온산메틸, 에톡시프로피온산에틸, 피루브산메틸, 피루브산에틸, 피루브산프로필, N,N-디메틸포름아미드, 디메틸술폭시드, N-메틸피롤리돈, 테트라히드로푸란 등이 바람직하며, 이러한 용매를 단독으로나 혼합하여 사용할 수 있다. The resist composition of this invention is melt | dissolved in the solvent which melt | dissolves each said component, and apply | coats on a support body. Here, as a solvent used, ethylene dichloride, cyclohexanone, cyclopentanone, 2-heptanone, (gamma) -butyrolactone, methyl ethyl ketone, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, 2- Methoxyethyl acetate, ethylene glycol monoethyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether propionate, toluene, ethyl acetate, methyl lactate, ethyl lactate, methyl methoxypropionate, Ethoxy propionate, methyl pyruvate, ethyl pyruvate, propyl pyruvate, N, N-dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, N-methylpyrrolidone, tetrahydrofuran and the like are preferable, and these solvents may be used alone or in combination. have.
본 발명에서, 도포용매로는, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트가 특히 바람직하며,이것으로 면내 균일성이 우수해진다. In the present invention, as the coating solvent, propylene glycol monomethyl ether acetate is particularly preferable, and the in-plane uniformity is thereby excellent.
반도체가 점점더 진보해감에 따라, 본질적인 레지스트의 고해상력 등의 성능에 추가하여 감도, 도포성, 최소 도포필요량, 기판과의 밀착성, 내열성, 조성물의 보존안정성 등의 각종 관점으로부터 고성능의 조성물이 요구되고 있다.As semiconductors become more advanced, high-performance compositions are required from various viewpoints such as sensitivity, coating property, minimum coating amount, adhesion to substrate, heat resistance, and storage stability of the composition, in addition to the performance of intrinsic high resolution of resists. It is becoming.
최근에는, 완성된 칩의 절대량을 증가시키기 위한 대구경의 웨이퍼를 사용하여 장치를 제조하는 경향이 있다.Recently, there is a tendency to manufacture devices using large diameter wafers to increase the absolute amount of finished chips.
그러나, 대구경으로 도포하면, 도포성, 특히 면내 막두께 균일성의 저하가 염려되기 때문에, 대구경의 웨이퍼에 대한 막두께 면내 균일성의 향상이 요구되고 있다.However, since application | coating to a large diameter is concerned about the fall of applicability | paintability, especially in-plane film thickness uniformity, the improvement of the film thickness in-plane uniformity with respect to a large diameter wafer is calculated | required.
이 균일성을 확인할 수 있는 방법으로, 웨이퍼내의 다수점에서 막두께를 측정하고, 각각의 측정값의 표준편차를 구하여, 그것의 3배의 값으로 균일성을 확인할 수 있다. 이 값이 작으면 작을수록 면내 균일성이 높다는 것을 의미한다. 값으로는, 표준편차의 3배의 값이 100 이하인 것이 바람직하며, 50 이상인 것이 보다 바람직하다.By the method which can confirm this uniformity, a film thickness is measured at many points in a wafer, the standard deviation of each measured value is calculated | required, and uniformity can be confirmed by three times its value. Smaller values mean higher in-plane uniformity. As a value, it is preferable that the value of 3 times standard deviation is 100 or less, and it is more preferable that it is 50 or more.
또한, 리소그래피용 마스크제조에서는, CD 선형성이 가장 중요시되고, 블랭크내의 막두께 면균일성을 향상시킬 필요가 있다.In addition, in the production of masks for lithography, CD linearity is most important, and it is necessary to improve the film thickness surface uniformity in the blank.
이러한 균일성을 확인할 수 있는 방법으로, 마스크 블랭크내의 다수점에서 막두께를 측정하고, 각각의 측정값의 표준편차를 구하여, 그것의 3배의 값으로 균일성을 확인할 수 있다. 이 값이 작으면 작을수록 면내 균일성이 높다는 것을 의미한다. 값으로는, 표준편차의 3배의 값이 100 이하가 바람직하고, 50 이하가 보다 바람직하다. By the method which can confirm such a uniformity, a film thickness is measured at many points in a mask blank, the standard deviation of each measured value is calculated | required, and a uniformity can be confirmed by three times its value. Smaller values mean higher in-plane uniformity. The value is preferably 100 or less, more preferably 50 or less, which is three times the standard deviation.
본 발명의 레지스트 조성물은 용매에 용해한 후 여과할 수 있다. 그 때문에, 사용되는 필터는 레지스트 분야에서 사용되는 것중에서 선택되는데, 구체적으로는 필터의 재질이 폴리에틸렌, 나일론 또는 폴리술폰을 함유하는 것이 사용된다.The resist composition of the present invention can be filtered after dissolved in a solvent. For this reason, the filter to be used is selected from those used in the field of resist, specifically, the material of the filter containing polyethylene, nylon or polysulfone is used.
보다 구체적으로는, 미리포아사 제품인 마이크로가드, 마이크로가드 플러스, 마이크로가드 미니캠-D, 마이크로가드 미니캠-D PR, 미리포아 옵티마이저 DEV/DEV-C, 미리포아 옵티마이저 16/14, 폴사 제품인 울티포아 N66, 포지다인, 나일론팔콘 등이 있다.More specifically, the MicroGuard, MicroGuard Plus, MicroGuard Minicam-D, Microguard Minicam-D PR, Mirpoa Optimizer DEV / DEV-C, Mirpoa Optimizer 16/14, Polsa Products include Ultipoa N66, Pozidine, and Nylon Falcon.
또한, 필터의 공경에 대해서는 하기 방법으로 확인한 것을 사용할 수 있다. 요컨대, 초순수중에 PSL 표준입자(폴리스티렌 라텍스 비즈 입자경 0.100㎛)를 분산시켜서, 튜브 펌프로 필터 1차측에 연속적으로 정류량을 흘려보내고, 챌린지 농도를 입자 계산기로 측정하여, 90% 이상 보충가능한 것을 공경 0.1㎛ 필터로 사용할 수 있다.In addition, the thing confirmed by the following method about the pore size of a filter can be used. In short, the PSL standard particles (polystyrene latex beads particle diameter 0.100㎛) are dispersed in ultrapure water, and the rectifier is continuously flown to the filter primary side with a tube pump, and the challenge concentration is measured by a particle calculator. It can be used as a 0.1 μm filter.
본 발명의 전자선 또는 X선 레지스트 조성물을 정밀집적 회로소자의 제조에 사용되는 기판(예: 실리콘/이산화실리콘 피복)상에, 스피너, 코터 등의 적당한 도포방법으로 도포하고 나서, 소정의 마스크를 통하여 조사하고, 베이킹을 실시하여 현상함으로써, 양호한 레지스트 패턴을 형성할 수 있다.The electron beam or X-ray resist composition of the present invention is applied onto a substrate (e.g., silicon / silicon dioxide coating) used for the manufacture of precision integrated circuit elements by a suitable coating method such as a spinner, a coater, and the like through a predetermined mask. By irradiating, baking and developing, a favorable resist pattern can be formed.
본 발명의 마스크 블랭크에는 마스크 제조용 전자선 레지스트 조성물이 도설되어 있다. 구체적으로는, 본 발명의 마스크 제조용 전자선 레지스트 조성물을 광리소그래피용 마스크 제조용 기판(예: 유리/산화크롬 피복)상에 스퍼너, 코터 등의 적당한 도포방법으로 도포하고, 필요에 따라 건조하여 도설한다. The mask blank of this invention is coat | covered with the electron beam resist composition for mask manufacture. Specifically, the electron beam resist composition for mask production of the present invention is applied onto a substrate for photolithography mask production (e.g., glass / chromium oxide coating) by a suitable coating method such as a spinner, a coater, and dried and coated as necessary. .
여기에서, 건조막 두께로는 바람직하게는 0.1㎛~1.0㎛이며, 보다 바람직하게는 0.2㎛~0.8㎛이다. 본 발명의 마스크 블랭크는 소정의 마스크를 통하여 전자선 묘화정치를 사용하여 조사하고, 베이킹을 실시하여 현상함으로써 양호한 레지스트 패턴을 얻을 수 있다.Here, as dry film thickness, Preferably they are 0.1 micrometer-1.0 micrometer, More preferably, they are 0.2 micrometer-0.8 micrometer. The mask blank of this invention can be irradiated using electron beam drawing politics through a predetermined mask, baked, and developed, and a favorable resist pattern can be obtained.
본 발명의 레지스트 조성물에 사용되는 현상액으로는, 수산화나트륨, 수산화칼륨, 탄산나트륨, 규산나트륨, 메타규산나트륨, 암모니아수 등의 무기알칼리류, 에틸아민, n-프로필아민 등의 제1아민류, 디에틸아민, 디-n-부틸아민 등의 제2아민류, 트리에틸아민, 메틸디에틸아민 등의 제3아민류, 디메틸에탄올아민, 트리에탄올아민 등의 알콜아민류, 테트라메틸암모늄 히드록시드, 테트라에틸암모늄 히드록시드, 콜린 등의 제4급 암모늄염, 피롤, 피페리딘 등의 환상 아민류 등의 알칼리성 수용액을 사용할 수 있다. 또한, 상기 알칼리류의 수용액에 이소프로필알콜 등의 알콜류, 비이온계 등의 계면활성제를 적당량 첨가하여 사용할 수 있다.As a developing solution used for the resist composition of this invention, inorganic alkalis, such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, sodium silicate, sodium metasilicate, ammonia water, 1st amines, such as ethylamine and n-propylamine, diethylamine , Second amines such as di-n-butylamine, third amines such as triethylamine and methyldiethylamine, alcohol amines such as dimethylethanolamine and triethanolamine, tetramethylammonium hydroxide and tetraethylammonium hydroxide Alkaline aqueous solutions, such as quaternary ammonium salts, such as a seed and choline, cyclic amines, such as a pyrrole and a piperidine, can be used. Moreover, alcohol, such as isopropyl alcohol, surfactant, such as nonionics, can be added and used for the said aqueous solution of alkalis.
이러한 현상액중에서도 바람직한 것은 제4급 암모늄염, 특히 바람직한 것은 테트라메틸암모늄히드록시드, 콜린이다.Among these developers, preferred are quaternary ammonium salts, particularly preferred are tetramethylammonium hydroxide and choline.
이하, 본 발명을 실시예로 보다 상세하게 설명하지만, 본 발명의 내용이 이러한 것에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, although an Example demonstrates this invention in detail, the content of this invention is not limited to this.
(1) 포지티브 레지스트 조성물(1) positive resist composition
[합성예1: 폴리(p-히드록시스티렌/스티렌)공중합체의 합성]Synthesis Example 1 Synthesis of Poly (p-hydroxystyrene / styrene) Copolymer]
일반적인 방법으로, 탈수, 증류정제한 p-tert-부톡시스티렌 단량체 35.25g(0.2몰) 및 스티렌 단량체 5.21g(0.05몰)을 테트라히드로푸란 100㎖에 용해 하였다. 질소기류하 및 교반하에, 80℃에서 아조비스이소부티로니트릴(AIBN) 0.033g을 2.5시간 간격을 두어 3회 첨가하고, 최후에 다시 5시간 교반을 연속함으로써, 중합반응을 행하였다. 반응액을 헥산 1200㎖에 투입하고, 백색의 수지를 석출하였다. 얻어진 수지를 건조하여, 테트라히드로푸란 150㎖에 용해하였다.In a general manner, 35.25 g (0.2 mol) of dehydrated and distilled and purified p-tert-butoxystyrene monomer and 5.21 g (0.05 mol) of styrene monomer were dissolved in 100 ml of tetrahydrofuran. Under a nitrogen stream and under stirring, 0.033 g of azobisisobutyronitrile (AIBN) was added three times at an interval of 2.5 hours at 80 ° C, and the polymerization was carried out by continuing stirring for another 5 hours. The reaction solution was poured into 1200 ml of hexane to precipitate white resin. The obtained resin was dried and dissolved in 150 ml of tetrahydrofuran.
이것에 4N의 염산을 첨가하고, 6시간 가열환류하여 가수분해한 다음, 5ℓ의 초순수에 재침하고, 이 수지를 여과하고 분리하여, 수세하고 건조하였다. 또한, 테트라히드로푸란 200㎖에 용해하여, 5ℓ의 초순수중에서 세게 교반하면서 적하하고 재침하였다. 이 재침조작을 3회 반복하였다. 얻어진 수지를 진공건조기중에서 120℃, 12시간 건조하여, 폴리(p-히드록시스티렌/스티렌)공중합체를 얻었다.To this was added 4N hydrochloric acid, heated to reflux for 6 hours to hydrolyze, re-precipitated in 5 L of ultrapure water, and the resin was filtered off, washed with water and dried. The solution was further dissolved in 200 ml of tetrahydrofuran, and dripped and reprecipitated with vigorous stirring in 5 L of ultrapure water. This reprecipitating operation was repeated three times. The obtained resin was dried in a vacuum dryer at 120 ° C. for 12 hours to obtain a poly (p-hydroxystyrene / styrene) copolymer.
[합성예2: 수지예(c-21)의 합성]Synthesis Example 2: Synthesis of Resin Example (c-21)
p-아세톡시스티렌 32.4g(0.2몰) 및 메타크릴산t-부틸 7.01g(0.07몰)을 초산부틸 120㎖에 용해하고, 질소기류 및 교반하의 80℃에서 아조비스이소부티로니트릴(AIBN) 0.033g을 2.5 시간 간격을 두어 3회 첨가하고, 최후에 다시 5시간 교반을 연속함으로써, 중합반응을 행하였다. 반응액을 헥산 1200㎖에 투입하여, 백색수지를 석출시켰다. 얻어진 수지를 건조하여, 메탄올 200㎖에 용해하였다.32.4 g (0.2 mol) of p-acetoxy styrene and 7.01 g (0.07 mol) of t-butyl methacrylate were dissolved in 120 ml of butyl acetate and azobisisobutyronitrile (AIBN) at 80 ° C under nitrogen stream and stirring. 0.033 g was added three times at 2.5 hour intervals, and the polymerization reaction was carried out by continuously stirring for another 5 hours. The reaction solution was poured into 1200 ml of hexane to precipitate a white resin. The obtained resin was dried and dissolved in 200 ml of methanol.
여기에 수산화나트륨 7.7g(0.19몰)/물 50㎖의 수용액을 첨가하고, 1시간 가열환류하여 가수분해하였다. 그런 다음, 물 200㎖을 첨가하여 희석하고, 염산으로 중화하여 백색수지를 석출시켰다. 이 수지를 여과분리하고, 수세하고 건조하였다. 다시 테트라히드로푸란 200㎖에 용해하고, 5ℓ의 초순수중에 세게 교반하면서 적하, 재침하였다. 이 재침조작을 3회 반복하였다. 얻어진 수지를 진공건조기중에서 120℃, 12시간 건조하여, 폴리(p-히드록시스티렌/메타크릴산t-부틸)공중합체를 얻었다.An aqueous solution of 7.7 g (0.19 mol) of sodium hydroxide / 50 ml of water was added thereto, and the mixture was heated and refluxed for 1 hour to hydrolyze. Then, 200 ml of water was added thereto, diluted, and neutralized with hydrochloric acid to precipitate a white resin. This resin was filtered off, washed with water and dried. It was further dissolved in 200 ml of tetrahydrofuran, and dripped and reprecipitated in 5 L of ultrapure water with vigorous stirring. This reprecipitating operation was repeated three times. The obtained resin was dried in a vacuum dryer at 120 ° C. for 12 hours to obtain a poly (p-hydroxystyrene / t-butyl methacrylate) copolymer.
[합성예3:수지예(c-3)의 합성]Synthesis Example 3: Synthesis of Resin Example (c-3)
폴리(p-히드록시스티렌)(니폰 조타치 가부시키가이샤 제품 VP-8000) 10g을 피리딘 50㎖에 용해시키고, 이것에 실온에서 교반하, 이탄산 디-t-부틸 3.63g을 적하하였다.10 g of poly (p-hydroxystyrene) (VP-8000 manufactured by Nippon Stet. Co., Ltd.) was dissolved in 50 ml of pyridine, and 3.63 g of di-t-butyl dicarbonate was added dropwise thereto while stirring at room temperature.
실온에서 3시간 교반한 다음, 이온교환수 1ℓ/진한염산 20g의 용액에 적하하였다. 석출된 분체를 여과하고, 수세 건조하여 수지예(c-3)을 얻었다.After stirring for 3 hours at room temperature, the mixture was added dropwise to a solution of 1 L of ion-exchanged water / 20 g of concentrated hydrochloric acid. The precipitated powder was filtrated and washed with water to obtain a resin example (c-3).
[합성예4:수지예(c-33)의 합성]Synthesis Example 4 Synthesis of Resin Example (c-33)
p-시클로헥실페놀 83.1g(0.5몰)을 300㎖의 톨루엔에 용해하고, 이어서 2-클로로에틸비닐에테르 150g, 수산화나트륨 25g, 테트라부틸암모늄브로마이드 5g,. 트리에틸아민 60g을 첨가하여 120℃에서 5시간 반응시켰다. 반응액을 수세하고, 과잉의 클로로에틸비닐에테르와 톨루엔을 증류하여 제거하고, 얻어진 오일을 감압증류로 정제하여 4-시클로헥실페녹시에틸비닐에테르를 얻었다.83.1 g (0.5 mole) of p-cyclohexylphenol was dissolved in 300 ml of toluene, followed by 150 g of 2-chloroethyl vinyl ether, 25 g of sodium hydroxide, and 5 g of tetrabutylammonium bromide. 60 g of triethylamine were added and reacted at 120 degreeC for 5 hours. The reaction solution was washed with water, excess chloroethyl vinyl ether and toluene were distilled off, and the oil thus obtained was purified by distillation under reduced pressure to obtain 4-cyclohexylphenoxyethyl vinyl ether.
폴리(p-히드록시스티렌)(니폰 조타치 가부시키가이샤 제품 VP-8000) 20g, 4-시클로헥실페녹시에틸비닐에테르 6.5g을 THF 80㎖에 용해하고, 이것에 p-톨루엔술폰산 0.01g을 첨가하여 실온에서 18시간 반응시켰다. 반응액을 증류수 5ℓ에 세게 교반하면서 적하하고, 석출되는 분체를 여과, 건조하여 수지예(c-33)을 얻었다.20 g of poly (p-hydroxystyrene) (VP-8000 manufactured by Nippon-Jochichi Co., Ltd.) and 6.5 g of 4-cyclohexylphenoxyethyl vinyl ether are dissolved in 80 ml of THF, and 0.01 g of p-toluenesulfonic acid is added thereto. It was added and reacted at room temperature for 18 hours. The reaction solution was added dropwise to 5 liters of distilled water with vigorous stirring, and the precipitated powder was filtered and dried to obtain Resin Example (c-33).
수지예(c-4), (c-28), (c-30)도 대응하는 주중합체와 비닐에테르를 사용하여, 동일한 방법으로 합성하였다.Resin examples (c-4), (c-28) and (c-30) were also synthesized in the same manner using the corresponding main polymer and vinyl ether.
폴리(P-히드록시스티렌)(니폰 조타치 가부시키가이샤 제품 VP-8000) 대신에, 폴리(P-히드록시스티렌)(니폰 조타치 가부시키가이샤 제품 VP-5000)을 사용하여 동일한 조작을 행하여, (c-3)', (c-33)', (c-4)', (c-28)', (c-30)'을 얻었다.Instead of poly (P-hydroxystyrene) (VP-8000 manufactured by Nippon Hitachi Co., Ltd.), the same operation is performed by using poly (P-hydroxystyrene) (VP-5000 manufactured by Nippon Hitachi Co., Ltd.). , (c-3) ', (c-33)', (c-4) ', (c-28)' and (c-30) '.
또한, 개시제의 양을 제어하여 분자량을 6할 정도로 한 중합체(폴리(P-히드록시스티렌/스티렌)공중합체(2), (c-21)'를 얻었다.In addition, polymers (poly (P-hydroxystyrene / styrene) copolymers (2) and (c-21) ') having a molecular weight of about 6 were controlled by controlling the amount of the initiator.
(용해억제 화합물의 합성예-1: 화합물예 16의 합성)(Synthesis example-1 of a dissolution inhibiting compound: synthesis of compound example 16)
1-[α-메틸-α-(4'-히드록시페닐)에틸]-4-[α',α'-비스(4"-히드록시페닐)에틸]벤젠 42.4g(0.10몰)을 N,N-디메틸아세트아미드 300㎖에 용해하고, 이것에 탄산칼륨 49.5g(0.35몰), 및 브로모초산쿠밀에스테르 84.8g(0.33몰)을 첨가하였다. 그런 다음, 120℃에서 7시간 교반하였다. 반응혼합물을 이온교환수 2ℓ에 투입하고, 초산으로 중화한 후, 초산에틸로 석출하였다. 초산에틸 추출액을 농축, 정제하여 화합물예 16(R은 모두 -CH2COOC(CH3)2C6H5기) 70g을 얻었다.42.4 g (0.10 mol) of 1- [α-methyl-α- (4'-hydroxyphenyl) ethyl] -4- [α ', α'-bis (4 "-hydroxyphenyl) ethyl] benzene It was dissolved in 300 ml of N-dimethylacetamide, and 49.5 g (0.35 mol) of potassium carbonate and 84.8 g (0.33 mol) of bromoacetic acid cumyl ester were added thereto, followed by stirring at 120 ° C. for 7 hours. The mixture was poured into 2 L of ion-exchanged water, neutralized with acetic acid, and then precipitated with ethyl acetate.The ethyl acetate extract was concentrated and purified to give Compound Example 16 (R is -CH 2 COOC (CH 3 ) 2 C 6 H 5. Group) 70 g was obtained.
(용해억제 화합물의 합성예-2: 화합물예 41의 합성)(Synthesis example-2 of a dissolution inhibiting compound: synthesis of compound example 41)
1,3,3,5-테트라키스-(4-히드록시페닐)펜탄 44g을 N,N-디메틸아세트아미드 250㎖에 용해시키고, 이것에 탄산칼륨 70.7g, 이어서 브로모초산t-부틸 90.3g을 첨가하고 120℃에서 7시간 교반하였다. 반응혼합물을 이온교환수 2ℓ에 투입하고, 얻어진 점조물을 수세하였다. 이것을 컬럼크로마토그래피로 정제하여 화합물예41(R은 모두 -CH2COOC4H9(t))87g을 얻었다.44 g of 1,3,3,5-tetrakis- (4-hydroxyphenyl) pentane are dissolved in 250 ml of N, N-dimethylacetamide, which is 70.7 g of potassium carbonate, followed by 90.3 g of t-butyl bromoacetate. Was added and stirred at 120 ° C. for 7 hours. The reaction mixture was poured into 2 L of ion-exchanged water, and the obtained viscous product was washed with water. This was purified by column chromatography to obtain 87 g of Compound Example 41 (R is -CH 2 COOC 4 H 9 (t)).
(용해억제 화합물의 합성예-3: 화합물예 43의 합성)(Synthesis example-3 of a dissolution inhibiting compound: synthesis | combination of compound example 43)
α,α,α',α',α",α"-헥사키스(4-히드록시페닐)-1,3,5-트리에틸벤젠 20g을 디에틸에테르 400㎖에 용해시켰다. 이 용액에 질소기류하에서 3,4-디히드로-2H-피란 42.4g, 촉매량의 염산을 첨가하고, 24시간 환류하였다. 반응종료후, 소량의 수산화나트륨을 첨가한 후에 여과하였다. 여액을 농축하고, 이것을 컬럼 크로마토그래피로 정재하여 화합물43(R은 모두 THP) 55.3g을 얻었다.20 g of α, α, α ', α', α ", α" -hexakis (4-hydroxyphenyl) -1,3,5-triethylbenzene was dissolved in 400 ml of diethyl ether. 42.4 g of 3,4-dihydro-2H-pyrans and a catalytic amount of hydrochloric acid were added to this solution under nitrogen stream, and the mixture was refluxed for 24 hours. After the reaction was completed, a small amount of sodium hydroxide was added, followed by filtration. The filtrate was concentrated and purified by column chromatography to obtain 55.3 g of Compound 43 (all of which are THP).
(용해억제 화합물의 합성예-4: 화합물예 43-2의 합성)(Synthesis example 4 of a dissolution inhibiting compound: synthesis of compound example 43-2)
α,α,α',α',α",α"-헥사키스(4-히드록시페닐)-1,3,5-트리에틸벤젠 20g을 N,N-디메틸아세트아미드 200㎖에 용해시키고, 이것에 탄산칼륨 28.2g, 이어서 브로모초산부틸 36.0g을 첨가하고, 120℃에서 7시간 교반하였다. 반응생성물을 이온교환수 2ℓ에 투입하고, 얻어진 점조물을 수세하였다. 이것을 컬럼크로마토그래피로 정제하여 화합물43-2(R은 모두 -CH2COOC4H9(t))) 37g을 얻었다.20 g of α, α, α ', α', α ", α" -hexakis (4-hydroxyphenyl) -1,3,5-triethylbenzene were dissolved in 200 ml of N, N-dimethylacetamide, 28.2 g of potassium carbonate and then 36.0 g of butyl bromoacetate were added thereto, and the mixture was stirred at 120 ° C for 7 hours. The reaction product was poured into 2 L of ion-exchanged water, and the obtained viscous product was washed with water. This was purified by column chromatography to obtain 37 g of Compound 43-2 (R is -CH 2 COOC 4 H 9 (t))).
[일반식(A)으로 표시되는 화합물의 합성예][Synthesis example of compound represented by general formula (A)]
(합성예-1) 상기 A-22(벤조일옥시에틸비닐에테르)의 합성Synthesis Example-1 Synthesis of A-22 (benzoyloxyethyl vinyl ether)
안식향산 244g(2몰)을 3000㎖의 톨루엔에 용해하고, 이어서 2-클로로에틸비닐에테르 320g을 첨가하고, 다시 수산화나트륨 88g, 테트라부틸암모늄브로마이드 25g, 트라에틸아민 100g을 첨가하여, 120℃에서 5시간 가열 교반하였다.244 g (2 mol) of benzoic acid are dissolved in 3000 ml of toluene, and then 320 g of 2-chloroethyl vinyl ether are added, followed by the addition of 88 g of sodium hydroxide, 25 g of tetrabutylammonium bromide and 100 g of traethylamine. It stirred for heating by time.
반응액을 수세하고, 감압증류하여 과잉의 2-클로로에틸비닐에테르와 톨루엔을 제거하였다. 얻어진 오일분에서, 감압증류로부터 목적물인 벤조일옥시에틸비닐에테르 300g을 얻었다.The reaction solution was washed with water and distilled under reduced pressure to remove excess 2-chloroethyl vinyl ether and toluene. From the obtained oil powder, 300 g of benzoyloxyethyl vinyl ether which was a target object were obtained from distillation under reduced pressure.
(합성예-2~8) 상기 A-23~A-29의 합성 Synthesis Example-2-8 Synthesis of A-23-A-29
상기 A-22의 합성과 마찬가지로, 상기 A-23~A-29를 합성하였다.In the same manner as in the synthesis of A-22, A-23 to A-29 were synthesized.
실시예(1)-1[실시예, 비교예]Example (1) -1 [Example, Comparative Example]
(1)레지스트의 도설(1) Resist drawing
하기 표1에 표시한 성분을 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 8.2g에 용해시키고, 이것을 0.1㎛의 테플론필터로 여과하여 레지스트용액을 제조하였다. 또, 실시예21의 조성물은 용매로 유산에틸을 8.2g 사용하였다.The components shown in Table 1 were dissolved in 8.2 g of propylene glycol monomethyl ether acetate, and this was filtered through a 0.1 µm Teflon filter to prepare a resist solution. In the composition of Example 21, 8.2 g of ethyl lactate was used as the solvent.
각 시료 용액을 스핀코터를 이용하여, 실리콘웨이퍼상에 도포하고, 120℃, 90초간 진공흡착형 핫플레이트로 건조하여, 막두께 0.5㎛의 레지스트막을 얻었다.Each sample solution was applied onto a silicon wafer using a spin coater, dried at 120 ° C. for 90 seconds in a vacuum suction hot plate to obtain a resist film having a thickness of 0.5 μm.
(2)레지스트 패턴의 제조(2) Preparation of resist pattern
이 레지스트막에 전자선 묘화장치(가압전압 50KV)를 사용하여 조사하였다.This resist film was irradiated using an electron beam drawing apparatus (pressurized voltage 50 KV).
조사후에 각각 진공흡착형 핫플레이트로 (110℃에서 60초) 가열하여, 2.38% 테트라메틸암모늄히드록시드(TMAH) 수용액에 60초간 침적하고, 30초간 물로 세정하여 건조하였다. 얻어진 콘택트홀 패턴 및 라인 및 공간 패턴의 단면형상을 주사형 전자현미경으로 관찰하였다.After irradiation, each was heated with a vacuum adsorption hot plate (60 seconds at 110 ° C.), immersed in a 2.38% aqueous tetramethylammonium hydroxide (TMAH) solution for 60 seconds, washed with water for 30 seconds, and dried. The cross-sectional shape of the obtained contact hole pattern and the line and space pattern was observed with a scanning electron microscope.
(3) 감도 및 해상력의 평가(3) evaluation of sensitivity and resolution
콘택트홀 패턴에서의 한계해상력(홀의 최소직경)을 해상력으로 하고, 또 그것의 한계해상력을 해상할 수 있는 최소조사량을 감도로 하였다.The limit resolution (minimum diameter of the hole) in the contact hole pattern was defined as the resolution, and the minimum dose that could resolve the limit resolution was defined as the sensitivity.
또한, 라인 및 공간 패턴에서 0.2㎛를 1:1에서 설계치수로 해상하는 조사량을 감도로 하고, 그 조사량에서의 해상할 수 있는 최소크기를 해상도로 하였다.In addition, the dose of resolving 0.2 μm in the design dimension at 1: 1 in the line and space patterns was regarded as the sensitivity, and the minimum resolvable size at the dose was set as the resolution.
(4)PCD의 평가 (4) Evaluation of the PCD
상기 (1)의 방법으로 얻어진 레지스트막을 전자선 묘화장치내의 고진공하에서 120분간 방치하고 나서, (2)의 방법으로 레지스트 패턴을 형성하였다.The resist film obtained by the method of (1) was left to stand for 120 minutes under high vacuum in the electron beam drawing apparatus, and then the resist pattern was formed by the method of (2).
(3)의 방법으로 구해진 감도(이 경우는, 레지스트막을 형성한 후, 고진공하 120분간 방치하지 않고, 바로 조사)와 동일한 조사량에서 해상할 수 있는 최소 콘택트홀 크기(직경) 또는 라인 및 공간을 구하였다. 이 크기와 (3)에서 얻어진 한계해상력이 근접값을 나타낼수록 PCD 안정성이 양호하다.The minimum contact hole size (diameter) or the line and space which can be resolved at the same dose as the sensitivity obtained in the method of (3) (in this case, the irradiation is performed immediately without forming the resist film under high vacuum for 120 minutes). Obtained. The PCD stability is better as this magnitude and the marginal resolution obtained in (3) show a proximity value.
(5)PED의 평가(5) Evaluation of PED
레지스트 패턴을 형성할 경우에, 조사후 전자선 묘화장치내의 고진공하에서 120분간 방치하는 공정을 추가하는 것 이외에는, (2)와 동일한 방법으로 행하였다. (3)의 방법으로 구한 감도(이 경우는, 조사후의 고진공하 120분간 방치하는 공정은 없고, 바로 가열함)와 동일한 조사량에서 해상할 수 있는 최소 콘택트홀 크기(직경) 또는 라인 및 공간을 구하였다. 이 크기와 (3)에서 얻어진 한계해상력이 근접값을 나타낼수록 PED 안정성이 양호하다. When forming a resist pattern, it carried out by the method similar to (2) except adding the process of leaving to stand for 120 minutes under high vacuum in an electron beam drawing apparatus after irradiation. Find the minimum contact hole size (diameter) or line and space that can be resolved at the same dose as the sensitivity obtained by the method in (3) (in this case, no heating for 120 minutes under high vacuum after irradiation, but heating immediately). It was. As the magnitude and the marginal resolution obtained in (3) show a proximal value, the PED stability is better.
산발생제PAG-1은 다음과 같다.Acid generator PAG-1 is as follows.
사용된 바인더수지의 조성, 물성 등은 다음과 같다.The composition and physical properties of the binder resin used are as follows.
(c-3): p-히드록시스티렌/p-t-부톡시카르복실스티렌 공중합체(몰비: 80/20), 중량평균 분자량(Mw) 13000, 분자량분포(Mw/Mn) 1.4(c-3): p-hydroxy styrene / p-t-butoxycarboxy styrene copolymer (molar ratio: 80/20), weight average molecular weight (Mw) 13000, molecular weight distribution (Mw / Mn) 1.4
(c-3)': Mw 8000(c-3) ': Mw 8000
(c-4): p-히드록시스티렌/p-(1-에톡시에톡시)스티렌 공중합체(몰비: 70/30), 중량평균 분자량(Mw) 12000, 분자량분포(Mw/Mn) 1.3(c-4): p-hydroxy styrene / p- (1-ethoxyethoxy) styrene copolymer (molar ratio: 70/30), weight average molecular weight (Mw) 12000, molecular weight distribution (Mw / Mn) 1.3
(c-4)': Mw 7000(c-4) ': Mw 7000
(c-21): p-히드록시스티렌/t-부틸메타크릴레이트 공중합체(몰비: 70/30), Mw 16000, 분자량분포(Mw/Mn) 2.0(c-21): p-hydroxy styrene / t-butyl methacrylate copolymer (molar ratio: 70/30), Mw 16000, molecular weight distribution (Mw / Mn) 2.0
(c-21)': Mw 9500(c-21) ': Mw 9500
(c-22):p-히드록시스티렌/p-(1-t-부톡시에톡시)스티렌 공중합체(몰비: 85/15), Mw 12000, 분자량분포(Mw/Mn) 1.1(c-22): p-hydroxystyrene / p- (1-t-butoxyethoxy) styrene copolymer (molar ratio: 85/15), Mw 12000, molecular weight distribution (Mw / Mn) 1.1
(C-22)': Mw 7000(C-22) ': Mw 7000
(c-28): p-히드록시스티렌/p-(1-페네틸옥시에톡시)스티렌 공중합체(몰비: 85/15), Mw 12000, 분자량분포(Mw/Mn) 1.2(c-28): p-hydroxystyrene / p- (1-phenethyloxyethoxy) styrene copolymer (molar ratio: 85/15), Mw 12000, molecular weight distribution (Mw / Mn) 1.2
(c-28)': Mw 7000(c-28) ': Mw 7000
(c-30)': p-히드록시스티렌/p-(1-페녹시에톡시에톡시)스티렌 공중합체(몰비: 85/15), Mw 13000, 분자량 분포(Mw/Mn) 1.2(c-30) ': p-hydroxy styrene / p- (1-phenoxy ethoxy ethoxy) styrene copolymer (molar ratio: 85/15), Mw 13000, molecular weight distribution (Mw / Mn) 1.2
(c-30)': Mw 8000(c-30) ': Mw 8000
(c-33): p-히드록시스티렌/p-(1-p-시클로헥실페녹시에톡시)스티렌 공중합체(몰비: 85/15), Mw 13000, 분자량 분포(Mw/Mn) 1.2(c-33): p-hydroxystyrene / p- (1-p-cyclohexylphenoxyethoxy) styrene copolymer (molar ratio: 85/15), Mw 13000, molecular weight distribution (Mw / Mn) 1.2
(c-33)': Mw 8000(c-33) ': Mw 8000
(PHS-1): 폴리(P-히드록시스티렌)(니폰 조타치 가부시키가이샤 제품, 상품명 VP-8000)(PHS-1): poly (P-hydroxy styrene) (Nippon-Joitachi Co., Ltd., brand name VP-8000)
(PHS-2): 폴리(P-히드록시스티렌)(니폰 조타치 가부시키가이샤 제품, 상품명 VP-5000)(PHS-2): poly (P-hydroxy styrene) (Nippon-Joitachi, brand name VP-5000)
(PHS-3): 폴리(P-히드록시스티렌)(토호 가까꾸 가부시키가이샤 제품, 상품명 H-80A)(PHS-3): Poly (P-hydroxy styrene) (Toho Chemical Co., Ltd., brand name H-80A)
(PHS-4): 폴리(P-히드록시스티렌)(토호 주식회사 제품, 상품명 H-60A)(PHS-4): Poly (P-hydroxystyrene) (Toho Corporation make, brand name H-60A)
(PHS/St: 합성예1에서 합성된 것): p-히드록시스티렌/스티렌(몰비: 80/20), Mw 26000, 분자량분포(Mw/Mn) 1.9(PHS / St: synthesized in Synthesis Example 1): p-hydroxystyrene / styrene (molar ratio: 80/20), Mw 26000, molecular weight distribution (Mw / Mn) 1.9
(PHS/St2): Mw 15600(PHS / St2): Mw 15600
유기염기성 화합물에 대해서는, 다음과 같다.About an organic basic compound, it is as follows.
B-1: 2,4,5-트리페닐이미다졸 B-1: 2,4,5-triphenylimidazole
B-2: 1,5-디아자비시클로[4.3.0]노나-5-엔B-2: 1,5-diazabicyclo [4.3.0] nona-5-ene
B-3: 4-디메틸아미노피리딘B-3: 4-dimethylaminopyridine
B-4: 1,8-디아자비시클로[5.4.0]운데카-7-엔B-4: 1,8-diazabicyclo [5.4.0] undec-7-ene
B-5: N-시클로헥실-N'-몰폴리노에틸티오요소B-5: N-cyclohexyl-N'-morpholinoethylthiourea
계면활성제에 대해서는, 다음과 같다.About surfactant, it is as follows.
W-1: 트로이졸 S-366(트로이 케미컬 가부시키가이샤 제품)W-1: Troisol S-366 (Troy Chemical Co., Ltd.)
W-2: Megafac F176(다이니폰 잉크 가부시키가이샤 제품)W-2: Megafac F176 (product of Dainippon Ink Industries, Ltd.)
W-3: Megafac R08(다이니폰 잉크 가부시키가이샤 제품)W-3: Megafac R08 (product of Dainippon Ink Corporation)
W-4: 폴리실록산폴리머 KP-341(신에쓰 가까꾸 고교 가부시키가이샤 제품)W-4: Polysiloxane Polymer KP-341 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.)
W-5: Surflon S-382(아사히 글래스 가부시키가이샤 제품)W-5: Surflon S-382 (Asahi Glass Co., Ltd.)
표5~8의 결과로부터, 본 발명의 포지티브 레지스트 조성물은, 고감도, 고해상력이며, 직사각형인 프로파일을 제공할 뿐만 아니라, PCD, PED 안정성이 매우 우수하다는 것을 알 수 있다.From the results in Tables 5 to 8, it can be seen that the positive resist composition of the present invention not only provides a highly sensitive, high resolution, rectangular profile, but also has excellent PCD and PED stability.
이러한 효과는, (c)양이온 중합성 또는 (c')비닐화합물, 시클로알칸화합물, 환상에테르 화합물, 락톤화합물, 알데히드 화합물과 유기염기성 화합물을 첨가하여 얻어지는 것이다. 또한, 산발생제로 일반식(I)~(III)로 표시되는 화합물이나, 일반식(A-1)으로 표시되는 화합물을 사용함으로써, 한층 더 우수한 성능을 나타낸다.This effect is obtained by adding (c) cation polymerizable or (c ') vinyl compound, cycloalkane compound, cyclic ether compound, lactone compound, aldehyde compound and organic basic compound. Moreover, further excellent performance is shown by using the compound represented by general formula (I)-(III) and the compound represented by general formula (A-1) as an acid generator.
실시예1, 8, 9, 18, 19, 20, 31, 38, 39, 48, 49 및 50에서, 유기 염기성 화합물 B-1에서 각각, B-2, B-3, B-4, B-5로 변경하여 실시하였더니, 마찬가지의 성능이 얻어졌다.In Examples 1, 8, 9, 18, 19, 20, 31, 38, 39, 48, 49 and 50, in the organic basic compound B-1, respectively, B-2, B-3, B-4, B- When changed to 5, the same performance was obtained.
또한, 실시예 1, 8, 9, 18, 19, 20, 31, 38, 39, 48, 49 및 50에서, 계면활성제 W-1에서 각각 W-2, W-3, W-4 및 W-5로 변경하여 실시하였더니, 마찬가지의 성능이 얻어졌다.Further, in Examples 1, 8, 9, 18, 19, 20, 31, 38, 39, 48, 49 and 50, W-2, W-3, W-4 and W- in the surfactant W-1, respectively When changed to 5, the same performance was obtained.
실시예1, 8, 10, 12, 17, 18, 19 및 20에서, PHS-2를 PHS-4로 변경하여 마찬가지로 실시하였더니, 동일한 성능이 얻어졌다.In Examples 1, 8, 10, 12, 17, 18, 19, and 20, the same performance was obtained by changing PHS-2 to PHS-4, and the same performance was obtained.
또한, 실시예 31, 38, 40, 42, 47, 48, 49, 50, 51, 58, 60, 62, 67, 68, 69 및 70에서, PHS-1을 PHS-3으로 변경하여 마찬가지로 실시하였더니, 동일한 성능이 얻어졌다.In Examples 31, 38, 40, 42, 47, 48, 49, 50, 51, 58, 60, 62, 67, 68, 69, and 70, PHS-1 was changed to PHS-3. In addition, the same performance was obtained.
또한, 실시예 1, 8, 9, 18, 19, 20, 31, 38, 39, 48, 49 및 50에서, 용매를 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트/프로필렌글리콜모노메틸에테르=80/20(중량비)로 변경하여 마찬가지로 실시하였더니, 동일한 효과가 얻어졌다.In Examples 1, 8, 9, 18, 19, 20, 31, 38, 39, 48, 49, and 50, the solvent was propylene glycol monomethyl ether acetate / propylene glycol monomethyl ether = 80/20 (weight ratio). The same effect was obtained when it changed to and performed similarly.
또한, 상기 표1에 기재한 성분을 상기 용매에 용해하여, 상기 실시예 1~21의 조성물액을 0.1㎛의 폴리에틸렌제 필터로 여과하여 레지스트 용액을 제조하였다. 이러한 각 레지스트 용액에 대해서, 다음과 같이 면내 균일성을 평가하였다. In addition, the components shown in Table 1 were dissolved in the solvent, and the composition liquids of Examples 1 to 21 were filtered through a polyethylene filter of 0.1 mu m to prepare a resist solution. About each such resist solution, in-plane uniformity was evaluated as follows.
(면내 균일성)(In-plane uniformity)
각 레지스트액을 8인치 실리콘 웨이퍼상에 도포하고, 상기한 레지스트층을 도설하고 마찬가지의 처리를 실시하여, 면내균일성 측정용 레지스트 도포막을 얻었다. 이것을 다이니폰 스크린 가부시키가이샤 제품인 LambdaA에서, 도포막 두께를 웨이퍼 직경방향을 따라서 십자가 되도록 균등하게 36개 점에서 측정하였다. 각각의 측정값의 표준편차를 구하고, 그것의 3배가 50을 만족하지 않는 것을 Ο, 50 이상인 것을 ×로 평가하였다. 그 결과, 레지스트 도포용매로 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트(PGMEA)를 사용한 것(실시예1~20)은 면내 균일성이 O였다. 그것에 대해서, 레지스트 도포용매로 유산에틸(EL)을 사용한 것(실시예21)은 면내 균일성이 ×였다. 따라서, 본 발명에서, 레지스트 도포용매로 PAGMEA를 사용한 것이 바람직하다는 것을 알 수 있다.Each resist liquid was applied onto an 8-inch silicon wafer, the above-described resist layer was applied, and the same treatment was performed to obtain a resist coating film for in-plane uniformity measurement. This was measured at 36 points evenly so that the coating film thickness was equally cross | crossed along the wafer diameter direction in LambdaA by Dainippon Screen Co., Ltd. product. The standard deviation of each measured value was calculated | required, and the thing which was 50 or more and evaluated that X of 50 times that 3 times of it did not satisfy 50 was evaluated. As a result, those using propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) as the resist coating solvent (Examples 1 to 20) had in-plane uniformity. In contrast, the use of ethyl lactate (EL) as the resist coating solvent (Example 21) had an in-plane uniformity x. Therefore, in the present invention, it can be seen that it is preferable to use PAGMEA as the resist coating solvent.
(6) 등배 X선 조사에 의한 패터닝(6) Patterning by equal magnification X-ray irradiation
상기 실시예20과 비교예1의 2개의 각 레지스트 조성물을 사용하고, 상기 (1)과 마찬가지의 방법으로 막두께 0.40㎛의 레지스트막을 얻었다. 이어서, 등배 X선 조사장치(갭 값; 20nm)를 사용한 것 이외에는, 상기 (2)와 마찬가지로 패터닝하여, 상기 (3)과 동일한 방법으로 레지스트 성능(감도, 해상력 및 패턴 형상)을 평가하였다. 평가결과를 표9에 표시한다.Using the two resist compositions of the said Example 20 and the comparative example 1, the resist film of 0.40 micrometer in film thickness was obtained by the method similar to said (1). Subsequently, except for using an equal magnification X-ray irradiation apparatus (gap value; 20 nm), it patterned similarly to said (2), and evaluated resist performance (sensitivity, resolution, and pattern shape) by the method similar to said (3). The evaluation results are shown in Table 9.
상기 표9로부터, 본 발명의 레지스트 조성물이 X선 조사에 있어서도 매우 우수한 성능을 나타낸다는 것을 확실히 알 수 있다.From the above Table 9, it can be clearly seen that the resist composition of the present invention shows very excellent performance even in X-ray irradiation.
실시예(1)-2[실시예, 비교예]Example (1) -2 [Example, Comparative Example]
(1)레지스트의 도설(1) Resist drawing
하기 표 10~13에 표시한 성분을 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 8.2g에 용해시키고, 이것을 0.1㎛의 테플론필터로 여과하여 레지스트 용액을 제조하였다. 또, 실시예121의 조성물은 용매로 유산에틸을 8.2g 사용하였다.The components shown in the following Tables 10-13 were dissolved in 8.2 g of propylene glycol monomethyl ether acetate, and this was filtered through a 0.1 micrometer Teflon filter to prepare a resist solution. In the composition of Example 121, 8.2 g of ethyl lactate was used as the solvent.
각 시료용액을 스핀코터를 이용하여, 산화크롬이 피복된 유리기판(6025 기판)상에 도포하고, 100℃, 10분간 진공흡착형 핫플레이트에서 건조하여 막두께 0.5㎛인 레지스트막을 얻었다.Each sample solution was coated on a glass substrate (6025 substrate) coated with chromium oxide using a spin coater, dried at 100 ° C. for 10 minutes in a vacuum suction hot plate to obtain a resist film having a thickness of 0.5 μm.
(2)레지스트 패턴의 제조(2) Preparation of resist pattern
이 레지스트막에 전자선 묘화장치(가압전압 50KV)를 사용하여 조사하였다.This resist film was irradiated using an electron beam drawing apparatus (pressurized voltage 50 KV).
조사후에 각각 진공흡착형 핫플레이트로 (100℃에서 600초) 가열하여, 2.38% 테트라메틸암모늄히드록시드(TMAH) 수용액에 60초간 침적하고, 30초간 물로 세정하여 건조하였다. After irradiation, each was heated with a vacuum suction hot plate (600 seconds at 100 ° C.), immersed in a 2.38% aqueous tetramethylammonium hydroxide (TMAH) solution for 60 seconds, washed with water for 30 seconds, and dried.
얻어진 콘택트홀 패턴과 라인 및 공간 패턴의 단면형상을 주사형 전자현미경으로 관찰하였다.The cross-sectional shape of the obtained contact hole pattern and the line and space pattern was observed with a scanning electron microscope.
(3) 감도 및 해상력의 평가(3) evaluation of sensitivity and resolution
콘택트홀 패턴에서의 한계해상력(홀의 최소직경)을 해상력으로 하고, 또 그것의 한계해상력을 해상할 수 있는 최소조사량을 감도로 하였다. The limit resolution (minimum diameter of the hole) in the contact hole pattern was defined as the resolution, and the minimum dose that could resolve the limit resolution was defined as the sensitivity.
또한, 라인 및 공간 패턴에서 0.2㎛를 1:1의 설계치수로 해상하는 조사량을 감도로 하고, 그 조사량에서의 해상할 수 있는 최소크기를 해상도로 하였다.In addition, the dose of resolving 0.2 μm in a design dimension of 1: 1 in line and space patterns was regarded as sensitivity, and the minimum resolvable size in the dose was set to resolution.
(4)PCD의 평가(4) Evaluation of the PCD
상기 (1)의 방법으로 얻어진 레지스트막을 전자선 묘화장치내의 고진공하에서 120분간 방치하고 나서, (2)의 방법으로 레지스트 패턴을 형성하였다.The resist film obtained by the method of (1) was left to stand for 120 minutes under high vacuum in the electron beam drawing apparatus, and then the resist pattern was formed by the method of (2).
(3)의 방법으로 구해진 감도(이 경우는 레지스트막 형성후 고진공하 120분간 방치하지 않고, 바로 조사)와 동일한 조사량에서 해상할 수 있는 최소 콘택트홀 크기(직경) 또는 라인 및 공간을 구하였다. 이 크기와 (3)에서 얻어진 한계해상력이 근접값을 나타낼수록 PCD 안정성이 양호하다.The minimum contact hole size (diameter) or line and space that can be resolved at the same irradiation dose as the sensitivity obtained in the method of (3) (in this case, not immediately left for 120 minutes under high vacuum after formation of the resist film) was obtained. The PCD stability is better as this magnitude and the marginal resolution obtained in (3) show a proximity value.
(5)PED의 평가(5) Evaluation of PED
레지스트 패턴을 형성할 경우에, 조사후 전자선 묘화장치내의 고진공하에서 120분간 방치하는 공정을 추가하는 것 이외에는, (2)와 동일한 방법으로 행하였다. (3)의 방법으로 구한 감도(이 경우는 조사후의 고진공하 120분간 방치하는 공정은 없고, 바로 가열함)와 동일한 조사량에서 해상할 수 있는 최소 콘택트홀 크기(직경) 또는 라인 및 공간을 구하였다. 이 크기와 (3)에서 얻어진 한계해상력이 근접값을 나타낼수록 PED 안정성이 양호하다. When forming a resist pattern, it carried out by the method similar to (2) except adding the process of leaving to stand for 120 minutes under high vacuum in an electron beam drawing apparatus after irradiation. The minimum contact hole size (diameter) or the line and space that can be resolved at the same dose as the sensitivity obtained in the method (3) (in this case, there is no process left for 120 minutes under high vacuum after irradiation, but is heated immediately) was obtained. . As the magnitude and the marginal resolution obtained in (3) show a proximal value, the PED stability is better.
산발생제PAG-1은 다음과 같다.Acid generator PAG-1 is as follows.
사용된 바인더수지의 조성, 물성 등은 다음과 같다.The composition and physical properties of the binder resin used are as follows.
(c-3): p-히드록시스티렌/p-t-부톡시카르복실스티렌 공중합체(몰비: 80/20), 중량평균 분자량(Mw) 13000, 분자량분포(Mw/Mn) 1.4(c-3): p-hydroxy styrene / p-t-butoxycarboxy styrene copolymer (molar ratio: 80/20), weight average molecular weight (Mw) 13000, molecular weight distribution (Mw / Mn) 1.4
(c-3)': Mw 8000(c-3) ': Mw 8000
(c-4): p-히드록시스티렌/p-(1-에톡시에톡시)스티렌 공중합체(몰비: 70/30), 중량평균 분자량(Mw) 12000, 분자량분포(Mw/Mn) 1.3(c-4): p-hydroxy styrene / p- (1-ethoxyethoxy) styrene copolymer (molar ratio: 70/30), weight average molecular weight (Mw) 12000, molecular weight distribution (Mw / Mn) 1.3
(c-4)': Mw 7000(c-4) ': Mw 7000
(c-21): p-히드록시스티렌/t-부틸메타크릴레이트 공중합체(몰비: 70/30), Mw 16000, 분자량분포(Mw/Mn) 2.0(c-21): p-hydroxy styrene / t-butyl methacrylate copolymer (molar ratio: 70/30), Mw 16000, molecular weight distribution (Mw / Mn) 2.0
(c-21)': Mw 9500(c-21) ': Mw 9500
(c-22):p-히드록시스티렌/p-(1-t-부톡시에톡시)스티렌 공중합체(몰비: 85/15), Mw 12000, 분자량분포(Mw/Mn) 1.1(c-22): p-hydroxystyrene / p- (1-t-butoxyethoxy) styrene copolymer (molar ratio: 85/15), Mw 12000, molecular weight distribution (Mw / Mn) 1.1
(C-22)': Mw 7000(C-22) ': Mw 7000
(c-28): p-히드록시스티렌/p-(1-페네틸옥시에톡시)스티렌 공중합체(몰비: 85/15), Mw 12000, 분자량분포(Mw/Mn) 1.2(c-28): p-hydroxystyrene / p- (1-phenethyloxyethoxy) styrene copolymer (molar ratio: 85/15), Mw 12000, molecular weight distribution (Mw / Mn) 1.2
(c-28)': Mw 7000(c-28) ': Mw 7000
(c-30): p-히드록시스티렌/p-(1-페녹시에톡시에톡시)스티렌 공중합체(몰비: 85/15), Mw 13000, 분자량 분포(Mw/Mn) 1.2(c-30): p-hydroxystyrene / p- (1-phenoxy ethoxy ethoxy) styrene copolymer (molar ratio: 85/15), Mw 13000, molecular weight distribution (Mw / Mn) 1.2
(c-30)': Mw 8000(c-30) ': Mw 8000
(c-33): p-히드록시스티렌/p-(1-p-시클로헥실페녹시에톡시)스티렌 공중합체(몰비: 85/15), Mw 13000, 분자량 분포(Mw/Mn) 1.2(c-33): p-hydroxystyrene / p- (1-p-cyclohexylphenoxyethoxy) styrene copolymer (molar ratio: 85/15), Mw 13000, molecular weight distribution (Mw / Mn) 1.2
(c-33)': Mw 8000(c-33) ': Mw 8000
(PHS-1): 폴리(P-히드록시스티렌)(니폰 조타치 가부시키가이샤 제품, 상품명 VP-8000)(PHS-1): poly (P-hydroxy styrene) (Nippon-Joitachi Co., Ltd., brand name VP-8000)
(PHS-2): 폴리(P-히드록시스티렌)(니폰 조타치 가부시키가이샤 제품, 상품명 VP-5000)(PHS-2): poly (P-hydroxy styrene) (Nippon-Joitachi, brand name VP-5000)
(PHS-3): 폴리(P-히드록시스티렌)(토호 가까꾸 가부시키가이샤 제품, 상품명 H-80A)(PHS-3): Poly (P-hydroxy styrene) (Toho Chemical Co., Ltd., brand name H-80A)
(PHS-4): 폴리(P-히드록시스티렌)(토호 가까꾸 가부시키가이샤 제품, 상품명 H-60A)(PHS-4): Poly (P-hydroxy styrene) (Toho Chemical Co., Ltd., brand name H-60A)
(PHS/St: 합성예1에서 합성된 것): p-히드록시스티렌/스티렌(몰비: 80/20), Mw 26000, 분자량분포(Mw/Mn) 1.9(PHS / St: synthesized in Synthesis Example 1): p-hydroxystyrene / styrene (molar ratio: 80/20), Mw 26000, molecular weight distribution (Mw / Mn) 1.9
(PHS/St2): Mw 15600(PHS / St2): Mw 15600
유기염기성 화합물에 대해서는, 다음과 같다. About an organic basic compound, it is as follows.
B-1: 2,4,5-트리페닐이미다졸B-1: 2,4,5-triphenylimidazole
B-2: 1,5-디아자비시클로[4.3.0]노나-5-엔B-2: 1,5-diazabicyclo [4.3.0] nona-5-ene
B-3: 4-디메틸아미노피리딘B-3: 4-dimethylaminopyridine
B-4: 1,8-디아자비시클로[5.4.0]운데카-7-엔B-4: 1,8-diazabicyclo [5.4.0] undec-7-ene
B-5: N-시클로헥실-N'-몰폴리노에틸티오요소B-5: N-cyclohexyl-N'-morpholinoethylthiourea
계면활성제에 대해서는, 다음과 같다.About surfactant, it is as follows.
W-1: 트로이졸 S-366(트로이 케미컬 가부시키가이샤 제품)W-1: Troisol S-366 (Troy Chemical Co., Ltd.)
W-2: Megafac F176(다이니폰 잉크 가부시키가이샤 제품)W-2: Megafac F176 (product of Dainippon Ink Industries, Ltd.)
W-3: Megafac R08(다이니폰 잉크 가부시키가이샤 제품)W-3: Megafac R08 (product of Dainippon Ink Corporation)
W-4: 폴리실록산폴리머 KP-341(신에쓰 가까꾸 고교 가부시키가이샤 제품)W-4: Polysiloxane Polymer KP-341 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.)
W-5: Surflon S-382(아사히 글래스 가부시키가이샤 제품)W-5: Surflon S-382 (Asahi Glass Co., Ltd.)
표14~17의 결과로부터, 본 발명의 마스크 제조용 포지티브 전자선 레지스트 조성물은, 고감도, 고해상력이며, 직사각형인 패턴프로파일을 제공할 뿐만 아니라, PCD, PED 안정성이 매우 우수하다는 것을 알 수 있다.From the results of Tables 14-17, it can be seen that the positive electron beam resist composition for mask production of the present invention not only provides a pattern profile with high sensitivity and high resolution, but also has excellent PCD and PED stability.
이러한 효과는, (c)양이온 중합성화합물 또는 (c')비닐화합물, 시클로알칸화합물, 환상에테르 화합물, 락톤화합물, 알데히드 화합물과 유기염기성 화합물을 첨가하여 얻어지는 것이다. 또한, 산발생제로 일반식(I)~(III)로 표시되는 화합물이나, 일반식(A-1)으로 표시되는 화합물을 사용함으로써, 한층 더 우수한 성능을 나타낸다.This effect is obtained by adding (c) a cationically polymerizable compound or (c ') vinyl compound, a cycloalkane compound, a cyclic ether compound, a lactone compound, an aldehyde compound and an organic basic compound. Moreover, further excellent performance is shown by using the compound represented by general formula (I)-(III) and the compound represented by general formula (A-1) as an acid generator.
실시예101, 108, 109, 118, 119, 120, 131, 138, 139, 148, 149 및 150에서, 유기 염기성 화합물을 B-1에서 각각, B-2, B-3, B-4, B-5로 변경하여 실시하였더니, 마찬가지의 성능이 얻어졌다.In Examples 101, 108, 109, 118, 119, 120, 131, 138, 139, 148, 149 and 150, the organic basic compound is selected from B-1, B-2, B-3, B-4 and B, respectively. When changed to -5, the same performance was obtained.
또한, 실시예 101, 108, 109, 118, 119, 120, 131, 138, 139, 148, 149 및 150에서, 계면활성제를 W-1에서 각각 W-2, W-3, W-4 및 W-5로 변경하여 실시하였더니, 동일한 성능이 얻어졌다.Further, in Examples 101, 108, 109, 118, 119, 120, 131, 138, 139, 148, 149 and 150, the surfactants in W-1 were W-2, W-3, W-4 and W, respectively. When changed to -5, the same performance was obtained.
실시예101, 108, 110, 112, 117, 118, 119 및 120에서, PHS-2을 PHS-4로 변경하여 마찬가지로 실시하였더니, 동일한 성능이 얻어졌다.In Examples 101, 108, 110, 112, 117, 118, 119 and 120, the same performance was obtained by changing PHS-2 to PHS-4, and the same performance was obtained.
또한, 실시예 131, 138, 140, 147, 148, 149, 150, 151, 158, 160, 162, 167, 168, 169 및 170에서, PHS-1을 PHS-3으로 변경하여 마찬가지로 실시하였더니, 동일한 성능이 얻어졌다.In addition, in Examples 131, 138, 140, 147, 148, 149, 150, 151, 158, 160, 162, 167, 168, 169, and 170, PHS-1 was changed to PHS-3, The same performance was obtained.
또한, 실시예 101, 108, 109, 118, 119, 120, 131, 138, 139, 148, 149 및 150에서, 용매를 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트/프로필렌글리콜모노메틸에테르=80/20(중량비)로 변경하여 마찬가지로 실시하였더니, 동일한 효과가 얻어졌다.Further, in Examples 101, 108, 109, 118, 119, 120, 131, 138, 139, 148, 149 and 150, the solvent was propylene glycol monomethyl ether acetate / propylene glycol monomethyl ether = 80/20 (weight ratio). The same effect was obtained when it changed to and performed similarly.
또한, 상기 표10에 기재한 성분을 상기 용매에 용해하여, 상기 실시예 101~121의 조성물액을 0.1㎛의 폴리에틸렌제 필터로 여과하여 레지스트 용액을 제 조하였다. 이러한 각 레지스트 용액에 대해서, 다음과 같이 면내 균일성을 평가하였다.In addition, the components shown in Table 10 were dissolved in the solvent, and the composition liquids of Examples 101 to 121 were filtered through a 0.1 µm polyethylene filter to prepare a resist solution. About each such resist solution, in-plane uniformity was evaluated as follows.
(면내 균일성)(In-plane uniformity)
각 레지스트 용액을 산화크롬을 피복한 유리기판(6025기판)상에 도포하고, 상기한 레지스트층을 도설하고 마찬가지의 처리를 실시하여, 면내균일성 측정용 레지스트 도포막을 얻었다. 이것을 다이니폰 스크린 가부시키가이샤 제품인 LambdaA에서, 도포 막두께를 웨이퍼 직경방향을 따라서 십자가 되도록 균등하게 36개점에서 측정하였다. 각각의 측정값의 표준편차를 구하고, 그것의 3배가 50을 만족하지 않는 것을 O, 50 이상인 것을 ×로 평가하였다. 그 결과, 레지스트 도포용매로 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트(PGMEA)를 사용한 것(실시예101~120)은 면내 균일성이 O였다. 그것에 대해서, 레지스트 도포용매로 유산에틸(EL)을 사용한 것(실시예121)은 면내 균일성이 ×였다. Each resist solution was applied onto a glass substrate (6025 substrate) coated with chromium oxide, and the above-described resist layer was coated and subjected to the same treatment to obtain a resist coating film for in-plane uniformity measurement. This was measured at 36 points evenly so that the coating film thickness was equally cross | crossed along the wafer diameter direction in LambdaA by Dainippon Screen Co., Ltd. product. The standard deviation of each measured value was calculated | required, and it evaluated that the thing which is three times that 50 does not satisfy 50 and which is 50 or more. As a result, those using propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) as the resist coating solvent (Examples 101 to 120) had in-plane uniformity. In contrast, the use of ethyl lactate (EL) as the resist coating solvent (Example 121) had an in-plane uniformity x.
따라서, 본 발명에서, 레지스트 도포용매로 PAGMEA를 사용한 것이 바람직하다는 것을 알 수 있다.Therefore, in the present invention, it can be seen that it is preferable to use PAGMEA as the resist coating solvent.
(2) 네가티브 레지스트 조성물(2) negative resist composition
[구성소재의 합성예][Synthesis example of component material]
(1-1) 알칼리 가용성 수지(1-1) alkali-soluble resin
1) 3-t-부톡시스티렌 17.6g을 건조 THF 27g에 첨가한 후에, 질소기류하 70℃로 가열하였다. 반응온도가 안정되면, 와코 쥰야쿠 가부시키가이샤 제품인 아조계 라디칼 개시제 V-601을 상기 단량체의 2몰%로 첨가하여, 반응을 개시하였다. 3시간 반응시킨 다음, 다시 V-601을 2몰% 첨가하고, 3시간 더 반응시켰다. 반응혼합물을 THF로 희석하고, 다량의 메탄올중에 투입하여 석출시켰다. 얻어진 중합체를 일반적인 방법으로 염산 산성용액하에서 분해하고, 헥산중에서 석출시키고 나서, 다시 재침전 정제를 2회 반복하고, 감압하에서 건조하여 (P-1)를 얻었다. THF용매 GPC측정으로, 분자량(Mw: 폴리스티렌 환산), 분자량분산도(Mw/Mn)를 구하였다.1) 17.6 g of 3-t-butoxystyrene was added to 27 g of dry THF, and then heated to 70 ° C. under a stream of nitrogen. When the reaction temperature was stabilized, azo radical initiator V-601 manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd. was added in 2 mol% of the monomer to initiate the reaction. After reacting for 3 hours, 2 mol% of V-601 was added again, and further reacted for 3 hours. The reaction mixture was diluted with THF and poured into a large amount of methanol to precipitate. The obtained polymer was decomposed under an acid solution of hydrochloric acid by a general method, precipitated in hexane, and reprecipitation purification was repeated twice, followed by drying under reduced pressure to obtain (P-1). The molecular weight (Mw: polystyrene conversion) and molecular weight dispersion degree (Mw / Mn) were calculated | required by THF solvent GPC measurement.
2) 단량체를 변경한 것 이외에는, 거의 마찬가지로 하여 (P-2)~(P-4)를 얻었다.2) Except having changed the monomer, it carried out almost similarly and obtained (P-2)-(P-4).
3) 3-t-부톡시스티렌 17.6g을 -78℃의 탈기건조 THF중, s-부틸리튬을 개시제로 리빙 음이온을 중합하였다. 3시간의 반응후에, 탈기한 메탄올에서 반응을 종료하였다. 그리고, 다량의 메탄올중에 투입하여, 석출된 분체를 여과하여 회수하고, 다시 재침전 정제를 2회 반복한 후, 감압건조하여 수지를 얻었다. 일반적인 방법으로 염산 산성하에서, t-부톡시기를 분해하여, (P-1')를 얻었다.3) Living anion was polymerized with s-butyllithium as an initiator in 17.6 g of 3-t-butoxystyrene in degassed dry THF at -78 ° C. After 3 hours of reaction, the reaction was terminated in degassed methanol. Then, the mixture was thrown into a large amount of methanol, and the precipitated powder was collected by filtration, and reprecipitation purification was repeated twice, followed by drying under reduced pressure to obtain a resin. Under normal hydrochloric acid, t-butoxy group was decomposed to give (P-1 ′).
4) 3,4-디메톡시스티렌 16.4g(0.1몰), 4-t-부톡시스티렌 158.7g(0.9몰)을 건조 THF에 용해하고, 질소기류하 70℃로 가열하고, 와코 쥰야쿠 가부시키가이샤 제품인 아조계 라디칼 개시제 V-601을 상기 단량체 총몰수의 2몰%로 첨가하였다. 8시간 반응시킨 후, 반응액을 THF로 희석하고, 헥산중에서 침전시켜서, 정제하여 중합체를 회수하였다. 일반적인 방법으로 산에서 분해하여 (P-5)를 얻었다. GPC법으로 측정하여, 중량평균 분자량(Mw), 분자량분산도(Mw/Mn)을 결정하였다.4) 16.4 g (0.1 mol) of 3,4-dimethoxystyrene and 158.7 g (0.9 mol) of 4-t-butoxystyrene were dissolved in dry THF, heated to 70 DEG C under nitrogen stream, and Wako Pure Chemical Industries, Ltd. Kazo's azo radical initiator V-601 was added at 2 mol% of the total moles of the monomers. After reacting for 8 hours, the reaction solution was diluted with THF, precipitated in hexane, and purified to recover the polymer. (P-5) was obtained by decomposition with acid in the usual manner. It measured by GPC method, and determined the weight average molecular weight (Mw) and molecular weight dispersion degree (Mw / Mn).
상기와 마찬가지의 방법, 및 보호된 단량체(예: 4-벤질옥시스티렌)를 사용하여 BF3ㆍEtO2에 의한 양이온중합을 분간하여 사용하여 (P-5')~(P-42)를 합성하였다. Synthesis of (P-5 ') to (P-42) using the same method as described above and cationic polymerization by BF 3 EtO 2 using a protected monomer such as 4-benzyloxystyrene It was.
3,4-디메톡시스티렌 1.64g(0.01몰), 4-t-부톡시스티렌 15.9g(0.09몰)을 건조 THF에 용해하고, 관을 밀봉한 가운데 -78℃에서 1mmol의 s-부틸리튬을 사용하며, 유리 시일을 제거하여 반응을 개시시켰다. 다량의 헥산중에 침전시킨 분체를 회수하여 정제하였다. 정법을 사용하고 산에서 처리하여 (P-5"')를 얻었다.1.64 g (0.01 mol) of 3,4-dimethoxystyrene and 15.9 g (0.09 mol) of 4-t-butoxystyrene were dissolved in dry THF, and 1 mmol of s-butyllithium at -78 ° C was sealed while the tube was sealed. Used to initiate the reaction by removing the free seal. The powder precipitated in a large amount of hexane was recovered and purified. Treatment with acid using the correct method yielded (P-5 "').
(2) 산발생제(2) acid generators
1)펜타플루오로벤젠술폰산테트라메틸암모늄염의 합성1) Synthesis of pentafluorobenzenesulfonic acid tetramethylammonium salt
펜타플루오로벤젠술포닐클로라이드 25g을 얼음냉각하에 메탄올 100㎖에 용해시키고, 이것에 25%의 테트라메틸암모늄히드록시드 수용액 100g을 천천히 첨가하였다. 실온에서 3시간 교반하여 펜타플루오로벤젠술폰산테트라메틸암모늄염의 용액을 얻었다. 이 용액을 술포늄염, 요오드늄염과의 염교환에 사용하였다.25 g of pentafluorobenzenesulfonyl chloride was dissolved in 100 ml of methanol under ice cooling, and 100 g of 25% aqueous tetramethylammonium hydroxide solution was slowly added thereto. It stirred at room temperature for 3 hours and obtained the solution of the pentafluorobenzene sulfonate tetramethylammonium salt. This solution was used for salt exchange with sulfonium salts and iodonium salts.
2)트리페닐술포늄펜타플루오로벤젠술포네이트의 합성2) Synthesis of triphenylsulfonium pentafluorobenzenesulfonate
디페닐술폭시드 50g을 벤젠 800㎖에 용해시키고, 이것에 염화알루미늄 200g을 첨가하고 24시간 환류하였다. 반응액을 얼음 2ℓ에 천천히 주입하고, 여기에 진한염산 400㎖를 첨가하여 70℃에서 10분 가열하였다. 이 수용액을 초산에틸 500㎖로 세정하고, 여과한 후에 요오드화암모늄 200g을 물 400㎖에 용해한 것을 첨가하였다. 석출된 분체를 여과하여 회수한 다음, 수세한 후 초산에틸로 세정, 건조하여 트리페닐술포늄요오디드 70g을 얻었다.50 g of diphenyl sulfoxide was dissolved in 800 ml of benzene, and 200 g of aluminum chloride was added thereto, and the mixture was refluxed for 24 hours. The reaction solution was slowly poured into 2 l of ice, and 400 ml of concentrated hydrochloric acid was added thereto, followed by heating at 70 ° C for 10 minutes. This aqueous solution was washed with 500 ml of ethyl acetate, and after filtering, 200 g of ammonium iodide dissolved in 400 ml of water was added. The precipitated powder was collected by filtration, washed with water, washed with ethyl acetate and dried to obtain 70 g of triphenylsulfonium iodide.
트리페닐술포늄요오디드 30.5g을 메탄올 1000㎖에 용해시키고, 이 용액에 산화은 19.1g을 첨가하고, 실온에서 4시간 교반하였다. 용액을 여과하고, 여기에 과잉량의 펜타플루오로벤젠술폰산테트라메틸암모늄염의 용액을 첨가하였다. 반응액을 농축하고, 이것을 디클로로메탄 500㎖에 용해하고, 이 용액을 5%의 테트라메틸암모늄히드록시드 수용액 및 물로 세정하였다. 유기상을 무수황산나트륨으로 건조한 후, 농축하여 트리페닐술포늄펜타플루오로벤젠술포네이트 (I-1)를 얻었다.30.5 g of triphenylsulfonium iodide was dissolved in 1000 ml of methanol, 19.1 g of silver oxide was added to this solution, and the mixture was stirred at room temperature for 4 hours. The solution was filtered and an excess solution of pentafluorobenzenesulfonic acid tetramethylammonium salt was added thereto. The reaction solution was concentrated and dissolved in 500 ml of dichloromethane, and the solution was washed with 5% aqueous tetramethylammonium hydroxide solution and water. The organic phase was dried over anhydrous sodium sulfate and then concentrated to give triphenylsulfonium pentafluorobenzenesulfonate (I-1).
3) 디(4-t-아밀페닐)요오드늄펜타플루오로벤젠술포네이트의 합성3) Synthesis of Di (4-t-amylphenyl) iodoniumpentafluorobenzenesulfonate
t-아밀벤젠 60g, 요오드산칼륨 39.5g, 무수초산 81g, 디클로로메탄 170㎖을 혼합하고, 여기에 얼음냉각하에서 진한 황산 66.8g을 천천히 적하하였다. 얼음냉각하에서 2시간 교반한 다음, 실온에서 10시간 교반하였다. 반응액에 얼음냉각하면서 물 500㎖를 첨가하고, 이것을 디클로로메탄으로 추출, 유기상을 탄산수소나트륨, 물로 세정한 후 농축하여 디(4-t-아밀페닐)요오드늄황산염을 얻었다. 이 황산염을, 과잉량의 펜타플루오로벤젠술폰산테트라메틸암모늄염의 용액에 첨가하였다. 이 용액에 물 500㎖를 첨가하고, 이것을 디클로로메탄으로 추출, 유기상을 5% 테트라메틸암모늄히드록시드 수용액, 및 물로 세정한 후 농축하여 (4-t-아밀페닐)요오드늄펜타플루오로벤젠술포네이트(III-1)를 얻었다.60 g of t-amylbenzene, 39.5 g of potassium iodide, 81 g of acetic anhydride, and 170 ml of dichloromethane were mixed, and 66.8 g of concentrated sulfuric acid was slowly added dropwise thereto under ice cooling. The mixture was stirred for 2 hours under ice cooling, and then for 10 hours at room temperature. 500 ml of water was added to the reaction liquid with ice cooling, and this was extracted with dichloromethane, and the organic phase was washed with sodium bicarbonate and water, and then concentrated to give di (4-t-amylphenyl) iodonium sulfate. This sulfate was added to the solution of the excess amount of pentafluorobenzenesulfonic acid tetramethylammonium salt. 500 ml of water was added to the solution, which was extracted with dichloromethane, the organic phase was washed with 5% aqueous tetramethylammonium hydroxide solution, and washed with water and concentrated to give (4-t-amylphenyl) iodiumpentafluorobenzenesulfo. Nate (III-1) was obtained.
기타 화합물에 대해서도 상기한 것과 동일한 방법을 사용하여 합성할 수 있다.Other compounds can also be synthesized using the same method as described above.
(3) 가교제(3) crosslinking agent
가교제[HM-1]의 합성Synthesis of Crosslinking Agent [HM-1]
1-[α-메틸-α-(4-히드록시페닐)에틸]-4-[α,α-비스(4-히드록시페닐)에틸]벤젠 20g(혼슈 가까꾸 고교 가부시키가이샤 제품 Tris-PA)을 10% 수산화칼륨 수용액에 첨가하고, 교반하여 용해하였다. 그리고 나서, 이 용액을 교반하면서 37% 포르말린 수용액 60㎖를 실온하에서 1시간에 걸쳐서 천천히 첨가하였다. 실온하에서 6시간 더 교반시킨 후, 묽은 황산 수용액에 투입하였다. 석출물을 여과하고, 충분히 물로 세정한 후, 메탄올 30㎖로 재결정하여 하기 구조의 히드록시메틸기를 갖는 페놀유도체[HM-1]의 백색분말 20g을 얻었다. 순도는 92%였다(액체 크로마토그래피법).20 g of 1- [α-methyl-α- (4-hydroxyphenyl) ethyl] -4- [α, α-bis (4-hydroxyphenyl) ethyl] benzene (Honshu Kagyo Kogyo KK) Tris-PA ) Was added to a 10% aqueous potassium hydroxide solution, and stirred to dissolve. Then, 60 ml of 37% aqueous formalin aqueous solution was slowly added at room temperature over 1 hour while stirring the solution. After stirring for further 6 hours at room temperature, the solution was poured into a dilute sulfuric acid aqueous solution. The precipitate was filtered, sufficiently washed with water, and then recrystallized with 30 ml of methanol to obtain 20 g of a white powder of phenol derivative [HM-1] having a hydroxymethyl group having the following structure. Purity was 92% (liquid chromatography).
가교제[MM-1]의 합성Synthesis of Crosslinking Agent [MM-1]
상기 합성예에서 얻어진 히드록시메틸기를 갖는 페놀유도체[HM-1] 20g을 1L의 메탄올에 첨가하고, 가열교반하여 용해하였다. 그리고 나서, 이 용액에 진한 황산 1㎖를 첨가하고, 12시간 가열환류하였다. 반응종료후, 반응액을 냉각하고 탄산칼륨 2g을 첨가하였다. 이 혼합물을 충분히 농축시킨 후, 초산에틸 300㎖를 첨가하였다. 이 용액을 물로 세정한 후, 농축건조하여 고체화시켜서 하기 구조의 메톡시메틸기를 갖는 페놀유도체[MM-1]의 백색고체 22g을 얻었다. 순도는 90%였다(액체 크로마토그래피법).
20 g of a phenol derivative [HM-1] having a hydroxymethyl group obtained in the above synthesis example was added to 1 L of methanol, and stirred by heating to dissolve it. Then, 1 ml of concentrated sulfuric acid was added to this solution, and the mixture was heated to reflux for 12 hours. After the reaction was completed, the reaction solution was cooled and 2 g of potassium carbonate was added. After the mixture was sufficiently concentrated, 300 ml of ethyl acetate was added. The solution was washed with water, concentrated to dryness and solidified to obtain 22 g of a white solid of phenol derivative [MM-1] having a methoxymethyl group having the following structure. Purity was 90% (liquid chromatography).
또한, 동일하게 하여 이하에 표시한 페놀유도체를 합성하였다.In the same manner, the phenol derivatives shown below were synthesized.
실시예(2)-1[실시예, 비교예]Example (2) -1 [Example, Comparative Example]
(1) 레지스트의 도설(1) resist drawing
하기 표18~21에 표시된 성분을 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 8.2g에 용해시키고, 이것을 0.1㎛의 테플론필터로 여과하여 레지스트 용액을 제조하였다. 또, 실시예(1')의 조성물은 용매로 유산에틸을 8.2g 사용하였다.The components shown in Tables 18 to 21 were dissolved in 8.2 g of propylene glycol monomethyl ether acetate, and this was filtered through a 0.1 µm Teflon filter to prepare a resist solution. In the composition of Example (1 '), 8.2 g of ethyl lactate was used as the solvent.
각 시료용액을 스핀코터를 이용하여, 실리콘웨이퍼상에 도포하고, 120℃, 90초간 진공흡착형 핫플레이트에서 건조하여, 막두께 0.5㎛의 레지스트막을 얻었다. Each sample solution was applied onto a silicon wafer using a spin coater, dried at 120 ° C. for 90 seconds in a vacuum suction hot plate to obtain a resist film having a thickness of 0.5 μm.
상기 표18~21에 표시된 각 성분을 하기 상세하게 표시한다. Each component shown in the said Table 18-21 is shown in detail below.
〈수지〉<Suzy>
P-101: 폴리(p-히드록시스티렌) Mw 10,000P-101: Poly (p-hydroxystyrene) Mw 10,000
Mw/Mn = 1.4 Mw / Mn = 1.4
P-102: 노볼락수지P-102: Novolak Resin
m-크레졸/p-크레졸 = 45/55(몰비) m-cresol / p-cresol = 45/55 (molar ratio)
Mw 6,500
Mw 6,500
(용매)(menstruum)
PGME: 프로필렌글리콜모노메틸에테르PGME: Propylene Glycol Monomethyl Ether
PGMEA: 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트PGMEA: propylene glycol monomethyl ether acetate
(유기염기성 화합물)(Organic basic compound)
B-1: 2,4,5-트리페닐이미다졸B-1: 2,4,5-triphenylimidazole
B-2: 1,5-디아자비시클로[4.3.0]-노나-5-엔B-2: 1,5-diazabicyclo [4.3.0] -nona-5-ene
B-3: 4-디메틸아미노피리딘 B-3: 4-dimethylaminopyridine
B-4: 1,8-디아자비시클로[5.4.0]운데카-7-엔B-4: 1,8-diazabicyclo [5.4.0] undec-7-ene
B-5: N-시클로헥실-N'-몰폴리노에틸티오요소B-5: N-cyclohexyl-N'-morpholinoethylthiourea
(계면활성제)(Surfactants)
W-1: 트로이졸 S-366(트로이 케미컬 가부시키가이샤 제품)W-1: Troisol S-366 (Troy Chemical Co., Ltd.)
W-2: Megafac F176(다이니폰 잉크 가부시키가이샤 제품)W-2: Megafac F176 (product of Dainippon Ink Industries, Ltd.)
W-3: Megafac R08(다이니폰 잉크 가부시키가이샤 제품)W-3: Megafac R08 (product of Dainippon Ink Corporation)
W-4: 폴리실록산폴리머 KP-341(신에쓰 가까꾸 고교 가부시키가이샤 제품)W-4: Polysiloxane Polymer KP-341 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.)
W-5: Surflon S-382(아사히 글래스 가부시키가이샤 제품)W-5: Surflon S-382 (Asahi Glass Co., Ltd.)
(2) 레지스트 패턴의 제조(2) Preparation of resist pattern
이 레지스트막에 전자선 묘화장치(가압전압 50KeV)를 사용하여 조사하였다.This resist film was irradiated using an electron beam drawing apparatus (pressurized voltage 50 KeV).
조사후에 각각 110℃의 진공흡착형 핫플레이트에서 60초간 가열하고, 2.38질량% 테트라메틸암모늄히드록시드(TMAH) 수용액에 60초간 침적하고, 30초간 물로 세정하여 건조하였다. 얻어진 패턴의 단면형상을 주사형 전자현미경으로 관찰하였다.After irradiation, each was heated for 60 seconds on a vacuum adsorption hot plate at 110 ° C., and then immersed in a 2.38% by mass aqueous tetramethylammonium hydroxide (TMAH) solution for 60 seconds, washed with water for 30 seconds, and dried. The cross-sectional shape of the obtained pattern was observed with a scanning electron microscope.
(3) 감도는, 0.20㎛ 라인(라인:공간 = 1: 1)을 해상할 경우의 최소노광량을 감도로 하고, 그 조사량에서의 한계해상력(라인 및 공간이 분리해상)을 해상력으로 하였다. 0.20㎛ 라인(라인:공간 = 1: 1)이 해상되지 않는 것에 대해서는 한계해상력을 해상력으로 하고, 그 때의 조사량을 감도로 하였다.(3) Sensitivity was taken as the minimum exposure amount at the time of resolving a 0.20 micrometer line (line: space = 1: 1), and limit resolution (line and space separated resolution) in the irradiation amount was made into resolution. When the 0.20 µm line (line: space = 1: 1) was not resolved, the limit resolution was regarded as resolution, and the irradiation dose at that time was regarded as sensitivity.
PCD, PED 안정성 평가는 다음과 같이 실시하였다.PCD and PED stability evaluation was performed as follows.
상기 (1)의 방법으로 도설된 레지스트막을 전자선 묘화장치에서 120분간 방치하고 나서, (2)의 방법으로 레지스트 패턴을 형성하였다. (3)의 방법으로 구해진 최소조사량(이 경우는, 레지스트막 형성후 바로 조사)와 동일한 조사량에서 해상할 수 있는 최소 패턴크기를 구하고, 이 크기와 (3)에서 얻어진 한계해상력과의 차가 3% 이내인 것을 PCD 안정성 합격으로 하였다.After the resist film coated by the method of (1) above was allowed to stand for 120 minutes in an electron beam drawing apparatus, a resist pattern was formed by the method of (2). Determine the minimum pattern size that can be resolved at the same dose as the minimum dose obtained in the method (3) (in this case, immediately after formation of the resist film), and the difference between this size and the marginal resolution obtained in (3) is 3%. What was within was made PCD stability pass.
또한, 레지스트 패턴을 형성하는 경우에, 조사후 전자선 묘화장치내의 120분간 방치하는 공정을 추가하는 것 이외에는, (2)와 동일한 방법으로 행하였다. (3)의 방법으로 구한 최소조사량(이 경우는, 레지스트막을 형성한 다음, 바로 조사함)와 동일한 조사량에서 해상할 수 있는 최소 패턴크기를 구하고, 이 크기와 (3)에서 얻어진 한계해상력과의 차가 3% 이내인 것을 PED 안정성 합격으로 하였다.In addition, when forming a resist pattern, it carried out by the method similar to (2) except adding the process of leaving to stand for 120 minutes in an electron beam drawing apparatus after irradiation. Determine the minimum pattern size that can be resolved at the same dose as the minimum dose obtained in the method of (3) (in this case, immediately after forming the resist film), and compare this size with the limit resolution obtained in (3). The difference within 3% was made into PED stability pass.
그리고, PCD 안정성 및 PED 안정성 모두 합격인 레지스트를 ◎,And the resist which passed both PCD stability and PED stability is (◎)
PCD 안정성 및 PED 안정성 하나만이 합격인 레지스트를 O,Only PCD stability and PED stability can pass resists
PCD 안정성 및 PED 안정성 모두 불합격인 레지스트를 ×로 평가하였다.Resists that failed both PCD stability and PED stability were evaluated with x.
표18~21의 레지스트의 성능평가 결과를, 각각 표22~25에 표시하였다. The performance evaluation results of the resists of Tables 18 to 21 are shown in Tables 22 to 25, respectively.
[평가결과의 설명][Explanation of Evaluation Results]
표22~25의 결과로부터, 본 발명에 관한 질소함유 화합물, 알칼리 가용성 수지, 가교제와 산발생제를 사용한 레지스트 조성물이, 본 발명 이외의 조성물[비교예201~203]보다도 고감도, 고해상력이며 직사각형인 프로파일을 나타내며, PCD, PED 안정성도 향상될 뿐만 아니라, 우수한 성능을 보유하는 것을 알 수 있다.From the results of Tables 22 to 25, the resist composition using the nitrogen-containing compound, the alkali-soluble resin, the crosslinking agent and the acid generator according to the present invention is more sensitive, higher resolution, and rectangular than the compositions other than the present invention [Comparative Examples 201 to 203]. It shows that the phosphorus profile, not only improves PCD and PED stability, but also has excellent performance.
또한, 실시예205, 209, 225, 228, 258, 262, 278, 281에서, 단분산의 알칼리 가용성 수지를 사용하면 감도가 현저하게 향상된다는 것도 알 수 있다.In Examples 205, 209, 225, 228, 258, 262, 278, and 281, it can also be seen that the use of monodisperse alkali-soluble resins significantly improves sensitivity.
또, 실시예 201 및 254에서, 유기염기성 화합물을 B-1에서 각각 B-2, B-3, B-4, B-5로 변경하여 실시하였더니, 동일한 성능이 얻어졌다.In Examples 201 and 254, the organic basic compound was changed from B-1 to B-2, B-3, B-4, and B-5, and the same performance was obtained.
또한, 실시예 201 및 254에서, 계면활성제를 W-1에서 각각 W-2, W-3, W-4, W-5로 변경하여 실시하였더니, 동일한 성능이 얻어졌다.In Examples 201 and 254, the surfactant was changed from W-1 to W-2, W-3, W-4, and W-5, respectively, and the same performance was obtained.
그리고, 실시예 201 및 254에서, 용매를 프로필렌글리콜모노메틸에테르로 변경하여 마찬가지로 실시하였더니, 동일한 결과가 얻어졌다.And in Examples 201 and 254, the solvent was changed to propylene glycol monomethyl ether and it carried out similarly, and the same result was obtained.
실시예 201 및 254에서, 질소함유 화합물을(Ia-12)에서, 각각 (Ia-1)~(Ia-II)로 변경하여 평가하였더니, 동일한 결과가 관찰되었다.In Examples 201 and 254, the nitrogen-containing compound was evaluated by changing from (Ia-12) to (Ia-1) to (Ia-II), respectively, and the same result was observed.
[실시예4]Example 4
실시예201 및 254의 각 레지스트 용액을 8인치 실리콘 웨이퍼상에, 상기한 것과 마찬가지로 도포, 처리하여 면내 균일성 측정용 레지스트 도포막을 얻었다. 이것을 다이니폰 스크린사 제품인 Lambda A에서, 도포막두께를 웨이퍼 직경방향을 따라서 십자가 되도록 균등하게 36개점에서 측정하였다. 표준치의 표준편차를 구하고, 그것의 3배가 50을 만족하지 않는 것을 O, 50 이상인 것을 ×로 평가하였다. Each resist solution of Examples 201 and 254 was applied and processed on an 8-inch silicon wafer in the same manner as described above to obtain a resist coating film for in-plane uniformity measurement. This was measured at 36 points | pieces evenly so that the coating film thickness might cross | intersect along the wafer diameter direction in Lambda A by Dainippon Screen. The standard deviation of the standard value was calculated | required, and it evaluated that the thing which is three times that 50 does not satisfy 50 and which is 50 or more.
결과는, 모두 O였다. 한편, 실시예1'에서는 ×였다.The result was all 0. On the other hand, in Example 1 ', it was x.
[실시예5]〈등배 X선 노광에 의한 패터닝〉Example 5 Patterning by Equal X-Ray Exposure
상기 실시예201, 비교예 201과 202의 각 레지스트 조성물을 사용하여, 상기 실시예201에서와 마찬가지의 방법으로 막두께 0.40㎛인 레지스트막을 얻었다. 이어서, 등배 X선 노광장치(갭 값; 20nm)를 사용한 것 이외에는, 상기 실시예201과 마찬가지로 하여 패터닝하고, 상기 실시예201과 동일한 방법으로 레지스트 성능(감도, 해상력, 및 패턴형상)을 평가하였다. 평가결과는 표26에 표시한다.Using the resist compositions of Example 201 and Comparative Examples 201 and 202, a resist film having a film thickness of 0.40 mu m was obtained in the same manner as in Example 201. Subsequently, the patterning was carried out in the same manner as in Example 201 except that an equal magnification X-ray exposure apparatus (gap value; 20 nm) was used, and the resist performance (sensitivity, resolution, and pattern shape) was evaluated in the same manner as in Example 201. . The evaluation results are shown in Table 26.
상기 표26으로부터, 본 발명의 레지스트 조성물이 X선 노광에서도 대단히 우수한 성능을 나타낸다는 것을 알 수 있다.From Table 26, it can be seen that the resist composition of the present invention shows very excellent performance even in X-ray exposure.
실시예(2)-2[실시예, 비교예]Example (2) -2 [Example, Comparative Example]
(1)레지스트의 도설(1) Resist drawing
하기 표 27~30에 표시한 성분을 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 8.2g에 용해시키고, 이것을 0.1㎛의 테플론필터로 여과하여 레지스트 용액을 제조하였다. 또, 실시예(401')의 조성물은 용매로 유산에틸을 8.2g 사용하였다.The components shown in the following Tables 27-30 were dissolved in 8.2 g of propylene glycol monomethyl ether acetate, and this was filtered through a 0.1 µm Teflon filter to prepare a resist solution. In the composition of Example 401 ', 8.2 g of ethyl lactate was used as the solvent.
각 시료용액을 스핀코터를 이용하여, 산화크롬이 피복된 유리기판(6025 기판)상에 도포하고, 100℃, 10분간 진공흡착형 핫플레이트에서 건조하여 막두께 0.5㎛인 레지스트막을 얻었다. Each sample solution was coated on a glass substrate (6025 substrate) coated with chromium oxide using a spin coater, dried at 100 ° C. for 10 minutes in a vacuum suction hot plate to obtain a resist film having a thickness of 0.5 μm.
상기 표27~30에 표시한 각 성분은, 상기 실시예(2)-1에서의 것과 동일하다.Each component shown in the said Table 27-30 is the same as that of the said Example (2) -1.
(2)레지스트 패턴의 제조(2) Preparation of resist pattern
이 레지스트막을 상기 실시예(2)-1과 마찬가지의 방법으로 레지스트 패턴을 제조하고, 얻어진 패턴의 단면형상을 주사형 전자현미경으로 관찰하였다.This resist film was manufactured in the same manner as in Example (2) -1, and a resist pattern was obtained. The cross-sectional shape of the obtained pattern was observed with a scanning electron microscope.
감도, 해상력, PCD 안정성 및 PED 안정성을 상기 실시예(2)-1과 동일한 방법 으로 평가하였다.Sensitivity, resolution, PCD stability and PED stability were evaluated in the same manner as in Example (2) -1.
표27~30의 레지스트 성능평가 결과를, 각각 표31~34에 표시하였다.The resist performance evaluation results of Tables 27-30 were shown in Tables 31-34, respectively.
[평가결과의 설명][Explanation of Evaluation Results]
표31~34의 결과는, 본 발명에 관한 질소함유 화합물, 알칼리 가용성 수지, 가교제와 산발생제를 사용한 레지스트 조성물이, 본 발명 이외의 조성물[비교예401~403]보다도 고감도, 고해상력이며 직사각형인 프로파일을 나타내며, PCD, PED 안정성도 향상될 뿐만 아니라, 우수한 성능을 보유하는 것을 알 수 있다.As for the result of Tables 31-34, the resist composition using the nitrogen-containing compound, alkali-soluble resin, crosslinking agent, and acid generator which concerns on this invention is more sensitive, high resolution, and rectangular than the composition [Comparative Examples 401-403] other than this invention. It shows that the phosphorus profile, not only improves PCD and PED stability, but also has excellent performance.
또한, 실시예405, 409, 425, 428, 458, 462, 478, 481에서, 단분산의 알칼리 가용성 수지를 사용하면 감도가 현저하게 향상된다는 것도 알 수 있다.Further, in Examples 405, 409, 425, 428, 458, 462, 478 and 481, it can also be seen that the sensitivity is remarkably improved when monodisperse alkali-soluble resins are used.
또, 실시예 401 및 454에서, 유기염기성 화합물을 B-1에서 각각 B-2, B-3, B-4, B-5로 변경하여 실시하였더니, 동일한 성능이 얻어졌다.In Examples 401 and 454, the organic basic compound was changed from B-1 to B-2, B-3, B-4, and B-5, and the same performance was obtained.
또한, 실시예 401 및 454에서, 계면활성제를 W-1에서 각각 W-2, W-3, W-4, W-5로 변경하여 실시하였더니, 동일한 성능이 얻어졌다.In Examples 401 and 454, the surfactants were changed from W-1 to W-2, W-3, W-4, and W-5, respectively, whereby the same performance was obtained.
그리고, 실시예 401 및 454에서, 용매를 프로필렌글리콜모노메틸에테르로 변경하여 마찬가지로 실시하였더니, 동일한 결과가 얻어졌다.And in Examples 401 and 454, the solvent was changed to propylene glycol monomethyl ether and it carried out similarly, and the same result was obtained.
실시예 401 및 454에서, 질소함유 화합물을(Ia-12)에서, 각각 (Ia-1)~(Ia-II)로 변경하여 평가하였더니, 동일한 결과가 관찰되었다.In Examples 401 and 454, the nitrogen-containing compound was evaluated in (Ia-12) by changing to (Ia-1) to (Ia-II), respectively, and the same result was observed.
[실시예4]Example 4
실시예401 및 454의 각 레지스트 용액을 산화크롬이 피복된 유기피판(6025기판)상에, 상기한 것과 마찬가지로 도포, 처리하여 면내 균일성 측정용 레지스트 도포막을 얻었다. 이것을 다이니폰 스크린사 제품인 Lambda A에서, 도포막두께를 웨이퍼 직경방향을 따라서 십자가 되도록 균등하게 36개점에서 측정하였다. 표준치의 표준편차를 구하고, 그것의 3배가 50을 만족하지 않는 것을 O, 50 이상인 것을 ×로 평가하였다. Each resist solution of Examples 401 and 454 was applied and treated in the same manner as described above on an organic coating (6025 substrate) coated with chromium oxide to obtain a resist coating film for in-plane uniformity measurement. This was measured at 36 points | pieces evenly so that the coating film thickness might cross | intersect along the wafer diameter direction in Lambda A by Dainippon Screen. The standard deviation of the standard value was calculated | required, and it evaluated that the thing which is three times that 50 does not satisfy 50 and which is 50 or more.
결과는, 모두 O였다. 한편, 실시예401'에서는 ×였다.The result was all 0. On the other hand, in Example 401 ', it was x.
본 발명의 전자선 또는 X선 레지스트 조성물에 의해, 고감도, 고해상력이며, 직사각형인 우수한 패턴 프로파일을 제공할 수 있으며, 또 PCD, PED 안정성 및 도포성이 우수한 전자선 또는 X선 레지스트 조성물을 제공할 수 있다. The electron beam or X-ray resist composition of the present invention can provide a highly sensitive, high resolution, rectangular excellent pattern profile, and can provide an electron beam or X-ray resist composition excellent in PCD, PED stability and applicability. .
또한, 본 발명의 마스크 제조용 포지티브 전자선 레지스트 조성물에 의해, 포토마스크의 산화크롬과 같은, 산촉매에 대하여 반응성이 높은 피막상에서, 레지스트 패턴의 형상이 저하되는 문제를 해결하고, 고감도, 고해상력을 보유하며, 직사각형인 우수한 패턴 프로파일을 제공할 수 있을 뿐만 아니라, PCD, PED 안정성이 우수하고, 또 도포성(면내 균일성)이 우수한 마스크 제조용 포지티브 전자선 레지스트 조성물을 제공할 수 있다.Furthermore, the positive electron beam resist composition for mask manufacture of the present invention solves the problem of deteriorating the shape of the resist pattern on a film that is highly reactive to an acid catalyst, such as chromium oxide of a photomask, and retains high sensitivity and high resolution. In addition, it is possible to provide a positive electron beam resist composition for mask manufacture that is not only capable of providing an excellent pattern profile that is rectangular, but also excellent in PCD and PED stability, and excellent in coating property (in-plane uniformity).
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