KR101045251B1 - Positive resist composition and pattern formation method using the resist composition - Google Patents
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Abstract
본 발명은 노광 래티튜드가 넓고, PEB 온도의존성이 적으며, 디포커스 래티튜드가 넓은 포지티브 레지스트 조성물을 제공한다.The present invention provides a positive resist composition having a wide exposure latitude, low PEB temperature dependency, and a large defocus latitude.
상기 조성물은 (A1) 측쇄에 지환기를 갖는 반복단위를 함유하고, 산의 작용에 의해 알칼리 현상액에 대한 용해속도가 증대하는 수지, (A2) 측쇄에 쇄상 3급 알킬기를 갖는 반복단위를 함유하고, 산의 작용에 의해 알칼리 현상액에 대한 용해속도가 증대하는 수지, 및 (B) 활성광선 또는 방사선의 조사에 의해 산을 발생하는 화합물을 함유하는 포지티브 레지스트 조성물이다.The composition contains a repeating unit having an alicyclic group in the (A1) side chain, a resin in which the dissolution rate in an alkali developer is increased by the action of an acid, and a repeating unit having a chain tertiary alkyl group in the (A2) side chain, It is a positive resist composition containing resin which the dissolution rate with respect to alkaline developing solution increases by the action of an acid, and (B) the compound which generate | occur | produces an acid by irradiation of actinic light or radiation.
Description
본 발명은 원자외선에 감응하는 반도체 소자 등의 미세가공용 포지티브 포토레지스트 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 원자외선 노광용 포지티브 포토레지스트 조성물에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to positive photoresist compositions for microfabrication such as semiconductor devices sensitive to far ultraviolet rays, and more particularly to positive photoresist compositions for far ultraviolet exposure.
최근, 집적회로는 그 집적도를 점점 높이고 있어, 초 LSI 등의 반도체 기판의 제조에 있어서는 하프마이크론 이하의 선폭으로 이루어진 초미세 패턴의 가공이 필요되어 왔다. 그 필요성을 만족시키기 위해서 포토리소그래피에 사용되는 노광장치의 사용파장은 점점 단파화되어, 최근에는 원자외선 중에서도 단파장의 엑시머 레이저광(XeCl, KrF, ArF 등)을 사용하는 것이 검토되기에 이르렀다.In recent years, integrated circuits have been increasingly increasing in density, and in the manufacture of semiconductor substrates such as ultra-LSI, processing of ultrafine patterns having line widths of less than half microns has been required. In order to satisfy the necessity, the wavelength of use of an exposure apparatus used for photolithography has become shorter and it has recently been studied to use short wavelength excimer laser light (XeCl, KrF, ArF, etc.) among far ultraviolet rays.
이 파장영역에서의 리소그래피의 패턴형성에 사용되는 것으로서 화학증폭계 레지스트가 있다.There is a chemical amplification resist used for the pattern formation of lithography in this wavelength region.
일반적으로 화학증폭계 레지스트는 통칭 2성분계, 2.5성분계, 3성분계의 3종류로 크게 분류될 수 있다. 2성분계는 광분해에 의해 산을 발생하는 화합물(이후, 광산발생제라고 함)과 바인더수지를 조합한 것이다. 상기 바인더 수지는 산의 작용에 의해 분해되어, 수지의 알칼리 현상액 중에서의 용해성을 증가시키는 기(산분해 성 기라고도 함)를 분자 내에 갖는 수지이다. 2.5성분계는 이와 같은 2성분계에 산분해성 기를 갖는 저분자 화합물을 더 함유한다. 3성분계는 광산발생제, 알칼리 가용성 수지 및 상기 저분자 화합물을 함유하는 것이다.In general, chemically-amplified resists can be broadly classified into three types: two-component, 2.5-component, and three-component systems. The two-component system is a combination of a compound that generates an acid by photolysis (hereinafter referred to as a photoacid generator) and a binder resin. The binder resin is a resin having a group (also called an acid-decomposable group) in the molecule that is decomposed by the action of an acid and increases the solubility of the resin in the alkaline developer. The 2.5 component system further contains a low molecular compound having an acid decomposable group in such a two component system. A three component system contains a photo-acid generator, alkali-soluble resin, and the said low molecular weight compound.
상기 화학증폭계 레지스트는 자외선이나 원자외선 조사용 포토레지스트에 적합하지만, 그 중에서 사용상 요구특성에 더 대응할 필요가 있다.The chemically amplified resist is suitable for ultraviolet or far-infrared ray photoresist, but among them, the chemical amplification resist needs to correspond more to the characteristics required for use.
ArF 광원용 포토레지스트 조성물로는 드라이에칭 내성을 부여할 목적으로 지환식 탄화수소 부위가 도입된 수지가 제안되어 있지만, 지환식 탄화수소 부위 도입의 폐해로서 계가 매우 소수적으로 되기 때문에, 종래 레지스트 현상액으로서 폭넓게 사용되어 왔던 테트라메틸암모늄히드록시드(이하, TMAH) 수용액으로의 현상이 곤란하게 되거나, 현상 중에 기판으로부터 레지스트가 박리되어 버리는 등의 현상이 나타난다.As a photoresist composition for ArF light sources, a resin in which an alicyclic hydrocarbon moiety is introduced for the purpose of imparting dry etching resistance has been proposed. The development in the tetramethylammonium hydroxide (TMAH) aqueous solution which has been used becomes difficult, or the phenomenon of the resist peeling from a board | substrate during development appears.
이 때문에, 지환식 탄화수소 부위가 도입된 수지로의 친수성기의 도입이 여러가지 검토되어 왔다.For this reason, introduction of the hydrophilic group into resin into which the alicyclic hydrocarbon site | part was introduce | transduced was examined variously.
일본특허공개 평9-73173호, 일본특허공개 평10-161313호 공보에는 지환식기를 함유하는 구조로 보호된 알칼리 가용성 기와 이 알칼리 가용성 기가 산에 의해 이탈되어 알칼리 가용성으로 되는 구조단위를 함유하는 산감응성 화합물을 사용한 레지스트 재료가 기재되어 있다.Japanese Patent Laid-Open No. 9-73173 and Japanese Patent Laid-Open No. 10-161313 disclose alkali-soluble groups protected by a structure containing an alicyclic group and an acid containing a structural unit in which the alkali-soluble group is released by an acid and becomes alkali-soluble. Resist materials using sensitive compounds are described.
일본특허공개 2003-107710호에는 에칭 표면거칠기, 소밀의존성, 패턴박리가 경감된 조성물로서 2종의 특정 산분해성 기를 갖는 반복단위를 함유하는 수지를 함유하는 레지스트 조성물을 개시하고 있다. Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2003-107710 discloses a resist composition containing a resin containing a repeating unit having two specific acid-decomposable groups as a composition in which etching surface roughness, roughness dependency, and pattern peeling are reduced.
이상과 같은 원자외선 노광용 포토레지스트에 사용되는, 산분해성 기를 함유하는 수지는 분자 내에 동시에 지방족 환상 탄화수소기를 함유하는 것이 일반적이다. 상기 기술에서는 아직 불충분한 점이 많아 다양한 개선이 요망되고 있다.Resin containing an acid-decomposable group used for the above photoresist for far-ultraviolet exposure generally contains an aliphatic cyclic hydrocarbon group in a molecule | numerator simultaneously. In the above technique, there are still insufficient points, and various improvements are desired.
예컨대, 구경이 큰 웨이퍼를 사용하는 경우, 노광 후 핫플레이트 등에 의한 가열(PEB)에 있어서의 온도변동이 얻어지는 패턴에 영향을 미친다는 것은 알려져 있고, 이와 같은 PEB 온도의존성이 적은 것이 요망되고 있다.For example, when using a wafer having a large aperture, it is known that the temperature fluctuation in heating (PEB) caused by a post-exposure hot plate or the like affects a pattern obtained, and it is desired that such a PEB temperature dependency is small.
또한, 노광 래티튜드 및 디포커스 래티튜드 등의 특성향상이 요망되고 있다. In addition, improvement of characteristics such as exposure latitude and defocus latitude is desired.
본 발명의 목적은 초 LSI나 고용량 마이크로칩의 제조 등의 초마이크로 리소그래피 프로세스나 그 외의 포토패브리케이션 프로세스에서 바람직하게 사용될 수 있는, 노광 래티튜드가 넓고, PEB 온도의존성이 적으며, 디포커스 래티튜드가 넓은 포지티브 레지스트 조성물을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to have a wide exposure latitude, low PEB temperature dependency, and a large defocus latitude, which can be preferably used in ultra-microlithography processes such as the manufacture of ultra-LSI or high-capacity microchips or other photofabrication processes. It is to provide a positive resist composition.
본 발명자등은 포지티브 화학증폭계 레지스트 조성물의 구성재료를 예의 검토한 결과, 하기 구성에 의해서 본 발명의 목적이 달성되는 것을 발견하고 본 발명에 이르렀다.MEANS TO SOLVE THE PROBLEM As a result of earnestly examining the structural material of a positive chemical amplification resist composition, the present inventors discovered that the objective of this invention was achieved by the following structure, and came to this invention.
(1) (A1) 하기 일반식(I)으로 표시되는 반복단위를 함유하고, 산의 작용에 의해 알칼리 현상액에 대한 용해속도가 증대하는 수지,(1) (A1) Resin which contains the repeating unit represented by following General formula (I), and the dissolution rate with respect to alkaline developing solution increases by the action of an acid,
(A2) 일반식(II)으로 표시되는 반복단위를 함유하고, 산의 작용에 의해 알칼리 현상액에 대한 용해속도가 증대하는 수지, 및 (A2) Resin which contains the repeating unit represented by general formula (II), and the dissolution rate with respect to alkaline developing solution increases by the action of an acid, and
(B) 활성광선 또는 방사선의 조사에 의해 산을 발생하는 화합물을 함유하는 포지티브 레지스트 조성물.(B) The positive resist composition containing the compound which generate | occur | produces an acid by irradiation of actinic light or a radiation.
(일반식(I)에 있어서, R은 수소원자 또는 메틸기를 나타내고, A는 단일결합 또는 연결기를 나타내고, ALG는 하기 일반식(pI)~(pV) 중 어느 하나를 나타낸다.
(In general formula (I), R represents a hydrogen atom or a methyl group, A represents a single bond or a linking group, and ALG represents either of the following general formulas (pI) to (pV).
식중, R11은 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, 이소부틸기 또는 sec-부틸기를 나타내고, Z는 탄소원자와 함께 지환식 탄화수소기를 형성하는 데에 필요한 원자단을 나타낸다.Wherein R 11 represents a methyl group, an ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group or sec-butyl group, and Z represents an atomic group necessary for forming an alicyclic hydrocarbon group together with carbon atoms Indicates.
R12~R16은 각각 독립적으로 탄소수 1~4개의 직쇄상 또는 분기상 알킬기, 또는 지환식 탄화수소기를 나타낸다. 단, R12~R14 중 1개 이상, 및 R15, R 16 중 어느 하나는 지환식 탄화수소기를 나타낸다. R <12> -R <16> respectively independently shows a C1-C4 linear or branched alkyl group or alicyclic hydrocarbon group. Provided that at least one of R 12 to R 14 and any one of R 15 and R 16 represent an alicyclic hydrocarbon group.
R17~R21은 각각 독립적으로 수소원자, 탄소수 1~4개의 직쇄상 또는 분기상 알킬기, 또는 지환식 탄화수소기를 나타내고, 단, R17~R21 중 1개 이상은 지환식 탄화수소기를 나타낸다. 또한, R19, R21 중 어느 하나는 탄소수 1~4개의 직쇄상 또는 분기상 알킬기, 또는 지환식 탄화수소기를 나타낸다. R 17 to R 21 each independently represent a hydrogen atom, a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, or an alicyclic hydrocarbon group, provided that at least one of R 17 to R 21 represents an alicyclic hydrocarbon group. In addition, any one of R <19> , R <21> represents a C1-C4 linear or branched alkyl group or alicyclic hydrocarbon group.
R22~R25는 각각 독립적으로 수소원자, 탄소수 1~4개의 직쇄상 또는 분기상 알킬기, 또는 지환식 탄화수소기를 나타내고, 단, R22~R25 중 1개 이상은 지환식 탄화수소기를 나타낸다. 또한 R23과 R24는 서로 결합하여 환을 형성해도 좋다)R 22 to R 25 each independently represent a hydrogen atom, a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, or an alicyclic hydrocarbon group, provided that at least one of R 22 to R 25 represents an alicyclic hydrocarbon group. R 23 and R 24 may be bonded to each other to form a ring)
(일반식(II)에 있어서, R은 수소원자 또는 메틸기를 나타내고, A는 단일결합 또는 연결기를 나타낸다. BLG는 쇄상 3급 알킬기를 나타낸다)(In General Formula (II), R represents a hydrogen atom or a methyl group, A represents a single bond or a linking group. BLG represents a chain tertiary alkyl group.)
(2) (1)에 있어서, 수지(A1) 및 (A2) 중 1개 이상은 하기 일반식(III)으로 표시되는 반복단위를 함유하는 포지티브 레지스트 조성물. (2) The positive resist composition as described in (1) in which at least one of the resins (A1) and (A2) contains a repeating unit represented by the following general formula (III).
(일반식(III) 중, R30은 수소원자 또는 메틸기를 나타낸다.(In General Formula (III), R 30 represents a hydrogen atom or a methyl group.
R31~R33은 각각 독립적으로 수소원자, 히드록시기 또는 알킬기를 나타내고, 단 1개 이상은 히드록시기를 나타낸다)R 31 to R 33 each independently represent a hydrogen atom, a hydroxy group, or an alkyl group, but at least one represents a hydroxy group)
(3) (2)에 있어서, 일반식(III)으로 표시되는 반복단위에 있어서, R31~R33 중 2개는 히드록시기인 포지티브 레지스트 조성물.(3) The positive resist composition as described in (2), wherein in the repeating unit represented by General Formula (III), two of R 31 to R 33 are hydroxy groups.
(4) (1)~(3) 중 어느 하나에 있어서, 수지(A1) 및 (A2) 중 1개 이상은 시클로헥산락톤, 노르보르난락톤 또는 아다만탄락톤을 갖는 반복단위를 더 함유하는 포지티브 레지스트 조성물.(4) In any one of (1)-(3), 1 or more of resin (A1) and (A2) further contains the repeating unit which has cyclohexane lactone, norbornane lactone, or adamantane lactone. Positive resist composition.
(5) (1)~(4) 중 어느 하나에 있어서, 일반식(I)에 있어서, A가 단일결합이고, ALG가 하기에 표시되는 기인 포지티브 레지스트 조성물.
(5) The positive resist composition according to any one of (1) to (4), wherein in General Formula (I), A is a single bond and ALG is a group represented below.
(R26 및 R27은 각각 독립적으로 탄소수 1~4개의 직쇄상 또는 분기상 알킬기를 나타낸다)(R 26 and R 27 each independently represent a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms)
이하, 본 발명에 사용되는 성분에 대해서 상세히 설명한다.Hereinafter, the component used for this invention is demonstrated in detail.
또한, 본 명세서에 있어서의 기(원자단)의 표기에 있어서, 치환 또는 미치환을 기재하지 않은 표기는 치환기를 갖지 않는 것과 함께 치환기를 갖는 것도 포함하는 것이다. 예컨대 「알킬기」란 치환기를 갖지 않는 알킬기(미치환 알킬기) 뿐만 아니라 치환기를 갖는 알킬기(치환 알킬기)도 포함하여 의미한다.In addition, in description of group (atom group) in this specification, the description which is not describing substitution or unsubstitution includes what has a substituent with the thing which does not have a substituent. For example, an "alkyl group" means including not only an alkyl group (unsubstituted alkyl group) having no substituent but also an alkyl group (substituted alkyl group) having a substituent.
[1] 산의 작용에 의해 알칼리 현상액에 대한 용해속도가 증가하는 수지[1] resins, which increase the dissolution rate in alkaline developer by the action of acid
본 발명의 조성물은 산의 작용에 의해 알칼리 현상액에 대한 용해속도가 증가하는 수지(산분해성 수지)로서, 산의 작용에 의해 분해되어 알칼리 가용기를 발생하는 일반식(I)으로 표시되는 반복단위를 갖는 산의 작용에 의해 알칼리 현상액에 대한 용해속도가 증가하는 수지(수지(A1))와 산의 작용에 의해 분해되어 알칼리 가용기를 발생하는 일반식(II)으로 표시되는 반복단위를 갖는 산의 작용에 의해 알칼리 현상액에 대한 용해속도가 증가하는 수지(수지(A2))를 함유한다.The composition of the present invention is a resin (acid-decomposable resin) in which the dissolution rate in an alkali developer is increased by the action of an acid, and a repeating unit represented by the general formula (I) which is decomposed by the action of an acid to generate an alkali soluble group. The action of an acid having a repeating unit represented by the general formula (II), which is decomposed by the action of an acid (resin (A1)) and an acid, which dissolves in an alkali developer by the action of an acid having an acid, and generates an alkali soluble group. It contains resin (resin (A2)) by which the dissolution rate with respect to alkaline developing solution increases.
우선, 수지(A1)에 대해서 설명한다.First, resin (A1) is demonstrated.
수지(A1)는 산의 작용에 의해 분해되어 알칼리 가용기를 발생하는 일반식(I) 으로 표시되는 반복단위를 함유하고, 산의 작용에 의해 알칼리 현상액에 대한 용해속도가 증가하는 수지(산분해성 수지)이다.Resin (A1) contains a repeating unit represented by the general formula (I) which is decomposed by the action of an acid to generate an alkali soluble group, and the resin (acid-decomposable resin) increases in dissolution rate in an alkaline developer by the action of an acid. )to be.
일반식(I)에 있어서, R은 수소원자 또는 메틸기를 나타내고, A는 단일결합 또는 연결기를 나타내고, ALG는 상기 일반식(pI)~(pV)으로 표시되는 지환식 탄화수소를 함유하는 기이다.In general formula (I), R represents a hydrogen atom or a methyl group, A represents a single bond or a linking group, and ALG is group containing the alicyclic hydrocarbon represented by said general formula (pI)-(pV).
A의 연결기는 알킬렌기, 치환 알킬렌기, 에테르기, 티오에테르기, 카보닐기, 에스테르기, 아미도기, 술폰아미도기, 우레탄기 또는 우레아기로 이루어진 군에서 선택되는 단독 또는 2개 이상의 기의 조합을 나타낸다. 상기 A에 있어서의 알킬렌기로는 하기 식으로 표시되는 기를 열거할 수 있다.The linking group of A is an alkylene group, a substituted alkylene group, an ether group, a thioether group, a carbonyl group, an ester group, an amido group, a sulfonamido group, a urethane group, or a combination of two or more groups selected from the group consisting of urea groups Indicates. As an alkylene group in said A, group represented by a following formula can be mentioned.
-[C(Rb)(Rc)]r--[C (R b ) (R c )] r-
식중, Rb, Rc는 수소원자, 알킬기, 치환 알킬기, 할로겐원자, 히드록시기, 알콕시기를 나타내고, 양자는 같거나 달라도 좋다. 알킬기로는 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, 부틸기 등의 저급 알킬기가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기에서 선택된다. 치환 알킬기의 치환기로는 히드록시기, 할로겐원자, 알콕시기(바람직하게는 탄소수 1~4개)를 열거할 수 있다. 알콕시기로는 메톡시기, 에톡시기, 프로폭시기, 부톡시기 등의 탄소수 1~4개의 것을 열거할 수 있다. 할로겐원자로는 염소원자, 브롬원자, 불소원자, 요오드원자 등을 열거할 수 있다. r은 1~10의 정수를 나타낸다.In the formula, R b and R c represent a hydrogen atom, an alkyl group, a substituted alkyl group, a halogen atom, a hydroxy group, or an alkoxy group, and both may be the same or different. The alkyl group is preferably a lower alkyl group such as methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group or butyl group, and more preferably selected from methyl group, ethyl group, propyl group and isopropyl group. As a substituent of a substituted alkyl group, a hydroxyl group, a halogen atom, and an alkoxy group (preferably C1-C4) can be mentioned. As an alkoxy group, C1-C4 things, such as a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, butoxy group, are mentioned. Examples of the halogen atom include chlorine atom, bromine atom, fluorine atom and iodine atom. r represents the integer of 1-10.
일반식(pI)~(pV)에 있어서, R12~R25에 있어서의 알킬기로는 치환 또는 미치환 중 어느 것이어도 좋고, 탄소수 1~4개의 직쇄상 또는 분기상 알킬기를 나타낸다. 이 알킬기로는, 예컨대 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, 이소부틸기, sec-부틸기, tert-부틸기 등이 열거된다.In formulas (pI) to (pV), R 12 to R 25 As an alkyl group in this, any of substituted or unsubstituted may be sufficient, and a C1-C4 linear or branched alkyl group is shown. Examples of the alkyl group include methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, sec-butyl group, tert-butyl group and the like.
또한, 상기 알킬기의 다른 치환기로는 탄소수 1~4개의 알콕시기, 할로겐원자(불소원자, 염소원자, 브롬원자, 요오드원자), 아실기, 아실옥시기, 시아노기, 히드록시기, 카르복시기, 알콕시카보닐기, 니트로기 등을 열거할 수 있다.Further, other substituents of the alkyl group include an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms, a halogen atom (fluorine atom, chlorine atom, bromine atom, iodine atom), acyl group, acyloxy group, cyano group, hydroxy group, carboxyl group, alkoxycarbonyl group And nitro groups can be enumerated.
R11~R25에 있어서의 지환식 탄화수소기 또는 Z와 탄소원자가 형성하는 지환식 탄화수소기로는 단환식이어도 좋고 또는 다환식이어도 좋다. 구체적으로는, 탄소수 5개 이상의 모노시클로, 비시클로, 트리시클로, 테트라시클로 구조 등을 갖는 기를 열거할 수 있다. 그 탄소수는 6~30개가 바람직하고, 특히 탄소수 7~25개가 바람직하다. 이들 지환식 탄화수소기는 치환기를 갖고 있어도 좋다.The alicyclic hydrocarbon group or the alicyclic hydrocarbon group formed by Z and a carbon atom in R 11 to R 25 may be monocyclic or polycyclic. Specifically, the group which has a C5 or more monocyclo, bicyclo, tricyclo, tetracyclo structure, etc. can be mentioned. 6-30 are preferable and, as for the carbon number, 7-25 are especially preferable. These alicyclic hydrocarbon groups may have a substituent.
이하에 지환식 탄화수소기 중 지환식 부위의 구조예를 나타낸다.
The structural example of an alicyclic site | part in an alicyclic hydrocarbon group is shown below.
본 발명에 있어서는 상기 지환식 부분의 바람직한 것으로는 아다만틸기, 노르아다만틸기, 데칼린 잔기, 트리시클로데카닐기, 테트라시클로도데카닐기, 노르보르닐기, 세드롤기, 시클로헥실기, 시클로헵틸기, 시클로옥틸기, 시클로데카닐기, 시클로도데카닐기를 열거할 수 있다. 보다 바람직하게는 아다만틸기, 데칼린 잔기, 노르보르닐기, 세드롤기, 시클로헥실기, 시클로헵틸기, 시클로옥틸기, 시클로데카닐기, 시클로도데카닐기, 트리시클로데카닐기이다.In the present invention, preferred examples of the alicyclic moiety include an adamantyl group, noadamantyl group, decalin residue, tricyclodecanyl group, tetracyclododecanyl group, norbornyl group, cedrol group, cyclohexyl group, cycloheptyl group, A cyclooctyl group, a cyclodecanyl group, and a cyclododecanyl group can be mentioned. More preferably, they are an adamantyl group, a decalin residue, a norbornyl group, a cedrol group, a cyclohexyl group, a cycloheptyl group, a cyclooctyl group, a cyclodecanyl group, a cyclododecanyl group, and a tricyclodecanyl group.
이들 지환식 탄화수소기의 치환기로는 알킬기, 치환 알킬기, 할로겐원자, 히드록시기, 알콕시기, 카르복시기, 알콕시카보닐기가 열거된다. As a substituent of these alicyclic hydrocarbon groups, an alkyl group, a substituted alkyl group, a halogen atom, a hydroxyl group, an alkoxy group, a carboxy group, and an alkoxycarbonyl group are mentioned.
알킬기로는 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, 부틸기 등의 저급 알킬기가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기로 이루어진 군에서 선택된 치환기이다. The alkyl group is preferably a lower alkyl group such as methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group or butyl group, and more preferably a substituent selected from the group consisting of methyl group, ethyl group, propyl group and isopropyl group.
치환 알킬기의 치환기로는 히드록시기, 할로겐원자, 알콕시기를 열거할 수 있다.As a substituent of a substituted alkyl group, a hydroxyl group, a halogen atom, and an alkoxy group can be mentioned.
상기 알콕시기로는 메톡시기, 에톡시기, 프로폭시기, 부톡시기 등의 탄소수 1~4개의 것을 열거할 수 있다.As said alkoxy group, C1-C4 things, such as a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, butoxy group, can be mentioned.
또한, 얻어진 프로파일을 주사형 전자현미경으로 관찰할 때의 프로파일 안정성(SEM 내성)이 양호한 점에서, 일반식(I)에 있어서 A가 단일결합이고, ALG가 하기에 표시되는 기인 반복단위가 특히 바람직하다. Moreover, since the profile stability (SEM tolerance) at the time of observing the obtained profile with a scanning electron microscope is favorable, the repeating unit which A is a single bond in general formula (I) and ALG is shown below is especially preferable. Do.
R26 및 R27은 각각 독립적으로 탄소수 1~4개의 직쇄상 또는 분기상 알킬기를 나타낸다.R 26 and R 27 each independently represent a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.
이하, 일반식(I)으로 표시되는 반복단위에 상당하는 모노머의 구체예를 나타낸다.
Hereinafter, the specific example of the monomer corresponded to the repeating unit represented by general formula (I) is shown.
다음에, 수지(A2)에 대해서 설명한다.Next, resin (A2) is demonstrated.
수지(A2)는 산의 작용에 의해 분해되어 알칼리 가용성 기를 발생하는 일반식(II)으로 표시되는 반복단위를 갖는 산의 작용에 의해 알칼리 현상액에 대한 용해속도가 증가하는 수지(산분해성 수지)이다.Resin (A2) is a resin (acid-decomposable resin) in which the dissolution rate in an alkaline developer is increased by the action of an acid having a repeating unit represented by the general formula (II) which is decomposed by the action of an acid to generate an alkali-soluble group. .
일반식(II)에 있어서의 R 및 A는 각각 일반식(I)에 있어서의 R 및 A와 동일하다.R and A in general formula (II) are the same as R and A in general formula (I), respectively.
BLG는 쇄상 3급 알킬기를 나타낸다. 예컨대, -C(Ra)(Rb)(Rc)로 표시된다. Ra, Rb 및 Rc는 각각 독립적으로 직쇄상 또는 분기상 알킬기(일반적으로 탄소수 1~20개, 바람직하게는 1~10개, 더욱 바람직하게는 1~5개이고, 예컨대 메틸기, 에틸기, 직쇄상 또는 분기상 프로필기, 직쇄상 또는 분기상 부틸기, 직쇄상 또는 분기상 펜틸기)를 나타낸다. BLG represents a chain tertiary alkyl group. For example, it is represented by -C (Ra) (Rb) (Rc). Ra, Rb and Rc are each independently a linear or branched alkyl group (generally 1 to 20 carbon atoms, preferably 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 5 carbon atoms, for example, methyl, ethyl, linear or branched). Vapor phase propyl group, linear or branched butyl group, linear or branched pentyl group).
Ra, Rb 및 Rc로서의 알킬기는 치환기를 갖고 있어도 좋다. 바람직한 치환기로는 할로겐원자, 히드록시기, 알콕시기(바람직하게는 탄소수 1~10개, 더욱 바람직하게는 1~5개)를 열거할 수 있다.The alkyl group as Ra, Rb and Rc may have a substituent. As a preferable substituent, a halogen atom, a hydroxyl group, and an alkoxy group (preferably C1-C10, More preferably, C1-C5) can be mentioned.
이하에, 일반식(II)으로 표시되는 반복단위의 구체예를 열거하지만, 이들에 한정되는 것은 아니다.Although the specific example of the repeating unit represented by general formula (II) is listed below, it is not limited to these.
수지(A1) 및 (A2)는 상기 필수 반복단위 이외의 반복단위를 함유할 수 있다. 이하, 상기 필수 반복단위 이외에 함유하는 것이 바람직한 반복단위에 대해서 설명한다.Resin (A1) and (A2) may contain repeating units other than the said essential repeating unit. Hereinafter, the repeating unit which is preferable to contain other than the said essential repeating unit is demonstrated.
수지(A1) 및 (A2) 중 적어도 하나는 일반식(III)으로 표시되는 반복단위를 함유하는 것이 노광마진, 고립라인의 디포커스 래티튜드(DOF) 확대, 소밀의존성 저감의 점에서 바람직하다.At least one of the resins (A1) and (A2) preferably contains a repeating unit represented by the general formula (III) in view of the exposure margin, the expansion of the defocus latitude (DOF) of the isolated line, and the reduction of the density dependency.
일반식(III) 중, R30은 수소원자 또는 메틸기를 나타낸다. In General Formula (III), R 30 represents a hydrogen atom or a methyl group.
R31~R33은 각각 독립적으로 수소원자, 히드록시기 또는 알킬기를 나타내고, 단 1개 이상은 히드록시기를 나타낸다.R 31 to R 33 each independently represent a hydrogen atom, a hydroxy group, or an alkyl group, but at least one represents a hydroxy group.
일반식(III)으로 표시되는 반복단위에 있어서 R31~R33 중 2개가 히드록시기인 것이 상기 점에서 특히 바람직하다.In the repeating unit represented by General Formula (III), two of R 31 to R 33 are particularly preferably hydroxy groups in this respect.
이하에, 일반식(III)으로 표시되는 반복단위의 구체예를 열거하지만, 이들에 한정되는 것은 아니다.
Although the specific example of the repeating unit represented by general formula (III) is listed below, it is not limited to these.
또한, 수지(A1) 및 (A2) 중 적어도 하나는 패턴붕괴 및 소밀의존성을 더욱 저감시키는 점에서 지환 락톤구조를 갖는 반복단위를 함유하는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that at least one of resin (A1) and (A2) contains the repeating unit which has alicyclic lactone structure from the point which further reduces pattern collapse and roughness dependency.
지환 락톤구조를 갖는 반복단위로는, 예컨대 시클로헥산락톤, 노르보르난락톤 또는 아다만탄락톤을 갖는 반복단위를 열거할 수 있다.As a repeating unit which has alicyclic lactone structure, the repeating unit which has cyclohexane lactone, norbornane lactone, or adamantane lactone can be mentioned, for example.
예컨대, 시클로헥산락톤을 갖는 반복단위로는 하기 일반식(V-1) 및 (V-2)으로 표시되는 기를 갖는 반복단위, 노르보르난락톤을 갖는 반복단위로는 하기 일반식(V-3) 및 (V-4)으로 표시되는 기를 갖는 반복단위, 아다만탄락톤을 갖는 반복단위로는 하기 일반식(VI)으로 표시되는 기를 갖는 반복단위를 열거할 수 있다.For example, as a repeating unit which has cyclohexane lactone, the repeating unit which has group represented by the following general formula (V-1) and (V-2), and the repeating unit which has norbornane lactone are the following general formula (V-3) The repeating unit which has a group represented by the following formula (V-4), and the repeating unit which has adamantane lactone can mention the repeating unit which has group represented by following General formula (VI).
일반식(V-1)~(V-4)에 있어서, R1b~R5b는 각각 독립적으로 수소원자, 또는 치환기를 갖고 있어도 좋은 알킬기, 시클로알킬기 또는 알케닐기를 나타낸다. R1b~R5b 중 2개는 결합하여 환을 형성해도 좋다. In General Formulas (V-1) to (V-4), each of R 1b to R 5b independently represents a hydrogen atom or an alkyl group, cycloalkyl group, or alkenyl group which may have a substituent. Two of R 1b to R 5b may be bonded to each other to form a ring.
일반식(V-1)~(V-4)에 있어서, R1b~R5b에 있어서의 알킬기로는 직쇄상, 분기상 알킬기가 열거되고, 치환기를 갖고 있어도 좋다. In general formula (V-1)-(V-4), a linear and branched alkyl group may be mentioned as an alkyl group in R <1b> -R <5b> , and you may have a substituent.
직쇄상, 분기상 알킬기로는 탄소수 1~12개의 직쇄상 또는 분기상 알킬기가 바람직하고, 보다 바람직하게는 탄소수 1~10개의 직쇄상 또는 분기상 알킬기이고, 더욱 바람직하게는 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, 이소부틸기, sec-부틸기, tert-부틸기, 펜틸기, 헥실기, 헵틸기, 옥틸기, 노닐기, 데실기이다.As a linear or branched alkyl group, a C1-C12 linear or branched alkyl group is preferable, More preferably, it is a C1-C10 linear or branched alkyl group, More preferably, a methyl group, an ethyl group, and a propyl group , Isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, pentyl group, hexyl group, heptyl group, octyl group, nonyl group and decyl group.
R1b~R5b에 있어서의 시클로알킬기로는 시클로프로필기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 시클로헵틸기, 시클로옥틸기 등의 탄소수 3~8개의 것이 바람직하다.As a cycloalkyl group in R <1b> -R <5b> , C3-C8 things, such as a cyclopropyl group, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, a cycloheptyl group, and a cyclooctyl group, are preferable.
R1b~R5b에 있어서의 알케닐기로는 비닐기, 프로페닐기, 부테닐기, 헥세닐기 등의 탄소수 2~6개의 것이 바람직하다.As an alkenyl group in R <1b> -R <5b> , C2-C6 things, such as a vinyl group, a propenyl group, butenyl group, and a hexenyl group, are preferable.
또한, R1b~R5b 중 2개가 결합하여 형성하는 환으로는 시클로프로판환, 시클로부탄환, 시클로펜탄환, 시클로헥산환, 시클로옥탄환 등의 3~8원환이 열거된다. Examples of the ring formed by bonding of two of R 1b to R 5b include a 3-8 membered ring such as a cyclopropane ring, a cyclobutane ring, a cyclopentane ring, a cyclohexane ring, and a cyclooctane ring.
또한, 일반식(V-1)~(V-4)에 있어서의 R1b~R5b은 환형 골격을 구성하고 있는 탄소원자 중 어느 하나에 결합되어 있어도 좋다.In addition, R 1b to R 5b in General Formulas (V-1) to (V-4) may be bonded to any one of the carbon atoms constituting the cyclic skeleton.
또한, 상기 알킬기, 시클로알킬기, 알케닐기가 갖고 있어도 좋은 바람직한 치환기로는 탄소수 1~4개의 알콕시기, 할로겐원자(예컨대, 불소원자, 염소원자, 브롬원자, 요오드원자), 탄소수 2~5개의 아실기, 탄소수 2~5개의 아실옥시기, 시아노 기, 히드록시기, 카르복시기, 탄소수 2~5개의 알콕시카보닐기, 니트로기 등을 열거할 수 있다.Moreover, as a preferable substituent which the said alkyl group, a cycloalkyl group, and an alkenyl group may have, a C1-C4 alkoxy group, a halogen atom (for example, a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, an iodine atom), and a C2-C5 axle A practical group, a C2-C5 acyloxy group, a cyano group, a hydroxyl group, a carboxy group, a C2-C5 alkoxycarbonyl group, a nitro group, etc. can be mentioned.
일반식(V-1)~(V-4)으로 표시되는 기를 갖는 반복단위로는 하기 일반식(V)으로 표시되는 반복단위 등을 열거할 수 있다.As a repeating unit which has group represented by general formula (V-1)-(V-4), the repeating unit represented by the following general formula (V), etc. can be mentioned.
일반식(V) 중, Rb0은 수소원자, 할로겐원자, 또는 탄소수 1~4개의 치환 또는 미치환의 알킬기를 나타낸다. Rb0의 알킬기가 갖고 있어도 좋은 바람직한 치환기로는 상기 일반식(V-1)~(V-4)에 있어서의 R1b로서의 알킬기가 갖고 있어도 좋은 바람직한 치환기로서 먼저 예시한 것이 열거된다.In general formula (V), R <b0> represents a hydrogen atom, a halogen atom, or a C1-C4 substituted or unsubstituted alkyl group. As a preferable substituent which the alkyl group of R <b0> may have, what was illustrated previously as a preferable substituent which the alkyl group as R < 1b in the said General Formula (V-1)-(V-4) may have is mentioned.
Rb0의 할로겐원자로는 불소원자, 염소원자, 브롬원자, 요오드원자를 열거할 수 있다. Rb0은 수소원자가 바람직하다. Examples of the halogen atom for R b0 include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom and an iodine atom. R b0 is preferably a hydrogen atom.
Ab는 단일결합, 에테르기, 에스테르기, 카보닐기, 알킬렌기 또는 이들을 조합한 2가의 기를 나타낸다. A b represents a single bond, an ether group, an ester group, a carbonyl group, an alkylene group or a divalent group in combination thereof.
V는 일반식(V-1)~(V-4) 중 어느 하나로 표시되는 기를 나타낸다. Ab에 있어서 상기 조합한 2가의 기로는 예컨대 하기 식의 것이 열거된다.V represents a group represented by any one of General Formulas (V-1) to (V-4). Examples of divalent groups combined in A b include those of the following formulae.
상기 식에 있어서, Rab, Rbb는 수소원자, 알킬기, 치환 알킬기, 할로겐원자, 히드록시기, 알콕시기를 나타내고, 양자는 같거나 달라도 좋다.In the above formula, R ab , R bb represent a hydrogen atom, an alkyl group, a substituted alkyl group, a halogen atom, a hydroxy group, or an alkoxy group, and both may be the same or different.
알킬기로는 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, 부틸기 등의 저급 알킬기가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기에 서 선택된다. 치환 알킬기의 치환기로는 히드록시기, 할로겐원자, 탄소수 1~4개의 알콕시기를 열거할 수 있다.The alkyl group is preferably a lower alkyl group such as methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group or butyl group, and more preferably selected from methyl group, ethyl group, propyl group and isopropyl group. As a substituent of a substituted alkyl group, a hydroxyl group, a halogen atom, and a C1-C4 alkoxy group can be mentioned.
알콕시기로는 메톡시기, 에톡시기, 프로폭시기, 부톡시기 등의 탄소수 1~4개의 것을 열거할 수 있다. As an alkoxy group, C1-C4 things, such as a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, butoxy group, are mentioned.
할로겐원자로는 염소원자, 브롬원자, 불소원자, 요오드원자 등을 열거할 수 있다. Examples of the halogen atom include chlorine atom, bromine atom, fluorine atom and iodine atom.
r1은 1~10의 정수, 바람직하게는 1~4의 정수를 나타낸다. m은 1~3의 정수, 바람직하게는 1 또는 2를 나타낸다.r1 is an integer of 1-10, Preferably the integer of 1-4 is represented. m represents an integer of 1 to 3, preferably 1 or 2.
이하에, 일반식(V)으로 표시되는 반복단위의 구체예를 열거하지만, 본 발명의 내용이 이들에 한정되는 것은 아니다.
Although the specific example of the repeating unit represented by general formula (V) is listed below, the content of this invention is not limited to these.
아다만탄락톤을 갖는 반복단위로는 하기 일반식(VI)으로 표시되는 반복단위를 열거할 수 있다.As a repeating unit which has adamantane lactone, the repeating unit represented by the following general formula (VI) can be enumerated.
일반식(VI)에 있어서, A6는 단일결합, 알킬렌기, 시클로알킬렌기, 에테르기, 티오에테르기, 카보닐기, 에스테르기로 이루어진 군에서 선택되는 단독 또는 2개 이상의 기의 조합을 나타낸다. In general formula (VI), A <6> represents single or a combination of 2 or more groups chosen from the group which consists of a single bond, an alkylene group, a cycloalkylene group, an ether group, a thioether group, a carbonyl group, and an ester group.
R6a는 수소원자, 탄소수 1~4개의 알킬기, 시아노기 또는 할로겐원자를 나타낸다.R 6a represents a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, a cyano group, or a halogen atom.
일반식(VI)에 있어서, A6의 알킬렌기로는 하기 식으로 표시되는 기를 열거할 수 있다.In general formula (VI), the group represented by a following formula can be mentioned as an alkylene group of A <6> .
-[C(Rnf)(Rng)]r--[C (Rnf) (Rng)] r-
상기 식중, Rnf, Rng는 수소원자, 알킬기, 치환 알킬기, 할로겐원자, 히드록시기, 알콕시기를 나타내고, 양자는 같거나 달라도 좋다. 알킬기로는 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, 부틸기 등의 저급 알킬기가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기에서 선택된다. 치환 알킬기의 치환기로는 히드록시기, 할로겐원자, 알콕시기를 열거할 수 있다. 알콕시기로는 메톡 시기, 에톡시기, 프로폭시기, 부톡시기 등의 탄소수 1~4개의 것을 열거할 수 있다. 할로겐원자로는 염소원자, 브롬원자, 불소원자, 요오드원자 등을 열거할 수 있다. r은 1~10의 정수이다.In the formula, Rnf and Rng represent a hydrogen atom, an alkyl group, a substituted alkyl group, a halogen atom, a hydroxy group and an alkoxy group, and both may be the same or different. The alkyl group is preferably a lower alkyl group such as methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group or butyl group, and more preferably selected from methyl group, ethyl group, propyl group and isopropyl group. As a substituent of a substituted alkyl group, a hydroxyl group, a halogen atom, and an alkoxy group can be mentioned. As an alkoxy group, C1-C4 things, such as a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, butoxy group, can be mentioned. Examples of the halogen atom include chlorine atom, bromine atom, fluorine atom and iodine atom. r is an integer of 1-10.
일반식(VI)에 있어서, A6의 시클로알킬렌기로는 탄소수 3~10개의 것이 열거되고, 시클로펜틸렌기, 시클로헥실렌기, 시클로옥틸렌기 등을 열거할 수 있다.In general formula (VI), a C3-C10 thing is mentioned as a cycloalkylene group of A <6> , A cyclopentylene group, a cyclohexylene group, a cyclooctylene group, etc. can be mentioned.
Z6을 함유하는 유교식 지환식 환은 치환기를 갖고 있어도 좋다. 치환기로는, 예컨대 할로겐원자, 알콕시기(바람직하게는 탄소수 1~4개), 알콕시카보닐기(바람직하게는 탄소수 1~5개), 아실기(예컨대, 포르밀기, 벤조일기), 아실옥시기(예컨대, 프로필카보닐옥시기, 벤조일옥시기), 알킬기(바람직하게는 탄소수 1~4개), 카르복시기, 히드록시기, 알킬술포닐술파모일기(-CONHSO2CH3 등)이 열거된다. 또한, 치환기로서의 알킬기는 히드록시기, 할로겐원자, 알콕시기(바람직하게는 탄소수 1~4개) 등으로 더 치환되어 있어도 좋다.The bridged alicyclic ring containing Z 6 may have a substituent. Examples of the substituent include a halogen atom, an alkoxy group (preferably having 1 to 4 carbon atoms), an alkoxycarbonyl group (preferably having 1 to 5 carbon atoms), an acyl group (for example, a formyl group, a benzoyl group), an acyloxy group (e. g., propyl carbonyl group, benzoyl group), the alkyl group (preferably having 1 to 4) (such as a -CONHSO 2 CH 3), carboxy group, a hydroxy group, an alkylsulfonyl nilsul sulfamoyl group are exemplified. In addition, the alkyl group as a substituent may be further substituted with a hydroxyl group, a halogen atom, an alkoxy group (preferably having 1 to 4 carbon atoms) or the like.
일반식(VI)에 있어서, A6에 결합되어 있는 에스테르기의 산소원자는 Z6을 함유하는 유교식 지환식 환구조를 구성하는 탄소원자의 어느 위치에 결합되어도 좋다.In general formula (VI), the oxygen atom of the ester group couple | bonded with A <6> may be couple | bonded with any position of the carbon atom which comprises the Z 6 containing cyclic bridge alicyclic ring structure.
이하에, 일반식(VI)으로 표시되는 반복단위의 구체예를 열거하지만, 이들에 한정되는 것은 아니다.
Although the specific example of the repeating unit represented by general formula (VI) is listed below, it is not limited to these.
또한, 수지(A1) 및 (A2)는 하기 일반식(IV)으로 표시되는 락톤구조를 갖는 반복단위를 더 함유할 수 있다.In addition, resin (A1) and (A2) may further contain the repeating unit which has a lactone structure represented by the following general formula (IV).
일반식(Ⅳ) 중, R1a는 수소원자 또는 메틸기를 나타낸다.In General Formula (IV), R 1a represents a hydrogen atom or a methyl group.
W1은 단일결합, 알킬렌기, 에테르기, 티오에테르기, 카보닐기, 에스테르기로 이루어진 군에서 선택되는 단독 또는 2개 이상의 기의 조합을 나타낸다.W 1 represents a single bond or a combination of two or more groups selected from the group consisting of a single bond, an alkylene group, an ether group, a thioether group, a carbonyl group, and an ester group.
Ra1, Rb1, Rc1, Rd1, Re1은 각각 독립적으로 수소원자 또는 탄소수 1~4개의 알킬기를 나타낸다. m, n은 각각 독립적으로 0~3의 정수를 나타내고, m+n은 2 이상, 6 이하이다.R a1 , R b1 , R c1 , R d1 and R e1 each independently represent a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. m and n represent the integer of 0-3 each independently, and m + n is 2 or more and 6 or less.
Ra1~Re1의 탄소수 1~4개의 알킬기로는 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, 이소부틸기, sec-부틸기, tert-부틸기 등을 열거할 수 있다.Examples of the alkyl group having 1 to 4 carbon atoms of R a1 to R e1 include methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, sec-butyl group and tert-butyl group.
일반식(IV)에 있어서, W1의 알킬렌기로는 하기 식으로 표시되는 기를 열거할 수 있다.In the formula (IV), the alkylene groups of W 1 may be exemplified groups represented by the following formula.
-[C(Rf)(Rg)]r1-[C (Rf) (Rg)] r 1-
상기 식중, Rf, Rg는 수소원자, 알킬기, 치환 알킬기, 할로겐원자, 히드록시기, 알콕시기를 나타내고, 양자는 같거나 달라도 좋다. In the formula, Rf and Rg represent a hydrogen atom, an alkyl group, a substituted alkyl group, a halogen atom, a hydroxy group and an alkoxy group, and both may be the same or different.
알킬기로는 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, 부틸기 등의 저급 알킬기가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기에서 선택된다. 치환 알킬기의 치환기로는 히드록시기, 할로겐원자, 알콕시기를 열거할 수 있다. The alkyl group is preferably a lower alkyl group such as methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group or butyl group, and more preferably selected from methyl group, ethyl group, propyl group and isopropyl group. As a substituent of a substituted alkyl group, a hydroxyl group, a halogen atom, and an alkoxy group can be mentioned.
알콕시기로는 메톡시기, 에톡시기, 프로폭시기, 부톡시기 등의 탄소수 1~4개 의 것을 열거할 수 있다. As an alkoxy group, C1-C4 things, such as a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, butoxy group, can be mentioned.
할로겐원자로는 염소원자, 브롬원자, 불소원자, 요오드원자 등을 열거할 수 있다. Examples of the halogen atom include chlorine atom, bromine atom, fluorine atom and iodine atom.
r1은 1~10의 정수이다.r 1 is an integer of 1-10.
상기 알킬기에 있어서의 다른 치환기로는 카르복시기, 아실옥시기, 시아노기, 알킬기, 치환 알킬기, 할로겐원자, 히드록시기, 알콕시기, 치환 알콕시기, 아세틸아미도기, 알콕시카보닐기, 아실기가 열거된다.Examples of the other substituent in the alkyl group include a carboxyl group, acyloxy group, cyano group, alkyl group, substituted alkyl group, halogen atom, hydroxy group, alkoxy group, substituted alkoxy group, acetylamido group, alkoxycarbonyl group and acyl group.
여기서, 알킬기로는 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, 부틸기, 시클로프로필기, 시클로부틸기, 시클로펜틸기 등의 저급 알킬기를 열거할 수 있다. 치환 알킬기의 치환기로는 히드록시기, 할로겐원자, 알콕시기를 열거할 수 있다. 치환 알콕시기의 치환기로는 알콕시기 등을 열거할 수 있다. 알콕시기로는 메톡시기, 에톡시기, 프로폭시기, 부톡시기 등의 탄소수 1~4개의 것을 열거할 수 있다. 아실옥시기로는 아세톡시기 등이 열거된다. 할로겐원자로는 염소원자, 브롬원자, 불소원자, 요오드원자 등을 열거할 수 있다.Here, as an alkyl group, lower alkyl groups, such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, isopropyl group, a butyl group, a cyclopropyl group, a cyclobutyl group, and a cyclopentyl group, are mentioned. As a substituent of a substituted alkyl group, a hydroxyl group, a halogen atom, and an alkoxy group can be mentioned. As a substituent of a substituted alkoxy group, an alkoxy group etc. can be mentioned. As an alkoxy group, C1-C4 things, such as a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, butoxy group, are mentioned. As acyloxy group, an acetoxy group etc. are mentioned. Examples of the halogen atom include chlorine atom, bromine atom, fluorine atom and iodine atom.
이하, 일반식(IV)으로 표시되는 반복단위에 상당하는 모노머의 구체예를 나타내지만, 이들에 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, although the specific example of the monomer corresponded to the repeating unit represented by General formula (IV) is shown, it is not limited to these.
또한, 수지(A1) 및 (A2)는 상기 반복단위 이외에, 드라이에칭 내성이나 표준현상액 적성, 기판 밀착성, 레지스트 프로파일 및 레지스트의 일반적인 필요특성인 해상력, 내열성 및 감도 등을 조절할 목적으로 각종 반복단위를 함유할 수 있다.In addition to the repeating units, the resins (A1) and (A2) may be used in various repeating units for the purpose of adjusting dry etching resistance, standard developer aptitude, substrate adhesion, resist profile, and resolution, heat resistance and sensitivity, which are general necessary characteristics of the resist. It may contain.
이와 같은 반복단위로는 하기 모노머에 상당하는 반복구조단위를 열거할 수 있지만, 이들에 한정되는 것은 아니다.Although the repeating structural unit corresponded to the following monomer can be enumerated as such a repeating unit, It is not limited to these.
이것에 의해 산분해성 수지에 요구되는 성능, 특히 Thereby, the performance required for acid-decomposable resins, in particular
(1) 도포용제에 대한 용해성, (1) solubility in coating solvents,
(2) 제막성(유리전이온도), (2) film forming property (glass transition temperature),
(3) 알칼리 현상성, (3) alkali developability,
(4) 막감소(친수성, 소수성 또는 알칼리 가용성 기 선택), (4) membrane reduction (selection of hydrophilic, hydrophobic or alkali-soluble groups),
(5) 미노광부의 기판에 대한 밀착성,(5) adhesion to the substrate of the unexposed portion,
(6) 드라이에칭 내성 (6) dry etching resistance
등의 미세조정이 가능하게 된다.Fine adjustment of the back and the like becomes possible.
이와 같은 모노머로는, 예컨대 아크릴레이트류, 메타크릴레이트류, 아크릴아미드류, 메타크릴아미드류, 알릴화합물, 비닐에테르류, 비닐에스테르류 등에서 선택되는 부가중합성 불포화 결합을 1개 갖는 화합물 등을 열거할 수 있다.Examples of such monomers include compounds having one addition polymerizable unsaturated bond selected from acrylates, methacrylates, acrylamides, methacrylamides, allyl compounds, vinyl ethers, vinyl esters, and the like. Can be enumerated.
구체적으로는 이하의 모노머를 열거할 수 있다.Specifically, the following monomers can be enumerated.
아크릴레이트류(바람직하게는 알칼기의 탄소수가 1~10개인 알킬 아크릴레이트):Acrylates (preferably alkyl acrylates having 1-10 carbon atoms):
메틸 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 프로필 아크릴레이트, 아밀 아크릴레이트, 시클로헥실 아크릴레이트, 에틸헥실 아크릴레이트, 옥틸 아크릴레이트, 클 로로에틸 아크릴레이트, 2-히드록시에틸 아크릴레이트, 2,2-디메틸히드록시프로필 아크릴레이트, 5-히드록시펜틸 아크릴레이트, 트리메티롤프로판 모노아크릴레이트, 펜타에리스리톨 모노아크릴레이트, 푸르푸릴 아크릴레이트, 테트라히드로푸르푸릴 아크릴레이트 등.Methyl acrylate, ethyl acrylate, propyl acrylate, amyl acrylate, cyclohexyl acrylate, ethylhexyl acrylate, octyl acrylate, chloroethyl acrylate, 2-hydroxyethyl acrylate, 2,2-dimethylhydrate Hydroxypropyl acrylate, 5-hydroxypentyl acrylate, trimetholpropane monoacrylate, pentaerythritol monoacrylate, furfuryl acrylate, tetrahydrofurfuryl acrylate and the like.
메타크릴레이트류(바람직하게는 알킬기의 탄소수가 1~10개인 알킬메타크릴레이트):Methacrylates (preferably alkyl methacrylates having 1 to 10 carbon atoms in the alkyl group):
메틸 메타크릴레이트, 에틸 메타크릴레이트, 프로필 메타크릴레이트, 이소프로필 메타크릴레이트, 아밀 메타크릴레이트, 헥실 메타크릴레이트, 시클로헥실 메타크릴레이트, 옥틸 메타크릴레이트, 2-히드록시에틸 메타크릴레이트, 4-히드록시부틸 메타크릴레이트, 5-히드록시펜틸 메타크릴레이트, 2,2-디메틸-3-히드록시프로필 메타크릴레이트, 트리메티롤프로판 모노메타크릴레이트, 펜타에리스리톨 모노메타크릴레이트, 푸르푸릴 메타크릴레이트, 테트라히드로푸르푸릴 메타크릴레이트 등.Methyl methacrylate, ethyl methacrylate, propyl methacrylate, isopropyl methacrylate, amyl methacrylate, hexyl methacrylate, cyclohexyl methacrylate, octyl methacrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate 4-hydroxybutyl methacrylate, 5-hydroxypentyl methacrylate, 2,2-dimethyl-3-hydroxypropyl methacrylate, trimetholpropane monomethacrylate, pentaerythritol monomethacrylate, Furfuryl methacrylate, tetrahydrofurfuryl methacrylate, and the like.
알릴 화합물:Allyl compound:
알릴에스테르류(예컨대, 알릴아세테이트, 알릴카프로에이트, 알릴카프릴레이트, 알릴라우레이트, 알릴팔미테이트, 알릴스테아레이트, 알릴벤조에이트, 알릴아세토아세테이트, 알릴락테이트 등), 알릴옥시에탄올 등. Allyl esters (for example, allyl acetate, allyl caproate, allyl caprylate, allyllaurate, allyl palmitate, allyl stearate, allyl benzoate, allyl acetoacetate, allyl lactate, and the like), allyloxyethanol and the like.
비닐에테르류:Vinyl ethers:
알킬비닐에테르(예컨대, 헥실비닐에테르, 옥틸비닐에테르, 데실비닐에테르, 에틸헥실비닐에테르, 메톡시에틸비닐에테르, 에톡시에틸비닐에테르, 클로로에틸비닐에테르, 1-메틸-2,2-디메틸프로필비닐에테르, 2-에틸부틸비닐에테르, 히드록시에 틸비닐에테르, 디에틸렌글리콜비닐에테르, 디메틸아미노에틸비닐에테르, 디에틸아미노에틸비닐에테르, 부틸아미노에틸비닐에테르, 벤질비닐에테르, 테트라히드로푸르푸릴비닐에테르) 등. Alkyl vinyl ethers (e.g., hexyl vinyl ether, octyl vinyl ether, decyl vinyl ether, ethyl hexyl vinyl ether, methoxy ethyl vinyl ether, ethoxy ethyl vinyl ether, chloroethyl vinyl ether, 1-methyl-2,2-dimethylpropyl) Vinyl ether, 2-ethylbutyl vinyl ether, hydroxyethyl vinyl ether, diethylene glycol vinyl ether, dimethylaminoethyl vinyl ether, diethylaminoethyl vinyl ether, butylaminoethyl vinyl ether, benzyl vinyl ether, tetrahydrofurfuryl Vinyl ether).
비닐에스테르류: Vinyl esters:
비닐부티레이트, 비닐이소부티레이트, 비닐트리메틸아세테이트, 비닐디에틸아세테이트, 비닐발레레이트, 비닐카프로에이트, 비닐클로로아세테이트, 비닐디클로로아세테이트, 비닐메톡시아세테이트, 비닐부톡시아세테이트, 비닐아세토아세테이트, 비닐락테이트, 비닐-β-페닐부티레이트, 비닐시클로헥실카르복실레이트 등. Vinyl butyrate, vinyl isobutyrate, vinyl trimethyl acetate, vinyl diethyl acetate, vinyl valerate, vinyl caproate, vinyl chloro acetate, vinyl dichloro acetate, vinyl methoxy acetate, vinyl butoxy acetate, vinyl aceto acetate, vinyl lactate, Vinyl-β-phenylbutyrate, vinylcyclohexylcarboxylate and the like.
디알킬이타코네이트류: Dialkylitaconates:
디메틸이타코네이트, 디에틸이타코네이트, 디부틸이타코네이트 등. Dimethyl itaconate, diethyl itaconate, dibutyl itaconate and the like.
디알킬푸마레이트류 또는 모노알킬푸마레이트류: Dialkyl fumarates or monoalkyl fumarates:
디부틸푸마레이트 등. Dibutyl fumarate and the like.
그 외에, 크로톤산, 이타콘산, 무수 말레산, 말레이미드, 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, 말레일로니트릴 등.In addition, crotonic acid, itaconic acid, maleic anhydride, maleimide, acrylonitrile, methacrylonitrile, maleilonitrile and the like.
그 외에도, 상기 각종 반복단위에 상당하는 모노머와 공중합할 수 있는 부가중합성 불포화 화합물이면 공중합되어 있어도 좋다.In addition, as long as it is an addition polymerizable unsaturated compound which can copolymerize with the monomer corresponded to the said various repeating units, you may copolymerize.
수지에 있어서, 각 반복단위의 함유몰비는 드라이에칭 내성이나 표준현상액 적성, 기판 밀착성, 레지스트 프로파일 및 레지스트의 일반적인 필요성능인 해상력, 내열성, 감도 등을 조절하기 위해서 적당히 설정된다.In the resin, the molar ratio of each repeating unit is suitably set in order to adjust dry etching resistance, standard developer aptitude, substrate adhesion, resist profile and resist, resolution, heat resistance, sensitivity, and the like.
수지(A1) 중, 일반식(I)으로 표시되는 반복단위의 함유율은 전체 반복단위 중 15~60몰%가 바람직하고, 보다 바람직하게는 18~55몰%, 더욱 바람직하게는 20~50몰%이다.As for the content rate of the repeating unit represented by General formula (I) in resin (A1), 15-60 mol% is preferable in all the repeating units, More preferably, it is 18-55 mol%, More preferably, it is 20-50 mol %to be.
수지(A1)에 있어서, 일반식(III)으로 표시되는 반복단위의 함유율은 각 수지의 전체 반복단위 중 5~50몰%가 바람직하고, 보다 바람직하게는 10~45몰%, 더욱 바람직하게는 15~40몰%이다.In resin (A1), 5-50 mol% is preferable in the total repeating unit of each resin, and, as for the content rate of the repeating unit represented by General formula (III), More preferably, it is 10-45 mol%, More preferably, 15-40 mol%.
수지(A1)에 있어서, 지환 락톤구조를 갖는 반복단위의 함유량은 전체 반복단위 중 5~60몰%가 바람직하고, 보다 바람직하게는 10~55몰%, 더욱 바람직하게는 15~50몰%이다.In the resin (A1), the content of the repeating unit having an alicyclic lactone structure is preferably 5 to 60 mol%, more preferably 10 to 55 mol%, still more preferably 15 to 50 mol% in the total repeating units. .
수지(A1)에 있어서, 하기 일반식(IV)으로 표시되는 측쇄에 락톤구조를 갖는 반복단위의 함유량은 전체 반복단위 중 5~60몰%가 바람직하고, 보다 바람직하게는 10~50몰%, 더욱 바람직하게는 15~45몰%이다.In resin (A1), as for content of the repeating unit which has a lactone structure in the side chain represented by following General formula (IV), 5-60 mol% is preferable in all the repeating units, More preferably, it is 10-50 mol%, More preferably, it is 15-45 mol%.
수지(A2) 중, 일반식(II)으로 표시되는 반복단위의 함유율은 전체 반복단위 중 10~80몰%가 바람직하고, 보다 바람직하게는 15~75몰%, 더욱 바람직하게는 20~70몰%이다.As for the content rate of the repeating unit represented by General formula (II) in resin (A2), 10-80 mol% is preferable in all the repeating units, More preferably, it is 15-75 mol%, More preferably, it is 20-70 mol %to be.
수지(A2)에 있어서, 일반식(III)으로 표시되는 반복단위의 함유율은 각 수지의 전체 반복단위 중 2~40몰%가 바람직하고, 보다 바람직하게는 5~35몰%, 더욱 바람직하게는 8~30몰%이다.In the resin (A2), the content of the repeating unit represented by the general formula (III) is preferably 2 to 40 mol%, more preferably 5 to 35 mol%, even more preferably in the total repeating units of each resin. 8-30 mol%.
수지(A2)에 있어서, 지환 락톤구조를 갖는 반복단위의 함유량은 전체 반복단위 중 10~50몰%가 바람직하고, 보다 바람직하게는 15~45몰%, 더욱 바람직하게는 20~40몰%이다. In the resin (A2), the content of the repeating unit having an alicyclic lactone structure is preferably 10 to 50 mol%, more preferably 15 to 45 mol%, even more preferably 20 to 40 mol% of all the repeating units. .
수지(A2)에 있어서, 하기 일반식(IV)으로 표시되는 측쇄에 락톤구조를 갖는 반복단위의 함유량은 전체 반복단위 중 10~50몰%가 바람직하고, 보다 바람직하게는 15~45몰%, 더욱 바람직하게는 20~40몰%이다.In resin (A2), as for content of the repeating unit which has a lactone structure in the side chain represented by following General formula (IV), 10-50 mol% is preferable in all the repeating units, More preferably, it is 15-45 mol%, More preferably, it is 20-40 mol%.
본 발명의 조성물이 ArF 노광용인 경우, ArF광에 대한 투명성의 관점에서 수지는 방향족 기를 갖지 않는 것이 바람직하다.When the composition of this invention is for ArF exposure, it is preferable that resin does not have an aromatic group from a transparency point with respect to ArF light.
본 발명에 사용되는 수지는 통상의 방법(예컨대 라디칼 중합)에 의해 합성될 수 있다. 예컨대, 일반적인 합성방법으로는 모노머종을 일괄적으로 또는 반응도중에 반응용기에 주입하고, 이것을 필요에 따라서 반응용매, 예컨대 테트라히드로푸란, 1,4-디옥산, 디이소프로필에테르 등의 에테르류나, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤 등의 케톤류, 에틸아세테이트 등의 에스테르 용매, 또는 후술하는 프로필렌글리콜 모노메틸에테르 아세테이트 등의 각종 모노머를 용해시킬 수 있는 용매에 용해시켜 균일하게 한 후, 질소나 아르곤 등의 불활성 가스 분위기 하에서 필요에 따라서 가열하고, 시판된 라디칼 개시제(아조계 개시제, 퍼옥사이드 등)를 사용하여 중합을 개시한다. 소망에 따라 개시제를 추가 또는 분할하여 첨가하고, 반응종료 후, 용제에 투입하여 분체 또는 고형회수 등의 방법으로 소망의 폴리머를 회수한다. 반응농도는 20질량% 이상이고, 바람직하게는 30질량% 이상, 더욱 바람직하게는 40질량% 이상이다. 반응온도는 10~150℃이고, 바람직하게는 30~120℃, 더욱 바람직하게는 50~100℃이다.The resin used in the present invention can be synthesized by conventional methods (such as radical polymerization). For example, as a general synthetic method, monomer species are injected into the reaction vessel in a batch or during the reaction, and as necessary, ethers such as a reaction solvent such as tetrahydrofuran, 1,4-dioxane, diisopropyl ether, Ketones, such as methyl ethyl ketone and methyl isobutyl ketone, ester solvents, such as ethyl acetate, or various monomers, such as propylene glycol monomethyl ether acetate, mentioned later, are made to melt | dissolve and make it uniform, and nitrogen, argon, etc. It heats as needed in inert gas atmosphere of the, and superposition | polymerization is started using a commercial radical initiator (azo initiator, peroxide, etc.). An initiator is added or divided and added as desired, and after completion of the reaction, it is added to a solvent to recover a desired polymer by a method such as powder or solid recovery. The reaction concentration is 20% by mass or more, preferably 30% by mass or more, and more preferably 40% by mass or more. Reaction temperature is 10-150 degreeC, Preferably it is 30-120 degreeC, More preferably, it is 50-100 degreeC.
수지(A1) 및 (A2)의 중량평균분자량은 GPC법에 의한 폴리스티렌 환산치로서 3,000~100,000이 바람직하고, 보다 바람직하게는 4,000~50,000이고, 더욱 바람직하 게는 5,000~30,000이다. 즉, 중량평균분자량은 내열성이나 드라이에칭 내성의 점에서 3,000 이상이 바람직하고, 현상성, 제막성의 점에서 100,000 이하가 바람직하다.The weight average molecular weight of the resins (A1) and (A2) is preferably 3,000 to 100,000, more preferably 4,000 to 50,000, and even more preferably 5,000 to 30,000, in terms of polystyrene in terms of the GPC method. That is, the weight average molecular weight is preferably 3,000 or more in terms of heat resistance and dry etching resistance, and 100,000 or less is preferable in view of developability and film forming properties.
또한, 수지(A1) 및 (A2)의 분산도(Mw/Mn)는 1.3~4.0의 범위가 바람직하고, 보다 바람직하게는 1.4~3.8, 더욱 바람직하게는 1.5~3.5이다. Moreover, the range of 1.3-4.0 of the dispersion degree (Mw / Mn) of resin (A1) and (A2) is preferable, More preferably, it is 1.4-3.8, More preferably, it is 1.5-3.5.
본 발명의 레지스트 조성물에 있어서, 수지(A1) 및 (A2)의 조성물 전체 중의 배합량은 전체 레지스트 고형분 중 40~99.99질량%가 바람직하고, 보다 바람직하게는 50~99.97질량%이다.In the resist composition of the present invention, the blending amount in the whole composition of the resins (A1) and (A2) is preferably from 40 to 99.99 mass% in the total resist solid content, more preferably from 50 to 99.97 mass%.
수지(A1)과 수지(A2)의 첨가비율로는 수지(A1)/수지(A2)(질량비)로서 바람직하게는 95/5~40/60, 보다 바람직하게는 90/10~50/50, 더욱 바람직하게는 80/20~60/40이다.As addition ratio of resin (A1) and resin (A2), Preferably it is 95 / 5-40 / 60, More preferably, 90 / 10-50 / 50, as resin (A1) / resin (A2) (mass ratio), More preferably, it is 80/20-60/40.
[2] (B) 활성광선 또는 방사선의 조사에 의해 산을 발생하는 화합물(광산발생제)[2] (B) A compound which generates acid by irradiation of actinic light or radiation (photoacid generator)
본 발명에서 사용되는 활성광선 또는 방사선의 조사에 의해 산을 발생하는 화합물(광산발생제)로는 광양이온 중합의 광개시제, 광라디칼 중합의 광개시제, 색소류의 광소색제, 광변색제, 또는 마이크로레지스트 등에 사용되는 공지된 빛(400~200nm의 자외선, 원자외선, 특히 바람직하게는 g선, h선, i선, KrF 엑시머 레이저광), ArF 엑시머 레이저광, 전자선, X선, 분자선 또는 이온빔 등의 활성광선 또는 방사선의 조사에 의해 산을 발생하는 화합물 및 이들의 혼합물을 적당하게 선택하여 사용할 수 있다.Examples of the compound (photoacid generator) that generates an acid by irradiation of actinic light or radiation used in the present invention include a photoinitiator for photocationic polymerization, a photoinitiator for photoradical polymerization, a photochromic agent for pigments, a photochromic agent, a microresist, and the like. Activity of known light used (ultraviolet radiation of 400-200 nm, far ultraviolet rays, particularly preferably g-ray, h-ray, i-ray, KrF excimer laser light), ArF excimer laser light, electron beam, X-ray, molecular beam or ion beam. The compound which generate | occur | produces an acid by irradiation of light or a radiation, and a mixture thereof can be selected suitably, and can be used.
예컨대, 디아조늄염, 포스포늄염, 술포늄염, 요오드늄염, 이미도술포네이트, 옥심술포네이트, 디아조디술폰, 디술폰, o-니트로벤질술포네이트를 열거할 수 있다.For example, a diazonium salt, a phosphonium salt, a sulfonium salt, an iodonium salt, an imido sulfonate, an oxime sulfonate, a diazo disulfone, a disulfone, o-nitrobenzyl sulfonate can be mentioned.
특히 바람직하게는 술포늄염이고, 트리아릴술포늄염, 펜아실술포늄염, 2-옥소알킬기를 갖는 술포늄염이 가장 바람직하다.Especially preferably, it is a sulfonium salt, The sulfonium salt which has a triaryl sulfonium salt, a penacyl sulfonium salt, and a 2-oxoalkyl group is the most preferable.
또한, 이들 활성광선 또는 방사선의 조사에 의해 산을 발생하는 기 또는 화합물을 폴리머의 주쇄 또는 측쇄에 도입한 화합물, 예컨대 미국특허 제3,849,137호, 독일특허 제3,914,407호, 일본특허공개 소63-26653호, 동 소55-164824호 공보, 동 소62-69263호 공보, 동 소63-146038호 공보, 동 소63-163452호 공보, 동 소62-153853호 공보 및 동 소63-146029호 공보에 기재된 화합물을 사용할 수 있다.Further, compounds in which an acid or a group which generates an acid by irradiation of these actinic rays or radiation is introduced into the main chain or the side chain of the polymer, such as US Patent No. 3,849,137, German Patent No. 3,914,407, and Japanese Patent Application Publication No. 63-26653. No. 55-164824, No. 62-69263, No. 63-146038, No. 63-163452, No. 62-153853 and No. 63-146029 Compounds can be used.
또한, 미국특허 제3,779,778호, 유럽특허 제126,712호 등에 기재된 빛에 의해 산을 발생하는 화합물도 사용할 수 있다.In addition, a compound which generates an acid by light described in US Pat. No. 3,779,778, EP 126,712 or the like can also be used.
병용해도 좋은 활성광선 또는 방사선의 조사에 의해 분해되어 산을 발생하는 화합물 중에서 특히 바람직한 화합물로서 하기 일반식(ZI), (ZII), (ZIII)으로 표시되는 화합물을 열거할 수 있다.Among the compounds which are decomposed by irradiation with actinic light or radiation which may be used in combination and generate an acid, compounds represented by the following general formulas (ZI), (ZII) and (ZIII) can be enumerated.
상기 일반식(ZI)에 있어서, R201, R202 및 R203은 각각 독립적으로 유기기를 나타낸다. In General Formula (ZI), R 201 , R 202, and R 203 each independently represent an organic group.
X-는 비친핵성 음이온을 나타낸다.X − represents a nonnucleophilic anion.
X-의 비친핵성 음이온으로는, 예컨대 술폰산 음이온, 카르복실산 음이온, 비스(알킬술포닐)이미도 음이온, 트리스(알킬술포닐)메틸 음이온 등을 열거할 수 있다.Examples of non-nucleophilic anions of X − include sulfonic acid anion, carboxylic acid anion, bis (alkylsulfonyl) imido anion, tris (alkylsulfonyl) methyl anion, and the like.
비친핵성 음이온이란, 친핵반응을 일으키는 능력이 극히 낮은 음이온으로, 분자내 친핵반응에 의한 경시분해를 억제할 수 있는 음이온이다. 이것에 의해 레지스트의 경시안정성이 향상된다.A non-nucleophilic anion is an anion with very low ability to generate a nucleophilic reaction, and is an anion which can suppress the degradation over time by the intramolecular nucleophilic reaction. This improves the time stability of the resist.
술폰산 음이온으로는, 예컨대 알킬술폰산 음이온, 아릴술폰산 음이온, 캠퍼술폰산 음이온 등이 열거된다.Examples of the sulfonic acid anion include alkyl sulfonic acid anion, aryl sulfonic acid anion, camphor sulfonic acid anion and the like.
카르복실산 음이온으로는, 예컨대 알킬카르복실산 음이온, 아릴카르복실산 음이온, 아랄킬카르복실산 음이온 등이 열거된다.Examples of the carboxylic acid anion include alkyl carboxylic acid anions, arylcarboxylic acid anions, aralkyl carboxylic acid anions, and the like.
알킬술폰산 음이온에 있어서의 알킬기로는 바람직하게는 탄소수 1~30개의 알킬기, 예컨대 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, 이소부틸기, sec-부틸기, 펜틸기, 네오펜틸기, 헥실기, 헵틸기, 옥틸기, 노닐기, 데실기, 운데실기, 도데실기, 트리데실기, 테트라데실기, 펜타데실기, 헥사데실기, 헵타데실기, 옥타데실기, 노나데실기, 에이코실기, 시클로프로필기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 아다만틸기, 노르보르닐기, 보로닐기 등을 열거할 수 있다.The alkyl group in the alkyl sulfonic acid anion is preferably an alkyl group having 1 to 30 carbon atoms, such as a methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, sec-butyl group, pentyl group and neophene. Tyl 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 , Eicosyl group, cyclopropyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, adamantyl group, norbornyl group, boronyl group and the like.
아릴술폰산 음이온에 있어서의 아릴기로는 바람직하게는 탄소수 6~14개의 아릴기, 예컨대 페닐기, 톨릴기, 나프틸기 등을 열거할 수 있다. As an aryl group in an aryl sulfonic acid anion, C6-C14 aryl groups, such as a phenyl group, a tolyl group, a naphthyl group, etc. are mentioned preferably.
상기 알킬술폰산 음이온 및 아릴술폰산 음이온에 있어서의 알킬기 및 아릴기는 치환기를 갖고 있어도 좋다.The alkyl group and aryl group in the said alkyl sulfonic acid anion and aryl sulfonic acid anion may have a substituent.
치환기로는, 예컨대 할로겐원자, 알킬기, 알콕시기, 알킬티오기 등을 열거할 수 있다.As a substituent, a halogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, an alkylthio group, etc. are mentioned, for example.
할로겐원자로는, 예컨대 염소원자, 브롬원자, 불소원자, 요오드원자 등을 열거할 수 있다.Examples of the halogen atom include chlorine atom, bromine atom, fluorine atom, iodine atom and the like.
알킬기로는, 예컨대 바람직하게는 탄소수 1~20개의 알킬기, 예컨대 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, 이소부틸기, sec-부틸기, 펜틸기, 네오펜틸기, 헥실기, 헵틸기, 옥틸기, 노닐기, 데실기, 운데실기, 도데실기, 트리데실기, 테트라데실기, 펜타데실기, 헥사데실기, 헵타데실기, 옥타데실기, 노나데실기, 에이코실기 등을 열거할 수 있다.As the alkyl group, for example, preferably an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, sec-butyl group, pentyl group, neopentyl 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, eicosyl group, etc. Can be enumerated.
알콕시기로는, 예컨대 바람직하게는 탄소수 1~5개의 알콕시기, 예컨대 메톡시기, 에톡시기, 프로폭시기, 부톡시기 등을 열거할 수 있다.As an alkoxy group, Preferably, a C1-C5 alkoxy group, for example, a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, butoxy group etc. can be mentioned.
알킬티오기로는, 예컨대 바람직하게는 탄소수 1~20개의 알킬티오기, 예컨대 메틸티오기, 에틸티오기, 프로필티오기, 이소프로필티오기, n-부틸티오기, 이소부틸티오기, sec-부틸티오기, 펜틸티오기, 네오펜틸티오기, 헥실티오기, 헵틸티오기, 옥틸티오기, 노닐티오기, 데실티오기, 운데실티오기, 도데실티오기, 트리데실티오기, 테트라데실티오기, 펜타데실티오기, 헥사데실티오기, 헵타데실티오기, 옥타데실티오기, 노나데실티오기, 에이코실티오기 등을 열거할 수 있다. 또한, 알킬기, 알콕시기, 알킬티오기는 할로겐원자(바람직하게는 불소원자)로 더 치환되어 있어도 좋다.As the alkylthio group, for example, preferably an alkylthio group having 1 to 20 carbon atoms, such as methylthio group, ethylthio group, propylthio group, isopropylthio group, n-butylthio group, isobutylthio group, sec-butyl Thio group, pentylthio group, neopentylthio group, hexylthio group, heptylthio group, octylthio group, nonylthio group, decylthio group, undecylthio group, dodecylthio group, tridecylthio group, tetradecylthio group, Pentadecylthio group, hexadecylthio group, heptadecylthio group, octadecylthio group, nonadecylthio group, eicosylthio group, etc. can be mentioned. In addition, the alkyl group, the alkoxy group and the alkylthio group may be further substituted with a halogen atom (preferably a fluorine atom).
알킬카르복실산 음이온에 있어서의 알킬기로는 알킬술폰산 음이온에 있어서의 알킬기와 동일한 것을 열거할 수 있다.As an alkyl group in an alkylcarboxylic acid anion, the thing similar to the alkyl group in an alkyl sulfonic acid anion can be mentioned.
아릴카르복실산 음이온에 있어서의 아릴기로는 아릴술폰산 음이온에 있어서의 아릴기와 동일한 것을 열거할 수 있다.Examples of the aryl group in the arylcarboxylic acid anion include the same ones as the aryl group in the aryl sulfonic acid anion.
아랄킬카르복실산 음이온에 있어서의 아랄킬기로는 바람직하게는 탄소수 6~12개의 아랄킬기, 예컨대 벤질기, 페네틸기, 나프틸메틸기, 나프틸에틸기 등을 열거할 수 있다.Aralkyl groups in the aralkylcarboxylic acid anion are preferably aralkyl groups having 6 to 12 carbon atoms, such as benzyl group, phenethyl group, naphthylmethyl group, naphthylethyl group and the like.
상기 알킬카르복실산 음이온, 아릴카르복실산 음이온 및 아랄킬카르복실산 음이온에 있어서의 아랄킬기, 아릴기 및 아랄킬기는 치환기를 갖고 있어도 좋고, 치환기로는, 예컨대 아릴술폰산 음이온에서와 동일한 할로겐원자, 알킬기, 알콕시기, 알킬티오기 등을 열거할 수 있다.The aralkyl group, aryl group and aralkyl group in the alkyl carboxylic acid anion, the arylcarboxylic acid anion and the aralkyl carboxylic acid anion may have a substituent, and as the substituent, for example, the same halogen atom as in the arylsulfonic acid anion , An alkyl group, an alkoxy group, an alkylthio group, and the like.
비스(알킬술포닐)이미도 음이온, 트리스(알킬술포닐)메틸 음이온에 있어서의 알킬기는 탄소수 1~5개의 알킬기가 바람직하고, 예컨대 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, 이소부틸기, sec-부틸기, 펜틸기, 네오펜틸기 등을 열거할 수 있다. 이들 알킬기는 치환기를 갖고 있어도 좋고, 치환기로는, 예컨대 할로겐원자, 알콕시기, 알킬티오기 등을 열거할 수 있다. The alkyl group in the bis (alkylsulfonyl) imido anion and the tris (alkylsulfonyl) methyl anion is preferably an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, such as a methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, n-butyl group, Isobutyl group, sec-butyl group, pentyl group, neopentyl group and the like. These alkyl groups may have a substituent and a halogen atom, an alkoxy group, an alkylthio group etc. can be mentioned as a substituent, for example.
그외 비친핵성 음이온으로는, 예컨대 불소화인, 불소화붕소, 불소화안티몬 등을 열거할 수 있다. Other non-nucleophilic anions include, for example, phosphorus fluoride, boron fluoride, antimony fluoride and the like.
X-의 비친핵성 음이온으로는 술폰산의 α-위치가 불소원자로 치환된 알칸술폰산 음이온, 불소원자 또는 불소원자를 가진 기로 치환된 아릴술폰산 음이온, 알킬기가 불소원자로 치환된 비스(알킬술포닐)이미도 음이온 및 알킬기가 불소원자로 치환된 트리스(알킬술포닐)메틸 음이온이 바람직하고, 특히 바람직하게는 탄소수 1~8개의 퍼플루오로알칸술폰산 음이온, 가장 바람직하게는 노나플루오로부탄술폰산 음이온, 퍼플루오로옥탄술폰산 음이온이다.Examples of non-nucleophilic anions of X − include alkanesulfonic acid anion in which the α-position of the sulfonic acid is substituted with a fluorine atom, an aryl sulfonic acid anion substituted with a fluorine atom or a group having a fluorine atom, and a bis (alkylsulfonyl) imido in which an alkyl group is substituted with a fluorine atom Tris (alkylsulfonyl) methyl anion in which an anion and an alkyl group are substituted with a fluorine atom is preferable, particularly preferably a perfluoroalkanesulfonic anion having 1 to 8 carbon atoms, most preferably a nonafluorobutanesulfonic acid anion and a perfluoro Octane sulfonic acid anion.
R201, R202 및 R203으로서의 유기기의 탄소수는 일반적으로 1~30개, 바람직하게는 1~20개이다.The carbon number of the organic group as R 201 , R 202 and R 203 is generally 1 to 30, preferably 1 to 20.
또한, R201~R203 중 2개가 결합하여 환구조를 형성해도 좋고, 환내에 산소원자, 황원자, 에스테르결합, 아미도결합, 카보닐기를 함유하고 있어도 좋다.In addition, two of R 201 to R 203 may be bonded to each other to form a ring structure, and the ring may contain an oxygen atom, a sulfur atom, an ester bond, an amido bond, or a carbonyl group.
R201~R203 중 2개가 결합하여 형성하는 기로는 알킬렌기(예컨대, 부틸렌기, 펜틸렌기)를 열거할 수 있다.Examples of the group formed by bonding of two of R 201 to R 203 include an alkylene group (eg, butylene group, pentylene group).
R201, R202 및 R203으로서의 유기기의 구체예로는 후술하는 화합물(Z1-1), (Z1-2), (Z1-3)에 있어서의 대응하는 기를 열거할 수 있다.As a specific example of the organic group as R <201> , R <202> and R <203> , the corresponding group in compound (Z1-1), (Z1-2), (Z1-3) mentioned later can be mentioned.
또한, 일반식(ZI)으로 표시되는 구조를 복수개 가진 화합물이어도 좋다. 예컨대, 일반식(ZI)으로 표시되는 화합물의 R201~R203 중 적어도 하나가 일반식(ZI)으로 표시되는 또 하나의 화합물의 R201~R203 중 적어도 하나와 결합된 구조를 갖는 화합물이어도 좋다. Moreover, the compound which has two or more structures represented by general formula (ZI) may be sufficient. For example, at least one of the following general formula (ZI) the compound of R 201 ~ R 203 represented by a may be a compound having a binding structure with at least one of addition of a compound represented by formula (ZI) R 201 ~ R 203 good.
더욱 바람직한 (ZI)성분으로서, 이하에 설명하는 화합물(Z1-1), (Z1-2) 및 (Z1-3)을 열거할 수 있다.As more preferable (ZI) component, the compound (Z1-1), (Z1-2), and (Z1-3) demonstrated below can be mentioned.
화합물(Z1-1)은 상기 일반식(ZI)의 각 R201~R203이 아릴기인 트리아릴술포늄 화합물, 즉 트리아릴술포늄을 양이온으로 하는 화합물이다.Compound (Z1-1) is a triarylsulfonium compound in which each of R 201 to R 203 in the formula (ZI) is an aryl group, that is, a compound having triarylsulfonium as a cation.
트리아릴술포늄 양이온의 아릴기로는 페닐기, 나프틸기가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 페닐기이다. 트리아릴술포늄 양이온이 갖는 3개의 아릴기는 같거나 달라도 좋다.As an aryl group of a triarylsulfonium cation, a phenyl group and a naphthyl group are preferable, More preferably, it is a phenyl group. The three aryl groups of the triarylsulfonium cation may be the same or different.
각 아릴기는 알킬기(예컨대, 탄소수 1~15개), 알콕시기(예컨대, 탄소수 1~15개), 할로겐원자, 히드록시기, 페닐티오기를 치환기로서 갖고 있어도 좋다. 바람직한 치환기로는 탄소수 1~12개의 직쇄상, 분기상 또는 환상 알킬기, 탄소수 1~12개의 직쇄상, 분기상 또는 환상 알콕시기이고, 특히 바람직하게는 탄소수 1~4개의 알킬기, 탄소수 1~4개의 알콕시기이다. 치환기는 3개의 아릴기 중 어느 하나에 치환되어 있어도 좋고, 3개 모두에 치환되어 있어도 좋다. 또한, 치환기는 아릴기의 p-위치에 치환되어 있는 것이 바람직하다.Each aryl group may have an alkyl group (for example, C1-C15), an alkoxy group (for example, C1-C15), a halogen atom, a hydroxy group, and a phenylthio group as a substituent. Preferred substituents are a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, a linear, branched or cyclic alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms, and particularly preferably an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms and 1 to 4 carbon atoms. It is an alkoxy group. The substituent may be substituted by any of three aryl groups and may be substituted by all three. Moreover, it is preferable that the substituent is substituted by the p-position of an aryl group.
다음에, 화합물(Z1-2)에 대해서 설명한다.Next, the compound (Z1-2) will be described.
화합물(Z1-2)은 식(ZI)에 있어서의 R201~R203가 각각 독립적으로 방향환을 함유하지 않은 유기기를 나타내는 경우의 화합물이다. 여기서, 방향환이란 헤테로 원자를 함유하는 방향족 환도 포함한 것이다.Compound (Z1-2) is a compound in the case where R 201 to R 203 in Formula (ZI) each independently represent an organic group containing no aromatic ring. Here, an aromatic ring also includes the aromatic ring containing a hetero atom.
R201~R203으로서의 방향환을 함유하지 않은 유기기는 일반적으로 탄소수 1~30 개, 바람직하게는 1~20개이다.The organic group which does not contain an aromatic ring as R 201 to R 203 is generally 1 to 30 carbon atoms, preferably 1 to 20 carbon atoms.
R201~R203은 각각 독립적으로 바람직하게는 알킬기, 2-옥소알킬기, 알콕시카보닐메틸기, 알릴기, 비닐기이고, 더욱 바람직하게는 직쇄상, 분기상, 환상 2-옥소알킬기, 알콕시카보닐메틸기, 가장 바람직하게는 직쇄상, 분기상 2-옥소알킬기이다.R 201 to R 203 are each independently preferably an alkyl group, a 2-oxoalkyl group, an alkoxycarbonylmethyl group, an allyl group, a vinyl group, and more preferably a linear, branched, cyclic 2-oxoalkyl group, or alkoxycarbonyl Methyl groups, most preferably linear, branched 2-oxoalkyl groups.
R201~R203으로서의 알킬기는 직쇄상, 분기상, 환상 중 어느 것이어도 좋고, 바람직하게는 탄소수 1~10개의 직쇄상 또는 분기상 알킬기(예컨대, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 펜틸기), 탄소수 3~10개의 환상 알킬기(예컨대, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 노르보르닐기)를 열거할 수 있다.The alkyl group as R 201 to R 203 may be any of linear, branched or cyclic, preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms (eg, methyl group, ethyl group, propyl group, butyl group, pentyl group). ), And a C3-C10 cyclic alkyl group (for example, cyclopentyl group, cyclohexyl group, norbornyl group) can be mentioned.
R201~R203으로서의 2-옥소알킬기는 직쇄상, 분기상, 환상 중 어느 것이어도 좋고, 바람직하게는 상기 알킬기의 2-위치에 >C=O를 갖는 기를 열거할 수 있다.The 2-oxoalkyl group as R 201 to R 203 may be any of linear, branched or cyclic, and preferably groups having> C═O at the 2-position of the alkyl group.
R201~R203으로서의 알콕시카보닐메틸기에 있어서의 알콕시기로는 바람직하게는 탄소수 1~5개의 알콕시기(예컨대, 메톡시기, 에톡시기, 프로폭시기, 부톡시기, 펜톡시기)를 열거할 수 있다.As an alkoxy group in the alkoxycarbonylmethyl group as R <201> -R <203> , Preferably, the C1-C5 alkoxy group (for example, a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, butoxy group, a pentoxy group) can be mentioned. .
R201~R203은 할로겐원자, 알콕시기(예컨대, 탄소수 1~5개), 히드록시기, 시아노기, 니트로기로 더 치환되어 있어도 좋다.R 201 to R 203 may be further substituted with a halogen atom, an alkoxy group (for example, 1 to 5 carbon atoms), a hydroxy group, a cyano group, and a nitro group.
R201~R203 중 2개가 결합하여 환구조를 형성해도 좋고, 환내에 산소원자, 황원자, 에스테르결합, 아미도결합, 카보닐기를 함유하고 있어도 좋다. R201~R203 중 2개가 결합하여 형성하는 기로는 알킬렌기(예컨대, 부틸렌기, 펜틸렌기)를 열거할 수 있다.Two of R 201 to R 203 may be bonded to each other to form a ring structure, and the ring may contain an oxygen atom, a sulfur atom, an ester bond, an amido bond, or a carbonyl group. Examples of the group formed by bonding of two of R 201 to R 203 include an alkylene group (eg, butylene group, pentylene group).
화합물(Z1-3)이란 이하의 일반식(Z1-3)으로 표시되는 화합물로, 펜아실술포늄염 구조를 갖는 화합물이다. A compound (Z1-3) is a compound represented by the following general formula (Z1-3), and is a compound which has a penacylsulfonium salt structure.
R1c~R5c는 각각 독립적으로 수소원자, 알킬기, 알콕시기 또는 할로겐원자를 나타낸다.R 1c to R 5c each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group, an alkoxy group or a halogen atom.
R6c 및 R7c는 각각 독립적으로 수소원자, 알킬기 또는 아릴기를 나타낸다.R 6c and R 7c each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group or an aryl group.
Rx 및 Ry는 각각 독립적으로 알킬기, 2-옥소알킬기, 알콕시카보닐메틸기, 알릴기 또는 비닐기를 나타낸다.R x and R y each independently represent an alkyl group, a 2-oxoalkyl group, an alkoxycarbonylmethyl group, an allyl group or a vinyl group.
R1c~R7c 중 2개 이상, 및 Rx와 Ry는 각각 결합하여 환구조를 형성해도 좋고, 이 환구조는 산소원자, 황원자, 에스테르결합, 아미도결합을 함유하고 있어도 좋다.Two or more of R 1c to R 7c , and R x and R y may be bonded to each other to form a ring structure, and the ring structure may contain an oxygen atom, a sulfur atom, an ester bond or an amido bond.
Zc -는 비친핵성 음이온을 나타내고, 일반식(ZI) 또는 (ZII)에 있어서의 X- 의 비친핵성 음이온과 동일한 것을 열거할 수 있다.Z c - represents a non-nucleophilic anion and may be the same as the non-nucleophilic anion of X − in General Formula (ZI) or (ZII).
R1c~R5c로서의 알킬기는 직쇄상, 분쇄상, 환상 알킬기 중 어느 것이어도 좋 고, 예컨대 탄소수 1~10개의 알킬기, 바람직하게는 탄소수 1~5개의 직쇄상 및 분쇄상 알킬기(예컨대, 메틸기, 에틸기, 직쇄상 또는 분기상 프로필기, 직쇄상 또는 분기상 부틸기, 또는 직쇄상 또는 분기상 펜틸기), 탄소수 3~8개의 환상 알킬기(예컨대, 시클로펜틸기, 시클로헥실기)를 열거할 수 있다.The alkyl group as R 1c to R 5c may be any of linear, pulverized and cyclic alkyl groups, for example, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, preferably a linear and crushed alkyl group having 1 to 5 carbon atoms (eg, a methyl group, Ethyl groups, linear or branched propyl groups, linear or branched butyl groups, or linear or branched pentyl groups, and C3-C8 cyclic alkyl groups (e.g., cyclopentyl groups, cyclohexyl groups) have.
R1c~R5c로서의 알콕시기는 직쇄상, 분기상, 환상 알콕시기 중 어느 것이어도 좋고, 예컨대 탄소수 1~10개의 알콕시기, 바람직하게는 탄소수 1~5개의 직쇄상 및 분기상 알콕시기(예컨대, 메톡시기, 에톡시기, 직쇄상 또는 분기상 프로폭시기, 직쇄상 또는 분기상 부톡시기, 직쇄상 또는 분기상 펜톡시기), 탄소수 3~8개의 환상 알콕시기(예컨대, 시클로펜틸옥시기, 시클로헥실옥시기)를 열거할 수 있다.The alkoxy group as R 1c to R 5c may be any linear, branched or cyclic alkoxy group, for example, a C 1-10 alkoxy group, preferably a C 1-5 straight and branched alkoxy group (e.g., Methoxy group, ethoxy group, linear or branched propoxy group, linear or branched butoxy group, linear or branched pentoxy group, cyclic alkoxy group having 3 to 8 carbon atoms (e.g. cyclopentyloxy group, cyclohex) Siloxy group) can be enumerated.
바람직하게는 R1c~R5c 중 어느 하나는 직쇄상, 분기상, 환상 알킬기 또는 직쇄상, 분기상, 환상 알콕시기이고, 더욱 바람직하게는 R1c~R5c의 탄소수의 합은 2~15개이다. 이것에 의해 보다 용제용해성이 향상되어, 보존 시에 입자의 발생이 억제된다. Preferably, any one of R 1c to R 5c is a linear, branched, cyclic alkyl group or a linear, branched or cyclic alkoxy group, and more preferably, the sum of the carbon numbers of R 1c to R 5c is 2 to 15. . Thereby, solvent solubility improves more and generation | occurrence | production of particle | grains is suppressed at the time of storage.
R6c 및 R7c로서의 알킬기에 대해서는 R1c~R5c로서의 알킬기와 동일한 것을 열거할 수 있다. 아릴기로는, 예컨대 탄소수 6~14개의 아릴기(예컨대, 페닐기)를 열거할 수 있다. Examples of the alkyl group as R 6c and R 7c include the same alkyl groups as R 1c to R 5c . As an aryl group, a C6-C14 aryl group (for example, a phenyl group) can be mentioned, for example.
Rx 및 Ry로서의 알킬기는 R1c~R5c로서의 알킬기와 동일한 것을 열거할 수 있다. Alkyl groups as R x and R y may be the same as the alkyl groups as R 1c to R 5c .
2-옥소알킬기는 R1c~R5c로서의 알킬기의 2-위치에 >C=O를 갖는 기를 열거할 수 있다.2-oxoalkyl groups may enumerate groups having> C═O at the 2-position of the alkyl group as R 1c to R 5c .
알콕시카보닐메틸기에 있어서의 알콕시기에 대해서는 R1c~R5c로서의 알콕시기와 동일한 것을 열거할 수 있다.Examples of the alkoxy group in the alkoxycarbonylmethyl group include the same alkoxy groups as R 1c to R 5c .
Rx와 Ry가 결합하여 형성하는 기로는 부틸렌기, 펜틸렌기를 열거할 수 있다.Examples of the group formed by bonding of R x and R y include a butylene group and a pentylene group.
일반식(ZII) 및 (ZIII) 중, R204~R207는 각각 독립적으로 치환기를 갖고 있어도 좋은 아릴기 또는 치환기를 갖고 있어도 좋은 알킬기를 나타낸다.In General Formulas (ZII) and (ZIII), R 204 to R 207 each independently represent an aryl group which may have a substituent or an alkyl group which may have a substituent.
R204~R207의 아릴기로는 페닐기, 나프틸기가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 페닐기이다.The aryl group of R 204 ~ R 207 may be a phenyl group, a naphthyl group, more preferably is a phenyl group.
R204~R207로서의 알킬기는 직쇄상, 분기상, 환상 알킬기 중 어느 것이어도 좋고, 바람직하게는 탄소수 1~10개의 직쇄상 또는 분기상 알킬기(예컨대, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 펜틸기), 탄소수 3~10개의 환상 알킬기(예컨대, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 노르보르닐기)를 열거할 수 있다.The alkyl group as R 204 to R 207 may be any linear, branched or cyclic alkyl group, and preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms (e.g., methyl group, ethyl group, propyl group, butyl group, pen). And a cyclic alkyl group having 3 to 10 carbon atoms (eg, cyclopentyl group, cyclohexyl group, norbornyl group).
R204~R207이 갖고 있어도 좋은 치환기로는, 예컨대 알킬기(예컨대, 탄소수 1~15개), 아릴기(예컨대, 탄소수 6~15개), 알콕시기(예컨대, 탄소수 1~15개), 할로겐원자, 히드록시기, 페닐티오기 등을 열거할 수 있다.Examples of the substituent which R 204 to R 207 may have include an alkyl group (e.g., 1 to 15 carbon atoms), an aryl group (e.g., 6 to 15 carbon atoms), an alkoxy group (e.g., 1 to 15 carbon atoms), and a halogen. Atom, a hydroxyl group, a phenylthio group, etc. can be mentioned.
X-는 비친핵성 음이온을 나타내고, 일반식(ZI) 또는 (ZII)에 있어서의 X-의 비친핵성 음이온과 동일한 것을 열거할 수 있다.X <-> represents a non-nucleophilic anion, and can mention the same thing as the non-nucleophilic anion of X <-> in general formula (ZI) or (ZII).
병용해도 좋은 활성광선 또는 방사선의 조사에 의해 분해되어 산을 발생하는 화합물 중에서 특히 바람직한 것의 예를 이하에 열거한다.
Examples of particularly preferable compounds among compounds which decompose upon irradiation with actinic light or radiation which may be used in combination and generate an acid are listed below.
광산발생제의 첨가량은 조성물 중의 고형분을 기준으로 통상 0.001~30질량%의 범위에서 사용되고, 바람직하게는 0.3~20질량%, 더욱 바람직하게는 0.5~10질량%의 범위에서 사용된다. 즉, 광산발생제의 첨가량은 감도의 점에서 0.001질량% 이상이 바람직하고, 레지스트의 양호한 광흡수, 양호한 프로파일, 프로세스(특히, 베이킹) 마진의 점에서 30질량% 이하가 바람직하다.The addition amount of a photo-acid generator is used in 0.001-30 mass% normally on the basis of solid content in a composition, Preferably it is 0.3-20 mass%, More preferably, it is used in 0.5-10 mass%. That is, the addition amount of the photoacid generator is preferably 0.001% by mass or more in terms of sensitivity, and 30% by mass or less is preferable in terms of good light absorption of the resist, good profile, and process (especially baking) margin.
[3] 그외의 첨가제[3] additives, other
본 발명의 포지티브 레지스트 조성물에는 필요에 따라 계면활성제, 유기 염기성 화합물, 산분해성 용해억제 화합물, 염료, 가소제, 광증감제 및 현상액에 대한 용해성을 촉진시키는 화합물 등을 더 함유시킬 수 있다.The positive resist composition of the present invention may further contain a surfactant, an organic basic compound, an acid-decomposable dissolution inhibiting compound, a dye, a plasticizer, a photosensitizer and a compound for promoting solubility in a developer, as necessary.
(C) 계면활성제(C) surfactant
본 발명의 포지티브 레지스트 조성물은 계면활성제, 바람직하게는 불소계 및/또는 실리콘계 계면활성제를 함유한다.The positive resist composition of the present invention contains a surfactant, preferably a fluorine-based and / or silicon-based surfactant.
본 발명의 포지티브 레지스트 조성물은 불소계 계면활성제, 실리콘계 계면활성제 및 불소원자와 실리콘원자 모두를 함유하는 계면활성제 중 어느 하나 또는 2종 이상을 함유하는 것이 바람직하다.The positive resist composition of the present invention preferably contains any one or two or more of a fluorine-based surfactant, a silicon-based surfactant, and a surfactant containing both a fluorine atom and a silicon atom.
본 발명의 포지티브 레지스트 조성물이 상기 산분해성 수지와 상기 계면활성제를 함유함으로써, 패턴의 선폭이 한층 얇을 때에 유효하여, 현상결함이 한층 개량된다.When the positive resist composition of the present invention contains the acid-decomposable resin and the surfactant, it is effective when the line width of the pattern is even thinner, and the development defect is further improved.
이들 계면활성제로서, 예컨대 일본특허공개 소62-36663호 공보, 동 소61-226746호 공보, 동 소61-226745호 공보, 동 소62-170950호 공보, 동 소63-34540호 공보, 일본특허공개 평7-230165호 공보, 동 평8-62834호 공보, 동 평9-54432호 공보, 동 평9-5988호 공보, 미국특허 제5,405,720호, 동 제5,360,692호, 동 제5,529,881호, 동 제5,296,330호, 동 제5,436,098호, 동 제5,576,143호, 동 제5,294,511호, 동 제5,824,451호에 기재된 계면활성제를 열거할 수 있고, 하기 시판의 계면활성제를 그대로 사용할 수도 있다.As these surfactants, for example, JP-A-62-36663, JP-A-61-226746, JP-A-61-226745, JP-A-62-170950, JP-A-63-34540, and Japanese Patent Publications No. 7-230165, No. 8-62834, No. 9-54432, No. 9-5988, No. 5,405,720, No. 5,360,692, No. 5,529,881, No. The surfactants of 5,296,330, 5,436,098, 5,576,143, 5,294,511 and 5,824,451 can be enumerated, and the following commercially available surfactant can also be used as it is.
사용될 수 있는 시판의 계면활성제로서, 예컨대 EFtop EF301, EF303(Shin-Akita Kasei Co., Ltd. 제품), Florad FC430, FC431(Sumitomo 3M Ltd. 제품), Megafac F171, F173, F176, F189, R08(Dainippon Ink and Chemicals, Inc. 제품), Surflon S-382, SC101, SC102, SC103, SC104, SC105, SC106(Asahi Glass Co., Ltd. 제품), Troysol S-366(Troy Chemical Corp. 제품) 등의 불소계 계면활성제 또는 실리콘계 계면활성제를 열거할 수 있다. 또한, 폴리실록산 폴리머 KP-341(Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. 제품)도 실리콘계 계면활성제로서 사용될 수 있다.As commercially available surfactants that can be used, for example, EFtop EF301, EF303 (manufactured by Shin-Akita Kasei Co., Ltd.), Florad FC430, FC431 (manufactured by Sumitomo 3M Ltd.), Megafac F171, F173, F176, F189, R08 ( Dainippon Ink and Chemicals, Inc.), Surflon S-382, SC101, SC102, SC103, SC104, SC105, SC106 (manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.), Troysol S-366 (manufactured by Troy Chemical Corp.) 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-based surfactant.
계면활성제의 배합량은 본 발명의 조성물 중의 고형분을 기준으로 통상 0.001~2질량%, 바람직하게는 0.01~1질량%이다. 이들 계면활성제는 단독으로 첨가해도 좋고, 또한 몇 개를 조합하여 첨가할 수도 있다.The compounding quantity of surfactant is 0.001-2 mass% normally based on solid content in the composition of this invention, Preferably it is 0.01-1 mass%. These surfactants may be added alone or in combination of several.
상기 이외에 사용할 수 있는 계면활성제로는, 구체적으로는 폴리옥시에틸렌 라우릴에테르, 폴리옥시에틸렌 스테아릴에테르, 폴리옥시에틸렌 세틸에테르, 폴리옥시에틸렌 올레일에테르 등의 폴리옥시에틸렌 알킬에테르류, 폴리옥시에틸렌 옥틸페놀에테르, 폴리옥시에틸렌 노닐페놀에테르 등의 폴리옥시에틸렌 알킬알릴에테르류, 폴리옥시에틸렌ㆍ폴리옥시프로필렌 블럭 코폴리머류, 소르비탄 모노라우레이 트, 소르비탄 모노팔미테이트, 소르비탄 모노스테아레이트, 소르비탄 모노올레이트, 소르비탄 트리올레이트, 소르비탄 트리스테아레이트 등의 소르비탄지방산 에스테르류, 폴리옥시에틸렌 소르비탄 모노라우레이트, 폴리옥시에틸렌 소르비탄 모노팔미테이트, 폴리옥시에틸렌 소르비탄 모노스테아레이트, 폴리옥시에틸렌 소르비탄 트리올레이트, 폴리옥시에틸렌 소르비탄 트리스테아레이트 등의 폴리옥시에틸렌소르비탄 지방산에스테르류 등의 비이온계 계면활성제 등을 열거할 수 있다.As surfactants which can be used other than the above, specifically, polyoxyethylene alkyl ethers, such as polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene stearyl ether, polyoxyethylene cetyl ether, polyoxyethylene oleyl ether, and polyoxy Polyoxyethylene alkylallyl ethers such as ethylene octyl phenol ether and polyoxyethylene nonyl phenol ether, polyoxyethylene polyoxypropylene block copolymers, sorbitan monolaurate, sorbitan monopalmitate, sorbitan monostea Sorbitan fatty acid esters such as latex, sorbitan monooleate, sorbitan trioleate, sorbitan tristearate, polyoxyethylene sorbitan monolaurate, polyoxyethylene sorbitan monopalmitate, polyoxyethylene sorbitan Monostearate, polyoxyethylene sorbitan triole Agent, polyoxyethylene can be exemplified such as sorbitan tristearate, etc., polyoxyethylene sorbitan fatty acid non-ionic surfactants such as esters.
이들 외의 계면활성제의 배합량은 본 발명의 조성물 중의 고형분 100질량부 당 통상 2질량부 이하, 바람직하게는 1질량부 이하이다.The compounding quantity of these other surfactant is 2 mass parts or less normally per 100 mass parts of solid content in the composition of this invention, Preferably it is 1 mass part or less.
(D) 유기 염기성 화합물(D) an organic basic compound
본 발명에서 사용될 수 있는 바람직한 유기 염기성 화합물은 페놀보다도 염기성이 강한 화합물이다. 그 중에서도 질소함유 유기 염기성 화합물이 바람직하고, 예컨대 하기 (A)~(E)으로 표시되는 구조가 열거된다.Preferred organic basic compounds which can be used in the present invention are compounds which are more basic than phenol. Especially, a nitrogen-containing organic basic compound is preferable, and the structure represented, for example by following (A)-(E) is mentioned.
여기서, R250, R251 및 R252은 각각 독립적으로 수소원자, 탄소수 1~6개의 알킬기, 탄소수 1~6개의 아미노알킬기, 탄소수 1~6개의 히드록시알킬기 또는 탄소수 6~20개의 치환 또는 미치환의 아릴기를 나타내고, 여기서 R251과 R252는 서로 결합하여 환을 형성해도 좋다. Where R 250 , R 251 and R 252 each independently represent 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 group of 6 to 20 carbon atoms, Here, R 251 and R 252 may combine with each other to form a ring.
식중, R253, R254 , R 255 및 R256은 각각 독립적으로 탄소수 1~6개의 알킬기를 나타낸다.In formula, R <253> , R <254> , R <255> and R <256> represent a C1-C6 alkyl group each independently.
더욱 바람직한 화합물은 한 분자 중에 다른 화학적 환경의 질소원자를 2개 이상 갖는 질소함유 염기성 화합물이고, 특히 바람직하게는 치환 또는 미치환의 아미노기와 질소원자를 함유하는 환구조 모두를 함유하는 화합물 또는 알킬아미노기를 갖는 화합물이다. 바람직한 구체예로는 치환 또는 미치환의 구아니딘, 치환 또는 미치환의 아미노피리딘, 치환 또는 미치환의 아미노알킬피리딘, 치환 또는 미치환의 아미노피롤리딘, 치환 또는 미치환의 인다졸, 치환 또는 미치환의 피라졸, 치환 또는 미치환의 피라진, 치환 또는 미치환의 피리미딘, 치환 또는 미치환의 푸린, 치환 또는 미치환의 이미다졸린, 치환 또는 미치환의 피라졸린, 치환 또는 미치환의 피페라진, 치환 또는 미치환의 아미노몰포린, 치환 또는 미치환의 아미노알킬몰포린 등이 열거된다. 바람직한 치환기는 아미노기, 아미노알킬기, 알킬아미노 기, 아미노아릴기, 아릴아미노기, 알킬기, 알콕시기, 아실기, 아실옥시기, 아릴기, 아릴옥시기, 니트로기, 히드록시기, 시아노기이다.More preferred compounds are nitrogen-containing basic compounds having two or more nitrogen atoms in different chemical environments in one molecule, particularly preferably compounds containing both substituted or unsubstituted amino groups and ring structures containing nitrogen atoms or alkylamino groups It is a compound which has. Preferred embodiments include substituted or unsubstituted guanidine, substituted or unsubstituted aminopyridine, substituted or unsubstituted aminoalkylpyridine, substituted or unsubstituted aminopyrrolidine, substituted or unsubstituted indazole, substituted or unsubstituted Substituted 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 Razine, substituted or unsubstituted aminomorpholine, substituted or unsubstituted aminoalkylmorpholine, and the like. Preferred 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, cyano group.
질소함유 염기성 화합물의 바람직한 구체예로서 구아니딘, 1,1-디메틸구아니딘, 1,1,3,3-테트라메틸구아니딘, 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-아미노몰포린, N-(2-아미노에틸)몰포린, 1,5-디아자비시클로[4.3.0]노나-5-엔, 1,8-디아자비시클로[5.4.0]운데카-7-엔, 1,4-디아자비시클로[2.2.2]옥탄, 2,4,5-트리페닐이미다졸, N-메틸몰포린, N-에틸몰포린, N-히드록시에틸몰포린, N-벤질몰포린, 시클로헥실몰포리노에틸티오우레아(CHMETU) 등의 3급 몰포린 유도체, 일본특허공개 평11-52575호 공보에 기재된 힌더드 아민류(예컨대, 상기 공보[0005]에 기재된 것) 등이 열거되만, 이들에 한정되는 것은 아니다.As a preferred embodiment of the nitrogen-containing basic compound, guanidine, 1,1-dimethylguanidine, 1,1,3,3-tetramethylguanidine, 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) pi Ferridine, 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- (aminomethyl) -5-methylpyrazine, pyrimidine, 2,4-dia Minopyrimidine, 4,6-dihydroxypyrimidine, 2-pyrazoline, 3-pyrazole , N-aminomorpholine, N- (2-aminoethyl) morpholine, 1,5-diazabicyclo [4.3.0] nona-5-ene, 1,8-diazabicyclo [5.4.0] undeca -7-ene, 1,4-diazabicyclo [2.2.2] octane, 2,4,5-triphenylimidazole, N-methylmorpholine, N-ethylmorpholine, N-hydroxyethylmorpholine , Tertiary morpholine derivatives such as N-benzyl morpholine, cyclohexyl morpholinoethylthiourea (CHMETU), and hindered amines described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-52575 (for example, those described in the above publication). ), But are not limited to these.
특히 바람직한 구체예는 1,5-디아자비시클로[4.3.0]노나-5-엔, 1,8-디아자비시클로[5.4.0]운데카-7-엔, 1,4-디아자비시클로[2.2.2]옥탄, 4-디메틸아미노피리 딘, 헥사메틸렌테트라민, 4,4-디메틸이미다졸린, 피롤류, 피라졸류, 이미다졸류, 피리다진류, 피리미딘류, CHMETU 등의 3급 몰포린류, 비스(1,2,2,6,6-펜타메틸-4-피페리딜)세바케이트 등의 힌더드 아민류 등을 열거할 수 있다.Particularly preferred embodiments are 1,5-diazabicyclo [4.3.0] nona-5-ene, 1,8-diazabicyclo [5.4.0] undeca-7-ene, 1,4-diazabicyclo [ 2.2.2] tertiary such as octane, 4-dimethylaminopyridine, hexamethylenetetramine, 4,4-dimethylimidazoline, pyrroles, pyrazoles, imidazoles, pyridazines, pyrimidines and CHMETU Hindered amines, such as morpholines and bis (1,2,2,6,6-pentamethyl-4- piperidyl) sebacate, etc. can be mentioned.
그 중에서도, 1,5-디아자비시클로[4.3.0]노나-5-엔, 1,8-디아자비시클로[5. 4.0]운데카-7-엔, 1,4-디아자비시클로[2.2.2]옥탄, 4-디메틸아미노피리딘, 헥사메틸렌테트라민, CHMETU, 비스(1,2,2,6,6-펜타메틸-4-피페리딜)세바케이트가 바람직하다.Among them, 1,5-diazabicyclo [4.3.0] nona-5-ene and 1,8-diazabicyclo [5. 4.0] undec-7-ene, 1,4-diazabicyclo [2.2.2] octane, 4-dimethylaminopyridine, hexamethylenetetramine, CHMETU, bis (1,2,2,6,6-pentamethyl 4-piperidyl) sebacate is preferred.
이들 유기 염기성 화합물은 단독으로 또는 2종 이상 조합하여 사용된다. 유기 염기성 화합물의 사용량은 본 발명의 레지스트 조성물의 전체 조성물의 고형분에 대하여, 통상 0.001~10질량%, 바람직하게는 0.01~5질량%이다. 즉, 충분한 첨가효과를 얻는 점에서 0.001질량% 이상이 바람직하고, 감도나 비노광부의 현상성의 점에서 10질량% 이하가 바람직하다.These organic basic compounds are used individually or in combination of 2 or more types. The usage-amount of an organic basic compound is 0.001-10 mass% normally with respect to solid content of the whole composition of the resist composition of this invention, Preferably it is 0.01-5 mass%. That is, 0.001 mass% or more is preferable at the point which acquires sufficient addition effect, and 10 mass% or less is preferable at the point of a sensitivity or developability of a non-exposed part.
본 발명의 포지티브 레지스트 조성물은 상기 각 성분을 용해시키는 용제에 용해시켜 지지체 상에 도포된다. 여기서 사용하는 용제로는 에틸렌디클로라이드, 시클로헥사논, 시클로펜타논, 2-헵타논, γ-부티로락톤, 메틸에틸케톤, 에틸렌글리콜 모노메틸에테르, 에틸렌글리콜 모노에틸에테르, 2-메톡시에틸아세테이트, 에틸렌글리콜 모노에틸에테르 아세테이트, 프로필렌글리콜 모노메틸에테르(PGME), 프로필렌글리콜 모노메틸에테르 아세테이트(PGMEA), 에틸렌카보네이트, 톨루엔, 에틸아세테이트, 부틸아세테이트, 메틸락테이트, 에틸락테이트, 메틸메톡시프로피오네이트, 에틸에톡시프로피오네이트, 메틸피루베이트, 에틸피루베이트, 프로필피루베이 트, N,N-디메틸포름아미드, 디메틸술폭시드, N-메틸피롤리돈, 테트라히드로푸란 등이 바람직하고, 이들 용제를 단독 또는 혼합하여 사용한다.The positive resist composition of this invention is melt | dissolved in the solvent which melt | dissolves each said component, and is apply | coated on a support body. The solvent used here is ethylene dichloride, cyclohexanone, cyclopentanone, 2-heptanone, γ-butyrolactone, methyl ethyl ketone, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, 2-methoxyethyl Acetate, ethylene glycol monoethyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether (PGME), propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA), ethylene carbonate, toluene, ethyl acetate, butyl acetate, methyl lactate, ethyl lactate, methyl methoxy Propionate, ethylethoxypropionate, methylpyruvate, ethylpyruvate, propylpyruvate, N, N-dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, N-methylpyrrolidone, tetrahydrofuran and the like are preferred. These solvents are used alone or in combination.
상기 중에서도, 바람직한 용제로는 프로필렌글리콜 모노메틸에테르 아세테이트, 2-헵타논, γ-부티로락톤, 에틸렌글리콜 모노메틸에테르, 에틸렌글리콜 모노에틸에테르, 에틸렌글리콜 모노에틸에테르 아세테이트, 프로필렌글리콜 모노메틸에테르, 프로필렌글리콜 모노에틸에테르, 에틸렌카보네이트, 부틸아세테이트, 메틸락테이트, 에틸락테이트, 메틸메톡시프로피오네이트, 에틸에톡시프로피오네이트, N-메틸피롤리돈, 테트라히드로푸란을 열거할 수 있다.Among the above, preferred solvents include propylene glycol monomethyl ether acetate, 2-heptanone, γ-butyrolactone, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether, Propylene glycol monoethyl ether, ethylene carbonate, butyl acetate, methyl lactate, ethyl lactate, methyl methoxy propionate, ethyl ethoxy propionate, N-methylpyrrolidone and tetrahydrofuran.
본 발명의 이와 같은 포지티브 레지스트 조성물은 기판 상에 도포되어 박막을 형성한다. 이 도막의 막두께는 0.2~1.2㎛가 바람직하다.Such a positive resist composition of the present invention is applied onto a substrate to form a thin film. As for the film thickness of this coating film, 0.2-1.2 micrometers is preferable.
사용할 수 있는 기판으로는 통상 BareSi기판, SOG기판 또는 다음에 기재된 무기 반사방지막을 가진 기판 등을 열거할 수 있다.Examples of the substrate that can be used include a BareSi substrate, an SOG substrate, or a substrate having an inorganic antireflection film described below.
또한, 필요에 따라서 시판의 무기 또는 유기 반시방지막을 사용할 수 있다.In addition, a commercially available inorganic or organic anti-reflective coating can be used as necessary.
반사방지막으로는 티탄, 이산화티탄, 질화티탄, 산화크롬, 카본, α-실리콘 등의 무기막형과 흡광제와 폴리머 재료로 이루어진 유기막형이 사용될 수 있다. 전자는 막형성에 진공증착장치, CVD장치, 스퍼터링장치 등의 설비를 필요로 한다. 유기 반사방지막으로는, 예컨대 일본특허공고 평7-69611호에 기재된 디페닐아민 유도체와 포름알데히드변성 멜라민 수지의 축합체, 알칼리 가용성 수지, 흡광제로 이루어진 것이나, 미국특허 제5,294,680호에 기재된 무수 말레산 공중합체와 디아민형 흡광제의 반응물, 일본특허공개 평6-118631호에 기재된 수지 바인더와 메티롤멜라 민계 열가교제를 함유하는 것, 일본특허공개 평6-118656호에 기재된 카르복실산기, 에폭시기 및 흡광기를 동일 분자 내에 갖는 아크릴 수지형 반사방지막, 일본특허공개 평8-87115호에 기재된 메티롤멜라민과 벤조페논계 흡광제로 이루어진 것, 일본특허공개 평8-179509호에 기재된 폴리비닐알콜 수지에 저분자 흡광제를 첨가한 것 등이 열거된다.As the anti-reflection film, an inorganic film type such as titanium, titanium dioxide, titanium nitride, chromium oxide, carbon, α-silicon, etc., and an organic film type made of a light absorber and a polymer material may be used. The former requires equipment such as a vacuum deposition apparatus, a CVD apparatus, a sputtering apparatus, etc. to form the film. As the organic antireflection film, for example, a condensation product of a diphenylamine derivative described in Japanese Patent Publication No. Hei 7-69611 and a formaldehyde-modified melamine resin, an alkali-soluble resin and a light absorber, and maleic anhydride described in U.S. Patent No. 5,294,680 A reactant of a copolymer with a diamine light absorber, a resin binder as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-118631, a methirolmelamine-based thermal crosslinking agent, a carboxylic acid group as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-118656, an epoxy group, and An acrylic resin antireflection film having a light absorber in the same molecule, consisting of methirolmelamine described in JP-A-8-87115 and a benzophenone-based light absorber, and low molecular weight in the polyvinyl alcohol resin of JP-A-8-179509 The thing which added the light absorber etc. are mentioned.
또한, 유기 반사방지막으로서 Brewer Science사 제품의 DUV-30 시리즈나 DUV-40 시리즈, ARC 25, Shiplay사 제품의 AC-2, AC-3, AR 19, AR 20 등을 사용할 수 있다.As the organic antireflection film, DUV-30 series, DUV-40 series, ARC 25, AC-2, AC-3, AR 19, AR 20, etc., manufactured by Brewer Science, can be used.
상기 레지스트액을 정밀 집적회로 소자의 제조에 사용되는 기판(예:실리콘/이산화실리콘 피복) 상에(필요에 따라 상기 반사방지막이 형성된 기판 상에), 스피너, 코터 등의 적당한 도포방법으로 도포한 후, 소정의 마스크를 통해 노광하고, 베이킹을 행하여 현상함으로써 양호한 레지스트 패턴을 얻을 수 있다. 여기서 노광광으로는 바람직하게는 150~250nm의 파장광이다. 구체적으로는, KrF 엑시머레이저(248nm), ArF 엑시머레이저(193nm), F2 엑시머레이저(157nm), X선, 전자빔 등이 열거된다.The resist liquid is applied onto a substrate (e.g., silicon / silicon dioxide coating) used in the manufacture of a precision integrated circuit device (if necessary, on a substrate on which the antireflection film is formed) by a suitable coating method such as a spinner, a coater, or the like. Subsequently, a good resist pattern can be obtained by exposing through a predetermined mask, baking and developing. As exposure light here, Preferably it is wavelength light of 150-250 nm. Specifically, KrF excimer laser (248 nm), ArF excimer laser (193 nm), F 2 excimer laser (157 nm), an X-ray, an electron beam, etc. are mentioned.
알칼리 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, 테트라메 틸암모늄 히드록시드, 테트라에틸암모늄 히드록시드 등의 제4급 암모늄염, 피롤, 피페리딘 등의 환상 아민류 등의 알칼리성 수용액(통상 0.1~20질량%)을 사용할 수 있다.As an alkaline developer, 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, di-n-butylamine, etc. Tertiary ammonium salts such as tertiary amines, triethylamine, methyldiethylamine, alcoholamines such as dimethylethanolamine and triethanolamine, tetramethylammonium hydroxide, and tetraethylammonium hydroxide Alkaline aqueous solutions (usually 0.1-20 mass%), such as cyclic amines, such as a pyrrole and a piperidine, can be used.
또한, 상기 알칼리성 수용액에 알콜류, 계면활성제를 적당량 첨가하여 사용할 수도 있다.Moreover, alcohol and surfactant can be added to the alkaline aqueous solution in an appropriate amount.
실시예Example
이하, 본 발명을 실시예에 의해서 더욱 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이하의 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further more concretely, this invention is not limited to a following example.
합성예(1) 수지(1)의 합성Synthesis Example (1) Synthesis of Resin (1)
2-아다만틸-2-프로필메타크릴레이트, 3,5-디히드록시-1-아다만틸 아크릴레이트, 노르보르난락톤 아크릴레이트를 40/20/40(몰비)의 비율로 주입하고, 프로필렌글리콜 모노메틸에테르 아세테이트/프로필렌글리콜 모노메틸에테르=60/40(질량비)으로 용해시켜, 고형분 농도 22%의 용액 450g을 조제하였다. 이 용액에 Wako Pure Chemical Industries, Ltd. 제품의 V-601을 1.2몰 가하고, 이것을 질소 분위기 하에서 6시간에 걸쳐서 100℃로 가열한 프로필렌글리콜 모노메틸에테르 아세테이트/프로필렌글리콜 모노메틸에테르=60/40(질량비)의 혼합용액 50g에 적하하였다. 적하종료 후, 반응액을 2시간 교반하였다. 반응종료 후, 반응액을 실온까지 냉각하고, 헥산/에틸아세테이트=9/1(질량비)의 혼합용매 5L으로 결정화하고, 석출된 백색분말을 여과수집하여 목적물인 수지(1)를 회수하였다. 2-adamantyl-2-propyl methacrylate, 3,5-dihydroxy-1-adamantyl acrylate, norbornanelactone acrylate are injected at a ratio of 40/20/40 (molar ratio), Propylene glycol monomethyl ether acetate / propylene glycol monomethyl ether = 60/40 (mass ratio) was dissolved, and 450 g of a solution having a solid content concentration of 22% was prepared. Wako Pure Chemical Industries, Ltd. 1.2 mol of V-601 of the product was added, and this was dripped at 50 g of mixed solutions of propylene glycol monomethyl ether acetate / propylene glycol monomethyl ether = 60/40 (mass ratio) heated at 100 degreeC over 6 hours in nitrogen atmosphere. After completion of the dropwise addition, the reaction solution was stirred for 2 hours. After completion of the reaction, the reaction solution was cooled to room temperature, crystallized with 5 L of a mixed solvent of hexane / ethyl acetate = 9/1 (mass ratio), and the precipitated white powder was collected by filtration to recover resin (1) as a target product.
13C-NMR로부터 구해진 폴리머의 조성비(몰비)는 a/b/c=39/21/40이었다. 또한, GPC측정에 의해 구해진 표준 폴리스티렌 환산의 중량평균분자량은 9,200, 분산도는 2.1이었다. The composition ratio (molar ratio) of the polymer determined from 13 C-NMR was a / b / c = 39/21/40. In addition, the weight average molecular weight of the standard polystyrene conversion calculated | required by GPC measurement was 9,200, and dispersion degree was 2.1.
이하, 합성예(1)과 동일한 방법으로 수지(2)~(10)를 합성하였다(반복단위 a~d는 구조식의 왼쪽부터 순번이다).Hereinafter, resins (2) to (10) were synthesized in the same manner as in Synthesis Example (1) (repeating units a to d are sequentially from the left side of the structural formula).
이하에, 상기 수지(1)~(10)의 구조를 나타낸다.
The structure of the said resin (1)-(10) is shown below.
합성예(2) 수지(2-1)의 합성Synthesis Example (2) Synthesis of Resin (2-1)
t-부틸메타크릴레이트, 3,5-디히드록시-1-아다만틸 아크릴레이트, 노르보르난락톤 아크릴레이트를 40/20/40(몰비)의 비율로 주입하고, 프로필렌글리콜 모노메틸에테르 아세테이트/프로필렌글리콜 모노메틸에테르=60/40으로 용해시켜, 고형분 농도 22%의 용액 450g을 조제하였다. 이 용액에 Wako Pure Chemical Industries, Ltd. 제품의 V-601을 6몰 가하고, 이것을 질소 분위기 하에서 6시간에 걸쳐서 80℃로 가열한 프로필렌글리콜 모노메틸에테르 아세테이트/프로필렌글리콜 모노메틸에테르=60/40(질량비)의 혼합용액 50g에 적하하였다. 적하종료 후, 반응액을 2시간 교반하였다. 반응종료 후, 반응액을 실온까지 냉각하고, 헥산/에틸아세테이트=9/1(질량비)의 혼합용매 5L으로 결정화하고, 석출된 백색분말을 여과수집하여 목적물인 수지(2-1)를 회수하였다.t-butyl methacrylate, 3,5-dihydroxy-1-adamantyl acrylate and norbornanelactone acrylate were injected at a ratio of 40/20/40 (molar ratio), and propylene glycol monomethyl ether acetate It dissolved in / propylene glycol monomethyl ether = 60/40, and 450g of solution of 22% of solid content concentration was prepared. Wako Pure Chemical Industries, Ltd. 6 mol of V-601 of the product was added, and this was dripped at 50 g of mixed solutions of propylene glycol monomethyl ether acetate / propylene glycol monomethyl ether = 60/40 (mass ratio) heated at 80 degreeC over 6 hours in nitrogen atmosphere. After completion of the dropwise addition, the reaction solution was stirred for 2 hours. After the completion of the reaction, the reaction solution was cooled to room temperature, crystallized with 5 L of a mixed solvent of hexane / ethyl acetate = 9/1 (mass ratio), and the precipitated white powder was collected by filtration to recover the desired resin (2-1). .
13C-NMR로부터 구해진 폴리머의 조성비(몰비)는 a/b/c=41/20/39이었다. 또한, GPC측정에 의해 구해진 표준 폴리스티렌 환산의 중량평균분자량은 9,900, 분산도는 1.8이었다. The composition ratio (molar ratio) of the polymer determined from 13 C-NMR was a / b / c = 41/20/39. In addition, the weight average molecular weight of the standard polystyrene conversion calculated | required by GPC measurement was 9,900, and dispersion degree was 1.8.
이하, 합성예(2)와 동일한 방법으로 수지(2-2)~(2-10)를 합성하였다. Hereinafter, resins (2-2) to (2-10) were synthesized in the same manner as in Synthesis Example (2).
또한, 이하에 상기 수지(2-1)~(2-10)의 구조를 나타낸다.
In addition, the structures of the resins (2-1) to (2-10) are shown below.
실시예 1~14 및 비교예 1~3Examples 1-14 and Comparative Examples 1-3
(포지티브 레지스트 조성물의 제조와 평가)Preparation and Evaluation of Positive Resist Composition
표 3에 나타낸 바와 같이 상기 합성예에서 합성한 수지(표 3 중에 나타낸 양), 광산발생제(표 3 중에 나타낸 양), 유기 염기성 화합물(4mg), 계면활성제(10mg)를 배합하고, 고형분 11질량%가 되도록 표 3에 나타낸 용제로 용해시킨 후, 0.1㎛의 마이크로필터에 여과시켜, 실시예 1~14와 비교예 1~3의 포지티브 레지스트 조성물을 제조하였다. 또한, 표 3에 있어서의 각 성분에 대해서 복수 사용할 때의 비율은 질량비이다.As shown in Table 3, the resin (the amount shown in Table 3), the photoacid generator (the amount shown in Table 3), the organic basic compound (4 mg) and the surfactant (10 mg) synthesized in the above synthesis example were blended, and the solid content 11 After melt | dissolving with the solvent shown in Table 3 so that it may become mass%, it filtered through the 0.1 micrometer microfilter, and produced the positive resist composition of Examples 1-14 and Comparative Examples 1-3. In addition, the ratio at the time of using plural about each component in Table 3 is mass ratio.
또한, 비교예 1에 사용된 수지 R1은 일본특허공개 2003-107710호의 합성예(1)에 따라 합성한 수지(1)이다. 하기 반복단위의 몰비율은 반복단위의 왼쪽부터 차례로 30/12/19/39, 중량평균분자량은 11,600이다.In addition, resin R1 used for the comparative example 1 is resin (1) synthesize | combined according to the synthesis example (1) of Unexamined-Japanese-Patent No. 2003-107710. The molar ratio of the following repeating units is 30/12/19/39 in order from the left of the repeating units, and the weight average molecular weight is 11,600.
표 3에 나타낸 각 성분에 대한 기호는 이하와 같다.The symbol about each component shown in Table 3 is as follows.
[계면활성제][Surfactants]
1: Megafac F176(Dainippon Ink and Chemicals, Inc. 제품)(불소계) 1: Megafac F176 (Dainippon Ink and Chemicals, Inc.) (fluorine-based)
2: Megafac R08(Dainippon Ink and Chemicals, Inc. 제품)(불소 및 실리콘계) 2: Megafac R08 (Dainippon Ink and Chemicals, Inc.) (fluorine and silicon-based)
3: 폴리실록산 폴리머 KP-341(Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. 제품)3: polysiloxane polymer KP-341 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.)
4: 폴리옥시에틸렌노닐페닐에테르4: polyoxyethylene nonyl phenyl ether
5: Troysol S-366(Troy Chemical사 제품)5: Troysol S-366 (manufactured by Troy Chemical)
을 나타낸다..
[염기성 화합물][Basic compound]
1: N,N-디히드록시에틸아닐린1: N, N-dihydroxyethylaniline
2: N,N-디부틸아닐린2: N, N-dibutylaniline
3: 트리옥틸아민3: trioctylamine
4: 트리페닐이미다졸4: triphenylimidazole
5: 안티피린5: antipyrine
6: 2,6-디이소프로필아닐린6: 2,6-diisopropylaniline
7: 1,5-디아자비시클로[4.3.0]-5-노넨(DBN)7: 1,5-diazabicyclo [4.3.0] -5-nonene (DBN)
을 나타낸다..
[용제][solvent]
S1: 프로필렌글리콜 모노메틸에테르 아세테이트S1: Propylene Glycol Monomethyl Ether Acetate
S2: 프로필렌글리콜 모노메틸에테르S2: Propylene Glycol Monomethyl Ether
S3: 시클로헥사논S3: cyclohexanone
(평가방법)(Assessment Methods)
우선, Brewer Science Inc. 제품의 ARC-29를 스핀코터를 이용하여 실리콘 웨 이퍼 상에 85nm 도포, 건조한 후, 그 위에 얻어진 포지티브 포토레지스트 조성물을 도포하고, 표 3에 나타낸 온도(SB)에서 90초간 건조하여, 300nm의 포지티브 레지스트막을 형성하고, 이것에 ArF 엑시머 레이저(파장: 193nm, NA:0.6의 ISI사 제품의 ArF 스텝퍼)로 1/2 피치의 콘택트홀 패턴으로 노광량과 초점을 변화시키면서 노광하였다. 노광후 가열처리를 표 3에 나타낸 온도(PEB)에서 90초간 행하고, 2.38질량% 테트라메틸암모늄히드록시드 수용액으로 현상하고, 증류수로 린스하여 레지스트 패턴 프로파일을 얻었다.First of all, Brewer Science Inc. ARC-29 of the product was coated on a silicon wafer using a spin coater at 85 nm, dried, and then the positive photoresist composition obtained thereon was applied, dried at a temperature (SB) shown in Table 3 for 90 seconds, and then 300 nm positive. A resist film was formed, and it was exposed with ArF excimer laser (wavelength: 193 nm, NA: 0.6 ArF stepper manufactured by ISI Co., Ltd.) in a contact hole pattern of 1/2 pitch while varying the exposure amount and focus. The post-exposure heat treatment was performed at the temperature (PEB) shown in Table 3 for 90 seconds, developed with a 2.38% by mass tetramethylammonium hydroxide aqueous solution, rinsed with distilled water to obtain a resist pattern profile.
이와 같이하여 얻어진 실리콘 웨이퍼의 레지스트 패턴을 주사형 현미경으로 관찰하여 레지스트를 하기와 같이 평가하였다.The resist pattern of the silicon wafer thus obtained was observed with a scanning microscope, and the resist was evaluated as follows.
[노광마진][Exposure margin]
마스크 사이즈 180nm(360nm 피치)의 콘택트홀 패턴이 150nm로 재현되는 노광량을 최적 노광량(E0)으로 하고, 150nm±10%의 선폭을 재현하는 최고 노광량을 E1으로 하고, 최저 노광량을 E2로 했을 때 노광마진(%)은 이하의 식으로 표시된다.The exposure dose at which the contact hole pattern of the mask size 180 nm (360 nm pitch) is reproduced at 150 nm is the optimum exposure dose (E 0 ), the maximum exposure dose that reproduces the line width of 150 nm ± 10% is set to E 1 , and the minimum exposure dose is set to E 2 . The exposure margin (%) is expressed by the following formula.
│(E1-E2)/E0│×100(E 1 -E 2 ) / E 0 │ × 100
[디포커스 래티튜드(DOF)][Defocus Latitude (DOF)]
디포커스 래티튜드는 150nm의 콘택트홀 마스크 패턴의 치수를 ±10%의 범위에서 허용할 수 있는 포커스의 폭(㎛)으로 표시하였다.The defocus latitude indicated the dimensions of the contact hole mask pattern of 150 nm in an allowable width (μm) in the range of ± 10%.
[PEB 온도의존성][PEB temperature dependence]
마스크 사이즈 150nm의 고립 콘택트홀을 130nm로 재현하는 노광량으로 마스 크 사이즈 150nm의 고립 콘택트홀 패턴의 노광을 행하고, 노광후 가열(PEB)을 표 3에 나타낸 온도에 대해서 +2℃ 및 -2℃의 2개의 온도(예컨대, 표 3에 나타낸 PEB 온도가 100℃인 경우, 98℃와 102℃)에서 행하고, 각각 얻어진 콘택트홀 패턴을 측장하고, 이들의 직경 L1 및 L2를 구하였다. PEB 온도의존성을 PEB 온도변화 1℃ 당 직경의 변동으로 정의하고, 하기 식으로 산출하였다.The exposed contact pattern of mask size 150 nm is exposed at the exposure amount which reproduces the isolated contact hole of mask size 150 nm at 130 nm, and post-exposure heating (PEB) is +2 degreeC and -2 degreeC with respect to the temperature shown in Table 3. two temperatures (e.g., when the PEB temperature shown in Table 3 in 100 ℃, 98 ℃ and 102 ℃) is performed at, and length-measuring a contact hole pattern obtained, respectively, were determined for their diameter L 1 and L 2. PEB temperature dependence was defined as a change in diameter per 1 ° C of PEB temperature change, and was calculated by the following equation.
PEB 온도의존성(nm/℃)=|L1-L2|/4PEB temperature dependence (nm / ℃) = | L 1 -L 2 | / 4
표 3의 결과로부터 알 수 있듯이, 본 발명의 포지티브 레지스트 조성물은 노광 래티튜드가 넓고, PEB 온도의존성이 적으며, 디포커스 래티튜드가 넓어 여러 성능이 우수함을 알 수 있다.As can be seen from the results in Table 3, the positive resist composition of the present invention has a wide exposure latitude, a small PEB temperature dependency, and a wide defocus latitude, indicating that various performances are excellent.
본 발명은 노광 래티튜드가 넓고, PEB 온도의존성이 적으며, 디포커스 래티튜드가 넓은 포지티브 레지스트 조성물을 제공할 수 있다. 이 본 발명의 포지티브 레지스트 조성물은 원자외광, 특히 ArF 엑시머 레이저광을 사용하는 마이크로패브리케이션에 바람직하게 사용될 수 있다. The present invention can provide a positive resist composition having a wide exposure latitude, low PEB temperature dependency, and a large defocus latitude. The positive resist composition of the present invention can be preferably used for microfabrication using far ultraviolet light, especially ArF excimer laser light.
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