WO2024106167A1 - Transition metal cluster compound, photosensitive composition, and pattern formation method - Google Patents

Transition metal cluster compound, photosensitive composition, and pattern formation method Download PDF

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繁樹 服部
洋揮 山本
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三菱ケミカル株式会社
国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構
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Abstract

Provided are a transition metal cluster compound that enables miniaturization of a circuit pattern; a photosensitive composition containing this compound; and a pattern formation method that uses this photosensitive composition. The transition metal cluster compound is formed from a transition metal element and a ligand represented by general formula (1). (In formula (1), X is a halogen element.)

Description

遷移金属クラスター化合物、感光性組成物及びパターン形成方法Transition metal cluster compound, photosensitive composition and pattern forming method
 本発明は、超LSIや高容量マイクロチップの製造などの超マイクロリソグラフィプロセスやその他のフォトファブリケーションプロセスに好適に用いられる遷移金属クラスター化合物及びそれを含む感光性組成物、この感光性組成物を用いたパターン形成方法に関する。 The present invention relates to a transition metal cluster compound suitable for use in ultra-microlithography processes such as the manufacture of ultra-LSIs and high-capacity microchips, as well as other photofabrication processes, a photosensitive composition containing the same, and a pattern formation method using the photosensitive composition.
 従来、半導体デバイスの製造プロセスにおいては、フォトレジスト組成物を用いたリソグラフィーによる微細加工が行われている。
 半導体フォトリソグラフィーでは、ムーアの法則に従い、半導体デバイスの微細化に伴って回路パターンが小さくなり、さらなる微細化が望まれている。
 フォトリソグラフィーは、大きく分けて露光装置の光源の短波長化と、それを受けて反応するフォトレジストで成り立っている。フォトレジストは、高解像性、低ラフネス、高感度の全て満たすことが求められ、従来の化学増幅型と呼ばれる光酸発生剤を含むレジストでは酸の拡散が解像性の低下を招き、超微細パターンに対応できないと考えられている。
2. Description of the Related Art Conventionally, in the manufacturing process of semiconductor devices, fine processing is carried out by lithography using a photoresist composition.
In semiconductor photolithography, circuit patterns become smaller as semiconductor devices become finer in accordance with Moore's Law, and further miniaturization is desired.
Photolithography is roughly divided into the shortening of wavelengths of the light source of the exposure tool and the photoresist that reacts to it. Photoresists are required to meet all of the requirements of high resolution, low roughness, and high sensitivity, and it is thought that conventional resists containing photoacid generators, known as chemically amplified resists, cannot handle ultra-fine patterns because the diffusion of acid leads to a decrease in resolution.
 そこで近年、Zn、Snなどの金属元素を含む化合物を主体とする非化学増幅型のフォトレジストが提案され、EUV(極端紫外線)光の次世代露光装置で、微細パターン形成されることが報告されている。 In recent years, non-chemically amplified photoresists based on compounds containing metal elements such as Zn and Sn have been proposed, and it has been reported that they can be used to form fine patterns using next-generation exposure equipment that uses EUV (extreme ultraviolet) light.
 例えば、下記特許文献1~5及び非特許文献1~3には、EUVや電子線などによるレジストパターン形成方法が開示されている。 For example, the following Patent Documents 1 to 5 and Non-Patent Documents 1 to 3 disclose methods for forming resist patterns using EUV or electron beams.
特開2015-108781号公報JP 2015-108781 A 特開2001-072716号公報JP 2001-072716 A 特開2017-173537号公報JP 2017-173537 A 特開2012-185484号公報JP 2012-185484 A 特開2021-102604号公報JP 2021-102604 A
 フォトリソグラフィー、特に半導体フォトリソグラフィー技術においては、さらなる回路パターンの微細化を実現し得る感光性組成物及びパターン形成方法が求められている。 In photolithography, particularly in semiconductor photolithography technology, there is a demand for photosensitive compositions and pattern formation methods that can achieve even finer circuit patterns.
 そこで、本発明の目的は、回路パターンの微細化を実現し得る遷移金属クラスター化合物、それを含む感光性組成物及びこの感光性組成物を用いたパターン形成方法を提供することにある。 The object of the present invention is to provide a transition metal cluster compound capable of realizing fine circuit patterns, a photosensitive composition containing the same, and a pattern formation method using this photosensitive composition.
 本発明は、以下の態様を有する。 The present invention has the following aspects:
 [1] 遷移金属元素と下記一般式(1)で表される配位子で構成される遷移金属クラスター化合物。 [1] A transition metal cluster compound composed of a transition metal element and a ligand represented by the following general formula (1).
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
 (式(1)において、Xはハロゲン元素である。)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
(In formula (1), X is a halogen element.)
 [2] Xが異なる2種以上の前記一般式(1)で表される配位子で構成されることを特徴とする[1]に記載の遷移金属クラスター化合物。 [2] The transition metal cluster compound according to [1], characterized in that X is composed of two or more different ligands represented by the general formula (1).
 [3] 遷移金属元素はジルコニウム、ハフニウムから選ばれる1種以上であることを特徴とする[1]又は[2]に記載の遷移金属クラスター化合物。 [3] The transition metal cluster compound according to [1] or [2], characterized in that the transition metal element is one or more selected from zirconium and hafnium.
 [4] 4個以上6個以下の遷移金属元素と前記一般式(1)で表される配位子で構成されることを特徴とする[1]~[3]のいずれかに記載の遷移金属クラスター化合物。 [4] A transition metal cluster compound according to any one of [1] to [3], characterized in that it is composed of 4 to 6 transition metal elements and a ligand represented by the general formula (1).
 [5] Xはフッ素、塩素、臭素又はヨウ素から選ばれることを特徴とする[1]~[4]のいずれかに記載の遷移金属クラスター化合物。 [5] A transition metal cluster compound according to any one of [1] to [4], characterized in that X is selected from fluorine, chlorine, bromine, or iodine.
 [6] Xはフッ素であることを特徴とする[5]に記載の遷移金属クラスター化合物。 [6] The transition metal cluster compound according to [5], wherein X is fluorine.
 [7] [1]~[6]のいずれかに記載の遷移金属クラスター化合物の製造方法であって、遷移金属元素のアルコキシド溶液と2-ハロゲン化アクリル酸を反応させる遷移金属クラスター化合物の製造方法。 [7] A method for producing a transition metal cluster compound according to any one of [1] to [6], comprising reacting an alkoxide solution of a transition metal element with 2-halogenated acrylic acid.
 [8] [1]~[6]のいずれかに記載の遷移金属クラスター化合物を含む感光性組成物。 [8] A photosensitive composition containing a transition metal cluster compound according to any one of [1] to [6].
 [9] ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、テトラヒドロフラン、エチレングリコール、メチルアルコール、エチルアルコール、1-プロパノール、2-プロパノールから選ばれる1種以上を含むことを特徴とする[8]に記載の感光性組成物。 [9] The photosensitive composition according to [8], characterized in that it contains one or more selected from dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, tetrahydrofuran, ethylene glycol, methyl alcohol, ethyl alcohol, 1-propanol, and 2-propanol.
 [10] ジメチルホルムアミドを含むことを特徴とする[9]に記載の感光性組成物。 [10] The photosensitive composition according to [9], which contains dimethylformamide.
 [11] 波長が6.5nm以上、13.5nm以下の光によって反応することを特徴とする[8]~[11]のいずれかに記載の感光性組成物。 [11] A photosensitive composition according to any one of [8] to [11], which reacts to light having a wavelength of 6.5 nm or more and 13.5 nm or less.
 [12] [8]~[11]のいずれかに記載の感光性組成物を基板に塗布する工程と、化学放射線で露光する工程と、現像液を用いて現像する工程とを含むことを特徴とするパターン形成方法。 [12] A pattern forming method comprising the steps of applying the photosensitive composition according to any one of [8] to [11] to a substrate, exposing the composition to actinic radiation, and developing the composition using a developer.
 [13] 前記現像液が、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、テトラヒドロフラン、エチレングリコール、メチルアルコール、エチルアルコール、1ープロパノール、2ープロパノールから選ばれる1種以上であることを特徴とする[12]に記載のパターン形成方法。 [13] The pattern formation method according to [12], characterized in that the developer is one or more selected from dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, tetrahydrofuran, ethylene glycol, methyl alcohol, ethyl alcohol, 1-propanol, and 2-propanol.
 [14] [12]又は[13]に記載のパターン形成方法により得られるパターン層を有する基板の製造方法。 [14] A method for producing a substrate having a pattern layer obtained by the pattern formation method described in [12] or [13].
 本発明の遷移金属クラスター化合物及び感光性組成物は、高感度かつ高解像性であり、超微細領域での、高感度、高解像性、良好なパターン形状及びその再現性、良好なラインウィズスラフネスを同時に満足することができる。
 ここで、ラインウィズスラフネスとは、レジストのパターンと基板界面のエッジがレジストの特性に起因して、ライン方向と垂直な方向に不規則に変動するために、パターンを真上から見たときにエッジが凹凸に見えることをいう。この凹凸がレジストをマスクとするエッチング工程により転写され、電気特性を劣化させるため、歩留りを低下させる。
 このような本発明の感光性組成物を用いる本発明のパターン形成方法によれば、近年の更なる回路パターンの微細化要求に十分に対応することが可能となる。
The transition metal cluster compound and photosensitive composition of the present invention have high sensitivity and high resolution, and can simultaneously satisfy high sensitivity, high resolution, good pattern shape and its reproducibility, and good line width roughness in ultrafine regions.
Here, line width roughness refers to the phenomenon in which the edge of the resist pattern and the substrate interface fluctuates irregularly in the direction perpendicular to the line direction due to the characteristics of the resist, so that the edge appears uneven when viewed from directly above the pattern. This unevenness is transferred during the etching process using the resist as a mask, degrading the electrical characteristics and reducing the yield.
According to the pattern forming method of the present invention using such a photosensitive composition of the present invention, it becomes possible to fully meet the recent demand for finer circuit patterns.
発明の詳細な説明Detailed Description of the Invention
 以下、本発明を一実施形態に基づいて説明する。但し、本発明はこの実施形態に限定されるものではない。
 なお、本明細書中には、数値の下限値から数値の上限値までの数値範囲を表す記載表現として「~」を用いた説明箇所があるが、この説明箇所における数値範囲は、下限値自体及び上限値自体を含む下限値以上、上限値以下として特定される数値範囲である。なお、本発明においてクラスター化合物とは、金属原子と配位子を有し、複数の金属原子が直接あるいは架橋配位子を通して互いに結合した金属錯体分子を意味する。
Hereinafter, the present invention will be described based on one embodiment, however, the present invention is not limited to this embodiment.
In this specification, there are some descriptions using "~" to express a numerical range from a lower limit value to an upper limit value, but the numerical range in this description is a numerical range specified as being equal to or greater than the lower limit value and equal to or less than the upper limit value, including the lower limit value and the upper limit value. In the present invention, a cluster compound means a metal complex molecule having a metal atom and a ligand, in which multiple metal atoms are bonded to each other directly or through a bridging ligand.
 〔遷移金属クラスター化合物〕
 本発明の一実施形態の遷移金属クラスター化合物(以下、本クラスター化合物ともいう。)は、遷移金属元素と下記一般式(1)で表される配位子で構成されるものである。なお、本クラスター化合物は、構造内に酸素および/または水酸基を含有してもよく、好ましくはμ-オキソ(μ-O)および/またはμ-ヒドロキシ基(μ-OH)を含有してもよい。
[Transition Metal Cluster Compounds]
A transition metal cluster compound according to one embodiment of the present invention (hereinafter also referred to as the present cluster compound) is composed of a transition metal element and a ligand represented by the following general formula (1). The present cluster compound may contain oxygen and/or hydroxyl groups in the structure, and may preferably contain μ-oxo (μ-O) and/or μ-hydroxy groups (μ-OH).
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
 (式(1)において、Xはハロゲン元素である。)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
(In formula (1), X is a halogen element.)
 本クラスター化合物の遷移金属元素としては、ジルコニウム、ハフニウム、チタニウムから選ばれる1種以上であるのが好ましく、このなかでもジルコニウム又はハフニウムが好ましい。ハフニウムは、ジルコニウムと同じ族元素であり、非常に似た化学的・物理的性質を有するものである。
 本クラスター化合物の遷移金属元素は、制限されるものではないが、4個以上6個以下が好ましく、5個以上6個以下がより好ましく、6個が特に好ましい。
The transition metal element of the present cluster compound is preferably one or more selected from zirconium, hafnium, and titanium, and among these, zirconium or hafnium is preferred. Hafnium is an element of the same group as zirconium and has very similar chemical and physical properties.
The number of transition metal elements in the present cluster compound is not limited, but is preferably 4 to 6, more preferably 5 to 6, and most preferably 6.
 上記一般式(1)におけるXは、フッ素、塩素、臭素、またはヨウ素から選ばれるハロゲン元素が好ましく、このなかでもフッ素が好ましい。また、Xが異なる2種以上で構成されることが好ましく、特に、そのうちの一つはフッ素が好ましい。 In the above general formula (1), X is preferably a halogen element selected from fluorine, chlorine, bromine, or iodine, and among these, fluorine is preferred. It is also preferred that X is composed of two or more different types, and in particular, one of them is preferably fluorine.
 上記一般式(1)の配位子は、酸素アニオン部位が遷移金属元素と結合している構造であるのが好ましい。配位子の構造は、NMRで分析することができる。 The ligand of the above general formula (1) preferably has a structure in which the oxygen anion site is bonded to a transition metal element. The structure of the ligand can be analyzed by NMR.
 本クラスター化合物の分子量は、好ましくは1000~5000であり、より好ましくは1000~4000、更に好ましくは1500~3000である。
 本クラスター化合物の分子量が上記上限以下であれば体積も小さいのでラフネスや解像性が高くなることが予想され、一方、分子量が上記下限以上であれば塗膜性やエッチング耐性が向上する傾向にある。なお、この分子量は目安であり、それだけでリソグラフィー特性が決まるものではない。
The molecular weight of the present cluster compound is preferably 1,000 to 5,000, more preferably 1,000 to 4,000, and even more preferably 1,500 to 3,000.
If the molecular weight of the cluster compound is equal to or less than the upper limit, the volume is small, so roughness and resolution are expected to be high, while if the molecular weight is equal to or more than the lower limit, the coating properties and etching resistance tend to be improved. Note that this molecular weight is a guideline, and does not determine the lithography properties by itself.
 [製造方法]
 本クラスター化合物は、例えば、遷移金属元素のアルコキシド溶液と2-ハロゲン化アクリル酸を反応させて製造することができる。
 より詳しくは、反応容器に、遷移金属元素のアルコキシド溶液と2-ハロゲン化アクリル酸を入れて攪拌し、好ましくは1~24時間、より好ましくは3~24時間保管する。
 そして、析出した結晶を濾過して本クラスター化合物を得ることができる。
 保管の温度は、室温が好ましく、具体的には、15~40℃が好ましく、20~30℃がより好ましい。
 反応容器としては、密閉容器が望ましく、少量であれば例えばシュレンクチューブなどを用いることができ、アルゴン雰囲気下で反応させるのが好ましい。
[Production method]
The present cluster compound can be produced, for example, by reacting a solution of an alkoxide of a transition metal element with a 2-halogenated acrylic acid.
More specifically, the transition metal element alkoxide solution and 2-haloacrylic acid are placed in a reaction vessel, stirred, and then stored for preferably 1 to 24 hours, more preferably 3 to 24 hours.
The precipitated crystals are then filtered to obtain the present cluster compound.
The storage temperature is preferably room temperature, specifically, preferably 15 to 40°C, more preferably 20 to 30°C.
The reaction vessel is preferably a sealed vessel, and for small volumes, for example, a Schlenk tube or the like can be used, and the reaction is preferably carried out in an argon atmosphere.
 遷移金属元素のアルコキシド溶液としては、例えば、ジルコニウムプロポキシド溶液、ジルコニウムn-プブトキシド、ジルコニウム2-エチルヘキソキシドなどを挙げることができる。 Examples of alkoxide solutions of transition metal elements include zirconium propoxide solution, zirconium n-butoxide, and zirconium 2-ethylhexoxide.
 2-ハロゲン化アクリル酸としては、2-フルオロアクリル酸、2-クロロアクリル酸、2-ブロモアクリル酸、又は2-ヨードアクリル酸などを挙げることができる。 Examples of 2-halogenated acrylic acids include 2-fluoroacrylic acid, 2-chloroacrylic acid, 2-bromoacrylic acid, and 2-iodoacrylic acid.
 遷移金属元素のアルコキシド溶液と2-ハロゲン化アクリル酸とは、重量比で1:2~1:20が好ましく、1:3~1:10がより好ましい。 The weight ratio of the transition metal element alkoxide solution to the 2-halogenated acrylic acid is preferably 1:2 to 1:20, and more preferably 1:3 to 1:10.
 〔感光性組成物〕
 本発明の一実施形態の感光性組成物(以下、本感光性組成物ともいう。)は、本クラスター化合物を含むものである。本感光性組成物は、本クラスター化合物の1種のみを含むものであってもよく、2種以上を含むものであってもよい。
[Photosensitive Composition]
A photosensitive composition according to one embodiment of the present invention (hereinafter also referred to as the present photosensitive composition) contains the present cluster compound. The present photosensitive composition may contain only one type of the present cluster compound, or may contain two or more types of the present cluster compound.
 本感光性組成物中の本クラスター化合物の含有量は、感光性組成物の溶媒以外の成分の合計に対して通常30~100質量%、好ましくは40~100質量%、特に好ましくは50~100質量%である。
 本感光性組成物中の本クラスター化合物の含有量が上記下限以上であれば良好な露光感度が得られる。
The content of the present cluster compound in the present photosensitive composition is usually 30 to 100% by mass, preferably 40 to 100% by mass, and particularly preferably 50 to 100% by mass, based on the total of all components of the photosensitive composition other than the solvent.
When the content of the present cluster compound in the present photosensitive composition is equal to or greater than the above lower limit, good exposure sensitivity can be obtained.
 [光酸発生剤]
 本感光性組成物は、本クラスター化合物と共に、化学放射線の作用により酸を発生する光酸発生剤を含むことでも機能させることができる。
 ここで化学放射線としては、例えば、水銀灯の輝線スペクトル、エキシマレーザーに代表される遠紫外線、極端紫外線(EUV光)、X線、電子線等が挙げられるが、解像性の観点から露光波長が小さい方が好ましく、好ましくは波長6.5nm以上、13.5nm以下の光を放射するEUV光である。
[Photoacid generator]
The photosensitive composition can also function by including, together with the cluster compound, a photoacid generator that generates an acid upon the action of actinic radiation.
Examples of actinic radiation include the emission line spectrum of a mercury lamp, far ultraviolet light represented by an excimer laser, extreme ultraviolet light (EUV light), X-rays, and electron beams. From the viewpoint of resolution, it is preferable that the exposure wavelength is small, and EUV light emitting light with a wavelength of 6.5 nm or more and 13.5 nm or less is preferred.
 このような化学放射線により酸を発生する光酸発生剤としては、公知のものであれば特に限定されないが、化学放射線の照射により、有機酸、例えば、スルホン酸、ビス(アルキルスルホニル)イミド、及びトリス(アルキルスルホニル)メチドの少なくともいずれかを発生する化合物が好ましい。 The photoacid generator that generates an acid upon exposure to chemical radiation is not particularly limited as long as it is a known compound, but is preferably a compound that generates an organic acid, such as at least one of sulfonic acid, bis(alkylsulfonyl)imide, and tris(alkylsulfonyl)methide, upon exposure to chemical radiation.
 光酸発生剤は、1種類単独で又は2種類以上を組み合わせて使用することができる。2種以上を併用する場合、例えば、(1)酸強度の異なる2種の光酸発生剤を併用する場合、(2)発生酸のサイズ(分子量や炭素数)が異なる2種の光酸発生剤を併用する場合、などの態様が好ましい。
 (1)の態様としては、例えば、フッ素を有するスルホン酸発生剤とトリス(フルオロアルキルスルホニル)メチド酸発生剤の併用、フッ素を有するスルホン酸発生剤とフッ素を有さないスルホン酸発生剤の併用、アルキルスルホン酸発生剤とアリールスルホン酸発生剤の併用などが考えられる。
 (2)の態様としては、例えば、発生酸アニオンの炭素数が4以上異なる2種の酸発生剤の併用などが考えられる。
The photoacid generators may be used alone or in combination of two or more. When two or more types are used in combination, for example, (1) two types of photoacid generators having different acid strengths are used in combination, or (2) two types of photoacid generators having different sizes (molecular weight or carbon number) of generated acids are used in combination, etc. are preferred.
Examples of the embodiment of (1) include a combined use of a sulfonic acid generator having fluorine and a tris(fluoroalkylsulfonyl)methide acid generator, a combined use of a sulfonic acid generator having fluorine and a sulfonic acid generator not having fluorine, and a combined use of an alkylsulfonic acid generator and an arylsulfonic acid generator.
As an example of the embodiment (2), it is possible to use in combination two kinds of acid generators which generate acid anions with a difference of 4 or more carbon atoms.
 特に本感光性組成物は、化学放射線に対して用いる感光性組成物であることが好ましく、化学放射線によって反応する感光性組成物であれば現像液に対する現像速度が変化するので、一定時間現像後にパターンが形成できるので、好ましい。
 化学放射線としては、光波長が小さい方が高い解像性が得られるので好ましく、波長6.5nm以上、13.5nm以下の光、即ちEUV光が好ましい。
 即ち、本感光性組成物は、波長6.5nm以上、13.5nm以下の光によって反応する感光性組成物であることが好ましい。
In particular, the present photosensitive composition is preferably a photosensitive composition for use with actinic radiation, and a photosensitive composition that reacts with actinic radiation is preferred because the development speed in a developer changes and a pattern can be formed after a certain period of development.
As the actinic radiation, a shorter light wavelength is preferable since higher resolution can be obtained, and light with a wavelength of 6.5 nm or more and 13.5 nm or less, that is, EUV light, is preferable.
That is, the present photosensitive composition is preferably a photosensitive composition that reacts to light having a wavelength of 6.5 nm or more and 13.5 nm or less.
 本感光性化合物は、感光性組成物中において、単独でも感光して反応する。光酸発生剤を加える場合は、感光性組成物中の本クラスター化合物と相乗して感光するため、本クラスター化合物の感光性を高めることができる。そのため、本クラスター化合物のみで構成した感光性組成物で要求仕様に対して感光性が不十分である場合は、光酸発生剤を加えることが好ましい。
 本感光性組成物が、光酸発生剤を含有する場合、光酸発生剤の本感光性組成物中の含有量(複数併用する場合は合計の量)は、感光性組成物の溶媒以外の成分の合計を基準として、0.1~30質量%が好ましく、より好ましくは0.5~20質量%、更に好ましくは1~15質量%である。
 感光性組成物中の光酸発生剤の含有量が上記下限以上であれば感光性を高める効果が得られ、上記上限以下であれば、光酸発生剤の乏しい成膜性の影響を受けにくいため、本発明の感光性化合物に基づく良好な成膜性が得られるので好ましい。
The present photosensitive compound reacts with light even when used alone in the photosensitive composition. When a photoacid generator is added, it acts synergistically with the present cluster compound in the photosensitive composition to increase the photosensitivity of the present cluster compound. Therefore, when the photosensitivity of a photosensitive composition composed only of the present cluster compound is insufficient for the required specifications, it is preferable to add a photoacid generator.
When the present photosensitive composition contains a photoacid generator, the content of the photoacid generator in the present photosensitive composition (the total amount when a plurality of photoacid generators are used in combination) is preferably 0.1 to 30 mass %, more preferably 0.5 to 20 mass %, and even more preferably 1 to 15 mass %, based on the total of the components other than the solvent in the photosensitive composition.
When the content of the photoacid generator in the photosensitive composition is equal to or more than the above-mentioned lower limit, the effect of enhancing photosensitivity can be obtained, whereas when the content is equal to or less than the above-mentioned upper limit, the composition is less susceptible to the poor film-forming properties of the photoacid generator, and therefore good film-forming properties based on the photosensitive compound of the present invention can be obtained, which is preferable.
 [溶媒]
 本感光性組成物は、通常、調液のための溶媒を含有する。
 感光性組成物の調液用溶媒としては、各成分を溶解するものである限り特に限定されないが、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、テトラヒドロフラン、エチレングリコール、メチルアルコール、エチルアルコール、1-プロパノール、2-プロパノールから選ばれる1種以上を含むことが好ましく、例えば、アルキレングリコールモノアルキルエーテルカルボキシレート(プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA;1-メトキシ-2-アセトキシプロパン)など)、アルキレングリコールモノアルキルエーテル(プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME;1-メトキシ-2-プロパノール)など)、乳酸アルキルエステル(乳酸エチル、乳酸メチルなど)、環状ラクトン(γ-ブチロラクトンなど、好ましくは炭素数4~10)、鎖状又は環状のケトン(2-ヘプタノン、シクロヘキサノンなど、好ましくは炭素数4~10)、アルキレンカーボネート(エチレンカーボネート、プロピレンカーボネートなど)、カルボン酸アルキル(酢酸ブチルなどの酢酸アルキルが好ましい)、アルコキシ酢酸アルキル(エトキシプロピオン酸エチル)、アルキルアミド(N,N-ジメチルホルムアミド)、アルキルスルホキシド(ジメチルスルホキシド)などが挙げられる。その他使用可能な溶媒として、例えば、米国特許出願公開第2008/0248425A1号明細書の[0244]以降に記載されている溶媒などが挙げられる。
[solvent]
The photosensitive composition generally contains a solvent for preparing the composition.
The solvent for preparing the photosensitive composition is not particularly limited as long as it dissolves each component, but preferably contains one or more selected from dimethylformamide, dimethylsulfoxide, tetrahydrofuran, ethylene glycol, methyl alcohol, ethyl alcohol, 1-propanol, and 2-propanol. For example, alkylene glycol monoalkyl ether carboxylates (propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA; 1-methoxy-2-acetoxypropane)), alkylene glycol monoalkyl ethers (propylene glycol monomethyl ether (PGME; 1-methoxy-2-propanol), alkyl lactate esters (ethyl lactate, methyl lactate, etc.), cyclic lactones (γ-butyrolactone, etc., preferably having 4 to 10 carbon atoms), linear or cyclic ketones (2-heptanone, cyclohexanone, etc., preferably having 4 to 10 carbon atoms), alkylene carbonates (ethylene carbonate, propylene carbonate, etc.), alkyl carboxylates (alkyl acetates such as butyl acetate are preferred), alkoxy alkyl acetates (ethyl ethoxypropionate), alkylamides (N,N-dimethylformamide), alkyl sulfoxides (dimethyl sulfoxide), etc. Other usable solvents include, for example, the solvents described in U.S. Patent Application Publication No. 2008/0248425 A1, paragraphs [0244] and thereafter.
 上記のうち、N,N-ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、アルキレングリコールモノアルキルエーテルカルボキシレート及びアルキレングリコールモノアルキルエーテルが好ましい。 Of the above, N,N-dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, alkylene glycol monoalkyl ether carboxylate and alkylene glycol monoalkyl ether are preferred.
 これら溶媒は、単独で用いても2種以上を混合して用いてもよい。2種以上を混合する場合、水酸基を有する溶媒と水酸基を有しない溶媒とを混合することが好ましい。
 水酸基を有する溶媒としてはアルキレングリコールモノアルキルエーテルが好ましく、水酸基を有しない溶媒としてはアルキレングリコールモノアルキルエーテルカルボキシレート、N,N-ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシドが好ましい。
These solvents may be used alone or in combination of two or more. When two or more types are mixed, it is preferable to mix a solvent having a hydroxyl group with a solvent having no hydroxyl group.
As the solvent having a hydroxyl group, alkylene glycol monoalkyl ether is preferred, and as the solvent not having a hydroxyl group, alkylene glycol monoalkyl ether carboxylate, N,N-dimethylformamide, and dimethylsulfoxide are preferred.
 本感光性組成物全量中における溶媒の含有量は、形成するパターン膜厚等に応じて適宜調整可能であるが、一般的には感光性組成物の溶媒以外の成分の合計濃度が0.5~30質量%、好ましくは1.0~20質量%、より好ましくは1.5~10質量%、更に好ましくは1.5~5質量%となるように調整される。 The content of the solvent in the total amount of the photosensitive composition can be adjusted as appropriate depending on factors such as the thickness of the pattern film to be formed, but is generally adjusted so that the total concentration of the components other than the solvent in the photosensitive composition is 0.5 to 30% by mass, preferably 1.0 to 20% by mass, more preferably 1.5 to 10% by mass, and even more preferably 1.5 to 5% by mass.
 [界面活性剤]
 本感光性組成物は、更に界面活性剤を含有することが好ましい。界面活性剤としては、フッ素系及び/又はシリコン系界面活性剤が好ましい。
 これらに該当する界面活性剤としては、大日本インキ化学工業(株)製のメガファックF176、メガファックR08、OMNOVA社製のPF656、PF6320、トロイケミカル(株)製のトロイゾルS-366、住友スリーエム(株)製のフロラードFC430、信越化学工業(株)製のポリシロキサンポリマーKP-341などが挙げられる。
 また、フッ素系及び/又はシリコン系界面活性剤以外の他の界面活性剤を使用することもできる。より具体的には、ポリオキシエチレンアルキルエーテル類、ポリオキシエチレンアルキルアリールエーテル類などが挙げられる。
[Surfactant]
The photosensitive composition of the present invention preferably further contains a surfactant, and the surfactant is preferably a fluorine-based and/or silicone-based surfactant.
Examples of surfactants that fall under these categories include Megafac F176 and Megafac R08 manufactured by Dainippon Ink and Chemicals, Inc., PF656 and PF6320 manufactured by OMNOVA, Troysol S-366 manufactured by Troy Chemical Co., Ltd., Fluorad FC430 manufactured by Sumitomo 3M Limited, and polysiloxane polymer KP-341 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.
Moreover, surfactants other than fluorine-based and/or silicon-based surfactants can also be used, more specifically, polyoxyethylene alkyl ethers, polyoxyethylene alkyl aryl ethers, etc.
 その他、公知の界面活性剤が適宜使用可能である。使用可能な界面活性剤としては、例えば、米国特許出願公開第2008/0248425A1号明細書の[0273]以降に記載の界面活性剤が挙げられる。 Other known surfactants can be used as appropriate. Examples of usable surfactants include those described in paragraphs [0273] and onward in U.S. Patent Application Publication No. 2008/0248425 A1.
 界面活性剤は単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
 界面活性剤の含有量は、感光性組成物の溶媒以外の成分の合計に対し、好ましくは0.0001~2質量%、より好ましくは0.001~1質量%である。
The surfactants may be used alone or in combination of two or more kinds.
The content of the surfactant is preferably from 0.0001 to 2% by mass, more preferably from 0.001 to 1% by mass, based on the total of all components other than the solvent in the photosensitive composition.
 [その他の添加剤]
 本感光性組成物は、上記に説明した成分以外にも、カルボン酸、カルボン酸オニウム塩、Proceeding of SPIE,2724,355(1996)等に記載の分子量3000以下の溶解阻止化合物、染料、可塑剤、光増感剤、光吸収剤、酸化防止剤などを適宜含有することができる。
 特にカルボン酸は、性能向上のために好適に用いられる。カルボン酸としては、安息香酸、ナフトエ酸などの、芳香族カルボン酸が好ましい。
 カルボン酸の含有量は、感光性組成物の溶媒以外の成分の合計に対して0.01~10質量%が好ましく、より好ましくは0.01~5質量%、更に好ましくは0.01~3質量%である。
[Other additives]
In addition to the components described above, the present photosensitive composition may appropriately contain carboxylic acids, carboxylate onium salts, dissolution inhibiting compounds having a molecular weight of 3,000 or less as described in, for example, Proceeding of SPIE, 2724, 355 (1996), dyes, plasticizers, photosensitizers, light absorbers, antioxidants, and the like.
In particular, the carboxylic acid is preferably used to improve performance. As the carboxylic acid, an aromatic carboxylic acid such as benzoic acid or naphthoic acid is preferable.
The content of the carboxylic acid is preferably from 0.01 to 10% by mass, more preferably from 0.01 to 5% by mass, and further preferably from 0.01 to 3% by mass, based on the total of all components other than the solvent in the photosensitive composition.
 [本感光性組成物の製造方法]
 本感光性組成物は、本クラスター化合物、必要に応じて用いられる光酸発生剤やその他の成分を調液用溶媒に溶解し、必要に応じてフィルター濾過することで製造することができる。フィルターとしては、ポアサイズ0.2μm以下、より好ましくは0.1μm以下、更に好ましくは0.05μm以下のポリテトラフロロエチレン製、ポリエチレン製、ナイロン製のものが好ましい。
[Method of producing the present photosensitive composition]
The present photosensitive composition can be produced by dissolving the present cluster compound, a photoacid generator used as necessary, and other components in a solvent for preparation of the solution, and filtering the solution through a filter as necessary. The filter is preferably made of polytetrafluoroethylene, polyethylene, or nylon with a pore size of 0.2 μm or less, more preferably 0.1 μm or less, and even more preferably 0.05 μm or less.
 〔パターン形成方法〕
 本発明の一実施形態のパターン形成方法(以下、本パターン形成方法ともいう。)は、本感光性組成物を用いて基板上に感光性層を形成する工程と、該感光性層の所定の領域に化学放射線を照射してパターン露光する工程と、該露光後の該感光性層を現像液で現像処理して、該感光性層の露光部又は未露光部を選択的に除去する工程とを含む。
[Pattern Forming Method]
A pattern formation method according to one embodiment of the present invention (hereinafter also referred to as the present pattern formation method) comprises the steps of forming a photosensitive layer on a substrate using the present photosensitive composition, irradiating predetermined regions of the photosensitive layer with actinic radiation to perform pattern exposure, and developing the exposed photosensitive layer with a developer to selectively remove exposed or unexposed regions of the photosensitive layer.
 [感光性層の形成工程]
 感光性層は、本感光性組成物を集積回路素子の製造に使用されるような基板(例:シリコン、二酸化シリコン被覆)上にスピナー等の適当な塗布方法により塗布し、その後50~150℃で乾燥することで形成することができる。
 この際、必要により、市販の無機あるいは有機反射防止膜を使用することができる。更にレジスト下層に反射防止膜を塗布して用いることもできる。
[Photosensitive layer formation process]
The photosensitive layer can be formed by applying the photosensitive composition to a substrate (e.g., silicon, silicon dioxide coated) such as those used in the manufacture of integrated circuit elements by a suitable application method such as a spinner, and then drying at 50 to 150°C.
In this case, if necessary, a commercially available inorganic or organic anti-reflective film can be used, and further, an anti-reflective film can be applied to the lower layer of the resist.
 [露光工程]
 本発明において、「露光」とは、特に断らない限り、水銀灯、エキシマレーザーに代表され遠紫外線、X線、EUV光などによる露光のみならず、電子線、イオンビーム等の粒子線による描画も露光に含める。
 露光は、形成した感光性層に、所定のマスクを通して所定の領域に化学放射線を照射してパターン露光する、或いは、電子ビームの照射により、マスクを介さない描画(直描)でパターン露光することにより行うことができる。
 化学放射線としては特に限定されないが、例えばKrFエキシマレーザー、ArFエキシマレーザー、EUV光、電子線等であり、EUV光、電子線が好ましく、前述の通り、波長6.5nm以上、13.5nm以下の光を放射するEUV光が好ましい。
[Exposure process]
In the present invention, unless otherwise specified, "exposure" includes not only exposure to far ultraviolet light represented by a mercury lamp or an excimer laser, X-rays, EUV light, and the like, but also drawing with particle beams such as electron beams and ion beams.
The exposure can be carried out by irradiating predetermined areas of the formed photosensitive layer with actinic radiation through a predetermined mask to perform pattern exposure, or by irradiating with an electron beam to perform pattern exposure by drawing (direct drawing) without using a mask.
The actinic radiation is not particularly limited, but examples thereof include KrF excimer laser, ArF excimer laser, EUV light, and electron beams. EUV light and electron beams are preferred, and as described above, EUV light that emits light with a wavelength of 6.5 nm or more and 13.5 nm or less is preferred.
 上記露光後は、現像を行う前にベーク(加熱)を行っても行わなくてもよい。
 ベーク(加熱)を行う場合の加熱温度は50~150℃が好ましく、60~150℃がより好ましく、80~140℃が更に好ましい。
 ベーク(加熱)を行う場合の加熱時間は30~300秒が好ましく、30~180秒がより好ましく、30~90秒が更に好ましい。
 加熱は通常の露光・現像機に備わっている手段で行うことができ、ホットプレート等を用いて行っても良い。
After the exposure, baking (heating) may or may not be performed before development.
When baking (heating) is performed, the heating temperature is preferably from 50 to 150°C, more preferably from 60 to 150°C, and even more preferably from 80 to 140°C.
When baking (heating) is performed, the heating time is preferably from 30 to 300 seconds, more preferably from 30 to 180 seconds, and even more preferably from 30 to 90 seconds.
Heating can be carried out by a means provided in a normal exposure/developing machine, and may also be carried out using a hot plate or the like.
 [現像工程]
 露光後は現像液を用いて現像を行い、感光性層の露光部又は未露光部を選択的に除去する。
[Development process]
After exposure, development is carried out using a developer to selectively remove the exposed or unexposed areas of the photosensitive layer.
 <現像液>
 現像液としては、有機溶媒を用いることが好ましく、20℃における蒸気圧が5kPa以下の有機溶媒が好ましく、3kPa以下のものが更に好ましく、2kPa以下のものが特に好ましい。有機溶媒の蒸気圧を5kPa以下にすることにより、現像液の基板上あるいは現像カップ内での蒸発が抑制され、パターン形成基板面内の温度均一性が向上し、結果としてパターン形成基板面内の寸法均一性が良化する。
<Developer>
As the developer, it is preferable to use an organic solvent, preferably an organic solvent having a vapor pressure of 5 kPa or less, more preferably 3 kPa or less, and particularly preferably 2 kPa or less at 20° C. By making the vapor pressure of the organic solvent 5 kPa or less, evaporation of the developer on the substrate or in the developing cup is suppressed, improving the temperature uniformity within the surface of the pattern-formed substrate, and as a result, improving the dimensional uniformity within the surface of the pattern-formed substrate.
 現像液として用いる有機溶媒としては、種々の有機溶媒が広く使用されるが、例えば、エステル系溶媒、ケトン系溶媒、アルコール系溶媒、アミド系溶媒、スルホキシド系溶媒、エーテル系溶媒、炭化水素系溶媒等の溶媒から選択される少なくとも1種類の溶媒を用いることができる。
 特に、アミド系溶媒、ケトン系溶媒、エステル系溶媒、アルコール系溶媒及びエーテル系溶媒から選択される少なくとも1種類の溶媒を含有する現像液であることが好ましい。
As the organic solvent used as the developer, various organic solvents are widely used. For example, at least one solvent selected from ester-based solvents, ketone-based solvents, alcohol-based solvents, amide-based solvents, sulfoxide-based solvents, ether-based solvents, hydrocarbon-based solvents, and the like can be used.
In particular, the developer preferably contains at least one solvent selected from the group consisting of amide-based solvents, ketone-based solvents, ester-based solvents, alcohol-based solvents, and ether-based solvents.
 エステル系溶媒としては、例えば、酢酸メチル、酢酸ブチル、酢酸エチル、酢酸イソプロピル、酢酸アミル、エチル-3-エトキシプロピオネート、プロピレングリコールジアセテート、3-メトキシブチルアセテート、3-メチル-3-メトキシブチルアセテート、蟻酸メチル、蟻酸エチル、蟻酸ブチル、蟻酸プロピル、乳酸エチル、乳酸ブチル、乳酸プロピル等のカルボン酸アルキル系溶媒、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA;別名、1-メトキシ-2-アセトキシプロパン)、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート等のアルキレングリコールモノアルキルエーテルカルボキシレート系溶媒等を挙げることができ、酢酸ブチル、酢酸アミル、乳酸エチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートがより好ましい。 Examples of ester solvents include alkyl carboxylate solvents such as methyl acetate, butyl acetate, ethyl acetate, isopropyl acetate, amyl acetate, ethyl-3-ethoxypropionate, propylene glycol diacetate, 3-methoxybutyl acetate, 3-methyl-3-methoxybutyl acetate, methyl formate, ethyl formate, butyl formate, propyl formate, ethyl lactate, butyl lactate, and propyl lactate; alkylene glycol monoalkyl ether carboxylate solvents such as propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA; also known as 1-methoxy-2-acetoxypropane), ethylene glycol monoethyl ether acetate, diethylene glycol monobutyl ether acetate, diethylene glycol monoethyl ether acetate, and propylene glycol monoethyl ether acetate; with butyl acetate, amyl acetate, ethyl lactate, and propylene glycol monomethyl ether acetate being more preferred.
 ケトン系溶媒としては、例えば、1-オクタノン、2-オクタノン、1-ノナノン、2-ノナノン、アセトン、4-ヘプタノン、1-ヘキサノン、2-ヘキサノン、ジイソブチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、メチルシクロヘキサノン、フェニルアセトン、メチルエチルケトン、メチルアミルケトン、メチルイソブチルケトン、アセチルアセトン、アセトニルアセトン、イオノン、ジアセトニルアルコール、アセチルカービノール、アセトフェノン、メチルナフチルケトン、イソホロン、プロピレンカーボネート等を挙げることができ、アルキルケトン系溶媒、例えばメチルイソブチルケトン、メチルアミルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノンがより好ましい。 Ketone solvents include, for example, 1-octanone, 2-octanone, 1-nonanone, 2-nonanone, acetone, 4-heptanone, 1-hexanone, 2-hexanone, diisobutyl ketone, cyclopentanone, cyclohexanone, methylcyclohexanone, phenylacetone, methyl ethyl ketone, methyl amyl ketone, methyl isobutyl ketone, acetylacetone, acetonylacetone, ionone, diacetonyl alcohol, acetyl carbinol, acetophenone, methyl naphthyl ketone, isophorone, and propylene carbonate. Alkyl ketone solvents, such as methyl isobutyl ketone, methyl amyl ketone, cyclopentanone, and cyclohexanone, are more preferred.
 アルコール系溶媒としては、例えば、メチルアルコール、エチルアルコール、1-プロパノール又は2-プロパノールを含むn-プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、n-ブチルアルコール、sec-ブチルアルコール、tert-ブチルアルコール、イソブチルアルコール、n-ヘキシルアルコール等のヘキシルアルコール、n-ヘプチルアルコール等のヘプチルアルコール、n-オクチルアルコール等のオクチルアルコール、n-デカノール等のデカノール等のアルコールや、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、1,2-プロピレングリコール、1,3-プロピレングリコール、1,2-ブチレングリコール、1,3-ブチレングリコール、1,4-ブチレングリコール等のグリコール系溶媒や、エチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME;別名、1-メトキシ-2-プロパノール)、エチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル等のアルキレングリコールモノアルキルエーテル系溶媒、メトキシメチルブタノール、プロピレングリコールジメチルエーテル等のグリコールエーテル系溶媒、フェノール、クレゾールなどのフェノール系溶媒等を挙げることができ、1-ヘキサノール、2-ヘキサノール、1-オクタノール、2エチル-ヘキサノール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、クレゾールがより好ましい。 Examples of alcohol-based solvents include alcohols such as methyl alcohol, ethyl alcohol, n-propyl alcohol including 1-propanol or 2-propanol, isopropyl alcohol, n-butyl alcohol, sec-butyl alcohol, tert-butyl alcohol, isobutyl alcohol, hexyl alcohol such as n-hexyl alcohol, heptyl alcohol such as n-heptyl alcohol, octyl alcohol such as n-octyl alcohol, and decanol such as n-decanol; and glycols such as ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, 1,2-propylene glycol, 1,3-propylene glycol, 1,2-butylene glycol, 1,3-butylene glycol, and 1,4-butylene glycol. Examples of such solvents include alkylene glycol monoalkyl ether solvents such as ethylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether (PGME; also known as 1-methoxy-2-propanol), ethylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, and triethylene glycol monoethyl ether; glycol ether solvents such as methoxymethylbutanol and propylene glycol dimethyl ether; and phenol solvents such as phenol and cresol. Of these, 1-hexanol, 2-hexanol, 1-octanol, 2-ethyl-hexanol, propylene glycol monomethyl ether, and cresol are more preferred.
 アミド系溶媒としては、例えば、N-メチル-2-ピロリドン、N,N-ジメチルアセトアミド、N,N-ジメチルホルムアミド、ヘキサメチルホスホリックトリアミド、1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノン等が使用できる。
 スルホキシド系溶媒としては、例えばジメチルスルホキシド等が使用できる。
As the amide solvent, for example, N-methyl-2-pyrrolidone, N,N-dimethylacetamide, N,N-dimethylformamide, hexamethylphosphoric triamide, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, etc. can be used.
As the sulfoxide solvent, for example, dimethyl sulfoxide can be used.
 エーテル系溶媒としては、例えば、上記アルキレングリコールモノアルキルエーテル系溶媒及びグリコールエーテル系溶媒の他、ジオキサン、テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン等が挙げられる。 Ether solvents include, for example, the alkylene glycol monoalkyl ether solvents and glycol ether solvents described above, as well as dioxane, tetrahydrofuran, tetrahydropyran, etc.
 炭化水素系溶媒としては、例えば、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素系溶媒、ペンタン、ヘキサン、オクタン、デカン、ドデカン等の脂肪族炭化水素系溶媒が挙げられる。 Examples of hydrocarbon solvents include aromatic hydrocarbon solvents such as toluene and xylene, and aliphatic hydrocarbon solvents such as pentane, hexane, octane, decane, and dodecane.
 現像液が、アルキレングリコールモノアルキルエーテルカルボキシレート系溶媒、アルキレングリコールモノアルキルエーテル系溶媒、カルボン酸アルキル系溶媒、及びアルキルケトン系溶媒から選ばれる1種類以上の溶媒を含有することが好ましく、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、テトラヒドロフラン、エチレングリコール、メチルアルコール、エチルアルコール、1-プロパノール、2-プロパノールから選ばれる1種類以上の溶媒を含有することがより好ましい。 The developer preferably contains one or more solvents selected from alkylene glycol monoalkyl ether carboxylate solvents, alkylene glycol monoalkyl ether solvents, alkyl carboxylate solvents, and alkyl ketone solvents, and more preferably contains one or more solvents selected from dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, tetrahydrofuran, ethylene glycol, methyl alcohol, ethyl alcohol, 1-propanol, and 2-propanol.
 現像液としては、分子内に水酸基を有さないエステル系溶媒、分子内に水酸基を有さないケトン系溶媒、及び分子内に水酸基を有さないエーテル系溶媒、アミド系溶媒、スルホキシド系溶媒からなる群より選ばれる少なくとも1種類の有機溶媒を含有する現像液を用いることが好ましい。 As the developer, it is preferable to use a developer containing at least one organic solvent selected from the group consisting of ester solvents that do not have a hydroxyl group in the molecule, ketone solvents that do not have a hydroxyl group in the molecule, and ether solvents, amide solvents, and sulfoxide solvents that do not have a hydroxyl group in the molecule.
 本発明で現像液として用いる有機溶媒はまた、溶解度パラメータ(SP値)が7.5~15の有機溶媒であることが好ましい。溶解度パラメータが7.5以上の有機溶媒であれば、溶解部の現像速度が速くなり、15以下の有機溶媒でありパターン形成部の現像速度を抑制できるので、好ましい。現像液の有機溶媒の溶解度パラメータは8~15であることがより好ましい。 The organic solvent used as the developer in the present invention is preferably an organic solvent with a solubility parameter (SP value) of 7.5 to 15. An organic solvent with a solubility parameter of 7.5 or more is preferred because it increases the development speed of the dissolved area, while an organic solvent with a solubility parameter of 15 or less is preferred because it suppresses the development speed of the pattern forming area. It is more preferred that the solubility parameter of the organic solvent in the developer is 8 to 15.
 なお、本発明において、溶解度パラメータ(SP値)の値はFedorsらが提案した方法によって計算されるものである。具体的には「POLYMER ENGINEERING AND SCIENCE,FEBRUARY,1974,Vol.14,No.2,ROBERT F.FEDORS.(147~154頁)」を参照して求められる値である。また、SP値は、分子の疎水性基や親水性基の含有量により決まる物性値であり、混合溶媒を用いる場合は、混合物としての値を意味する。 In the present invention, the solubility parameter (SP value) is calculated by the method proposed by Fedors et al. Specifically, the value is determined by referring to "POLYMER ENGINEERING AND SCIENCE, FEBRUARY, 1974, Vol. 14, No. 2, ROBERT F. FEDORS. (pp. 147-154)". The SP value is a physical property value determined by the content of hydrophobic and hydrophilic groups in the molecule, and when a mixed solvent is used, it means the value for the mixture.
 上記SP値を満たす有機溶媒としてはN,N-ジメチルホルムアミド(SP値12.1)、ジメチルスルホキシド(SP値14.5)、ジエチレングリコールモノメチルエーテル(SP値=10.7)、トリエチレングリコールモノメチルエーテル(SP値=10.7)、エチレングリコールモノイソプロピルエーテル(SP値=10.9)、エチレングリコールモノブチルエーテル(SP値=10.2)、ジエチレングリコールモノブチルエーテル(SP値=10.0)、トリエチレングリコールモノブチルエーテル(SP値=10.0)、エチレングリコールモノイソブチルエーテル(SP値=9.1)、エチレングリコールモノヘキシルエーテル(SP値=9.9)、ジエチレングリコールモノヘキシルエーテル(SP値=9.7)、ジエチレングリコールモノ2-エチルヘキシルエーテル(SP値=9.3)、エチレングリコールモノアリルエーテル(SP値=10.8)、エチレングリコールモノフェニルエーテル(SP値=10.8)、エチレングリコールモノベンジルエーテル(SP値=10.9)、プロピレングリコールモノメチルエーテル(SP値=10.0)、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル(SP値=9.7)、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル(SP値=9.4)、プロピレングリコールモノプロピルエーテル(SP値=9.6)、ジプロピレングリコールモノプロピルエーテル(SP値=9.8)、プロピレングリコールモノブチルエーテル(SP値=9.0)、ジプロピレングリコールモノブチルエーテル(SP値=9.6)、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート(SP値=10.0)、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート(SP値=9.6)、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート(SP値=8.9)、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート(SP値=9.4)、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート(SP値=9.0)、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(SP値=9.4)、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート(SP値=9.0)、又はジプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(SP値=9.2)等が挙げられる。 Organic solvents that satisfy the above SP values include N,N-dimethylformamide (SP value 12.1), dimethyl sulfoxide (SP value 14.5), diethylene glycol monomethyl ether (SP value = 10.7), triethylene glycol monomethyl ether (SP value = 10.7), ethylene glycol monoisopropyl ether (SP value = 10.9), ethylene glycol monobutyl ether (SP value = 10.2), diethylene glycol monobutyl ether (SP value = 10.0), triethylene glycol monobutyl ether (SP value = 10.1), P value = 10.0), ethylene glycol monoisobutyl ether (SP value = 9.1), ethylene glycol monohexyl ether (SP value = 9.9), diethylene glycol monohexyl ether (SP value = 9.7), diethylene glycol mono 2-ethylhexyl ether (SP value = 9.3), ethylene glycol monoallyl ether (SP value = 10.8), ethylene glycol monophenyl ether (SP value = 10.8), ethylene glycol monobenzyl ether (SP value = 10.9), propylene glycol monomethyl ether ether (SP value = 10.0), dipropylene glycol monomethyl ether (SP value = 9.7), tripropylene glycol monomethyl ether (SP value = 9.4), propylene glycol monopropyl ether (SP value = 9.6), dipropylene glycol monopropyl ether (SP value = 9.8), propylene glycol monobutyl ether (SP value = 9.0), dipropylene glycol monobutyl ether (SP value = 9.6), ethylene glycol monomethyl ether acetate (SP value = 10.0), ethylene glycol Examples include monoethyl ether acetate (SP value = 9.6), ethylene glycol monobutyl ether acetate (SP value = 8.9), diethylene glycol monoethyl ether acetate (SP value = 9.4), diethylene glycol monobutyl ether acetate (SP value = 9.0), propylene glycol monomethyl ether acetate (SP value = 9.4), propylene glycol monoethyl ether acetate (SP value = 9.0), and dipropylene glycol monomethyl ether acetate (SP value = 9.2).
 上記の有機溶媒は、複数混合しても用いてもよいし、上記以外の溶媒や水と混合し使用してもよい。 The above organic solvents may be used in combination, or may be mixed with other solvents or water.
 現像液における上記有機溶媒(複数混合の場合は合計)の濃度は、好ましくは50質量%以上、より好ましくは70質量%以上、更に好ましくは90質量%以上である。特に好ましくは、実質的に有機溶媒のみからなる場合である。なお、実質的に有機溶媒のみからなる場合とは、微量の界面活性剤、酸化防止剤、安定剤、消泡剤などを含有する場合を含むものとする。 The concentration of the organic solvent (total if multiple organic solvents are mixed) in the developer is preferably 50% by mass or more, more preferably 70% by mass or more, and even more preferably 90% by mass or more. It is particularly preferable for the developer to consist essentially of organic solvents. Note that the term "consisting essentially of organic solvents" includes cases in which the developer contains trace amounts of surfactants, antioxidants, stabilizers, defoamers, etc.
 現像液中の含水率は、10質量%以下が好ましく、より好ましくは5質量%以下、特に好ましくは3質量%以下、最も好ましくは実質的に水分を含有しないことである。含水率を10質量%以下にすることで、良好な現像特性を得ることができる。 The water content in the developer is preferably 10% by weight or less, more preferably 5% by weight or less, particularly preferably 3% by weight or less, and most preferably substantially no water. By keeping the water content at 10% by weight or less, good development characteristics can be obtained.
 本発明で用いる現像液には、必要に応じて界面活性剤を適当量添加することができる。
 界面活性剤としては、本発明の感光性組成物に用いられる界面活性剤として前述したものと同様のものを用いることができる。
 界面活性剤の使用量は現像液の全量に対して、通常0.001~5質量%、好ましくは0.005~2質量%、更に好ましくは0.01~0.5質量%である。
If necessary, a suitable amount of a surfactant may be added to the developer used in the present invention.
As the surfactant, the same surfactants as those described above for use in the photosensitive composition of the present invention can be used.
The amount of the surfactant used is usually from 0.001 to 5% by weight, preferably from 0.005 to 2% by weight, and more preferably from 0.01 to 0.5% by weight, based on the total amount of the developer.
 <現像方法>
 現像方法としては、例えば、現像液が満たされた槽中に基板を一定時間浸漬する方法(ディップ法)、基板表面に現像液を表面張力によって盛り上げて一定時間静止することで現像する方法(パドル法)、基板表面に現像液を噴霧する方法(スプレー法)、一定速度で回転している基板上に一定速度で現像液塗出ノズルをスキャンしながら現像液を塗出しつづける方法(ダイナミックディスペンス法)などを適用することができる。
 また、現像を行う工程の後に、他の溶媒に置換しながら、現像を停止する工程を実施してもよい。
 現像時間は未露光部又は露光部の感光性層中の本クラスター化合物などが充分に溶解する時間が好ましく、通常は10~300秒が好ましく、より好ましくは20~120秒である。
 現像液の温度は0~50℃が好ましく、15~35℃がより好ましい。
 現像液量は現像方法により適宜調整可能である。
<Developing method>
Examples of the developing method that can be applied include a method of immersing a substrate in a tank filled with a developer for a certain period of time (dip method), a method of developing by piling up the developer on the substrate surface by surface tension and leaving it still for a certain period of time (paddle method), a method of spraying the developer on the substrate surface (spray method), and a method of continuously dispensing the developer while scanning a developer dispensing nozzle at a constant speed over a substrate rotating at a constant speed (dynamic dispense method).
After the development step, a step of stopping the development while replacing the solvent with another solvent may be carried out.
The development time is preferably a time sufficient for the cluster compound and the like in the unexposed or exposed areas of the photosensitive layer to be sufficiently dissolved, and is usually preferably from 10 to 300 seconds, more preferably from 20 to 120 seconds.
The temperature of the developer is preferably from 0 to 50°C, and more preferably from 15 to 35°C.
The amount of developer can be appropriately adjusted depending on the developing method.
 [リンス工程]
 本パターン形成方法では、現像工程の後に、有機溶媒を含むリンス液を用いて洗浄する工程を含むことできる。
[Rinse process]
The present pattern formation method may include a step of washing with a rinsing liquid containing an organic solvent after the developing step.
 <リンス液>
 リンス液に用いられる有機溶媒は、20℃における蒸気圧が0.05kPa以上、5kPa以下のものが好ましく、0.1kPa以上、5kPa以下のものが更に好ましく、0.12kPa以上、3kPa以下のものが最も好ましい。リンス液に用いられる有機溶媒の蒸気圧を0.05kPa以上、5kPa以下にすることにより、ウェハ面内の温度均一性が向上し、更にはリンス液の浸透に起因した膨潤が抑制され、ウェハ面内の寸法均一性が良化する。
<Rinse solution>
The organic solvent used in the rinsing liquid preferably has a vapor pressure of 0.05 kPa or more and 5 kPa or less, more preferably 0.1 kPa or more and 5 kPa or less, and most preferably 0.12 kPa or more and 3 kPa or less at 20° C. By setting the vapor pressure of the organic solvent used in the rinsing liquid to 0.05 kPa or more and 5 kPa or less, the temperature uniformity within the wafer surface is improved, and further swelling caused by the penetration of the rinsing liquid is suppressed, improving the dimensional uniformity within the wafer surface.
 前記リンス液としては、種々の有機溶媒が用いられるが、本クラスター化合物に対しては、炭化水素系溶媒、ケトン系溶媒、エステル系溶媒、アルコール系溶媒、アミド系溶媒及びエーテル系溶媒から選択される少なくとも1種類の有機溶媒又は水を含有するリンス液を用いることが好ましい。
 より好ましくは、現像の後に、ケトン系溶媒、エステル系溶媒、アルコール系溶媒、アミド系溶媒及び炭化水素系溶媒から選択される少なくとも1種類の有機溶媒を含有するリンス液を用いて洗浄する工程を行う。更により好ましくは、現像の後に、アルコール系溶媒及び炭化水素系溶媒からなる群より選ばれる少なくとも1種類以上の有機溶媒を含有するリンス液を用いて洗浄する工程を行う。
 リンス液として用いられる、ケトン系溶媒、エステル系溶媒、アルコール系溶媒、アミド系溶媒、エーテル系溶媒及び炭化水素系溶媒の具体例は、前述の現像液で説明されたものと同様である。
 特に好ましくは、一価のアルコール系溶媒及び炭化水素系溶媒及びアミド系溶媒からなる群より選ばれる少なくとも1種類以上の有機溶媒を含有するリンス液を用いる。
As the rinse solution, various organic solvents can be used, but for the present cluster compound, it is preferable to use a rinse solution containing at least one organic solvent selected from hydrocarbon solvents, ketone solvents, ester solvents, alcohol solvents, amide solvents and ether solvents, or water.
More preferably, after the development, a step of washing is performed using a rinse solution containing at least one organic solvent selected from the group consisting of ketone solvents, ester solvents, alcohol solvents, amide solvents, and hydrocarbon solvents. Even more preferably, after the development, a step of washing is performed using a rinse solution containing at least one organic solvent selected from the group consisting of alcohol solvents and hydrocarbon solvents.
Specific examples of the ketone-based solvent, ester-based solvent, alcohol-based solvent, amide-based solvent, ether-based solvent, and hydrocarbon-based solvent used as the rinsing liquid are the same as those described above for the developer.
It is particularly preferable to use a rinse solution containing at least one organic solvent selected from the group consisting of monohydric alcohol solvents, hydrocarbon solvents, and amide solvents.
 ここで、現像後のリンス工程で用いられる1価のアルコール系溶媒としては、直鎖状、分岐状、環状の1価アルコールが挙げられ、具体的には、1-ブタノール、2-ブタノール、3-メチル-1-ブタノール、tert-ブチルアルコール、イソプロピルアルコール、シクロペンタノール、シクロヘキサノールなどを用いることができ、好ましくは、1-ブタノール、2-ブタノール、3-メチル-1-ブタノール、イソプロピルアルコールである。
 炭化水素系溶媒としては、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素系溶媒、オクタン、デカン、ドデカン等の脂肪族炭化水素系溶媒が挙げられる。
 アミド系溶媒としては、N,N-ジメチルホルムアミドなどを用いることができる。
Here, examples of the monohydric alcohol solvent used in the rinsing step after development include linear, branched and cyclic monohydric alcohols. Specifically, 1-butanol, 2-butanol, 3-methyl-1-butanol, tert-butyl alcohol, isopropyl alcohol, cyclopentanol, cyclohexanol and the like can be used, and 1-butanol, 2-butanol, 3-methyl-1-butanol and isopropyl alcohol are preferred.
Examples of the hydrocarbon solvent include aromatic hydrocarbon solvents such as toluene and xylene, and aliphatic hydrocarbon solvents such as octane, decane, and dodecane.
As the amide solvent, N,N-dimethylformamide or the like can be used.
 前記各成分は、複数混合してもよいし、上記以外の有機溶媒と混合し使用してもよい。 The above components may be mixed in combination, or may be mixed with organic solvents other than those listed above.
 上記有機溶媒は水と混合しても良いが、リンス液中の含水率は通常30質量%以下であり、好ましくは10質量%以下、より好ましくは5質量%以下、特に好ましくは3質量%以下である。リンス液は、水を含有しないことが最も好ましい。含水率を30質量%以下にすることで、良好な現像特性を得ることができる。 The organic solvent may be mixed with water, but the water content in the rinse solution is usually 30% by weight or less, preferably 10% by weight or less, more preferably 5% by weight or less, and particularly preferably 3% by weight or less. It is most preferable that the rinse solution does not contain water. By keeping the water content at 30% by weight or less, good development characteristics can be obtained.
 リンス液には、界面活性剤を適当量添加して使用することもできる。
 界面活性剤としては、感光性組成物に用いられる界面活性剤として前述したものと同様のものを用いることができ、その使用量はリンス液の全量に対して、通常0.001~5質量%、好ましくは0.005~2質量%、更に好ましくは0.01~0.5質量%である。
The rinse solution may contain a suitable amount of a surfactant.
As the surfactant, the same surfactants as those used in the photosensitive composition described above can be used, and the amount of the surfactant used is usually 0.001 to 5 mass %, preferably 0.005 to 2 mass %, and more preferably 0.01 to 0.5 mass %, based on the total amount of the rinse solution.
 <リンス方法>
 リンス工程においては、現像を行ったパターン形成基板を前記の有機溶媒を含むリンス液を用いて洗浄処理する。
 洗浄処理の方法は特に限定されないが、例えば、一定速度で回転している基板上にリンス液を塗出しつづける方法(回転塗布法)、リンス液が満たされた槽中に基板を一定時間浸漬する方法(ディップ法)、基板表面にリンス液を噴霧する方法(スプレー法)、などを適用することができ、この中でも回転塗布方法で洗浄処理を行い、洗浄後に基板を2000~4000rpmの回転数で回転させ、リンス液を基板上から除去することが好ましい。基板の回転時間は、回転数に応じて、リンス液の基板上からの除去を達成する範囲で設定可能だが、通常10秒間から3分間である。なお、室温条件で、リンスすることが好ましい。
 リンス時間は現像溶媒が基板上に残存しないようにすることが好ましく、通常は10~300秒が好ましい。更に好ましくは、20~120秒である。
 リンス液の温度は0~50℃が好ましく、15~35℃が更に好ましい。
 リンス液量はリンス方法により適宜調整できる。
<Rinsing method>
In the rinsing step, the developed pattern-formed substrate is washed with a rinsing liquid containing the organic solvent.
The cleaning method is not particularly limited, but may be, for example, a method of continuously applying the rinse solution onto a substrate rotating at a constant speed (spin coating method), a method of immersing the substrate in a tank filled with the rinse solution for a certain period of time (dip method), a method of spraying the rinse solution onto the substrate surface (spray method), etc. Among these, it is preferable to perform the cleaning process by the spin coating method, rotate the substrate after cleaning at a rotation speed of 2000 to 4000 rpm, and remove the rinse solution from the substrate. The rotation time of the substrate can be set within a range that achieves removal of the rinse solution from the substrate depending on the rotation speed, but is usually 10 seconds to 3 minutes. It is preferable to perform rinsing at room temperature.
The rinsing time is preferably set so that the developing solvent does not remain on the substrate, and is usually preferably from 10 to 300 seconds, more preferably from 20 to 120 seconds.
The temperature of the rinse solution is preferably from 0 to 50°C, more preferably from 15 to 35°C.
The amount of the rinse solution can be appropriately adjusted depending on the rinse method.
 [後処理工程]
 現像処理又はリンス処理の後に、パターン上に付着している現像液又はリンス液を超臨界流体により除去する処理を行うことができる。
 更に、現像処理、リンス処理又は超臨界流体による処理の後、パターン中に残存する溶媒を除去するために加熱処理を行うことができる。加熱温度及び時間は、良好なレジストパターンが得られる限り特に限定されるものではなく、通常40~160℃、10秒~3分である。加熱処理は複数回行っても良い。
[Post-processing process]
After the development treatment or rinsing treatment, a treatment can be carried out in which the developer or rinsing liquid adhering to the pattern is removed by using a supercritical fluid.
Furthermore, after the development treatment, rinsing treatment, or treatment with a supercritical fluid, a heat treatment can be carried out to remove the solvent remaining in the pattern. The heating temperature and time are not particularly limited as long as a good resist pattern can be obtained, and are usually 40 to 160° C. and 10 seconds to 3 minutes. The heat treatment may be carried out multiple times.
 〔用途〕
 本感光性組成物及び本パターン形成方法は、超LSIや高容量マイクロチップの製造などの半導体微細回路作成に好適に用いられる。なお、半導体微細回路作成時には、パターンを形成されたレジスト膜は回路形成やエッチングに供された後、残ったレジスト膜部は、最終的には溶媒等で除去されるため、プリント基板等に用いられるいわゆる永久レジストとは異なり、マイクロチップ等の最終製品には、本感光性組成物に由来するレジスト膜は残存しない。
[Application]
The photosensitive composition and the pattern forming method are suitable for use in the production of semiconductor microcircuits, such as the manufacture of ultra-large scale integrated circuits and high-capacity microchips. During the production of semiconductor microcircuits, the resist film on which the pattern is formed is subjected to circuit formation and etching, and the remaining resist film portion is finally removed with a solvent or the like. Therefore, unlike so-called permanent resists used in printed circuit boards and the like, no resist film derived from the photosensitive composition remains in the final product, such as a microchip.
 以下、本発明の一実施例を説明する。但し、本発明はこの実施例に限定されるものではない。なお、実施例中「部」、「%」とあるのは特に断りのない限り質量基準である。 Below, one embodiment of the present invention will be described. However, the present invention is not limited to this embodiment. In the embodiment, "parts" and "%" are by weight unless otherwise specified.
 以下の化合物1~3を作製した。各化合物の組成、配位子の構造はH―NMR、MALDI-MSにより測定した。 The following compounds 1 to 3 were prepared. The composition and ligand structure of each compound were measured by 1 H-NMR and MALDI-MS.
 <化合物1>
 反応容器に、東京化成工業社製ジルコニウムプロポキシド溶液(70%プロパノール溶液)2.0ml(6.2mmol)、シグマアルドリッチ社製2-クロロアクリル酸2.51g(23.56mmol)を入れ、室温で8時間保管し、析出した結晶を濾過し、1.37gの白色粉末を得た。
 H NMR(CDCl,ppm):δ5.64(m,12H,C-H),5.09(m,12H,C-H).MALDI-MS:1615.3(同位体パターン:C2428l830Zr
 すなわちZr(OH)ClAc12 (ClAc = 2-クロロアクリル酸)であった。
<Compound 1>
A reaction vessel was charged with 2.0 ml (6.2 mmol) of a zirconium propoxide solution (70% propanol solution) manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd. and 2.51 g (23.56 mmol) of 2-chloroacrylic acid manufactured by Sigma-Aldrich Co., Ltd., and stored at room temperature for 8 hours. The precipitated crystals were filtered to obtain 1.37 g of a white powder.
1H NMR ( CDCl3 , ppm): δ 5.64 (m, 12H, CH), 5.09 ( m , 12H, CH) . MALDI-MS: 1615.3 (isotopic pattern: C24H28Cl8O30Zr6 ) .
That is, Zr 6 O 4 (OH) 4 ClAc 12 (ClAc = 2-chloroacrylic acid).
 <化合物2>
 反応容器に、東京化成工業社製ジルコニウムプロポキシド溶液(70%プロパノール溶液)1.0ml(3.1mmol)、シグマアルドリッチ社製2-フルオロアクリル酸1.06g(25.17mmol)を入れ、室温で8時間保管し、析出した結晶を濾過し、イソプロピルアルコールで洗浄して0.47gの白色粉末を得た。
 H NMR(CDCl,ppm):δ5.85(m,12H,C-H),5.75(m,12H,C-H).Anal.Calcd: C,24.74;H,1.61;F,13.04;O,29.29;Zr,31.31. Found: C,23.0;H,2.3;F,7.9;O,36.8;Zr,30.0.MALDI-MS:1487.5(同位体パターン:C242830Zr
 すなわちZr(OH)FAc12 (FAc = 2-フルオロアクリル酸)であった。
<Compound 2>
A reaction vessel was charged with 1.0 ml (3.1 mmol) of a zirconium propoxide solution (70% propanol solution) manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd. and 1.06 g (25.17 mmol) of 2-fluoroacrylic acid manufactured by Sigma-Aldrich, and the mixture was stored at room temperature for 8 hours. The precipitated crystals were filtered and washed with isopropyl alcohol to obtain 0.47 g of a white powder.
1H NMR ( CDCl3 , ppm): δ 5.85 (m, 12H, CH), 5.75 (m, 12H, CH). Anal. Calcd: C, 24.74; H, 1.61; F, 13.04; O, 29.29; Zr, 31.31. Found: C , 23.0; H, 2.3; F, 7.9; O, 36.8; Zr, 30.0 . MALDI -MS: 1487.5 (isotopic pattern: C24H28F8O30Zr6 ) .
That is, Zr 6 O 4 (OH) 4 FAc 12 (FAc=2-fluoroacrylic acid).
 <化合物3>
 反応容器に、東京化成工業社製ジルコニウムプロポキシド溶液(70%プロパノール溶液)2.62ml(8.12mmol)、シグマアルドリッチ社製2-ブロモアクリル酸2.51g(25.17mmol)を入れ、室温で8時間保管し、析出した結晶を濾過し、イソプロピルアルコールで洗浄して3.41gの薄茶色の粉末を得た。
 H NMR(CDCl,ppm):δ7.09(m,12H,C-H),6.40(m,12H,C-H).MALDI-MS:1966.8(同位体パターン:C2428Br30Zr
 すなわちZr(OH)BrAc12 (BrAc = 2-ブロモアクリル酸)であった。
<Compound 3>
2.62 ml (8.12 mmol) of a zirconium propoxide solution (70% propanol solution) manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd. and 2.51 g (25.17 mmol) of 2-bromoacrylic acid manufactured by Sigma-Aldrich were placed in a reaction vessel and stored at room temperature for 8 hours. The precipitated crystals were filtered and washed with isopropyl alcohol to obtain 3.41 g of a light brown powder.
1H NMR ( CDCl3 , ppm): δ 7.09 (m, 12H, CH), 6.40 ( m , 12H, CH) . MALDI-MS: 1966.8 (isotopic pattern: C24H28Br8O30Zr6 ) .
That is, Zr 6 O 4 (OH) 4 BrAc 12 (BrAc = 2-bromoacrylic acid).
 <感光性組成物(レジスト液)の調製>
 上記化合物1~3をそれぞれN,N-ジメチルホルムアミドに5質量%濃度で溶かし、0.2μmのフィルターで濾過してレジスト液を得た。
<Preparation of Photosensitive Composition (Resist Solution)>
Each of the above compounds 1 to 3 was dissolved in N,N-dimethylformamide at a concentration of 5% by mass, and the solution was filtered through a 0.2 μm filter to obtain a resist solution.
 <レジスト膜の形成・パターン描画>
 調製したレジスト液をスピンコーティングによりパターン形成基板(シリコンウェハー)上に塗布して、膜厚40nm程度(パターン)と90nm程度(感度)のレジスト膜を形成した。得られたレジスト膜を、90℃で90秒間ベーキングした後、電子線描画装置(電子線の加速電圧:100keV)でパターン描画を行なった。
<Resist film formation and pattern drawing>
The prepared resist solution was applied onto a pattern-forming substrate (silicon wafer) by spin coating to form a resist film with a thickness of about 40 nm (pattern) and about 90 nm (sensitivity). The obtained resist film was baked at 90° C. for 90 seconds, and then pattern writing was performed using an electron beam lithography device (electron beam acceleration voltage: 100 keV).
 <現像>
 パターン描画後、化合物1~3はN,N-ジメチルホルムアミドにより現像し(25℃,60秒)、ネガ型のパターンを得、それぞれを実施例1~3とした。
<Developing>
After the pattern writing, Compounds 1 to 3 were developed with N,N-dimethylformamide (25° C., 60 seconds) to obtain negative patterns, which were designated as Examples 1 to 3, respectively.
 <感度の測定>
 照射量を変えて極端紫外光(EUV)露光を行ない、現像して得られたパターンの膜厚を接触段差計で測定し、増加する膜厚の変化量が最大になるときの電子線の照射量を感度として求めた。
 その結果を表1に示す。
<Sensitivity measurement>
Extreme ultraviolet (EUV) exposure was performed with varying doses of irradiation, and the film thickness of the developed pattern was measured with a contact step gauge. The dose of electron beam irradiation at which the amount of change in film thickness was maximized was determined as the sensitivity.
The results are shown in Table 1.
 [比較例1]
 アルドリッチ社製ポリスチレン(PS、重量平均分子量4000)を、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートに2質量%濃度で溶かし、0.2μmのフィルターでろ過してレジスト液とした。
[Comparative Example 1]
Polystyrene (PS, weight average molecular weight 4000) manufactured by Aldrich was dissolved in propylene glycol monomethyl ether acetate at a concentration of 2% by mass, and the solution was filtered through a 0.2 μm filter to prepare a resist solution.
 比較例1のレジスト液について、実施例1~3と同様に評価を行い、結果を表1、2に示した。 The resist solution of Comparative Example 1 was evaluated in the same manner as in Examples 1 to 3, and the results are shown in Tables 1 and 2.
 表1の結果から、感度は、実施例2、実施例1、実施例3の順になり、実施例2が最も高いことが分かった。 The results in Table 1 show that the sensitivity is in the order of Example 2, Example 1, and Example 3, with Example 2 being the highest.
 <解像性評価>
 電子線描画装置により実施例1~3及び比較例1の解像性評価を行なった。解像性は、hp(ハーフピッチ)100nm又は50nmのラインアンドスペース(ライン:スペース=1:1)パターンを描画し、現像してそれぞれのパターンを走査型電子顕微鏡で観察することで、描画したパターンを評価した。hp100nm又は50nmのラインアンドスペースパターンが確認できた場合を「A」、パターンを確認できなかった場合を「B」とした。
 結果を表2に示す。
<Resolution evaluation>
The resolution of Examples 1 to 3 and Comparative Example 1 was evaluated using an electron beam lithography device. The resolution was evaluated by drawing a line and space (line:space=1:1) pattern with hp (half pitch) of 100 nm or 50 nm, developing it, and observing each pattern with a scanning electron microscope. When a line and space pattern with hp of 100 nm or 50 nm was confirmed, it was rated as "A", and when no pattern was confirmed, it was rated as "B".
The results are shown in Table 2.
 [結果]
 実施例1~3は、Aの評価であり、電子線(EB)描画試験の結果から、ハーフピッチ(hp)100nm又は50nmのラインアンドスペース(L&S)パターン(1:1)を形成でき、EUV露光に非常に高感度であることが理解できた。ハロゲン化アクリル酸とメタルアルコキシドからなる遷移金属クラスター化合物は超微細パターンに対応したフォトレジストとして実用できるものである。
 これに対し、比較例1は、hp50nmにおいてBの評価であり、超微細パターンには不適であり実用上改善の余地がある。
[result]
Examples 1 to 3 were rated as A, and from the results of the electron beam (EB) writing test, it was understood that a line and space (L&S) pattern (1:1) with a half pitch (hp) of 100 nm or 50 nm could be formed, and that the sensitivity to EUV exposure was very high. The transition metal cluster compound consisting of halogenated acrylic acid and metal alkoxide can be used practically as a photoresist corresponding to ultrafine patterns.
In contrast, Comparative Example 1 was rated B at hp 50 nm, which is unsuitable for ultra-fine patterns and leaves room for improvement in practical use.

Claims (14)

  1.  遷移金属元素と下記一般式(1)で表される配位子で構成される遷移金属クラスター化合物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
    (式(1)において、Xはハロゲン元素である。)
    A transition metal cluster compound comprising a transition metal element and a ligand represented by the following general formula (1):
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
    (In formula (1), X is a halogen element.)
  2.  Xが異なる2種以上の前記一般式(1)で表される配位子で構成されることを特徴とする請求項1に記載の遷移金属クラスター化合物。 The transition metal cluster compound according to claim 1, characterized in that X is composed of two or more different ligands represented by the general formula (1).
  3.  遷移金属元素はジルコニウム、ハフニウムから選ばれる1種以上であることを特徴とする請求項1に記載の遷移金属クラスター化合物。 The transition metal cluster compound according to claim 1, characterized in that the transition metal element is one or more selected from zirconium and hafnium.
  4.  4個以上6個以下の遷移金属元素と前記一般式(1)で表される配位子で構成されることを特徴とする請求項1に記載の遷移金属クラスター化合物。 The transition metal cluster compound according to claim 1, characterized in that it is composed of 4 to 6 transition metal elements and a ligand represented by the general formula (1).
  5.  Xはフッ素、塩素、臭素、又はヨウ素から選ばれることを特徴とする請求項1に記載の遷移金属クラスター化合物。 The transition metal cluster compound according to claim 1, characterized in that X is selected from fluorine, chlorine, bromine, or iodine.
  6.  Xはフッ素であることを特徴とする請求項1に記載の遷移金属クラスター化合物。 The transition metal cluster compound according to claim 1, characterized in that X is fluorine.
  7.  請求項1~6のいずれか一項に記載の遷移金属クラスター化合物の製造方法であって、遷移金属元素のアルコキシド溶液と2-ハロゲン化アクリル酸を反応させる遷移金属クラスター化合物の製造方法。 A method for producing a transition metal cluster compound according to any one of claims 1 to 6, comprising reacting an alkoxide solution of a transition metal element with 2-halogenated acrylic acid.
  8.  前記請求項1~6のいずれか一項に記載の遷移金属クラスター化合物を含む感光性組成物。 A photosensitive composition comprising the transition metal cluster compound according to any one of claims 1 to 6.
  9.  ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、テトラヒドロフラン、エチレングリコール、メチルアルコール、エチルアルコール、1-プロパノール、2-プロパノールから選ばれる1種以上を含むことを特徴とする請求項8に記載の感光性組成物。 The photosensitive composition according to claim 8, characterized in that it contains one or more selected from dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, tetrahydrofuran, ethylene glycol, methyl alcohol, ethyl alcohol, 1-propanol, and 2-propanol.
  10.  ジメチルホルムアミドを含むことを特徴とする請求項9に記載の感光性組成物。 The photosensitive composition according to claim 9, characterized in that it contains dimethylformamide.
  11.  波長が6.5nm以上、13.5nm以下の光によって反応することを特徴とする請求項8に記載の感光性組成物。 The photosensitive composition according to claim 8, characterized in that it reacts to light having a wavelength of 6.5 nm or more and 13.5 nm or less.
  12.  請求項8に記載の感光性組成物を基板に塗布する工程と、化学放射線で露光する工程と、現像液を用いて現像する工程とを含むことを特徴とするパターン形成方法。 A pattern forming method comprising the steps of applying the photosensitive composition according to claim 8 to a substrate, exposing the substrate to actinic radiation, and developing the substrate with a developer.
  13.  前記現像液が、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、テトラヒドロフラン、エチレングリコール、メチルアルコール、エチルアルコール、1-プロパノール、2-プロパノールから選ばれる1種以上であることを特徴とする請求項12に記載のパターン形成方法。 The pattern formation method according to claim 12, characterized in that the developer is one or more selected from dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, tetrahydrofuran, ethylene glycol, methyl alcohol, ethyl alcohol, 1-propanol, and 2-propanol.
  14.  請求項12に記載のパターン形成方法により得られるパターン層を有する基板の製造方法。
     
    A method for producing a substrate having a patterned layer obtained by the pattern forming method according to claim 12.
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