JP2005048152A - Polymer compound, antireflection film material, and method for forming pattern - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は半導体素子などの製造工程における微細加工に用いられる反射防止膜材料として好適な、珪素原子を含む置換基を含有する高分子化合物を主成分とする反射防止膜材料及びこれを用いた遠紫外線、ArFエキシマレーザー光(193nm)、F2レーザー光(157nm)、Kr2レーザー光(146nm)、Ar2レーザー光(126nm)露光に好適なパターン形成方法(レジストパターン形成方法及び基板への集積回路パターン形成方法)に関するものである。 The present invention relates to an antireflection film material mainly composed of a polymer compound containing a substituent containing a silicon atom, which is suitable as an antireflection film material used for microfabrication in a manufacturing process of a semiconductor element or the like, and a distant film using the same. Pattern formation method suitable for UV, ArF excimer laser light (193 nm), F 2 laser light (157 nm), Kr 2 laser light (146 nm), Ar 2 laser light (126 nm) exposure (resist pattern formation method and integration on substrate) Circuit pattern forming method).
近年、LSIの高集積化と高速度化に伴い、パターンルールの微細化が求められている中、現在汎用技術として用いられている光露光を用いたリソグラフィーにおいては、光源の波長に由来する本質的な解像度の限界に近づきつつある。 In recent years, with the increasing integration and speed of LSIs, there is a need for finer pattern rules. In lithography using light exposure, which is currently used as a general-purpose technology, the essence derived from the wavelength of the light source The resolution limit is approaching.
レジストパターン形成の際に使用するリソグラフィー用の光源として、水銀灯のg線(436nm)もしくはi線(365nm)を光源とする光露光が広く用いられており、更なる微細化のための手段として、露光光を短波長化する方法が有効とされてきた。このため、64MビットDRAM加工方法の量産プロセスには、露光光源としてi線(365nm)に代わって短波長のKrFエキシマレーザー(248nm)が利用されるようになった。しかし、更に微細な加工技術(加工寸法が0.13μm以下)を必要とする集積度1G以上のDRAMの製造には、より短波長の光源が必要とされ、特にArFエキシマレーザー(193nm)を用いたリソグラフィーが検討されてきている。 As a light source for lithography used in forming a resist pattern, light exposure using a mercury lamp g-line (436 nm) or i-line (365 nm) as a light source is widely used, and as a means for further miniaturization, A method of shortening the wavelength of exposure light has been considered effective. For this reason, in the mass production process of the 64-Mbit DRAM processing method, a short wavelength KrF excimer laser (248 nm) is used as an exposure light source instead of i-line (365 nm). However, in order to manufacture a DRAM having a degree of integration of 1G or more, which requires a finer processing technique (processing dimension is 0.13 μm or less), a light source with a shorter wavelength is required, and in particular, an ArF excimer laser (193 nm) is used. Lithography has been studied.
KrFリソグラフィーの初期の段階において、色消しレンズ、或いは反射光学系などと、ブロードバンド光との組み合わせのステッパーが開発された。しかし、色消しレンズ或いは非球面の反射光学系の精度が十分でなかったことから、狭帯域化したレーザー光と屈折光学系レンズの組み合わせが主流になった。 In the early stages of KrF lithography, steppers were developed that combine achromatic lenses or reflective optics with broadband light. However, since the accuracy of the achromatic lens or the aspherical reflecting optical system is not sufficient, a combination of a narrow-band laser beam and a refractive optical system lens has become mainstream.
一般に、単一波長露光においては、入射する光と、基板からの反射光とが干渉し、定在波を発生することは古くからよく知られた現象である。また、基板の凹凸によって光が集光或いは散乱することによるハレーションと呼ばれる現象が起きることも知られている。定在波とハレーションは、どちらもパターンの線幅などの寸法変動や、形状の崩れなどを引き起こす。コヒーレントな単色光の使用は、短波長化と共に定在波やハレーションを更に増幅させる。 In general, in single wavelength exposure, it is a long-known phenomenon that incident light and reflected light from a substrate interfere to generate a standing wave. It is also known that a phenomenon called halation occurs due to light being condensed or scattered by the unevenness of the substrate. Both standing waves and halation cause dimensional fluctuations such as the line width of the pattern and shape collapse. The use of coherent monochromatic light further amplifies standing waves and halation with shorter wavelengths.
このためハレーションや定在波を抑える方法として、レジストに吸光剤を入れる方法、レジスト上面、基板面に反射防止膜を敷く方法が提案された。 For this reason, as a method for suppressing halation and standing waves, a method of putting a light-absorbing agent in a resist and a method of laying an antireflection film on the resist upper surface and substrate surface have been proposed.
しかし、吸光剤を入れる方法は、レジストパターン形状がテーパー形状になる問題が生じた。近年の波長の短波長化と、微細化の進行と共に、定在波とハレーションがパターン寸法変動に及ぼす問題が深刻化し、吸光剤を入れる方法では対応できなくなった。 However, the method of adding a light-absorbing agent has a problem that the resist pattern has a tapered shape. With the recent shortening of wavelengths and the progress of miniaturization, the problem that standing waves and halation have on pattern dimension variation has become serious, and it has become impossible to deal with the method of adding a light absorber.
一方、上層透過型反射防止膜は、原理的に定在波の低減だけに効果があり、ハレーションには効果がない。また、定在波を完全にうち消すための上層反射防止膜の屈折率は、レジストの屈折率の平方根が理想的であるため、KrFで用いられているポリヒドロキシスチレン系のレジストの屈折率1.8では、1.34が理想値である。ArFに用いられている脂環族系アクリルレジスト屈折率1.6では、理想値が1.27となる。このような低い屈折率を有する材料は、パーフルオロ系の材料に限定されるが、上層反射防止膜はアルカリ現像時に剥離が可能な方がプロセス的に有利であるため、水溶性材料であることが必要である。非常に疎水性の高いパーフルオロ系材料を水溶性にするために、親水性置換基を導入すると、屈折率が増加し、KrFでは1.42前後、ArFにおいては1.5前後の値となる。このためKrFリソグラフィーで、0.20μm以下のパターニングを行う場合は、吸光剤と上層反射防止膜の組み合わせだけでは定在波の影響を抑えることができなくなっている。ArFにおいては、前記理由により、上層反射防止膜の効果は殆ど期待できず、KrFにおいても今後更なる線幅の縮小により線幅の管理が厳しくなってくると、レジストの下地に反射防止膜を敷くことが必要になってきた。 On the other hand, the upper-layer transmissive antireflection film is effective only in reducing standing waves in principle and is not effective in halation. Further, the refractive index of the upper antireflection film for completely eliminating the standing wave is ideally the square root of the refractive index of the resist, so that the refractive index of the polyhydroxystyrene resist used in KrF is 1 .8, 1.34 is the ideal value. With an alicyclic acrylic resist refractive index of 1.6 used for ArF, the ideal value is 1.27. The material having such a low refractive index is limited to a perfluoro-based material, but the upper antireflection film is a water-soluble material because it is advantageous in terms of process that it can be peeled off during alkali development. is required. When a hydrophilic substituent is introduced to make a highly hydrophobic perfluoro-based material water-soluble, the refractive index is increased to a value of around 1.42 for KrF and around 1.5 for ArF. . For this reason, when patterning of 0.20 μm or less is performed by KrF lithography, it is impossible to suppress the influence of the standing wave only by the combination of the light absorber and the upper antireflection film. For ArF, the effect of the upper antireflection film can hardly be expected due to the above-mentioned reasons. Also in KrF, when line width management becomes stricter due to further reduction of the line width in the future, an antireflection film is formed on the resist base. It has become necessary to lay.
レジストの下地の反射防止膜は、その下がポリシリコンやアルミニウムなどの高反射基板の場合では、最適な屈折率(n値)、吸光係数(k値)の材料を適切な膜厚に設定することによって、基板からの反射を1%以下に低減でき、極めて大きな効果を発揮することができる。例えば、波長193nmにおいて、レジストの屈折率が1.8として、下層反射防止膜の屈折率(屈折率の実数部)n=1.5、消光係数(屈折率の虚数部)k=0.5、膜厚42nmであれば、反射率が0.5%以下になる(図1参照)。しかし、下地に段差がある場合は、段差上で反射防止膜の膜厚が大きく変動する。下地の反射防止効果は、光の吸収だけでなく、干渉効果も利用しているため、干渉効果が強い40〜45nmの第一底辺はそれだけ反射防止効果も高いが、膜厚の変動によって大きく反射率が変動する。反射防止膜材料に用いるベース樹脂の分子量を上げて段差上での膜厚変動を抑えコンフォーマル性を高めた材料が提案されているが(特開平10−69072号公報)、ベース樹脂の分子量が高くなると、スピンコート後にピンホールが発生し易くなる問題や、濾過できなくなるといった問題、経時的に粘度変動が生じ膜厚が変化するといった問題、ノズルの先端に結晶物が析出するといった問題が生じ、また、コンフォーマル性が発揮できるのは比較的高さの低い段差に限定される。 In the case where the underlying antireflection film of the resist is a highly reflective substrate such as polysilicon or aluminum, the material of optimum refractive index (n value) and extinction coefficient (k value) is set to an appropriate film thickness. As a result, reflection from the substrate can be reduced to 1% or less, and an extremely large effect can be exhibited. For example, at a wavelength of 193 nm, the refractive index of the resist is 1.8, the refractive index of the lower antireflection film (real part of the refractive index) n = 1.5, the extinction coefficient (imaginary part of the refractive index) k = 0.5 When the film thickness is 42 nm, the reflectance is 0.5% or less (see FIG. 1). However, when there is a step on the base, the thickness of the antireflection film varies greatly on the step. Since the antireflection effect of the base uses not only the light absorption but also the interference effect, the first base of 40 to 45 nm where the interference effect is strong also has a high antireflection effect. The rate fluctuates. A material has been proposed in which the molecular weight of the base resin used for the antireflection film material is increased to suppress the film thickness fluctuation on the step and the conformality is improved (Japanese Patent Laid-Open No. 10-69072). If it is high, problems such as pinholes are likely to occur after spin coating, filtration cannot be performed, viscosity changes with time, film thickness changes, and crystals precipitate at the tip of the nozzle. In addition, the conformal property can be exhibited only at a step having a relatively low height.
次に、膜厚変動による反射率の変動が比較的小さい第3底辺以上の膜厚(170nm以上)を採用する方法が考えられる。この場合、k値が0.2〜0.3の間で、膜厚が170nm以上であれば膜厚の変化に対する反射率の変動が小さく、しかも反射率を1.5%以下に抑えることができる。反射防止膜の下地が酸化膜や窒化膜などの透明膜で、更にその透明膜の下に段差がある場合、透明膜の表面がCMPなどで平坦化されていたとしても、透明膜の膜厚が変動する。この場合、その上の反射防止膜の膜厚は一定にすることは可能であるが、反射防止膜の下地透明膜の膜厚が変動すると図1における最低反射膜の厚みが透明膜の膜厚分だけλ/2n(λ:露光波長、n:露光波長における透明膜の屈折率)の周期でずれることになる。反射防止膜の膜厚を、下地が反射膜の時の最低反射膜厚55nmに設定した場合、透明膜の膜厚変動によって反射率が高い部分が出現する。この場合、下地透明膜の膜厚の変化に対する反射率を安定化するためにも、前述と同様反射防止膜の膜厚を170nm以上の厚膜にする必要がある。 Next, there can be considered a method of adopting a film thickness (170 nm or more) of the third base or more in which the reflectance variation due to the film thickness variation is relatively small. In this case, if the k value is between 0.2 and 0.3 and the film thickness is 170 nm or more, the change in reflectance with respect to the change in film thickness is small, and the reflectance can be suppressed to 1.5% or less. it can. When the base of the antireflection film is a transparent film such as an oxide film or a nitride film, and there is a step under the transparent film, the film thickness of the transparent film is not limited even if the surface of the transparent film is flattened by CMP or the like. Fluctuates. In this case, it is possible to make the film thickness of the antireflection film thereon constant, but if the film thickness of the base transparent film of the antireflection film varies, the thickness of the minimum reflection film in FIG. 1 becomes the film thickness of the transparent film. It shifts by a period of λ / 2n (λ: exposure wavelength, n: refractive index of the transparent film at the exposure wavelength). When the film thickness of the antireflection film is set to the minimum reflection film thickness of 55 nm when the base is a reflection film, a portion having a high reflectance appears due to the film thickness fluctuation of the transparent film. In this case, in order to stabilize the reflectance with respect to the change in the film thickness of the base transparent film, it is necessary to make the film thickness of the antireflection film 170 nm or more as described above.
反射防止膜の材料は、無機系と有機系に大別できる。無機系はSiON膜が挙げられる。これは、シランとアンモニアの混合ガスによるCVDなどで形成され、レジストに対するエッチング選択比が大きいため、レジストへのエッチングの負荷が小さい利点があるが、剥離が困難なため、適用できる場合に制限がある。また、窒素原子を含む塩基性基板であるため、ポジレジストではフッティング、ネガレジストではアンダーカットプロファイルになり易いという欠点もある。 Antireflection film materials can be broadly classified into inorganic and organic materials. An inorganic system is a SiON film. This is formed by CVD using a mixed gas of silane and ammonia, and has a large etching selection ratio with respect to the resist. Therefore, there is an advantage that the etching load on the resist is small. is there. In addition, since it is a basic substrate containing nitrogen atoms, there is a drawback that it tends to have a footing in a positive resist and an undercut profile in a negative resist.
一方、有機系はスピンコート可能でCVDやスパッタリングなどの特別な装置を必要としない点、レジストと同時に剥離可能な点、裾引き等の発生が無く形状が素直でレジストとの接着性も良好である点が利点であり、多くの有機材料をベースとした反射防止膜が提案された。例えば、特公平7−69611号公報記載のジフェニルアミン誘導体とホルムアルデヒド変性メラミン樹脂との縮合体、アルカリ可溶性樹脂と吸光剤とからなるものや、米国特許第5294680号明細書記載の無水マレイン酸共重合体とジアミン型吸光剤の反応物、特開平6−118631号公報記載の樹脂バインダーとメチロールメラミン系熱架橋剤を含有するもの、特開平6−118656号公報記載のカルボン酸基とエポキシ基と吸光基を同一分子内に有するアクリル樹脂ベース型、特開平8−87115号公報記載のメチロールメラミンとベンゾフェノン系吸光剤からなるもの、特開平8−179509号公報記載のポリビニルアルコール樹脂に低分子吸光剤を添加したもの等が挙げられる。これらのすべては、バインダーポリマーに吸光剤を添加、或いはポリマーに置換基として導入する方法を採っている。しかし、吸光剤の多くが芳香族基、或いは2重結合を有するため、吸光剤の添加によってドライエッチング耐性が高まり、レジストとのドライエッチング選択比がそれほど高くないという欠点がある。微細化が進行し、レジストの薄膜化にも拍車がかかっており、更に次世代のArF露光においては、レジスト材料にアクリルポリマー又は脂環族のポリマーを使うことになるため、レジストのエッチング耐性が低下する。更に、前述の通り、反射防止膜の膜厚を厚くしなければならないという問題もある。このため、エッチングは深刻な問題であり、レジストに対してエッチング選択比の高い、即ち、エッチングスピードが速い反射防止膜が求められている。 On the other hand, organic systems can be spin-coated and do not require special equipment such as CVD or sputtering, can be peeled off simultaneously with the resist, have no tailing, and have a straight shape and good adhesion to the resist. There is an advantage, and antireflection films based on many organic materials have been proposed. For example, a condensate of a diphenylamine derivative and a formaldehyde-modified melamine resin described in JP-B-7-69611, an alkali-soluble resin and a light-absorbing agent, or a maleic anhydride copolymer described in US Pat. No. 5,294,680 And a reaction product of a diamine type light absorber, a resin binder described in JP-A-6-186863 and a methylolmelamine-based thermal crosslinking agent, a carboxylic acid group, an epoxy group and a light-absorbing group described in JP-A-6-118656 A resin-based acrylic resin having the same molecular weight, comprising a methylol melamine and a benzophenone light absorber described in JP-A-8-87115, and a low-molecular light absorber added to a polyvinyl alcohol resin described in JP-A-8-179509 And the like. All of these employ a method in which a light absorber is added to the binder polymer or introduced as a substituent into the polymer. However, since many of the light-absorbing agents have aromatic groups or double bonds, the addition of the light-absorbing agent increases the dry etching resistance, and there is a disadvantage that the dry etching selectivity with the resist is not so high. As the miniaturization progresses and the thinning of the resist is accelerated, the next generation ArF exposure uses an acrylic polymer or an alicyclic polymer as a resist material. descend. Further, as described above, there is a problem that the thickness of the antireflection film must be increased. For this reason, etching is a serious problem, and there is a demand for an antireflection film having a high etching selectivity with respect to a resist, that is, a high etching speed.
また、反射防止膜において最適な吸光係数を与えるための吸光剤が検討されている。KrFでは特にアントラセン型、ArFではフェニル型が提案されている。しかし、これらのものは、前述の通り、優れたドライエッチング耐性を有する置換基でもあり、ダイをペンダントさせたポリマーバックボーンをアクリルポリマーなどのエッチング耐性の低いポリマーにした場合においても実用的には限界がある。一方、一般に、珪素を含む材料は、フルオロカーボン系のガスを用いたエッチング条件において、エッチング速度が速く、レジストに対して高い選択比が得られることが知られており、珪素原子を含む反射防止膜を用いることによってエッチングの選択比を飛躍的に高めることができると考えられる。例えば、フェニル基がペンダントされたポリシランを骨格とするKrF露光用の反射防止膜が特開平11−60735号公報で提案され、高いエッチング選択比が達成されている。 In addition, a light-absorbing agent for giving an optimum extinction coefficient in an antireflection film has been studied. In particular, an anthracene type is proposed for KrF, and a phenyl type is proposed for ArF. However, as mentioned above, these are also substituents having excellent dry etching resistance, and even when the polymer backbone with the die pendant is made into a polymer having low etching resistance such as acrylic polymer, it is practically limited. There is. On the other hand, in general, it is known that a material containing silicon has a high etching rate and a high selectivity with respect to a resist under etching conditions using a fluorocarbon-based gas. It is considered that the etching selectivity can be dramatically increased by using. For example, an antireflection film for KrF exposure having a polysilane having a phenyl group pendant as a skeleton is proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-60735, and a high etching selectivity is achieved.
近年、高解像度化に伴ってレジスト膜の薄膜化が進んでいる。薄膜化に伴ってレジストのエッチング耐性向上が求められているが、十分ではない。薄膜レジストのパターン転写方法として、ハードマスク法がある。被加工基板がp−SiなどではSiO2膜、被加工基板がSiO2膜ではSiN、W−Si、アモルファスSiなどが検討されている。ハードマスクを残す場合と剥離する場合があるが、特に下地がSiO2膜などの絶縁膜の場合、特にW−Si、アモルファスSi膜は良導膜なので剥離することが必要である。SiN膜は絶縁膜なので場合によっては剥離する必要がないが、SiO2と構成元素が似ているため、ハードマスクとしての本来の機能としてのエッチング選択比が低いという欠点がある。更に、反射防止膜としての機能を兼ねたSiON膜のハードマスクが提案されている(SPIE 2000 Vol.4226 p93)。 In recent years, the resist film is becoming thinner with higher resolution. Although there is a demand for improving the etching resistance of resists as the film thickness is reduced, it is not sufficient. A thin mask resist pattern transfer method includes a hard mask method. When the substrate to be processed is p-Si or the like, an SiO 2 film is considered. When the substrate to be processed is an SiO 2 film, SiN, W-Si, amorphous Si, or the like is being studied. The hard mask may be left or peeled off. In particular, when the base is an insulating film such as a SiO 2 film, the W—Si and amorphous Si films are particularly good conducting films, and therefore need to be peeled off. Since the SiN film is an insulating film, it does not need to be peeled off depending on the case. However, since the constituent elements are similar to those of SiO 2 , there is a drawback that the etching selectivity as an original function as a hard mask is low. Furthermore, a hard mask of a SiON film that also functions as an antireflection film has been proposed (SPIE 2000 Vol. 4226 p93).
ここで、特開昭57−83563号、特開昭57−131250号、特開昭56−129261号、特許第3287119号公報において、シリカ系絶縁膜形成用塗布液が提案されている。この技術を用いて、レジストの下層膜として珪素含有ポリマーを用いる多くのパターン形成方法が提案されている。例えば特許第3118887号、特開2000−356854号公報には、基板上有機膜を形成し、その上にシリカガラスをスピンコートし、その上のレジストパターンをシリカガラス層に転写、次に酸素ガスエッチングで有機膜層にパターン転写、最後に基板を加工する3層プロセスが提案されている。特開平5−27444号、特開平6−138664号、特開2001−53068号、特開2001−92122号、特開2001−343752号公報においては、反射防止膜としての効果も兼ねたシリカガラス層、シルセスキオキサンポリマー材料が提案されている。更にUS6420088B1においては、反射防止膜とハードマスクの機能を兼ねそろえたシルセスキオキサンポリマーをベースとした組成物が提案されている。 JP-A-57-83563, JP-A-57-131250, JP-A-56-129261, and Japanese Patent No. 3287119 propose a coating liquid for forming a silica-based insulating film. Many pattern forming methods using this technique and using a silicon-containing polymer as a resist underlayer have been proposed. For example, in Japanese Patent No. 3118887 and Japanese Patent Laid-Open No. 2000-356854, an organic film is formed on a substrate, silica glass is spin-coated thereon, the resist pattern thereon is transferred to a silica glass layer, and then oxygen gas A three-layer process has been proposed in which a pattern is transferred to an organic film layer by etching, and finally the substrate is processed. In JP-A-5-27444, JP-A-6-138664, JP-A-2001-53068, JP-A-2001-92122, and JP-A-2001-343752, a silica glass layer also serving as an antireflection film Silsesquioxane polymer materials have been proposed. Further, US6420088B1 proposes a composition based on a silsesquioxane polymer that has both functions of an antireflection film and a hard mask.
本発明の目的は、レジストに対してエッチング選択比が高い、即ちレジストに対してエッチングスピードが速い反射防止膜材料、並びにこの反射防止膜材料を用いて基板上に反射防止膜層を形成するパターン形成方法及びこの反射防止膜を基板加工のハードマスクとして用いるパターン形成方法も提供することにある。 An object of the present invention is to provide an antireflection film material having a high etching selectivity with respect to a resist, that is, a high etching speed with respect to the resist, and a pattern for forming an antireflection film layer on a substrate using the antireflection film material. Another object of the present invention is to provide a forming method and a pattern forming method using this antireflection film as a hard mask for substrate processing.
本発明者らは、上記目的を達成するため鋭意検討を行った結果、本発明に到達したもので、本発明は、下記高分子化合物、反射防止膜材料及びパターン形成方法を提供する。
請求項1:
下記一般式(1)で表される繰り返し単位を有することを特徴とする高分子化合物。
請求項2:
下記一般式(2)で表される珪素化合物を加水分解・縮合することにより得られた高分子化合物を含有することを特徴とする反射防止膜材料。
請求項3:
下記一般式(2)で表される珪素化合物と下記一般式(4)で表される架橋基を有する珪素化合物とを加水分解・縮合することにより得られた高分子化合物を含有することを特徴とする反射防止膜材料。
請求項4:
下記一般式(5)で示される繰り返し単位を有する分子量500以上の高分子化合物を含有することを特徴とする反射防止膜材料。
請求項5:
更に、(B)有機溶剤、(C)架橋剤、(D)酸発生剤を含有することを特徴とする請求項2乃至4のいずれか1項に記載の反射防止膜材料。
請求項6:
請求項2乃至5のいずれか1項に記載の反射防止膜材料を被加工基板上に塗布し、ベークして反射防止膜層を形成し、その上にフォトレジスト液を塗布し、プリベークしてフォトレジスト膜層を形成し、パターン回路領域に放射線を照射し、現像液で現像してレジストパターンを形成し、ドライエッチング装置でフォトレジスト層をマスクにして反射防止膜層及び被加工基板を加工することを特徴とするパターン形成方法。
請求項7:
被加工基板上に有機膜を形成し、その上に請求項2乃至5のいずれか1項に記載の反射防止膜材料を塗布し、ベークして反射防止膜層を形成し、その上にフォトレジスト液を塗布し、プリベークしてフォトレジスト膜層を形成し、パターン回路領域に放射線を照射し、現像液で現像してレジストパターンを形成し、ドライエッチング装置でフォトレジスト層をマスクにして反射防止膜層を加工し、更にその後酸素プラズマによるドライエッチングによって請求項2乃至5のいずれか1項に記載の反射防止膜材料をハードマスクにして下層の有機膜を加工し、ドライエッチングによって有機膜をマスクにして被加工基板を加工することを特徴とするパターン形成方法。
請求項8:
請求項2乃至5のいずれか1項に記載の反射防止膜材料を被加工基板上に塗布し、ベークして反射防止膜層を形成し、その上にフォトレジスト液を塗布し、プリベークしてフォトレジスト膜層を形成し、パターン回路領域に放射線を照射し、現像液で現像してレジストパターンを形成し、ドライエッチング装置でフォトレジスト層をマスクにして反射防止膜層を加工し、その後ドライエッチングによって反射防止膜層をハードマスクとして被加工基板を加工することを特徴とするパターン形成方法。
As a result of intensive studies to achieve the above object, the present inventors have reached the present invention. The present invention provides the following polymer compound, antireflection film material and pattern forming method.
Claim 1:
The high molecular compound characterized by having a repeating unit represented by following General formula (1).
Claim 2:
An antireflection film material comprising a polymer compound obtained by hydrolyzing and condensing a silicon compound represented by the following general formula (2).
Claim 3:
It contains a polymer compound obtained by hydrolyzing and condensing a silicon compound represented by the following general formula (2) and a silicon compound having a crosslinking group represented by the following general formula (4). Antireflection film material.
Claim 4:
An antireflection film material comprising a polymer compound having a repeating unit represented by the following general formula (5) and having a molecular weight of 500 or more.
Claim 5:
The antireflection film material according to any one of claims 2 to 4, further comprising (B) an organic solvent, (C) a crosslinking agent, and (D) an acid generator.
Claim 6:
An antireflection film material according to any one of claims 2 to 5 is applied on a substrate to be processed, baked to form an antireflection film layer, a photoresist solution is applied thereon, and prebaked. Form a photoresist film layer, irradiate the pattern circuit area with radiation, develop with a developing solution to form a resist pattern, and process the antireflection film layer and the substrate to be processed using the photoresist layer as a mask with a dry etching device And a pattern forming method.
Claim 7:
An organic film is formed on a substrate to be processed, and the antireflection film material according to any one of claims 2 to 5 is applied thereon, and baked to form an antireflection film layer. Apply a resist solution, pre-bake to form a photoresist film layer, irradiate the pattern circuit area with radiation, develop with a developing solution to form a resist pattern, and reflect using the photoresist layer as a mask with a dry etching device An anti-reflective film material is processed by using the anti-reflective film material of any one of claims 2 to 5 as a hard mask by dry etching using oxygen plasma, and then an organic film is processed by dry etching. A pattern forming method characterized in that a substrate to be processed is processed using a mask as a mask.
Claim 8:
An antireflection film material according to any one of claims 2 to 5 is applied on a substrate to be processed, baked to form an antireflection film layer, a photoresist solution is applied thereon, and prebaked. A photoresist film layer is formed, the pattern circuit area is irradiated with radiation, developed with a developer to form a resist pattern, and the anti-reflection film layer is processed with a dry etching apparatus using the photoresist layer as a mask, and then dried. A pattern forming method comprising processing a substrate to be processed by etching using an antireflection film layer as a hard mask.
本発明によれば、レジストに対してエッチング選択比の高い、即ち、エッチングスピードが速い反射防止膜が得られ、この反射防止膜は十分な反射防止効果を発揮できるだけの吸光係数を有し、また、パターニング後のレジスト形状も良好である。 According to the present invention, an antireflection film having a high etching selectivity with respect to the resist, that is, a high etching speed is obtained, and this antireflection film has an extinction coefficient sufficient to exhibit a sufficient antireflection effect, and The resist shape after patterning is also good.
即ち、畠山らは、特開2002−107938号公報において、珪素−珪素σ結合を有する化合物が遠紫外領域から真空紫外領域、特に、ArF波長領域付近に強い吸収を有すること、つまりArF(193nm)においては、ポリシランのように主鎖が珪素−珪素でなくても、珪素−珪素σ結合即ちジシラン、トリシラン、テトラシラン、ペンタシランなどのシラン類をペンダントしたメタクリルポリマーによって十分な反射防止効果を得るための吸収を得ることができ、このものを反射防止膜材料に用いた結果、エッチング選択比の高い反射防止膜が得られることを報告した。従来193nmの吸光剤としてベンゼン環を持つ化合物或いはポリマー体が用いられてきたのに対して、珪素−珪素をペンダントとしたポリマー体を使うことにより、エッチング速度を速くすることができ、反射防止膜の厚膜化が可能になったのである。 That is, Kashiyama et al. In Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-107938 show that a compound having a silicon-silicon σ bond has strong absorption from the far ultraviolet region to the vacuum ultraviolet region, particularly in the vicinity of the ArF wavelength region, that is, ArF (193 nm). In order to obtain a sufficient antireflection effect by a methacrylic polymer in which a silane such as disilane, trisilane, tetrasilane, or pentasilane is pendant, even if the main chain is not silicon-silicon as in polysilane. It was reported that absorption can be obtained, and as a result of using this as an antireflection film material, an antireflection film having a high etching selectivity can be obtained. Conventionally, a compound having a benzene ring or a polymer body has been used as a 193 nm light absorber, but by using a polymer body having a silicon-silicon pendant, the etching rate can be increased, and an antireflection film. It has become possible to increase the film thickness.
これに対し、本発明においては、主鎖がシルセスキオキサンで、珪素−珪素σ結合をペンダントとした反射防止膜を提案する。US6420088B1においては、芳香族基を吸光剤としたシルセスキオキサンを用いているが、本発明のシルセスキオキサンは珪素含有率が非常に高く、上層レジストに対するエッチングスピードが速めることができ、下地の酸化膜に対するエッチング速度を遅くすることができ、ハードマスクとしてのエッチング耐性効果を高めることができる。また、上層に通常のレジスト、中間層に珪素を有する膜、下層に有機膜を成膜し、上層レジストの現像後レジストパターンをマスクにして珪素含有中間層をエッチング、珪素含有膜をマスクにして有機膜を酸素ガスエッチングで加工する3層プロセスにおいて、本発明のシルセスキオキサンは珪素含有率が高いために酸素ガスエッチングの耐性が高いという特徴がある。 In contrast, the present invention proposes an antireflection film in which the main chain is silsesquioxane and the silicon-silicon σ bond is pendant. In US6420088B1, silsesquioxane using an aromatic group as a light absorber is used, but the silsesquioxane of the present invention has a very high silicon content, and the etching speed for the upper resist can be increased. The etching rate with respect to the oxide film can be reduced, and the etching resistance effect as a hard mask can be enhanced. Also, a normal resist is formed in the upper layer, a film having silicon in the intermediate layer, and an organic film is formed in the lower layer. After development of the upper layer resist, the silicon-containing intermediate layer is etched using the resist pattern as a mask, and the silicon-containing film is used as a mask. In a three-layer process in which an organic film is processed by oxygen gas etching, the silsesquioxane of the present invention is characterized by high resistance to oxygen gas etching because of its high silicon content.
本発明の上記高分子化合物はポリシランの合成より、遥かに合成結果の再現性、即ち、分子量、分散度、透過率の制御性が高く、コスト的にも圧倒的に有利である。この場合、シラン類をペンダントさせるポリマーとしては、シリコーンポリマー、特には3官能のアルコキシシラン、ハロゲンシランを縮合させたシルセスキオキサンポリマーを用いる。 The polymer compound of the present invention has far higher reproducibility of the synthesis result than the synthesis of polysilane, that is, controllability of molecular weight, dispersity, and transmittance, and is overwhelmingly advantageous in terms of cost. In this case, a silicone polymer, in particular, a silsesquioxane polymer obtained by condensing a trifunctional alkoxysilane or halogen silane is used as a polymer for pendating silanes.
本発明によれば、レジストに対してエッチング選択比の高い、即ち、エッチングスピードが速い反射防止膜が得られ、この反射防止膜は十分な反射防止効果を発揮できるだけの吸光係数を有し、また、パターニング後のレジスト形状も良好である。 According to the present invention, an antireflection film having a high etching selectivity with respect to the resist, that is, a high etching speed is obtained, and this antireflection film has an extinction coefficient sufficient to exhibit a sufficient antireflection effect, and The resist shape after patterning is also good.
以下、本発明につき更に詳しく説明する。
本発明の新規高分子化合物は、下記一般式(1)で表される繰り返し単位を有するものである。
この場合、R1のアルキレン基としては、エチレン基、プロピレン基等が挙げられる。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
The novel polymer compound of the present invention has a repeating unit represented by the following general formula (1).
In this case, examples of the alkylene group for R 1 include an ethylene group and a propylene group.
本発明の上記一般式(1)で示される高分子材料を得るためには下記一般式(6)で示される珪素含有化合物を用いる。
ここで、R1は上記の通りであり、X1、X2、X3はそれぞれハロゲン原子、ヒドロキシ基、又は炭素数1〜10、好ましくは1〜6、更に好ましくは1〜3のアルコキシ基である。 Here, R 1 is as described above, and X 1 , X 2 and X 3 are each a halogen atom, a hydroxy group, or an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, preferably 1 to 6 carbon atoms, more preferably 1 to 3 carbon atoms. It is.
上記一般式(6)において、X1、X2、X3がメトキシ基である有機珪素化合物の製造法の一例は下記の通りである。 In the above general formula (6), an example of a method for producing an organosilicon compound in which X 1 , X 2 , and X 3 are methoxy groups is as follows.
本発明は、上記式(6)の有機珪素化合物をも包含し得る下記一般式(2)で表される珪素化合物を加水分解・縮合することにより得られる、上記一般式(1)の高分子化合物をも包含し得る高分子化合物、或いは下記一般式(2)で表される珪素化合物と下記一般式(4)で表される架橋基を有する珪素化合物とを加水分解・縮合することにより得られる高分子化合物を含有する反射防止膜材料を提供する。 The present invention provides a polymer of the above general formula (1) obtained by hydrolysis / condensation of a silicon compound represented by the following general formula (2) which can also include the organosilicon compound of the above formula (6). It is obtained by hydrolyzing and condensing a polymer compound that can also include a compound, or a silicon compound represented by the following general formula (2) and a silicon compound having a crosslinking group represented by the following general formula (4). An antireflective film material containing the obtained polymer compound is provided.
ここで、R1の−COO−、−CONH−又は−O−が介在してもよいアルキレン基としては、下記のものが挙げられる。
また、R1のシロキサン結合としては、下記のものが挙げられる。
また、上記R2〜R11のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、tert−ブチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基等が挙げられ、フッ素置換アルキル基としては、これらアルキル基の水素原子の一部又は全部をフッ素原子で置換したトリフルオロメチル基、3,3,3−トリフルオロプロピル基等が挙げられる。アリール基としては、フェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基等が挙げられる。
また、R3とR4が結合して形成されるポリシラン環としては下記式で示されるものが挙げられる。
Examples of the polysilane ring formed by combining R 3 and R 4 include those represented by the following formula.
一般式(2)に示される化合物としては、下記のものを例示することができるが、これに制限されるものではない。 Examples of the compound represented by the general formula (2) include the following, but are not limited thereto.
また、上記R12の架橋基を有する1価の有機基としては、炭素数2〜10、特に2〜6の直鎖状、分岐状又は環状のアルケニル基(ビニル基、アリル基、ブテニル基、ヘキセニル基、シクロヘキセニル基等);該アルケニル基を有する炭素数6〜12のフェニル基等のアリール基;エポキシ、オキセタン、テトラヒドロフランなどの環状エーテル基を含有し、これら環状エーテル基以外のエーテル基(−O−)が介在してもよい炭素数3〜20、特に3〜12のエポキシ基含有1価炭化水素基、特にアルキル基;水酸基、塩素原子、炭素数1〜6、特に1〜3のアルコキシ基、アセトキシ基、(メタ)アクリル基、イソシアネート基、メルカプト基、アミノ基等の1種又は2種以上を1個又は2個以上含有する、エーテル基(−O−)、イミノ基(−NH−、−NCH3−、−NC2H5−、−NC6H5−等)、ケトン基(−CO−)、エステル基(−COO−)等が介在してもよい炭素数1〜20、特に1〜12の1価炭化水素基、特にアルキル基、アルケニル基、アリール基、アラルキル基;珪素原子結合水素原子(SiH基)などが挙げられる。 Examples of the monovalent organic group having the R 12 cross-linking group include linear, branched or cyclic alkenyl groups having 2 to 10 carbon atoms, particularly 2 to 6 carbon atoms (vinyl group, allyl group, butenyl group, Hexenyl group, cyclohexenyl group, etc.); aryl groups such as phenyl groups having 6 to 12 carbon atoms having the alkenyl group; cyclic ether groups such as epoxy, oxetane, tetrahydrofuran, etc., and ether groups other than these cyclic ether groups ( -O-) may be present in an epoxy group-containing monovalent hydrocarbon group having 3 to 20 carbon atoms, particularly 3 to 12 carbon atoms, particularly an alkyl group; hydroxyl group, chlorine atom, 1 to 6 carbon atoms, particularly 1 to 3 carbon atoms. Ether group (-O-), imine containing one or two or more of alkoxy group, acetoxy group, (meth) acryl group, isocyanate group, mercapto group, amino group, etc. Group (-NH -, - NCH 3 - , - NC 2 H 5 -, - NC 6 H 5 - , etc.), a ketone group (-CO-), carbon atoms, which may ester group (-COO-) or the like is interposed Examples thereof include monovalent hydrocarbon groups of 1 to 20, particularly 1 to 12, particularly alkyl groups, alkenyl groups, aryl groups, aralkyl groups; silicon atom-bonded hydrogen atoms (SiH groups) and the like.
一般式(4)に示される架橋基を有する珪素化合物としては、下記に例示するものを挙げることができる。 Examples of the silicon compound having a crosslinking group represented by the general formula (4) include those exemplified below.
本発明の反射防止膜は、一般式(2)で示される吸光成分と、一般式(4)で示される架橋成分とを加水分解・縮合させた下記式(5)で示される繰り返し単位を有する高分子化合物をベースポリマーとすることが好ましいが、更にこれに下記に示す吸光成分(A)の1種又は2種以上を加水分解・縮合させることもできる。 The antireflection film of the present invention has a repeating unit represented by the following formula (5) obtained by hydrolyzing and condensing a light-absorbing component represented by the general formula (2) and a crosslinking component represented by the general formula (4). Although it is preferable to use a high molecular compound as a base polymer, one or more of the light-absorbing components (A) shown below can be further hydrolyzed and condensed.
更に、分子量を上げるために下記に示すシラン化合物(B)を共加水分解・縮合することもできる。 Furthermore, in order to increase the molecular weight, the silane compound (B) shown below can be cohydrolyzed and condensed.
ここで、Xは同一又は異種のハロゲン原子、ヒドロキシ基、又は炭素数1〜10のアルコキシ基である。 Here, X is the same or different halogen atom, hydroxy group, or alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms.
なお、一般式(2)、(4)で示される成分、及び上記成分(A)や(B)はそれぞれ1種類でもよいが、それぞれ2種類以上を加水分解・縮合させることもできる。 In addition, although the component shown by General formula (2) and (4) and the said component (A) and (B) may be one each, two or more types can each be hydrolyzed and condensed.
本発明の反射防止膜材料は、下記一般式(5)で示される繰り返し単位を有する重量平均分子量500以上、好ましくは500〜1,000,000、より好ましくは800〜500,000、更に好ましくは1,000〜300,000の高分子化合物を含有することを特徴とする。なお、重量平均分子量はゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)を用いたポリスチレン換算による測定値である。 The antireflection film material of the present invention has a weight average molecular weight of 500 or more, preferably 500 to 1,000,000, more preferably 800 to 500,000, still more preferably having a repeating unit represented by the following general formula (5). It contains 1,000 to 300,000 polymer compounds. In addition, a weight average molecular weight is a measured value by polystyrene conversion using gel permeation chromatography (GPC).
ここで、R1〜R8及びR12は前述の通り、0<c<1、0<d<1、0.5≦c+d≦1である。好ましくは0.1≦c≦0.9、0.1≦d≦0.9、0.6≦c+d≦1の範囲であり、より好ましくは0.2≦c≦0.8、0.2≦d≦0.8、0.7≦c+d≦1の範囲である。
なお、ここで、例えばc+d=1とは、繰り返し単位c,dを含む高分子化合物において、繰り返し単位c,dの合計量が全繰り返し単位の合計量に対して100モル%であることを示し、c+d<1とは、繰り返し単位c,dの合計量が全繰り返し単位の合計量に対して100モル%未満でc,d以外に他の繰り返し単位を有していることを示す。
Here, as described above, R 1 to R 8 and R 12 are 0 <c <1, 0 <d <1, and 0.5 ≦ c + d ≦ 1. Preferably, 0.1 ≦ c ≦ 0.9, 0.1 ≦ d ≦ 0.9, 0.6 ≦ c + d ≦ 1, and more preferably 0.2 ≦ c ≦ 0.8, 0.2. ≦ d ≦ 0.8 and 0.7 ≦ c + d ≦ 1.
Here, for example, c + d = 1 indicates that in the polymer compound containing the repeating units c and d, the total amount of the repeating units c and d is 100 mol% with respect to the total amount of all the repeating units. , C + d <1 indicates that the total amount of the repeating units c and d is less than 100 mol% with respect to the total amount of all the repeating units and has other repeating units in addition to c and d.
この場合、c+dが1未満の場合、残りの単位は、上記成分(A)及び/又は成分(B)に由来する単位である。なお、
に由来する単位は−SiO3/2で示されるT単位であり、
The unit derived from is a T unit represented by -SiO 3/2 ,
上記高分子化合物の合成方法としては、一般式(2)と(4)で示されるモノマー、更に必要により上記(A)や(B)のモノマーを加えて加水分解による共縮合を行う。加水分解反応における水の量は、モノマー1モル当たり0.2〜10モルを添加することが好ましい。この時に、触媒を用いることもでき、触媒としては、酢酸、プロピオン酸、オレイン酸、ステアリン酸、リノール酸、サリチル酸、安息香酸、ギ酸、マロン酸、フタル酸、フマル酸、クエン酸、酒石酸、シュウ酸、塩酸、硫酸、硝酸、スルホン酸、メチルスルホン酸、トシル酸、トリフルオロメタンスルホン酸などの酸、アンモニア、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化バリウム、水酸化カルシウム、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリエタノールアミン、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、コリンヒドロキシド、1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]−7−ウンデセン(DBU)、1,5−ジアザビシクロ[4.3.0]−5−ノネン(DBN)等のアミン化合物などの塩基、テトラアルコキシチタン、トリアルコキシモノ(アセチルアセトナート)チタン、テトラアルコキシジルコニウム、トリアルコキシモノ(アセチルアセトナート)ジルコニウムなどの金属キレート化合物を挙げることができる。 As a method for synthesizing the polymer compound, the monomers represented by the general formulas (2) and (4) and, if necessary, the monomers (A) and (B) are added and co-condensation by hydrolysis is performed. The amount of water in the hydrolysis reaction is preferably 0.2 to 10 moles per mole of monomer. At this time, a catalyst can also be used. Examples of the catalyst include acetic acid, propionic acid, oleic acid, stearic acid, linoleic acid, salicylic acid, benzoic acid, formic acid, malonic acid, phthalic acid, fumaric acid, citric acid, tartaric acid, oxalic acid. Acid, hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, sulfonic acid, methylsulfonic acid, tosylic acid, trifluoromethanesulfonic acid, etc., ammonia, sodium hydroxide, potassium hydroxide, barium hydroxide, calcium hydroxide, trimethylamine, triethylamine, triethanol Amine, tetramethylammonium hydroxide, tetraethylammonium hydroxide, choline hydroxide, 1,8-diazabicyclo [5.4.0] -7-undecene (DBU), 1,5-diazabicyclo [4.3.0]- Amine compounds such as 5-nonene (DBN) Group, tetraalkoxy titanium, trialkoxy mono (acetyl acetonate) titanium, tetraalkoxy zirconium, may be mentioned metal chelate compounds such as trialkoxy mono (acetylacetonato) zirconium.
反応操作としては、モノマーを有機溶媒に溶解させ、水を添加し加水分解反応を開始させる。触媒は水に添加しておいてもよいし、有機溶媒中に添加しておいてもよい。反応温度は0〜100℃、好ましくは10〜80℃である。水の滴下時に10〜50℃に加熱し、その後40〜80℃に昇温させて熟成させる方法が好ましい。有機溶媒としては、水に難溶或いは不溶のものが好ましく、テトラヒドロフラン、トルエン、ヘキサン、酢酸エチル、シクロヘキサノン、メチル−2−n−アミルケトン、プロピレングリコールモノメチルエーテル、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エチルエーテル、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ジメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ピルビン酸エチル、酢酸ブチル、3−メトキシプロピオン酸メチル、3−エトキシプロピオン酸エチル、酢酸tert−ブチル、プロピオン酸tert−ブチル、プロピレングリコールモノtert−ブチルエーテルアセテート、γ−ブチルラクトンなどが好ましい。 As the reaction operation, the monomer is dissolved in an organic solvent, and water is added to start the hydrolysis reaction. The catalyst may be added to water or may be added to an organic solvent. The reaction temperature is 0 to 100 ° C, preferably 10 to 80 ° C. A method of heating to 10 to 50 ° C. at the time of dropping the water and then raising the temperature to 40 to 80 ° C. for aging is preferable. As the organic solvent, those hardly soluble or insoluble in water are preferable, tetrahydrofuran, toluene, hexane, ethyl acetate, cyclohexanone, methyl-2-n-amyl ketone, propylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether. , Ethylene glycol monoethyl ether, propylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monoethyl ether acetate, ethyl pyruvate, butyl acetate, methyl 3-methoxypropionate, ethyl 3-ethoxypropionate, tert-acetate -Butyl, tert-butyl propionate, propylene glycol mono tert- Chill ether acetate, and γ- butyrolactone are preferred.
その後、触媒の中和反応を行い、有機溶媒層を分別し脱水する。水分の残存は、残存したシラノールの縮合反応を進行させるため、十分に行う必要がある。硫酸マグネシウムなどの塩やモレキュラーシーブによる吸着法や、溶媒を除去しながらの共沸脱水法が好ましく挙げられる。
架橋基にエポキシ基を含有するものは、酸触媒による縮合反応時に開環させてアルコール体にすることもできる。
Thereafter, the catalyst is neutralized, and the organic solvent layer is separated and dehydrated. It is necessary to sufficiently perform the remaining of water in order to advance the condensation reaction of the remaining silanol. Preferable examples include an adsorption method using a salt such as magnesium sulfate and molecular sieve, and an azeotropic dehydration method while removing the solvent.
Those containing an epoxy group in the cross-linking group may be ring-opened during the condensation reaction with an acid catalyst to form an alcohol form.
本発明の反射防止膜材料は、
(A)上記高分子化合物
に加えて、
(B)有機溶剤、
(C)架橋剤、
(D)酸発生剤
を含有することが好ましい。
The antireflection film material of the present invention is
(A) In addition to the above polymer compound,
(B) an organic solvent,
(C) a crosslinking agent,
(D) It is preferable to contain an acid generator.
ここで、反射防止膜に要求される性能の一つとして、レジストとのインターミキシングがないこと、レジスト層ヘの低分子成分の拡散がないことが挙げられる[Proc. SPIE Vol.2195、225−229(1994)]。これらを防止するために、一般的に反射防止膜のスピンコート後のベークで熱架橋するという方法が採られている。そのため、反射防止膜材料の成分として架橋剤を添加する場合、ポリマーに架橋性の置換基を導入する方法がとられることがある。 Here, as one of the performances required for the antireflection film, there is no intermixing with a resist, and there is no diffusion of low molecular components into the resist layer [Proc. SPIE Vol. 2195, 225-229 (1994)]. In order to prevent these problems, a method is generally employed in which thermal crosslinking is performed by baking after spin coating of the antireflection film. Therefore, when a crosslinking agent is added as a component of the antireflection film material, a method of introducing a crosslinkable substituent into the polymer may be used.
本発明で使用可能な架橋剤(C)の具体例を列挙すると、メチロール基、アルコキシメチル基、アシロキシメチル基から選ばれる少なくとも一つの基で置換されたメラミン化合物、グアナミン化合物、グリコールウリル化合物又はウレア化合物、エポキシ化合物、チオエポキシ化合物、イソシアネート化合物、アジド化合物、アルケニルエーテル基などの2重結合を含む化合物を挙げることができる。これらは添加剤として用いてもよいが、ポリマー側鎖にペンダント基として導入してもよい。 Specific examples of the crosslinking agent (C) that can be used in the present invention include a melamine compound, a guanamine compound, a glycoluril compound substituted with at least one group selected from a methylol group, an alkoxymethyl group, and an acyloxymethyl group. Examples include compounds containing double bonds such as urea compounds, epoxy compounds, thioepoxy compounds, isocyanate compounds, azide compounds, and alkenyl ether groups. These may be used as additives, but may be introduced as pendant groups in the polymer side chain.
前記諸化合物のうち、エポキシ化合物を例示すると、トリス(2,3−エポキシプロピル)イソシアヌレート、トリメチロールメタントリグリシジルエーテル、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル、トリエチロールエタントリグリシジルエーテルなどが例示される。メラミン化合物を具体的に例示すると、ヘキサメチロールメラミン、ヘキサメトキシメチルメラミン、ヘキサメチロールメラミンの1〜6個のメチロール基がメトキシメチル化した化合物及びその混合物、ヘキサメトキシエチルメラミン、ヘキサアシロキシメチルメラミン、ヘキサメチロールメラミンのメチロール基の1〜6個がアシロキシメチル化した化合物又はその混合物が挙げられる。グアナミン化合物としては、テトラメチロールグアナミン、テトラメトキシメチルグアナミン、テトラメチロールグアナミンの1〜4個のメチロール基がメトキシメチル化した化合物及びその混合物、テトラメトキシエチルグアナミン、テトラアシロキシグアナミン、テトラメチロールグアナミンの1〜4個のメチロール基がアシロキシメチル化した化合物及びその混合物が挙げられる。グリコールウリル化合物としては、テトラメチロールグリコールウリル、テトラメトキシグリコールウリル、テトラメトキシメチルグリコールウリル、テトラメチロールグリコールウリルのメチロール基の1〜4個がメトキシメチル基化した化合物、又はその混合物、テトラメチロールグリコールウリルのメチロール基の1〜4個がアシロキシメチル化した化合物又はその混合物が挙げられる。ウレア化合物としてはテトラメチロールウレア、テトラメトキシメチルウレア、テトラメチロールウレアの1〜4個のメチロール基がメトキシメチル基化した化合物又はその混合物、テトラメトキシエチルウレアなどが挙げられる。アルケニルエーテル基を含む化合物としては、エチレングリコールジビニルエーテル、トリエチレングリコールジビニルエーテル、1,2−プロパンジオールジビニルエーテル、1,4−ブタンジオールジビニルエーテル、テトラメチレングリコールジビニルエーテル、ネオペンチルグリコールジビニルエーテル、トリメチロールプロパントリビニルエーテル、ヘキサンジオールジビニルエーテル、1,4−シクロヘキサンジオールジビニルエーテル、ペンタエリスリトールトリビニルエーテル、ペンタエリスリトールテトラビニルエーテル、ソルビトールテトラビニルエーテル、ソルビトールペンタビニルエーテル、トリメチロールプロパントリビニルエーテルなどが挙げられる。 Examples of the epoxy compound among the various compounds include tris (2,3-epoxypropyl) isocyanurate, trimethylolmethane triglycidyl ether, trimethylolpropane triglycidyl ether, triethylolethane triglycidyl ether and the like. Specific examples of the melamine compound include hexamethylol melamine, hexamethoxymethyl melamine, a compound in which 1 to 6 methylol groups of hexamethylol melamine are methoxymethylated, and a mixture thereof, hexamethoxyethyl melamine, hexaacyloxymethyl melamine, Examples thereof include compounds in which 1 to 6 methylol groups of hexamethylolmelamine are acyloxymethylated, or a mixture thereof. Examples of the guanamine compound include tetramethylolguanamine, tetramethoxymethylguanamine, a compound in which 1 to 4 methylol groups of tetramethylolguanamine are methoxymethylated, and a mixture thereof, tetramethoxyethylguanamine, tetraacyloxyguanamine, and tetramethylolguanamine. Examples include compounds in which 4 methylol groups are acyloxymethylated and mixtures thereof. Examples of the glycoluril compound include tetramethylol glycoluril, tetramethoxyglycoluril, tetramethoxymethylglycoluril, a compound in which 1 to 4 of the methylol groups of tetramethylolglycoluril are methoxymethylated, or a mixture thereof, tetramethylolglycoluril Or a mixture thereof in which 1 to 4 of the methylol groups are acyloxymethylated. Examples of the urea compound include tetramethylol urea, tetramethoxymethyl urea, a compound in which 1 to 4 methylol groups of tetramethylol urea are methoxymethylated, or a mixture thereof, tetramethoxyethyl urea, and the like. Examples of the compound containing an alkenyl ether group include ethylene glycol divinyl ether, triethylene glycol divinyl ether, 1,2-propanediol divinyl ether, 1,4-butanediol divinyl ether, tetramethylene glycol divinyl ether, neopentyl glycol divinyl ether, Examples include trimethylolpropane trivinyl ether, hexanediol divinyl ether, 1,4-cyclohexanediol divinyl ether, pentaerythritol trivinyl ether, pentaerythritol tetravinyl ether, sorbitol tetravinyl ether, sorbitol pentavinyl ether, trimethylolpropane trivinyl ether, and the like.
一般式(4)の化合物の架橋基がエポキシ基を含む場合は、ヒドロキシ基を含む化合物の添加が有効である。特に分子内に2個以上のヒドロキシ基を含む化合物が好ましい。例えば、4,8−ビス(ヒドロキシメチル)トリシクロ[5.2.1.02,6]−デカン、ペンタエリトリトール、1,2,6−ヘキサントリオール、4,4’,4’’−メチリデントリスシクロヘキサノール、4,4’−[1−[4−[1−(4−ヒドロキシシクロヘキシル)−1−メチルエチル]フェニル]エチリデン]ビスシクロヘキサノール、[1,1’−ビシクロヘキシル]−4,4’−ジオール、メチレンビスシクロヘキサノール、デカヒドロナフタレンー2,6−ジオール、[1,1’−ビシクロヘキシル]−3,3’,4,4’−テトラヒドロキシなどのアルコール基含有化合物、ビスフェノール、メチレンビスフェノール、2,2’−メチレンビス[4−メチルフェノール]、4,4’−メチリデン−ビス[2,6−ジメチルフェノール]、4,4’−(1−メチル−エチリデン)ビス[2−メチルフェノール]、4,4’−シクロヘキシリデンビスフェノール、4,4’−(1,3−ジメチルブチリデン)ビスフェノール、4,4’−(1−メチルエチリデン)ビス[2,6−ジーメチルフェノール]、4,4’−オキシビスフェノール、4,4’−メチレンビスフェノール、ビス(4−ヒドロキシフェニル)メタノン、4,4’−メチレンビス[2−メチルフェノール]、4,4’−[1,4−フェニレンビス(1−メチルエチリデン)]ビスフェノール、4,4’−(1,2−エタンジイル)ビスフェノール、4,4’−(ジエチルシリレン)ビスフェノール、4,4’−[2,2,2−トリフルオロ−1−(トリフルオロメチル)エチリデン]ビスフェノール、4,4’,4’’−メチリデントリスフェノール、4,4’−[1−(4−ヒドロキシフェニル)−1−メチルエチル]フェニル]エチリデン]ビスフェノール、2,6−ビス[(2−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)メチル]−4−メチルフェノール、4,4’,4’’−エチリジントリス[2−メチルフェノール]、4,4’,4’’−エチリジントリスフェノール、4,6−ビス[(4−ヒドロキシフェニル)メチル]1,3−ベンゼンジオール、4,4’−[(3,4−ジヒドロキシフェニル)メチレン]ビス[2−メチルフェノール]、4,4’,4’’,4’’’−(1,2−エタンジイリデン)テトラキスフェノール、4,4’,4’’,4’’’−エタンジイリデン)テトラキス[2−メチルフェノール]、2,2’−メチレンビス[6−[(2−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)メチル]−4−メチルフェノール]、4,4’,4’’,4’’’−(1,4−フェニレンジメチリジン)テトラキスフェノール、2,4,6−トリス(4−ヒドロキシフェニルメチル)1,3−ベンゼンジオール、2,4’,4’’−メチリデントリスフェノール、4,4’,4’’’−(3−メチル−1−プロパニル−3−イリデン)トリスフェノール、2,6−ビス[(4−ヒドロキシ−3−フロロフェニル)メチル]−4−フルオロフェノール、2,6−ビス[4−ヒドロキシ−3−フルオロフェニル]メチル]−4−フルオロフェノール、3,6−ビス「(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)メチル」1,2−ベンゼンジオール、4,6−ビス「(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)メチル」1,3−ベンゼンジオール、p−メチルカリックス[4]アレン、2,2’−メチレンビス[6−[(2,5/3,6−ジメチル−4/2−ヒドロキシフェニル)メチル]−4−メチルフェノール、2,2’−メチレンビス[6−[(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)メチル]−4−メチルフェノール、4,4’,4’’,4’’’−テトラキス[(1−メチルエチリデン)ビス(1,4−シクロヘキシリデン)]フェノール、6,6’−メチレンビス[4−(4−ヒドロキシフェニルメチル)−1,2,3−ベンゼントリオール、3,3’,5,5’−テトラキス[(5−メチル−2−ヒドロキシフェニル)メチル]−[(1,1’−ビフェニル)−4,4’−ジオール]などのフェノール低核体が挙げられる。 When the crosslinking group of the compound of the general formula (4) contains an epoxy group, it is effective to add a compound containing a hydroxy group. Particularly preferred are compounds containing two or more hydroxy groups in the molecule. For example, 4,8-bis (hydroxymethyl) tricyclo [5.2.1.0 2,6 ] -decane, pentaerythritol, 1,2,6-hexanetriol, 4,4 ′, 4 ″ -methylidene Triscyclohexanol, 4,4 ′-[1- [4- [1- (4-hydroxycyclohexyl) -1-methylethyl] phenyl] ethylidene] biscyclohexanol, [1,1′-bicyclohexyl] -4, Alcohol group-containing compounds such as 4′-diol, methylenebiscyclohexanol, decahydronaphthalene-2,6-diol, [1,1′-bicyclohexyl] -3,3 ′, 4,4′-tetrahydroxy, bisphenol , Methylene bisphenol, 2,2′-methylene bis [4-methylphenol], 4,4′-methylidene-bis [2,6-dimethylphenol] 4,4 ′-(1-methyl-ethylidene) bis [2-methylphenol], 4,4′-cyclohexylidenebisphenol, 4,4 ′-(1,3-dimethylbutylidene) bisphenol, 4,4 '-(1-methylethylidene) bis [2,6-dimethylphenol], 4,4'-oxybisphenol, 4,4'-methylenebisphenol, bis (4-hydroxyphenyl) methanone, 4,4'-methylenebis [2-Methylphenol], 4,4 ′-[1,4-phenylenebis (1-methylethylidene)] bisphenol, 4,4 ′-(1,2-ethanediyl) bisphenol, 4,4 ′-(diethylsilylene) ) Bisphenol, 4,4 ′-[2,2,2-trifluoro-1- (trifluoromethyl) ethylidene] bisphenol, 4,4 ′, 4 ″ -methylide Trisphenol, 4,4 ′-[1- (4-hydroxyphenyl) -1-methylethyl] phenyl] ethylidene] bisphenol, 2,6-bis [(2-hydroxy-5-methylphenyl) methyl] -4- Methylphenol, 4,4 ′, 4 ″ -ethylidenetris [2-methylphenol], 4,4 ′, 4 ″ -ethylidenetrisphenol, 4,6-bis [(4-hydroxyphenyl) methyl] 1,3-benzenediol, 4,4 ′-[(3,4-dihydroxyphenyl) methylene] bis [2-methylphenol], 4,4 ′, 4 ″, 4 ′ ″-(1,2- Ethanediylidene) tetrakisphenol, 4,4 ′, 4 ″, 4 ′ ″-ethanediylidene) tetrakis [2-methylphenol], 2,2′-methylenebis [6-[(2-hydroxy-5-methylphenyl) Methyl] -4-methylphenol], 4,4 ′, 4 ″, 4 ′ ″-(1,4-phenylenedimethylidyne) tetrakisphenol, 2,4,6-tris (4-hydroxyphenylmethyl) 1 , 3-benzenediol, 2,4 ′, 4 ″ -methylidenetrisphenol, 4,4 ′, 4 ′ ″-(3-methyl-1-propanyl-3-ylidene) trisphenol, 2,6- Bis [(4-hydroxy-3-fluorophenyl) methyl] -4-fluorophenol, 2,6-bis [4-hydroxy-3-fluorophenyl] methyl] -4-fluorophenol, 3,6-bis "( 3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl) methyl "1,2-benzenediol, 4,6-bis" (3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl) methyl "1,3-benzenediol, p-me Tilcalix [4] allene, 2,2′-methylenebis [6-[(2,5 / 3,6-dimethyl-4 / 2-hydroxyphenyl) methyl] -4-methylphenol, 2,2′-methylenebis [ 6-[(3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl) methyl] -4-methylphenol, 4,4 ′, 4 ″, 4 ′ ″-tetrakis [(1-methylethylidene) bis (1,4 -Cyclohexylidene)] phenol, 6,6'-methylenebis [4- (4-hydroxyphenylmethyl) -1,2,3-benzenetriol, 3,3 ', 5,5'-tetrakis [(5-methyl And phenolic low nuclei such as 2-hydroxyphenyl) methyl]-[(1,1′-biphenyl) -4,4′-diol].
本発明における架橋剤(C)の配合量は、ベース樹脂(上記(A)成分の高分子化合物)100部(質量部、以下同様)に対して5〜50部が好ましく、特に10〜40部が好ましい。5部未満であるとレジストとミキシングを起こす場合があり、50部を超えると反射防止効果が低下したり、架橋後の膜にひび割れが入ることがある。 The blending amount of the crosslinking agent (C) in the present invention is preferably 5 to 50 parts, particularly 10 to 40 parts, relative to 100 parts (parts by mass, the same applies hereinafter) of the base resin (the polymer compound of the component (A)). Is preferred. If it is less than 5 parts, it may cause mixing with the resist. If it exceeds 50 parts, the antireflection effect may be reduced, or cracks may occur in the crosslinked film.
本発明においては、熱による架橋反応を更に促進させるための(D)成分として酸発生剤を添加することができる。酸発生剤は熱分解によって酸を発生するものや、光照射によって酸を発生するものがあるが、いずれのものも添加することができる。 In the present invention, an acid generator can be added as the component (D) for further promoting the crosslinking reaction by heat. There are acid generators that generate an acid by thermal decomposition and those that generate an acid by light irradiation, and any of them can be added.
本発明で使用される酸発生剤(D)としては、
i.下記一般式(P1a−1)、(P1a−2)、(P1a−3)又は(P1b)のオニウム塩、
ii.下記一般式(P2)のジアゾメタン誘導体、
iii.下記一般式(P3)のグリオキシム誘導体、
iv.下記一般式(P4)のビススルホン誘導体、
v.下記一般式(P5)のN−ヒドロキシイミド化合物のスルホン酸エステル、
vi.β−ケトスルホン酸誘導体、
vii.ジスルホン誘導体、
viii.ニトロベンジルスルホネート誘導体、
ix.スルホン酸エステル誘導体
等が挙げられる。
As the acid generator (D) used in the present invention,
i. An onium salt of the following general formula (P1a-1), (P1a-2), (P1a-3) or (P1b),
ii. A diazomethane derivative of the following general formula (P2):
iii. A glyoxime derivative of the following general formula (P3):
iv. A bissulfone derivative of the following general formula (P4):
v. A sulfonic acid ester of an N-hydroxyimide compound of the following general formula (P5),
vi. β-ketosulfonic acid derivatives,
vii. Disulfone derivatives,
viii. Nitrobenzyl sulfonate derivatives,
ix. Examples thereof include sulfonic acid ester derivatives.
上記R101a、R101b、R101c、R101d、R101e、R101f、R101gは互いに同一であっても異なっていてもよく、具体的にはアルキル基として、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロプロピルメチル基、4−メチルシクロヘキシル基、シクロヘキシルメチル基、ノルボルニル基、アダマンチル基等が挙げられる。アルケニル基としては、ビニル基、アリル基、プロぺニル基、ブテニル基、ヘキセニル基、シクロヘキセニル基等が挙げられる。オキソアルキル基としては、2−オキソシクロペンチル基、2−オキソシクロヘキシル基等が挙げられ、2−オキソプロピル基、2−シクロペンチル−2−オキソエチル基、2−シクロヘキシル−2−オキソエチル基、2−(4−メチルシクロヘキシル)−2−オキソエチル基等を挙げることができる。アリール基としては、フェニル基、ナフチル基等や、p−メトキシフェニル基、m−メトキシフェニル基、o−メトキシフェニル基、エトキシフェニル基、p−tert−ブトキシフェニル基、m−tert−ブトキシフェニル基等のアルコキシフェニル基、2−メチルフェニル基、3−メチルフェニル基、4−メチルフェニル基、エチルフェニル基、4−tert−ブチルフェニル基、4−ブチルフェニル基、ジメチルフェニル基等のアルキルフェニル基、メチルナフチル基、エチルナフチル基等のアルキルナフチル基、メトキシナフチル基、エトキシナフチル基等のアルコキシナフチル基、ジメチルナフチル基、ジエチルナフチル基等のジアルキルナフチル基、ジメトキシナフチル基、ジエトキシナフチル基等のジアルコキシナフチル基等が挙げられる。アラルキル基としてはベンジル基、フェニルエチル基、フェネチル基等が挙げられる。アリールオキソアルキル基としては、2−フェニル−2−オキソエチル基、2−(1−ナフチル)−2−オキソエチル基、2−(2−ナフチル)−2−オキソエチル基等の2−アリール−2−オキソエチル基等が挙げられる。K-の非求核性対向イオンとしては塩化物イオン、臭化物イオン等のハライドイオン、トリフレート、1,1,1−トリフルオロエタンスルホネート、ノナフルオロブタンスルホネート等のフルオロアルキルスルホネート、トシレート、ベンゼンスルホネート、4−フルオロベンゼンスルホネート、1,2,3,4,5−ペンタフルオロベンゼンスルホネート等のアリールスルホネート、メシレート、ブタンスルホネート等のアルキルスルホネートが挙げられる。また、R101d、R101e、R101f、R101gが式中の窒素原子を環の中に有する複素芳香族環は、イミダゾール誘導体(例えばイミダゾール、4−メチルイミダゾール、4−メチル−2−フェニルイミダゾール等)、ピラゾール誘導体、フラザン誘導体、ピロリン誘導体(例えばピロリン、2−メチル−1−ピロリン等)、ピロリジン誘導体(例えばピロリジン、N−メチルピロリジン、ピロリジノン、N−メチルピロリドン等)、イミダゾリン誘導体、イミダゾリジン誘導体、ピリジン誘導体(例えばピリジン、メチルピリジン、エチルピリジン、プロピルピリジン、ブチルピリジン、4−(1−ブチルペンチル)ピリジン、ジメチルピリジン、トリメチルピリジン、トリエチルピリジン、フェニルピリジン、3−メチル−2−フェニルピリジン、4−tert−ブチルピリジン、ジフェニルピリジン、ベンジルピリジン、メトキシピリジン、ブトキシピリジン、ジメトキシピリジン、4−ピロリジノピリジン、1−メチル−4−フェニルピリジン、2−(1−エチルプロピル)ピリジン、アミノピリジン、ジメチルアミノピリジン等)、ピリダジン誘導体、ピリミジン誘導体、ピラジン誘導体、ピラゾリン誘導体、ピラゾリジン誘導体、ピペリジン誘導体、ピペラジン誘導体、モルホリン誘導体、インドール誘導体、イソインドール誘導体、1H−インダゾール誘導体、インドリン誘導体、キノリン誘導体(例えばキノリン、3−キノリンカルボニトリル等)、イソキノリン誘導体、シンノリン誘導体、キナゾリン誘導体、キノキサリン誘導体、フタラジン誘導体、プリン誘導体、プテリジン誘導体、カルバゾール誘導体、フェナントリジン誘導体、アクリジン誘導体、フェナジン誘導体、1,10−フェナントロリン誘導体、アデニン誘導体、アデノシン誘導体、グアニン誘導体、グアノシン誘導体、ウラシル誘導体、ウリジン誘導体等が例示される。
(P1a−1)と(P1a−2)は光酸発生剤、熱酸発生剤の両方の効果があるが、(P1a−3)は熱酸発生剤として作用する。
R 101a , R 101b , R 101c , R 101d , R 101e , R 101f and R 101g may be the same as or different from each other. Specifically, as an alkyl group, a methyl group, an ethyl group, a propyl group , Isopropyl group, n-butyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, pentyl group, hexyl group, heptyl group, octyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, cycloheptyl group, cyclopropylmethyl group, 4-methylcyclohexyl Group, cyclohexylmethyl group, norbornyl group, adamantyl group and the like. Examples of the alkenyl group include a vinyl group, an allyl group, a propenyl group, a butenyl group, a hexenyl group, and a cyclohexenyl group. Examples of the oxoalkyl group include 2-oxocyclopentyl group, 2-oxocyclohexyl group, and the like. 2-oxopropyl group, 2-cyclopentyl-2-oxoethyl group, 2-cyclohexyl-2-oxoethyl group, 2- (4 -Methylcyclohexyl) -2-oxoethyl group and the like can be mentioned. Examples of the aryl group include a phenyl group, a naphthyl group, a p-methoxyphenyl group, an m-methoxyphenyl group, an o-methoxyphenyl group, an ethoxyphenyl group, a p-tert-butoxyphenyl group, and an m-tert-butoxyphenyl group. Alkylphenyl groups such as alkoxyphenyl groups, 2-methylphenyl groups, 3-methylphenyl groups, 4-methylphenyl groups, ethylphenyl groups, 4-tert-butylphenyl groups, 4-butylphenyl groups, dimethylphenyl groups, etc. Alkyl naphthyl groups such as methyl naphthyl group and ethyl naphthyl group, alkoxy naphthyl groups such as methoxy naphthyl group and ethoxy naphthyl group, dialkyl naphthyl groups such as dimethyl naphthyl group and diethyl naphthyl group, dimethoxy naphthyl group and diethoxy naphthyl group Dialkoxynaphthyl group And the like. Examples of the aralkyl group include a benzyl group, a phenylethyl group, and a phenethyl group. As the aryloxoalkyl group, 2-aryl-2-oxoethyl group such as 2-phenyl-2-oxoethyl group, 2- (1-naphthyl) -2-oxoethyl group, 2- (2-naphthyl) -2-oxoethyl group and the like Groups and the like. Non-nucleophilic counter ions of K − include halide ions such as chloride ion and bromide ion, fluoroalkyl sulfonates such as triflate, 1,1,1-trifluoroethane sulfonate, and nonafluorobutane sulfonate, tosylate, and benzene sulfonate. And aryl sulfonates such as 4-fluorobenzene sulfonate and 1,2,3,4,5-pentafluorobenzene sulfonate, and alkyl sulfonates such as mesylate and butane sulfonate. The heteroaromatic ring in which R 101d , R 101e , R 101f and R 101g have a nitrogen atom in the formula is an imidazole derivative (for example, imidazole, 4-methylimidazole, 4-methyl-2-phenylimidazole). Etc.), pyrazole derivatives, furazane derivatives, pyrroline derivatives (eg pyrroline, 2-methyl-1-pyrroline etc.), pyrrolidine derivatives (eg pyrrolidine, N-methylpyrrolidine, pyrrolidinone, N-methylpyrrolidone etc.), imidazoline derivatives, imidazolidine Derivatives, pyridine derivatives (eg pyridine, methylpyridine, ethylpyridine, propylpyridine, butylpyridine, 4- (1-butylpentyl) pyridine, dimethylpyridine, trimethylpyridine, triethylpyridine, phenylpyridine, 3-methyl-2-phenylpyridy 4-tert-butylpyridine, diphenylpyridine, benzylpyridine, methoxypyridine, butoxypyridine, dimethoxypyridine, 4-pyrrolidinopyridine, 1-methyl-4-phenylpyridine, 2- (1-ethylpropyl) pyridine, aminopyridine , Dimethylaminopyridine, etc.), pyridazine derivatives, pyrimidine derivatives, pyrazine derivatives, pyrazoline derivatives, pyrazolidine derivatives, piperidine derivatives, piperazine derivatives, morpholine derivatives, indole derivatives, isoindole derivatives, 1H-indazole derivatives, indoline derivatives, quinoline derivatives (for example, Quinoline, 3-quinolinecarbonitrile, etc.), isoquinoline derivatives, cinnoline derivatives, quinazoline derivatives, quinoxaline derivatives, phthalazine derivatives, purine derivatives, pro Examples include a teridine derivative, a carbazole derivative, a phenanthridine derivative, an acridine derivative, a phenazine derivative, a 1,10-phenanthroline derivative, an adenine derivative, an adenosine derivative, a guanine derivative, a guanosine derivative, a uracil derivative, and a uridine derivative.
(P1a-1) and (P1a-2) have the effects of both a photoacid generator and a thermal acid generator, while (P1a-3) acts as a thermal acid generator.
上記R102a、R102bとして具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロプロピルメチル基、4−メチルシクロヘキシル基、シクロヘキシルメチル基等が挙げられる。R103としては、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ペンチレン基、へキシレン基、へプチレン基、オクチレン基、ノニレン基、1,4−シクロへキシレン基、1,2−シクロへキシレン基、1,3−シクロペンチレン基、1,4−シクロオクチレン基、1,4−シクロヘキサンジメチレン基等が挙げられる。R104a、R104bとしては、2−オキソプロピル基、2−オキソシクロペンチル基、2−オキソシクロヘキシル基、2−オキソシクロヘプチル基等が挙げられる。K-は式(P1a−1)、(P1a−2)及び(P1a−3)で説明したものと同様のものを挙げることができる。 Specific examples of R 102a and R 102b include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, a sec-butyl group, a tert-butyl group, a pentyl group, a hexyl group, a heptyl group, and an octyl group. , Cyclopentyl group, cyclohexyl group, cyclopropylmethyl group, 4-methylcyclohexyl group, cyclohexylmethyl group and the like. R 103 is methylene group, ethylene group, propylene group, butylene group, pentylene group, hexylene group, heptylene group, octylene group, nonylene group, 1,4-cyclohexylene group, 1,2-cyclohexylene. Group, 1,3-cyclopentylene group, 1,4-cyclooctylene group, 1,4-cyclohexanedimethylene group and the like. Examples of R 104a and R 104b include a 2-oxopropyl group, a 2-oxocyclopentyl group, a 2-oxocyclohexyl group, and a 2-oxocycloheptyl group. K - is the formula (P1a-1), can be exemplified the same ones as described in (P1a-2) and (P1a-3).
R105、R106のアルキル基としてはメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、アミル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、ノルボルニル基、アダマンチル基等が挙げられる。ハロゲン化アルキル基としてはトリフルオロメチル基、1,1,1−トリフルオロエチル基、1,1,1−トリクロロエチル基、ノナフルオロブチル基等が挙げられる。アリール基としてはフェニル基、p−メトキシフェニル基、m−メトキシフェニル基、o−メトキシフェニル基、エトキシフェニル基、p−tert−ブトキシフェニル基、m−tert−ブトキシフェニル基等のアルコキシフェニル基、2−メチルフェニル基、3−メチルフェニル基、4−メチルフェニル基、エチルフェニル基、4−tert−ブチルフェニル基、4−ブチルフェニル基、ジメチルフェニル基等のアルキルフェニル基が挙げられる。ハロゲン化アリール基としてはフルオロフェニル基、クロロフェニル基、1,2,3,4,5−ペンタフルオロフェニル基等が挙げられる。アラルキル基としてはベンジル基、フェネチル基等が挙げられる。 Examples of the alkyl group of R 105 and R 106 include methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, n-butyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, pentyl group, hexyl group, heptyl group, octyl group, amyl Group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, cycloheptyl group, norbornyl group, adamantyl group and the like. Examples of the halogenated alkyl group include a trifluoromethyl group, a 1,1,1-trifluoroethyl group, a 1,1,1-trichloroethyl group, and a nonafluorobutyl group. As the aryl group, an alkoxyphenyl group such as a phenyl group, p-methoxyphenyl group, m-methoxyphenyl group, o-methoxyphenyl group, ethoxyphenyl group, p-tert-butoxyphenyl group, m-tert-butoxyphenyl group, Examples thereof include alkylphenyl groups such as 2-methylphenyl group, 3-methylphenyl group, 4-methylphenyl group, ethylphenyl group, 4-tert-butylphenyl group, 4-butylphenyl group, and dimethylphenyl group. Examples of the halogenated aryl group include a fluorophenyl group, a chlorophenyl group, and 1,2,3,4,5-pentafluorophenyl group. Examples of the aralkyl group include a benzyl group and a phenethyl group.
R107、R108、R109のアルキル基、ハロゲン化アルキル基、アリール基、ハロゲン化アリール基、アラルキル基としては、R105、R106で説明したものと同様の基が挙げられる。なお、R108、R109のアルキレン基としてはメチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ヘキシレン基等が挙げられる。 Examples of the alkyl group, halogenated alkyl group, aryl group, halogenated aryl group, and aralkyl group of R 107 , R 108 , and R 109 include the same groups as those described for R 105 and R 106 . Examples of the alkylene group for R 108 and R 109 include a methylene group, an ethylene group, a propylene group, a butylene group, and a hexylene group.
ここで、R110のアリーレン基としては、1,2−フェニレン基、1,8−ナフチレン基等が、アルキレン基としては、メチレン基、エチレン基、トリメチレン基、テトラメチレン基、フェニルエチレン基、ノルボルナン−2,3−ジイル基等が、アルケニレン基としては、1,2−ビニレン基、1−フェニル−1,2−ビニレン基、5−ノルボルネン−2,3−ジイル基等が挙げられる。R111のアルキル基としては、R101a〜R101cと同様のものが、アルケニル基としては、ビニル基、1−プロペニル基、アリル基、1−ブテニル基、3−ブテニル基、イソプレニル基、1−ペンテニル基、3−ペンテニル基、4−ペンテニル基、ジメチルアリル基、1−ヘキセニル基、3−ヘキセニル基、5−ヘキセニル基、1−ヘプテニル基、3−ヘプテニル基、6−ヘプテニル基、7−オクテニル基等が、アルコキシアルキル基としては、メトキシメチル基、エトキシメチル基、プロポキシメチル基、ブトキシメチル基、ペンチロキシメチル基、ヘキシロキシメチル基、ヘプチロキシメチル基、メトキシエチル基、エトキシエチル基、プロポキシエチル基、ブトキシエチル基、ペンチロキシエチル基、ヘキシロキシエチル基、メトキシプロピル基、エトキシプロピル基、プロポキシプロピル基、ブトキシプロピル基、メトキシブチル基、エトキシブチル基、プロポキシブチル基、メトキシペンチル基、エトキシペンチル基、メトキシヘキシル基、メトキシヘプチル基等が挙げられる。 Here, as the arylene group of R 110 , 1,2-phenylene group, 1,8-naphthylene group, etc., and as the alkylene group, methylene group, ethylene group, trimethylene group, tetramethylene group, phenylethylene group, norbornane Examples of the alkenylene group such as -2,3-diyl group include 1,2-vinylene group, 1-phenyl-1,2-vinylene group, 5-norbornene-2,3-diyl group and the like. The alkyl group for R 111 is the same as R 101a to R 101c, and the alkenyl group is a vinyl group, 1-propenyl group, allyl group, 1-butenyl group, 3-butenyl group, isoprenyl group, 1- Pentenyl group, 3-pentenyl group, 4-pentenyl group, dimethylallyl group, 1-hexenyl group, 3-hexenyl group, 5-hexenyl group, 1-heptenyl group, 3-heptenyl group, 6-heptenyl group, 7-octenyl Groups such as alkoxyalkyl groups include methoxymethyl, ethoxymethyl, propoxymethyl, butoxymethyl, pentyloxymethyl, hexyloxymethyl, heptyloxymethyl, methoxyethyl, ethoxyethyl, Propoxyethyl, butoxyethyl, pentyloxyethyl, hexyloxyethyl, methoxypro Group, ethoxypropyl group, propoxypropyl group, butoxy propyl group, methoxybutyl group, ethoxybutyl group, propoxybutyl group, a methoxy pentyl group, an ethoxy pentyl group, a methoxy hexyl group, a methoxy heptyl group.
なお、更に置換されていてもよい炭素数1〜4のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基等が、炭素数1〜4のアルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基、n−ブトキシ基、イソブトキシ基、tert−ブトキシ基等が、炭素数1〜4のアルキル基、アルコキシ基、ニトロ基又はアセチル基で置換されていてもよいフェニル基としては、フェニル基、トリル基、p−tert−ブトキシフェニル基、p−アセチルフェニル基、p−ニトロフェニル基等が、炭素数3〜5のヘテロ芳香族基としては、ピリジル基、フリル基等が挙げられる。 In addition, examples of the optionally substituted alkyl group having 1 to 4 carbon atoms include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, and a tert-butyl group. As the alkoxy group of ˜4, a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, an isopropoxy group, an n-butoxy group, an isobutoxy group, a tert-butoxy group and the like are an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, an alkoxy group, and a nitro group. As the phenyl group which may be substituted with an acetyl group, a phenyl group, a tolyl group, a p-tert-butoxyphenyl group, a p-acetylphenyl group, a p-nitrophenyl group, etc. are heterocycles having 3 to 5 carbon atoms. Examples of the aromatic group include a pyridyl group and a furyl group.
具体的には、例えばトリフルオロメタンスルホン酸テトラメチルアンモニウム、ノナフルオロブタンスルホン酸テトラメチルアンモニウム、ノナフルオロブタンスルホン酸トリエチルアンモニウム、ノナフルオロブタンスルホン酸ピリジニウム、カンファースルホン酸トリエチルアンモニウム、カンファースルホン酸ピリジニウム、ノナフルオロブタンスルホン酸テトラn−ブチルアンモニウム、ノナフルオロブタンスルホン酸テトラフェニルアンモニウム、p−トルエンスルホン酸テトラメチルアンモニウム、トリフルオロメタンスルホン酸ジフェニルヨードニウム、トリフルオロメタンスルホン酸(p−tert−ブトキシフェニル)フェニルヨードニウム、p−トルエンスルホン酸ジフェニルヨードニウム、p−トルエンスルホン酸(p−tert−ブトキシフェニル)フェニルヨードニウム、トリフルオロメタンスルホン酸トリフェニルスルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸(p−tert−ブトキシフェニル)ジフェニルスルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸ビス(p−tert−ブトキシフェニル)フェニルスルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸トリス(p−tert−ブトキシフェニル)スルホニウム、p−トルエンスルホン酸トリフェニルスルホニウム、p−トルエンスルホン酸(p−tert−ブトキシフェニル)ジフェニルスルホニウム、p−トルエンスルホン酸ビス(p−tert−ブトキシフェニル)フェニルスルホニウム、p−トルエンスルホン酸トリス(p−tert−ブトキシフェニル)スルホニウム、ノナフルオロブタンスルホン酸トリフェニルスルホニウム、ブタンスルホン酸トリフェニルスルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸トリメチルスルホニウム、p−トルエンスルホン酸トリメチルスルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸シクロヘキシルメチル(2−オキソシクロヘキシル)スルホニウム、p−トルエンスルホン酸シクロヘキシルメチル(2−オキソシクロヘキシル)スルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸ジメチルフェニルスルホニウム、p−トルエンスルホン酸ジメチルフェニルスルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸ジシクロヘキシルフェニルスルホニウム、p−トルエンスルホン酸ジシクロヘキシルフェニルスルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸トリナフチルスルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸シクロヘキシルメチル(2−オキソシクロヘキシル)スルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸(2−ノルボニル)メチル(2−オキソシクロヘキシル)スルホニウム、エチレンビス[メチル(2−オキソシクロペンチル)スルホニウムトリフルオロメタンスルホナート]、1,2’−ナフチルカルボニルメチルテトラヒドロチオフェニウムトリフレート等のオニウム塩。 Specifically, for example, tetramethylammonium trifluoromethanesulfonate, tetramethylammonium nonafluorobutanesulfonate, triethylammonium nonafluorobutanesulfonate, pyridinium nonafluorobutanesulfonate, triethylammonium camphorsulfonate, pyridinium camphorsulfonate, nona Tetra n-butylammonium fluorobutanesulfonate, tetraphenylammonium nonafluorobutanesulfonate, tetramethylammonium p-toluenesulfonate, diphenyliodonium trifluoromethanesulfonate, phenyliodonium trifluoromethanesulfonate (p-tert-butoxyphenyl) phenyliodonium, p-Toluenesulfonic acid diphenyliodonium, p-toluenesulfonic acid ( -Tert-butoxyphenyl) phenyliodonium, triphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate, trifluoromethanesulfonic acid (p-tert-butoxyphenyl) diphenylsulfonium, bis (p-tert-butoxyphenyl) phenylsulfonium trifluoromethanesulfonate, trifluoromethane Tris (p-tert-butoxyphenyl) sulfonium sulfonate, triphenylsulfonium p-toluenesulfonate, p-toluenesulfonic acid (p-tert-butoxyphenyl) diphenylsulfonium, bis (p-tert-butoxy) p-toluenesulfonate Phenyl) phenylsulfonium, p-toluenesulfonic acid tris (p-tert-butoxyphenyl) sulfonium, nonafluorobuta Triphenylsulfonium sulfonate, triphenylsulfonium butanesulfonate, trimethylsulfonium trifluoromethanesulfonate, trimethylsulfonium p-toluenesulfonate, cyclohexylmethyl trifluoromethanesulfonate (2-oxocyclohexyl) sulfonium, cyclohexylmethyl p-toluenesulfonate ( 2-oxocyclohexyl) sulfonium, dimethylphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate, dimethylphenylsulfonium p-toluenesulfonate, dicyclohexylphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate, dicyclohexylphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate, trinaphthylsulfonium trifluoromethanesulfonate, trifluoro Lomethanesulfone Cyclohexylmethyl (2-oxocyclohexyl) sulfonium acid, trifluoromethanesulfonic acid (2-norbornyl) methyl (2-oxocyclohexyl) sulfonium, ethylenebis [methyl (2-oxocyclopentyl) sulfonium trifluoromethanesulfonate], 1,2 ' -Onium salts such as naphthylcarbonylmethyltetrahydrothiophenium triflate.
ビス(ベンゼンスルホニル)ジアゾメタン、ビス(p−トルエンスルホニル)ジアゾメタン、ビス(キシレンスルホニル)ジアゾメタン、ビス(シクロヘキシルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(シクロペンチルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(n−ブチルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(イソブチルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(sec−ブチルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(n−プロピルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(イソプロピルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(tert−ブチルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(n−アミルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(イソアミルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(sec−アミルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(tert−アミルスルホニル)ジアゾメタン、1−シクロヘキシルスルホニル−1−(tert−ブチルスルホニル)ジアゾメタン、1−シクロヘキシルスルホニル−1−(tert−アミルスルホニル)ジアゾメタン、1−tert−アミルスルホニル−1−(tert−ブチルスルホニル)ジアゾメタン等のジアゾメタン誘導体。 Bis (benzenesulfonyl) diazomethane, bis (p-toluenesulfonyl) diazomethane, bis (xylenesulfonyl) diazomethane, bis (cyclohexylsulfonyl) diazomethane, bis (cyclopentylsulfonyl) diazomethane, bis (n-butylsulfonyl) diazomethane, bis (isobutylsulfonyl) ) Diazomethane, bis (sec-butylsulfonyl) diazomethane, bis (n-propylsulfonyl) diazomethane, bis (isopropylsulfonyl) diazomethane, bis (tert-butylsulfonyl) diazomethane, bis (n-amylsulfonyl) diazomethane, bis (isoamylsulfonyl) ) Diazomethane, bis (sec-amylsulfonyl) diazomethane, bis (tert-amylsulfonyl) diazomethane, B hexylsulfonyl-1-(tert-butylsulfonyl) diazomethane, 1-cyclohexyl sulfonyl-1-(tert-amylsulfonyl) diazomethane, 1-tert-amylsulfonyl-1-(tert-butylsulfonyl) diazomethane derivatives such as diazomethane.
ビス−O−(p−トルエンスルホニル)−α−ジメチルグリオキシム、ビス−O−(p−トルエンスルホニル)−α−ジフェニルグリオキシム、ビス−O−(p−トルエンスルホニル)−α−ジシクロヘキシルグリオキシム、ビス−O−(p−トルエンスルホニル)−2,3−ペンタンジオングリオキシム、ビス−O−(p−トルエンスルホニル)−2−メチル−3,4−ペンタンジオングリオキシム、ビス−O−(n−ブタンスルホニル)−α−ジメチルグリオキシム、ビス−O−(n−ブタンスルホニル)−α−ジフェニルグリオキシム、ビス−O−(n−ブタンスルホニル)−α−ジシクロヘキシルグリオキシム、ビス−O−(n−ブタンスルホニル)−2,3−ペンタンジオングリオキシム、ビス−O−(n−ブタンスルホニル)−2−メチル−3,4−ペンタンジオングリオキシム、ビス−O−(メタンスルホニル)−α−ジメチルグリオキシム、ビス−O−(トリフルオロメタンスルホニル)−α−ジメチルグリオキシム、ビス−O−(1,1,1−トリフルオロエタンスルホニル)−α−ジメチルグリオキシム、ビス−O−(tert−ブタンスルホニル)−α−ジメチルグリオキシム、ビス−O−(パーフルオロオクタンスルホニル)−α−ジメチルグリオキシム、ビス−O−(シクロヘキサンスルホニル)−α−ジメチルグリオキシム、ビス−O−(ベンゼンスルホニル)−α−ジメチルグリオキシム、ビス−O−(p−フルオロベンゼンスルホニル)−α−ジメチルグリオキシム、ビス−O−(p−tert−ブチルベンゼンスルホニル)−α−ジメチルグリオキシム、ビス−O−(キシレンスルホニル)−α−ジメチルグリオキシム、ビス−O−(カンファースルホニル)−α−ジメチルグリオキシム等のグリオキシム誘導体。 Bis-O- (p-toluenesulfonyl) -α-dimethylglyoxime, bis-O- (p-toluenesulfonyl) -α-diphenylglyoxime, bis-O- (p-toluenesulfonyl) -α-dicyclohexylglyoxime Bis-O- (p-toluenesulfonyl) -2,3-pentanedione glyoxime, bis-O- (p-toluenesulfonyl) -2-methyl-3,4-pentanedione glyoxime, bis-O- ( n-butanesulfonyl) -α-dimethylglyoxime, bis-O- (n-butanesulfonyl) -α-diphenylglyoxime, bis-O- (n-butanesulfonyl) -α-dicyclohexylglyoxime, bis-O— (N-butanesulfonyl) -2,3-pentanedione glyoxime, bis-O- (n-butanesulfonyl) -2- Til-3,4-pentanedione glyoxime, bis-O- (methanesulfonyl) -α-dimethylglyoxime, bis-O- (trifluoromethanesulfonyl) -α-dimethylglyoxime, bis-O- (1,1 , 1-trifluoroethanesulfonyl) -α-dimethylglyoxime, bis-O- (tert-butanesulfonyl) -α-dimethylglyoxime, bis-O- (perfluorooctanesulfonyl) -α-dimethylglyoxime, bis -O- (cyclohexanesulfonyl) -α-dimethylglyoxime, bis-O- (benzenesulfonyl) -α-dimethylglyoxime, bis-O- (p-fluorobenzenesulfonyl) -α-dimethylglyoxime, bis-O -(P-tert-butylbenzenesulfonyl) -α-dimethylglyoxime, Scan -O- (xylene sulfonyl)-.alpha.-dimethylglyoxime, bis -O- (camphorsulfonyl)-.alpha.-glyoxime derivatives such as dimethylglyoxime.
ビスナフチルスルホニルメタン、ビストリフルオロメチルスルホニルメタン、ビスメチルスルホニルメタン、ビスエチルスルホニルメタン、ビスプロピルスルホニルメタン、ビスイソプロピルスルホニルメタン、ビス−p−トルエンスルホニルメタン、ビスベンゼンスルホニルメタン等のビススルホン誘導体。
2−シクロヘキシルカルボニル−2−(p−トルエンスルホニル)プロパン、2−イソプロピルカルボニル−2−(p−トルエンスルホニル)プロパン等のβ−ケトスルホン誘導体。
p−トルエンスルホン酸2,6−ジニトロベンジル、p−トルエンスルホン酸2,4−ジニトロベンジル等のニトロベンジルスルホネート誘導体。
1,2,3−トリス(メタンスルホニルオキシ)ベンゼン、1,2,3−トリス(トリフルオロメタンスルホニルオキシ)ベンゼン、1,2,3−トリス(p−トルエンスルホニルオキシ)ベンゼン等のスルホン酸エステル誘導体。
Bissulfone derivatives such as bisnaphthylsulfonylmethane, bistrifluoromethylsulfonylmethane, bismethylsulfonylmethane, bisethylsulfonylmethane, bispropylsulfonylmethane, bisisopropylsulfonylmethane, bis-p-toluenesulfonylmethane, and bisbenzenesulfonylmethane.
Β-ketosulfone derivatives such as 2-cyclohexylcarbonyl-2- (p-toluenesulfonyl) propane and 2-isopropylcarbonyl-2- (p-toluenesulfonyl) propane.
Nitrobenzyl sulfonate derivatives such as 2,6-dinitrobenzyl p-toluenesulfonate and 2,4-dinitrobenzyl p-toluenesulfonate.
Sulfonic acid ester derivatives such as 1,2,3-tris (methanesulfonyloxy) benzene, 1,2,3-tris (trifluoromethanesulfonyloxy) benzene, 1,2,3-tris (p-toluenesulfonyloxy) benzene .
N−ヒドロキシスクシンイミドメタンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシスクシンイミドトリフルオロメタンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシスクシンイミドエタンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシスクシンイミド1−プロパンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシスクシンイミド2−プロパンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシスクシンイミド1−ペンタンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシスクシンイミド1−オクタンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシスクシンイミドp−トルエンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシスクシンイミドp−メトキシベンゼンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシスクシンイミド2−クロロエタンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシスクシンイミドベンゼンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシスクシンイミド−2,4,6−トリメチルベンゼンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシスクシンイミド1−ナフタレンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシスクシンイミド2−ナフタレンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシ−2−フェニルスクシンイミドメタンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシマレイミドメタンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシマレイミドエタンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシ−2−フェニルマレイミドメタンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシグルタルイミドメタンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシグルタルイミドベンゼンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシフタルイミドメタンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシフタルイミドベンゼンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシフタルイミドトリフルオロメタンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシフタルイミドp−トルエンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシナフタルイミドメタンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシナフタルイミドベンゼンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシ−5−ノルボルネン−2,3−ジカルボキシイミドメタンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシ−5−ノルボルネン−2,3−ジカルボキシイミドトリフルオロメタンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシ−5−ノルボルネン−2,3−ジカルボキシイミドp−トルエンスルホン酸エステル等のN−ヒドロキシイミド化合物のスルホン酸エステル誘導体等が挙げられるが、トリフルオロメタンスルホン酸トリフェニルスルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸(p−tert−ブトキシフェニル)ジフェニルスルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸トリス(p−tert−ブトキシフェニル)スルホニウム、p−トルエンスルホン酸トリフェニルスルホニウム、p−トルエンスルホン酸(p−tert−ブトキシフェニル)ジフェニルスルホニウム、p−トルエンスルホン酸トリス(p−tert−ブトキシフェニル)スルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸トリナフチルスルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸シクロヘキシルメチル(2−オキソシクロヘキシル)スルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸(2−ノルボニル)メチル(2−オキソシクロヘキシル)スルホニウム、1,2’−ナフチルカルボニルメチルテトラヒドロチオフェニウムトリフレート等のオニウム塩、ビス(ベンゼンスルホニル)ジアゾメタン、ビス(p−トルエンスルホニル)ジアゾメタン、ビス(シクロヘキシルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(n−ブチルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(イソブチルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(sec−ブチルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(n−プロピルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(イソプロピルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(tert−ブチルスルホニル)ジアゾメタン等のジアゾメタン誘導体、ビス−O−(p−トルエンスルホニル)−α−ジメチルグリオキシム、ビス−O−(n−ブタンスルホニル)−α−ジメチルグリオキシム等のグリオキシム誘導体、ビスナフチルスルホニルメタン等のビススルホン誘導体、N−ヒドロキシスクシンイミドメタンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシスクシンイミドトリフルオロメタンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシスクシンイミド1−プロパンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシスクシンイミド2−プロパンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシスクシンイミド1−ペンタンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシスクシンイミドp−トルエンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシナフタルイミドメタンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシナフタルイミドベンゼンスルホン酸エステル等のN−ヒドロキシイミド化合物のスルホン酸エステル誘導体が好ましく用いられる。
なお、上記酸発生剤は1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
N-hydroxysuccinimide methanesulfonic acid ester, N-hydroxysuccinimide trifluoromethanesulfonic acid ester, N-hydroxysuccinimide ethanesulfonic acid ester, N-hydroxysuccinimide 1-propanesulfonic acid ester, N-hydroxysuccinimide 2-propanesulfonic acid ester, N-hydroxysuccinimide 1-pentanesulfonic acid ester, N-hydroxysuccinimide 1-octanesulfonic acid ester, N-hydroxysuccinimide p-toluenesulfonic acid ester, N-hydroxysuccinimide p-methoxybenzenesulfonic acid ester, N-hydroxysuccinimide 2 -Chloroethane sulfonic acid ester, N-hydroxysuccinimide benzene sulfonic acid ester, N- Droxysuccinimide-2,4,6-trimethylbenzenesulfonate, N-hydroxysuccinimide 1-naphthalenesulfonate, N-hydroxysuccinimide 2-naphthalenesulfonate, N-hydroxy-2-phenylsuccinimide methanesulfonate N-hydroxymaleimide methanesulfonic acid ester, N-hydroxymaleimide ethanesulfonic acid ester, N-hydroxy-2-phenylmaleimide methanesulfonic acid ester, N-hydroxyglutarimide methanesulfonic acid ester, N-hydroxyglutarimide benzenesulfonic acid Esters, N-hydroxyphthalimide methanesulfonate, N-hydroxyphthalimidebenzenesulfonate, N-hydroxyphthalate Imidotrifluoromethanesulfonic acid ester, N-hydroxyphthalimide p-toluenesulfonic acid ester, N-hydroxynaphthalimide methanesulfonic acid ester, N-hydroxynaphthalimide benzenesulfonic acid ester, N-hydroxy-5-norbornene-2,3- Dicarboximide methanesulfonate, N-hydroxy-5-norbornene-2,3-dicarboximide trifluoromethanesulfonate, N-hydroxy-5-norbornene-2,3-dicarboximide p-toluenesulfonate Sulfonic acid ester derivatives of N-hydroxyimide compounds such as triphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate, trifluoromethanesulfonic acid (p-tert-butoxy), and the like. Phenyl) diphenylsulfonium, trifluoromethanesulfonic acid tris (p-tert-butoxyphenyl) sulfonium, p-toluenesulfonic acid triphenylsulfonium, p-toluenesulfonic acid (p-tert-butoxyphenyl) diphenylsulfonium, p-toluenesulfonic acid Tris (p-tert-butoxyphenyl) sulfonium, trifluoromethanesulfonic acid trinaphthylsulfonium, trifluoromethanesulfonic acid cyclohexylmethyl (2-oxocyclohexyl) sulfonium, trifluoromethanesulfonic acid (2-norbornyl) methyl (2-oxocyclohexyl) sulfonium Onium salts such as 1,2′-naphthylcarbonylmethyltetrahydrothiophenium triflate, bis (benzenesulfonate L) diazomethane, bis (p-toluenesulfonyl) diazomethane, bis (cyclohexylsulfonyl) diazomethane, bis (n-butylsulfonyl) diazomethane, bis (isobutylsulfonyl) diazomethane, bis (sec-butylsulfonyl) diazomethane, bis (n-propyl) Diazomethane derivatives such as sulfonyl) diazomethane, bis (isopropylsulfonyl) diazomethane, bis (tert-butylsulfonyl) diazomethane, bis-O- (p-toluenesulfonyl) -α-dimethylglyoxime, bis-O- (n-butanesulfonyl) ) -Α-dimethylglyoxime and other glyoxime derivatives; bissulfone derivatives such as bisnaphthylsulfonylmethane; N-hydroxysuccinimide methanesulfonate; Cinimide trifluoromethanesulfonate ester, N-hydroxysuccinimide 1-propanesulfonate, N-hydroxysuccinimide 2-propanesulfonate, N-hydroxysuccinimide 1-pentanesulfonate, N-hydroxysuccinimide p-toluenesulfonate A sulfonic acid ester derivative of an N-hydroxyimide compound such as an ester, N-hydroxynaphthalimide methanesulfonic acid ester, or N-hydroxynaphthalimide benzenesulfonic acid ester is preferably used.
In addition, the said acid generator can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
酸発生剤(D)の添加量は、ベース樹脂100部に対して好ましくは0.1〜50部、より好ましくは0.5〜40部である。0.1部より少ないと酸発生量が少なく、架橋反応が不十分な場合があり、50部を超えると上層レジストへ酸が移動することによるミキシング現象が起こる場合がある。 The addition amount of the acid generator (D) is preferably 0.1 to 50 parts, more preferably 0.5 to 40 parts with respect to 100 parts of the base resin. If the amount is less than 0.1 part, the amount of acid generated is small and the crosslinking reaction may be insufficient. If the amount exceeds 50 parts, a mixing phenomenon may occur due to the acid moving to the upper resist.
本発明の反射防止膜材料において使用可能な有機溶剤(B)としては、前記の珪素原子を含む置換基を含有するポリシルセスキオキサン、酸発生剤、架橋剤、架橋促進添加剤、その他添加剤等が溶解するものであれば特に制限はない。その具体例を列挙すると、シクロヘキサノン、メチル−2−アミルケトン等のケトン類;3−メトキシブタノール、3−メチル−3−メトキシブタノール、1−メトキシ−2−プロパノール、1−エトキシ−2−プロパノール等のアルコール類;プロピレングリコールモノメチルエーテル、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エチルエーテル、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ジメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル等のエーテル類;プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、乳酸エチル、ピルビン酸エチル、酢酸ブチル、3−メトキシプロピオン酸メチル、3−エトキシプロピオン酸エチル、酢酸tert−ブチル,プロピオン酸tert−ブチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノtert−ブチルエーテルアセテート等のエステル類が挙げられ、これらの1種又は2種以上を混合使用できるがこれらに限定されるものではない。本発明においては、これら有機溶剤の中でもジエチレングリコールジメチルエーテルや1−エトキシ−2−プロパノール、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及びこれらの混合溶剤が好ましく使用される。 As the organic solvent (B) that can be used in the antireflection film material of the present invention, the above-mentioned polysilsesquioxane containing a substituent containing a silicon atom, an acid generator, a crosslinking agent, a crosslinking promoting additive, and other additives If an agent etc. melt | dissolve, there will be no restriction | limiting in particular. Specific examples thereof include ketones such as cyclohexanone and methyl-2-amyl ketone; 3-methoxybutanol, 3-methyl-3-methoxybutanol, 1-methoxy-2-propanol, 1-ethoxy-2-propanol and the like. Alcohols: ethers such as propylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, propylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether; propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monoethyl ether acetate, lactic acid Ethyl, ethyl pyruvate, butyl acetate, methyl 3-methoxypropionate, ethyl 3-ethoxypropionate , Tert-butyl acetate, tert-butyl propionate, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol mono tert-butyl ether acetate, and the like. Is not to be done. In the present invention, among these organic solvents, diethylene glycol dimethyl ether, 1-ethoxy-2-propanol, ethyl lactate, propylene glycol monomethyl ether acetate and mixed solvents thereof are preferably used.
溶剤の配合量は、ベース樹脂100部に対して500〜10,000部が好ましく、特に1,000〜5,000部とすることが好ましい。 The blending amount of the solvent is preferably 500 to 10,000 parts, particularly preferably 1,000 to 5,000 parts, relative to 100 parts of the base resin.
本発明の第1のパターン形成方法は、上記反射防止膜材料を被加工基板上に塗布し、ベークして反射防止膜層を形成し、その上にフォトレジスト液を塗布し、プリベークしてフォトレジスト膜層を形成し、パターン回路領域に放射線を照射し、現像液で現像してレジストパターンを形成し、ドライエッチング装置でフォトレジスト層をマスクにして反射防止膜層及び被加工基板を加工するものである。 In the first pattern formation method of the present invention, the antireflection film material is applied on a substrate to be processed, and baked to form an antireflection film layer, and a photoresist solution is applied thereon, prebaked, and photo-processed. Form a resist film layer, irradiate the pattern circuit area with radiation, develop with a developing solution to form a resist pattern, and process the antireflection film layer and the substrate to be processed using the photoresist layer as a mask with a dry etching apparatus Is.
また、第2のパターン形成方法は、被加工基板上に有機膜を形成し、その上に上記反射防止膜材料を塗布し、ベークして反射防止膜層を形成し、その上にフォトレジスト液を塗布し、プリベークしてフォトレジスト膜層を形成し、パターン回路領域に放射線を照射し、現像液で現像してレジストパターンを形成し、ドライエッチング装置でフォトレジスト層をマスクにして反射防止膜層及び被加工基板を加工し、更にその後酸素プラズマによるドライエッチングによって上記反射防止膜材料をハードマスクにして下層の有機膜を加工し、ドライエッチングによって有機膜をマスクにして基板を加工する。 In the second pattern forming method, an organic film is formed on a substrate to be processed, the antireflection film material is applied thereon, baked to form an antireflection film layer, and a photoresist solution is formed thereon. Apply and pre-bake to form a photoresist film layer, irradiate the pattern circuit area with radiation, develop with a developing solution to form a resist pattern, and then use a dry etching apparatus to mask the photoresist layer as an antireflection film The layer and the substrate to be processed are processed, and then the lower organic film is processed by dry etching using oxygen plasma using the antireflection film material as a hard mask, and the substrate is processed by dry etching using the organic film as a mask.
図2〜5は、これを説明するもので、図2に示したように、基板1上に被加工膜(被加工基板)2を形成し、その上に有機膜3を形成し、その上に本発明に係る反射防止膜材料を用いて反射防止膜4を形成し、更にその上にレジスト膜5を形成し、常法に従って、パターン化する。次いで、図3に示したように、このレジストパターンに従って反射防止膜4をドライエッチングし、更に図4に示したように、レジスト膜5を除去した後、反射防止膜4をハードマスクにして酸素ガスドライエッチングを行い、有機膜3を加工する。その後、図5に示したように、有機膜3をマスクにしてドライエッチングを行い、被加工膜2を加工するものである。 2 to 5 illustrate this. As shown in FIG. 2, a film to be processed (substrate to be processed) 2 is formed on the substrate 1, an organic film 3 is formed thereon, and then An antireflection film 4 is formed using the antireflection film material according to the present invention, a resist film 5 is further formed thereon, and patterned according to a conventional method. Next, as shown in FIG. 3, the antireflection film 4 is dry-etched according to this resist pattern. Further, as shown in FIG. 4, the resist film 5 is removed, and the antireflection film 4 is used as a hard mask to remove oxygen. Gas dry etching is performed to process the organic film 3. Thereafter, as shown in FIG. 5, the film 2 is processed by dry etching using the organic film 3 as a mask.
図2,3又は図3,4のエッチングを得るためのエッチング装置は同一のものでも異種のものでもよいが、同一のもので連続的にエッチングする方が生産性が向上する。あるいは図2〜4のエッチングを全て同一のエッチング装置を用いて連続的にエッチングすることもできる。 Although the etching apparatus for obtaining the etching shown in FIGS. 2, 3 or 3 and 4 may be the same or different, the productivity is improved by continuously etching with the same apparatus. Alternatively, all of the etching in FIGS. 2 to 4 can be continuously performed using the same etching apparatus.
第3のパターン形成方法は、反射防止膜材料を被加工基板上に塗布し、ベークして反射防止膜層を形成し、その上にフォトレジスト液を塗布し、プリベークしてフォトレジスト膜層を形成し、パターン回路領域に放射線を照射し、現像液で現像してレジストパターンを形成し、ドライエッチング装置でフォトレジスト層をマスクにして反射防止膜層を加工し、その後ドライエッチングによって反射防止膜層をハードマスクとして被加工基板を加工するものである。 In the third pattern forming method, an antireflection film material is applied on a substrate to be processed, and baked to form an antireflection film layer. A photoresist solution is applied thereon, and prebaked to form a photoresist film layer. Forming, irradiating the pattern circuit area with radiation, developing with a developing solution to form a resist pattern, processing the antireflection film layer using the photoresist layer as a mask with a dry etching apparatus, and then anti-reflection film by dry etching The substrate to be processed is processed using the layer as a hard mask.
図6,7は、これを説明するもので、図6に示したように、基板1上に被加工膜(被加工基板)2を形成し、その上に本発明に係る反射防止膜材料を用いて反射防止膜4を形成し、更にその上にレジスト膜5を形成し、常法に従ってパターン化する。次いで、図7に示したように、このレジストパターンに従って反射防止膜4、更に被加工膜2をドライエッチングするものである。 FIGS. 6 and 7 illustrate this. As shown in FIG. 6, a processed film (processed substrate) 2 is formed on the substrate 1, and the antireflection film material according to the present invention is formed thereon. An antireflection film 4 is formed using the resist film 5 and a resist film 5 is further formed thereon, followed by patterning according to a conventional method. Next, as shown in FIG. 7, the antireflection film 4 and further the film to be processed 2 are dry-etched according to this resist pattern.
図7のパターンを得るために、本発明の反射防止膜のドライエッチングとその下の被加工膜のドライエッチングは、同一のエッチング装置を用いても異種のものを用いてもよいが、同一のもので連続的にエッチングした方が生産性が向上する。 In order to obtain the pattern shown in FIG. 7, the dry etching of the antireflection film of the present invention and the dry etching of the film to be processed below may be performed using the same etching apparatus or different ones. The productivity is improved by continuously etching with a material.
図4でパターン形成した後、本発明の反射防止膜は図5において、被加工基板が、SiO2、SiN、SiONであればフロン系ガスによるドライエッチングで被加工基板のエッチングと同時に剥離可能である。また、反射防止膜が十分に剥離できなかったとしても、硫酸過酸化水素水などのウエット処理で有機膜と同時に剥離可能である。
図7でパターン形成後も同様に硫酸過酸化水素水で剥離可能である。
After the pattern formation in FIG. 4, the antireflection film of the present invention can be peeled off simultaneously with the etching of the substrate by dry etching with a fluorocarbon gas if the substrate to be processed is SiO 2 , SiN, or SiON in FIG. is there. Further, even if the antireflection film cannot be sufficiently peeled off, it can be peeled off simultaneously with the organic film by wet treatment with sulfuric acid hydrogen peroxide solution or the like.
After the pattern formation in FIG.
無機材料のハードマスク膜は、被加工基板を残しての選択的剥離が難しかったが、本発明のハードマスク反射防止膜は、被加工基板に影響を与えずに選択的な剥離が可能である。 The hard mask film made of an inorganic material was difficult to selectively peel off while leaving the substrate to be processed, but the hard mask antireflection film of the present invention can be selectively peeled without affecting the substrate to be processed. .
ここで、基板としては、特に限定されるものではなく、Si、α−Si、p−Si、SiO2、SiN、SiON、W、TiN、Al等で被加工膜(被加工基板)と異なる材質のものが用いられる。被加工膜としては、Si、SiO2、SiON、SiN、p−Si、α−Si、W、W−Si、Al、Cu、Al−Si等種々のLow−k膜及びそのストッパー膜が用いられ、通常50〜10,000nm、特に100〜5,000nm厚さに形成し得る。有機膜としては、クレゾールノボラック、ナフトールノボラック、クレゾールジシクロペンタジエンノボラック、アモルファスカーボン、ポリヒドロキシスチレン、(メタ)アクリレート、ポリイミド、ポリスルフォン等の樹脂に架橋剤と酸発生剤を混合させ、加熱によって発生した酸で架橋させる材料が好ましく用いられ、通常50〜2,000nm、特に100〜1,500nm厚さに形成し得る。 Here, the substrate is not particularly limited, and is a material different from the film to be processed (substrate to be processed) such as Si, α-Si, p-Si, SiO 2 , SiN, SiON, W, TiN, Al or the like. Is used. Various low-k films such as Si, SiO 2 , SiON, SiN, p-Si, α-Si, W, W-Si, Al, Cu, Al-Si, and their stopper films are used as the work film. Usually, it can be formed to a thickness of 50 to 10,000 nm, particularly 100 to 5,000 nm. The organic film is generated by heating a cresol novolak, naphthol novolak, cresol dicyclopentadiene novolak, amorphous carbon, polyhydroxystyrene, (meth) acrylate, polyimide, polysulfone, etc. mixed with a crosslinking agent and an acid generator. The acid-crosslinked material is preferably used, and can usually be formed to a thickness of 50 to 2,000 nm, particularly 100 to 1,500 nm.
本発明の反射防止膜は、フォトレジストと同様にスピンコート法などで基板上に作製することが可能である。スピンコート後、溶媒を蒸発し、上層レジストとミキシング防止のため、架橋反応を促進させるためにベークをすることが望ましい。ベーク温度は80〜300℃の範囲内で、10〜300秒の範囲内が好ましく用いられる。反射防止膜層を作製した後、その上にレジスト層を作製するが、反射防止膜層と同様スピンコート法が好ましく用いられる。レジストをスピンコート後、プリベークを行うが、80〜180℃で10〜300秒の範囲が好ましい。その後露光を行い、ポストエクスポジュアーベーク(PEB)、現像を行い、レジストパターンを得る。 The antireflection film of the present invention can be produced on a substrate by a spin coat method or the like, similar to a photoresist. After spin coating, it is desirable to evaporate the solvent and bake to accelerate the crosslinking reaction in order to prevent mixing with the upper layer resist. The baking temperature is preferably in the range of 80 to 300 ° C. and in the range of 10 to 300 seconds. After the antireflection film layer is produced, a resist layer is produced thereon, and the spin coat method is preferably used as in the antireflection film layer. Pre-baking is performed after spin-coating the resist, and a range of 10 to 300 seconds at 80 to 180 ° C. is preferable. Thereafter, exposure is performed, post-exposure baking (PEB), and development is performed to obtain a resist pattern.
反射防止膜のエッチングは、フロン系ガス、窒素ガス、炭酸ガスなどを使ってエッチングを行う。本発明の反射防止膜は前記ガスに対するエッチング速度が速く、上層のレジスト膜の膜減りが小さいという特徴がある。次の下地膜のエッチングは、SiO2、SiNであればフロン系ガスを主体としたエッチング、p−SiやAl、Wでは塩素系、臭素系ガスを主体としたエッチングを行う。本発明の反射防止膜は、塩素、臭素に対するエッチング耐性に勝れ、特に下地がp−SiやAl、Wなどの場合、ハードマスクとして適用可能である。下地がSiO2、SiN膜の場合においても、本発明の反射防止膜はフォトレジストよりはエッチング速度が速いが下地膜よりはエッチング速度が遅く、ハードマスクとして機能し得る。 Etching of the antireflection film is performed using chlorofluorocarbon gas, nitrogen gas, carbon dioxide gas or the like. The antireflection film of the present invention is characterized in that the etching rate with respect to the gas is high and the film loss of the upper resist film is small. The next base film is etched mainly using a chlorofluorocarbon gas for SiO 2 and SiN, and etching mainly using a chlorine and bromine gas for p-Si, Al, and W. The antireflection film of the present invention is excellent in etching resistance to chlorine and bromine, and can be applied as a hard mask particularly when the base is p-Si, Al, W or the like. Even when the underlayer is a SiO 2 or SiN film, the antireflection film of the present invention has an etching rate faster than that of the photoresist but is slower than that of the underlayer and can function as a hard mask.
また、本発明の反射防止膜は、3層レジストプロセスの中間層としての適用も可能である。このプロセスにおいては、まず被加工基板上に有機層をスピンコート法などで作製する。この有機層は、被加工基板をエッチングするときのマスクとして作用するので、エッチング耐性が高いことが望ましく、上層の珪素含有反射防止膜とミキシングしないことが求められので、スピンコートした後に熱或いは酸によって架橋することが望ましい。その上に本発明反射防止膜層、フォトレジスト層を前記方法で作製し、露光、現像によってレジストパターンを得る。次に、反射防止膜のエッチングを行い、レジストパターンを反射防止膜に転写し、酸素プラズマエッチングによって反射防止膜状のパターンを有機層に転写し、被加工基板のエッチングを行う。
酸素プラズマエッチング用ガスとしては、酸素ガスを主体とするが、SO2、CO2、CO、N2、NH3、NO、NO2ガスを混合させることができる。
The antireflection film of the present invention can also be applied as an intermediate layer in a three-layer resist process. In this process, an organic layer is first formed on a substrate to be processed by a spin coating method or the like. Since this organic layer functions as a mask when etching the substrate to be processed, it is desirable that the organic layer has high etching resistance, and it is required not to mix with the upper silicon-containing antireflection film. It is desirable to crosslink by. An antireflection film layer and a photoresist layer of the present invention are produced thereon by the above method, and a resist pattern is obtained by exposure and development. Next, the antireflection film is etched, the resist pattern is transferred to the antireflection film, the pattern of the antireflection film is transferred to the organic layer by oxygen plasma etching, and the substrate to be processed is etched.
The oxygen plasma etching gas is mainly oxygen gas, but can be mixed with SO 2 , CO 2 , CO, N 2 , NH 3 , NO, NO 2 gas.
なお、ここで使用するフォトレジスト材料としては、ポジ型でもネガ型でもよいが、特に酸不安定基を有するベース樹脂と、酸発生剤とを含有する化学増幅型のものが好ましく、とりわけ化学増幅ポジ型のものが好ましい。かかるレジスト材料としては公知のものを使用することができる。 The photoresist material used here may be a positive type or a negative type, but a chemical amplification type containing a base resin having an acid labile group and an acid generator is particularly preferable. A positive type is preferable. Known resist materials can be used.
本発明の反射防止膜は、波長200nm以下において効果を発揮するものであり、特には波長193nmのArFエキシマレーザーによる露光が好ましく用いられる。この点から使用されるレジスト材料としては、ベース樹脂として芳香族を含まない構造のものが好ましく用いられ、特にはベース樹脂が、ポリ(メタ)アクリル酸及びその誘導体、シクロオレフィン誘導体−無水マレイン酸交互重合体及びポリ(メタ)アクリル酸又はその誘導体との3或いは4元以上の共重合体、シクロオレフィン誘導体−マレイミド交互重合体及びポリ(メタ)アクリル酸又はその誘導体との3或いは4元以上の共重合体、及びこれらの2つ以上の、或いはポリノルボルネン及びメタセシス開環重合体から選択される1種又は2種以上の高分子重合体であるものが好ましく、特には、下記一般式(8)で示される繰り返し単位を有する重量平均分子量1,000〜500,000、好ましくは5,000〜100,000の高分子化合物をベース樹脂としたものが好適である。 The antireflection film of the present invention exhibits an effect at a wavelength of 200 nm or less, and in particular, exposure with an ArF excimer laser with a wavelength of 193 nm is preferably used. As a resist material used in this respect, a base resin having a structure not containing aromatics is preferably used. In particular, the base resin is poly (meth) acrylic acid and derivatives thereof, cycloolefin derivative-maleic anhydride. Three or more quaternary copolymer with alternating polymer and poly (meth) acrylic acid or its derivative, three or quaternary or more with cycloolefin derivative-maleimide alternating polymer and poly (meth) acrylic acid or its derivative And one or more polymer polymers selected from two or more of these, or polynorbornene and metathesis ring-opening polymers, are preferred. 8) Weight average molecular weight having a repeating unit represented by 1,000 to 500,000, preferably 5,000 to 100,000 Those based resin a polymer compound are preferable.
ここで、R001は水素原子、フッ素原子、メチル基、トリフルオロメチル基又はCH2CO2R003を示す。R002は水素原子、メチル基又はCO2R003を示す。R003は炭素数1〜15の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基を示し、具体的にはメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、tert−アミル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、エチルシクロペンチル基、ブチルシクロペンチル基、エチルシクロヘキシル基、ブチルシクロヘキシル基、アダマンチル基、エチルアダマンチル基、ブチルアダマンチル基等を例示できる。R004は水素原子又は炭素数1〜15のカルボキシ基又は水酸基を含有する1価の炭化水素基(好ましくは直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基)を示し、具体的にはカルボキシエチル、カルボキシブチル、カルボキシシクロペンチル、カルボキシシクロヘキシル、カルボキシノルボルニル、カルボキシアダマンチル、ヒドロキシエチル、ヒドロキシブチル、ヒドロキシシクロペンチル、ヒドロキシシクロヘキシル、ヒドロキシノルボルニル、ヒドロキシアダマンチル等が例示できる。R005〜R008の少なくとも1個は炭素数1〜15のカルボキシ基又は水酸基を含有する1価の炭化水素基(好ましくは直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基)、或いはβ位にフッ素原子或いはフッ素化されたアルキル基を持つヒドロキシ基を示し、残りはそれぞれ独立に水素原子、フッ素原子、又は炭素数1〜15の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基又はフッ素化されたアルキル基を示す。炭素数1〜15のカルボキシ基又は水酸基を含有する1価の炭化水素基としては、具体的にはカルボキシ、カルボキシメチル、カルボキシエチル、カルボキシブチル、ヒドロキシメチル、ヒドロキシエチル、ヒドロキシブチル、2−カルボキシエトキシカルボニル、4−カルボキシブトキシカルボニル、2−ヒドロキシエトキシカルボニル、4−ヒドロキシブトキシカルボニル、カルボキシシクロペンチルオキシカルボニル、カルボキシシクロヘキシルオキシカルボニル、カルボキシノルボルニルオキシカルボニル、カルボキシアダマンチルオキシカルボニル、ヒドロキシシクロペンチルオキシカルボニル、ヒドロキシシクロヘキシルオキシカルボニル、ヒドロキシノルボルニルオキシカルボニル、ヒドロキシアダマンチルオキシカルボニル等が例示できる。炭素数1〜15の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基としては、具体的にはR003で例示したものと同様のものが例示できる。R005〜R008は互いに環を形成していてもよく、その場合にはR005〜R008の少なくとも1個は炭素数1〜15のカルボキシ基又は水酸基を含有する2価の炭化水素基(好ましくは直鎖状又は分岐状のアルキレン基)を示し、残りはそれぞれ独立に単結合又は炭素数1〜15の直鎖状、分岐状又は環状のアルキレン基を示す。炭素数1〜15のカルボキシ基又は水酸基を含有する2価の炭化水素基としては、具体的には上記カルボキシ基又は水酸基を含有する1価の炭化水素基で例示したものから水素原子を1個除いたもの等を例示できる。炭素数1〜15の直鎖状、分岐状又は環状のアルキレン基としては、具体的にはR003で例示したものから水素原子を1個除いたもの等を例示できる。R009は炭素数3〜15の−CO2−部分構造を含有する1価の炭化水素基を示し、具体的には2−オキソオキソラン−3−イル、4,4−ジメチル−2−オキソオキソラン−3−イル、4−メチル−2−オキソオキサン−4−イル、2−オキソ−1,3−ジオキソラン−4−イルメチル、5−メチル−2−オキソオキソラン−5−イル等を例示できる。R010〜R013の少なくとも1個は炭素数2〜15の−CO2−部分構造或いはスルホン又はスルホンアミドを含有する1価の炭化水素基を示し、残りはそれぞれ独立に水素原子又は炭素数1〜15の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基を示す。炭素数2〜15の−CO2−部分構造を含有する1価の炭化水素基としては、具体的には2−オキソオキソラン−3−イルオキシカルボニル、4,4−ジメチル−2−オキソオキソラン−3−イルオキシカルボニル、4−メチル−2−オキソオキサン−4−イルオキシカルボニル、2−オキソ−1,3−ジオキソラン−4−イルメチルオキシカルボニル、5−メチル−2−オキソオキソラン−5−イルオキシカルボニル等を例示できる。炭素数1〜15の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基としては、具体的にはR003で例示したものと同様のものが例示できる。R010〜R013は互いに環を形成していてもよく、その場合にはR010〜R013の少なくとも1個は炭素数1〜15の−CO2−部分構造を含有する2価の炭化水素基を示し、残りはそれぞれ独立に単結合又は炭素数1〜15の直鎖状、分岐状又は環状のアルキレン基を示す。炭素数1〜15の−CO2−部分構造を含有する2価の炭化水素基としては、具体的には1−オキソ−2−オキサプロパン−1,3−ジイル、1,3−ジオキソ−2−オキサプロパン−1,3−ジイル、1−オキソ−2−オキサブタン−1,4−ジイル、1,3−ジオキソ−2−オキサブタン−1,4−ジイル等の他、上記−CO2−部分構造を含有する1価の炭化水素基で例示したものから水素原子を1個除いたもの等を例示できる。炭素数1〜15の直鎖状、分岐状又は環状のアルキレン基としては、具体的にはR003で例示したものから水素原子を1個除いたもの等を例示できる。R014は炭素数7〜15の多環式炭化水素基又は多環式炭化水素基を含有するアルキル基を示し、具体的にはノルボルニル、ビシクロ[3.3.1]ノニル、トリシクロ[5.2.1.02,6]デシル、アダマンチル、エチルアダマンチル、ブチルアダマンチル、ノルボルニルメチル、アダマンチルメチル等を例示できる。R015は酸不安定基を示す。R016はメチレン、酸素原子を示す。R017は存在しないか、炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアルキレン基であり、ヒドロキシ、アルコキシ基、アセチル基などのヘテロ原子を含む置換基を含んでも良い。R018は水素原子、炭素数1〜10のアルキル基を示す。kは0又は1である。a1、a2、a3、b1、b2、b3、c1、c2、c3、d1、d2、d3、eは0以上1未満の数である。 Here, R 001 represents a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group, a trifluoromethyl group, or CH 2 CO 2 R 003 . R 002 represents a hydrogen atom, a methyl group or CO 2 R 003. R 003 represents a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 15 carbon atoms, specifically, methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, n-butyl group, sec-butyl group, tert -Butyl group, tert-amyl group, n-pentyl group, n-hexyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, ethylcyclopentyl group, butylcyclopentyl group, ethylcyclohexyl group, butylcyclohexyl group, adamantyl group, ethyladamantyl group, butyladamantyl group Examples include groups. R 004 represents a hydrogen atom, a C 1-15 carboxy group or a monovalent hydrocarbon group containing a hydroxyl group (preferably a linear, branched or cyclic alkyl group), specifically carboxyethyl, Examples thereof include carboxybutyl, carboxycyclopentyl, carboxycyclohexyl, carboxynorbornyl, carboxyadamantyl, hydroxyethyl, hydroxybutyl, hydroxycyclopentyl, hydroxycyclohexyl, hydroxynorbornyl, hydroxyadamantyl and the like. At least one of R 005 to R 008 is a C 1-15 carboxy group or a monovalent hydrocarbon group containing a hydroxyl group (preferably a linear, branched or cyclic alkyl group), or fluorine at the β-position A hydroxy group having an atom or a fluorinated alkyl group, and the rest each independently represents a hydrogen atom, a fluorine atom, a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 15 carbon atoms or a fluorinated alkyl Indicates a group. Specific examples of the monovalent hydrocarbon group containing a carboxy group having 1 to 15 carbon atoms or a hydroxyl group include carboxy, carboxymethyl, carboxyethyl, carboxybutyl, hydroxymethyl, hydroxyethyl, hydroxybutyl, and 2-carboxyethoxy. Carbonyl, 4-carboxybutoxycarbonyl, 2-hydroxyethoxycarbonyl, 4-hydroxybutoxycarbonyl, carboxycyclopentyloxycarbonyl, carboxycyclohexyloxycarbonyl, carboxynorbornyloxycarbonyl, carboxyadamantyloxycarbonyl, hydroxycyclopentyloxycarbonyl, hydroxycyclohexyloxy Carbonyl, hydroxynorbornyloxycarbonyl, hydroxyadamantyloxycarbonyl There can be exemplified. Examples of the straight, the branched or cyclic alkyl group, specifically exemplified the same ones as exemplified for R 003. R 005 to R 008 may form a ring with each other, and in that case, at least one of R 005 to R 008 is a divalent hydrocarbon group containing a carboxy group having 1 to 15 carbon atoms or a hydroxyl group ( Preferably a linear or branched alkylene group), and the rest each independently represents a single bond or a linear, branched or cyclic alkylene group having 1 to 15 carbon atoms. Specific examples of the divalent hydrocarbon group containing a carboxy group having 1 to 15 carbon atoms or a hydroxyl group include one hydrogen atom from those exemplified for the monovalent hydrocarbon group containing a carboxy group or a hydroxyl group. Excluded are examples. Specific examples of the linear, branched or cyclic alkylene group having 1 to 15 carbon atoms include those obtained by removing one hydrogen atom from those exemplified for R003 . R 009 represents a monovalent hydrocarbon group containing a —CO 2 — partial structure having 3 to 15 carbon atoms, specifically 2-oxooxolan-3-yl, 4,4-dimethyl-2-oxo. Examples include oxolan-3-yl, 4-methyl-2-oxooxan-4-yl, 2-oxo-1,3-dioxolan-4-ylmethyl, 5-methyl-2-oxooxolan-5-yl and the like. . At least one of R 010 to R 013 represents a —CO 2 — partial structure having 2 to 15 carbon atoms or a monovalent hydrocarbon group containing sulfone or sulfonamide, and the rest each independently represents a hydrogen atom or 1 carbon atom. -15 linear, branched or cyclic alkyl groups are shown. Specific examples of the monovalent hydrocarbon group containing a —CO 2 — partial structure having 2 to 15 carbon atoms include 2-oxooxolan-3-yloxycarbonyl and 4,4-dimethyl-2-oxooxo. Lan-3-yloxycarbonyl, 4-methyl-2-oxooxan-4-yloxycarbonyl, 2-oxo-1,3-dioxolan-4-ylmethyloxycarbonyl, 5-methyl-2-oxooxolane-5 -Ilyloxycarbonyl and the like can be exemplified. Examples of the straight, the branched or cyclic alkyl group, specifically exemplified the same ones as exemplified for R 003. R 010 to R 013 may form a ring with each other, in which case at least one of R 010 to R 013 is a divalent hydrocarbon containing a —CO 2 — partial structure having 1 to 15 carbon atoms. And the rest each independently represents a single bond or a linear, branched or cyclic alkylene group having 1 to 15 carbon atoms. Specific examples of the divalent hydrocarbon group containing a —CO 2 — partial structure having 1 to 15 carbon atoms include 1-oxo-2-oxapropane-1,3-diyl and 1,3-dioxo-2. - oxa-1,3-diyl, 1-oxo-2-Okisabutan-1,4-diyl, other like 1,3-dioxo-2-Okisabutan-1,4-diyl, the -CO 2 - partial structure The thing etc. which remove | excluded one hydrogen atom from what was illustrated with the monovalent | monohydric hydrocarbon group containing this can be illustrated. Specific examples of the linear, branched or cyclic alkylene group having 1 to 15 carbon atoms include those obtained by removing one hydrogen atom from those exemplified for R003 . R 014 represents a polycyclic hydrocarbon group having 7 to 15 carbon atoms or an alkyl group containing a polycyclic hydrocarbon group, and specifically, norbornyl, bicyclo [3.3.1] nonyl, tricyclo [5. 2.1.0 2,6 ] decyl, adamantyl, ethyladamantyl, butyladamantyl, norbornylmethyl, adamantylmethyl and the like. R 015 represents an acid labile group. R 016 represents a methylene or oxygen atom. R 017 does not exist or is a linear, branched or cyclic alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, and may contain a substituent containing a heteroatom such as hydroxy, alkoxy group or acetyl group. R 018 represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms. k is 0 or 1. a1, a2, a3, b1, b2, b3, c1, c2, c3, d1, d2, d3, e are numbers from 0 to less than 1.
R015の酸不安定基としては、具体的には下記一般式(L1)〜(L5)で示される基、炭素数4〜20、好ましくは4〜15の三級アルキル基、各アルキル基がそれぞれ炭素数1〜6のトリアルキルシリル基、炭素数4〜20のオキソアルキル基等を挙げることができる。 Specific examples of the acid labile group for R015 include groups represented by the following general formulas (L1) to (L5), a tertiary alkyl group having 4 to 20 carbon atoms, preferably 4 to 15 carbon atoms, and each alkyl group. Examples thereof include a trialkylsilyl group having 1 to 6 carbon atoms and an oxoalkyl group having 4 to 20 carbon atoms.
式中、RL01、RL02は水素原子又は炭素数1〜18、好ましくは1〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基を示し、具体的にはメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、2−エチルヘキシル基、n−オクチル基等を例示できる。RL03は炭素数1〜18、好ましくは1〜10の酸素原子等のヘテロ原子を有してもよい1価の炭化水素基を示し、直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、これらの水素原子の一部が水酸基、アルコキシ基、オキソ基、アミノ基、アルキルアミノ基等に置換されたものを挙げることができ、具体的には下記の置換アルキル基等が例示できる。 In the formula, R L01 and R L02 represent a hydrogen atom or a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, preferably 1 to 10 carbon atoms, specifically a methyl group, an ethyl group or a propyl group. Isopropyl group, n-butyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, 2-ethylhexyl group, n-octyl group and the like. R L03 represents a monovalent hydrocarbon group which may have a hetero atom such as an oxygen atom having 1 to 18 carbon atoms, preferably 1 to 10 carbon atoms, a linear, branched or cyclic alkyl group, Examples include those in which a part of hydrogen atoms are substituted with a hydroxyl group, an alkoxy group, an oxo group, an amino group, an alkylamino group, and the like, and specific examples include the following substituted alkyl groups.
RL01とRL02、RL01とRL03、RL02とRL03とは環を形成してもよく、環を形成する場合にはRL01、RL02、RL03はそれぞれ炭素数1〜18、好ましくは1〜10の直鎖状又は分岐状のアルキレン基を示す。 R L01 and R L02 , R L01 and R L03 , R L02 and R L03 may form a ring, and in the case of forming a ring, R L01 , R L02 and R L03 each have 1 to 18 carbon atoms, Preferably 1-10 linear or branched alkylene groups are shown.
RL04は炭素数4〜20、好ましくは4〜15の三級アルキル基、各アルキル基がそれぞれ炭素数1〜6のトリアルキルシリル基、炭素数4〜20のオキソアルキル基又は上記一般式(L1)で示される基を示し、三級アルキル基として具体的には、tert−ブチル基、tert−アミル基、1,1−ジエチルプロピル基、1−エチルシクロペンチル基、1−ブチルシクロペンチル基、1−エチルシクロヘキシル基、1−ブチルシクロヘキシル基、1−エチル−2−シクロペンテニル基、1−エチル−2−シクロヘキセニル基、2−メチル−2−アダマンチル基等が挙げられ、トリアルキルシリル基として具体的には、トリメチルシリル基、トリエチルシリル基、ジメチル−tert−ブチルシリル基等が挙げられ、オキソアルキル基として具体的には、3−オキソシクロヘキシル基、4−メチル−2−オキソオキサン−4−イル基、5−メチル−5−オキソオキソラン−4−イル基等が挙げられる。aは0〜6の整数である。 R L04 is a tertiary alkyl group having 4 to 20 carbon atoms, preferably 4 to 15 carbon atoms, each alkyl group is a trialkylsilyl group having 1 to 6 carbon atoms, an oxoalkyl group having 4 to 20 carbon atoms, or the above general formula ( And a tertiary alkyl group specifically includes a tert-butyl group, a tert-amyl group, a 1,1-diethylpropyl group, a 1-ethylcyclopentyl group, a 1-butylcyclopentyl group, 1 -Ethylcyclohexyl group, 1-butylcyclohexyl group, 1-ethyl-2-cyclopentenyl group, 1-ethyl-2-cyclohexenyl group, 2-methyl-2-adamantyl group, etc. Specifically, a trimethylsilyl group, a triethylsilyl group, a dimethyl-tert-butylsilyl group, and the like can be given as an oxoalkyl group. Specific examples include a 3-oxocyclohexyl group, a 4-methyl-2-oxooxan-4-yl group, and a 5-methyl-5-oxooxolan-4-yl group. a is an integer of 0-6.
RL05は炭素数1〜8の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基又は炭素数6〜20の置換されていてもよいアリール基を示し、直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基として具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、tert−アミル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロペンチルメチル基、シクロペンチルエチル基、シクロヘキシルメチル基、シクロヘキシルエチル基等を例示でき、置換されていてもよいアリール基として具体的にはフェニル基、メチルフェニル基、ナフチル基、アンスリル基、フェナンスリル基、ピレニル基等を例示できる。mは0又は1、nは0、1、2、3のいずれかであり、2m+n=2又は3を満足する数である。 R L05 represents a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 8 carbon atoms or an optionally substituted aryl group having 6 to 20 carbon atoms, as a linear, branched or cyclic alkyl group. Specifically, methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, n-butyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, tert-amyl group, n-pentyl group, n-hexyl group, cyclopentyl group, A cyclohexyl group, a cyclopentylmethyl group, a cyclopentylethyl group, a cyclohexylmethyl group, a cyclohexylethyl group, etc. can be exemplified. Specific examples of the aryl group which may be substituted include a phenyl group, a methylphenyl group, a naphthyl group, an anthryl group, a phenanthryl. Group, pyrenyl group and the like. m is 0 or 1, n is 0, 1, 2, or 3, and 2m + n = 2 or 3.
RL06は炭素数1〜8の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基又は炭素数6〜20の置換されていてもよいアリール基を示し、具体的にはRL05と同様のものが例示できる。RL07〜RL16はそれぞれ独立に水素原子又は炭素数1〜15のヘテロ原子を含んでもよい1価の炭化水素基を示し、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、tert−アミル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、n−オクチル基、n−ノニル基、n−デシル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロペンチルメチル基、シクロペンチルエチル基、シクロペンチルブチル基、シクロヘキシルメチル基、シクロヘキシルエチル基、シクロヘキシルブチル基等の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、これらの水素原子の一部が水酸基、アルコキシ基、カルボキシ基、アルコキシカルボニル基、オキソ基、アミノ基、アルキルアミノ基、シアノ基、メルカプト基、アルキルチオ基、スルホ基等に置換されたものを例示できる。RL07〜RL16は互いに環を形成していてもよく(例えば、RL07とRL08、RL07とRL09、RL08とRL10、RL09とRL10、RL11とRL12、RL13とRL14等)、その場合には炭素数1〜15のヘテロ原子を含んでもよい2価の炭化水素基を示し、上記1価の炭化水素基で例示したものから水素原子を1個除いたもの等を例示できる。また、RL07〜RL16は隣接する炭素に結合するもの同士で何も介さずに結合し、二重結合を形成してもよい(例えば、RL07とRL09、RL09とRL15、RL13とRL15等)。 R L06 represents a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 8 carbon atoms or an optionally substituted aryl group having 6 to 20 carbon atoms, and specific examples thereof are the same as those of R L05. it can. R L07 to R L16 each independently represent a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group that may contain a hetero atom having 1 to 15 carbon atoms, such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, tert-amyl group, n-pentyl group, n-hexyl group, n-octyl group, n-nonyl group, n-decyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, cyclopentylmethyl group, Linear, branched or cyclic alkyl groups such as cyclopentylethyl group, cyclopentylbutyl group, cyclohexylmethyl group, cyclohexylethyl group, cyclohexylbutyl group, and some of these hydrogen atoms are hydroxyl groups, alkoxy groups, carboxy groups, alkoxy groups Carbonyl group, oxo group, amino group, alkylamino group, cyano group, mercapto group, Kiruchio group, can be exemplified those sulfo group. R L07 to R L16 may form a ring with each other (for example, R L07 and R L08 , R L07 and R L09 , R L08 and R L10 , R L09 and R L10 , R L11 and R L12 , R L13 And R L14 ), in which case a divalent hydrocarbon group which may contain a heteroatom having 1 to 15 carbon atoms is shown, and one hydrogen atom is removed from those exemplified above for the monovalent hydrocarbon group The thing etc. can be illustrated. R L07 to R L16 may be bonded to each other adjacent to each other to form a double bond (for example, R L07 and R L09 , R L09 and R L15 , R L13 and R L15 etc.).
上記式(L1)で示される酸不安定基のうち直鎖状又は分岐状のものとしては、具体的には下記の基が例示できる。 Of the acid labile groups represented by the formula (L1), specific examples of the linear or branched ones include the following groups.
上記式(L1)で示される酸不安定基のうち環状のものとしては、具体的にはテトラヒドロフラン−2−イル基、2−メチルテトラヒドロフラン−2−イル基、テトラヒドロピラン−2−イル基、2−メチルテトラヒドロピラン−2−イル基等が例示できる。 Among the acid labile groups represented by the above formula (L1), specific examples of cyclic groups include tetrahydrofuran-2-yl group, 2-methyltetrahydrofuran-2-yl group, tetrahydropyran-2-yl group, 2 -A methyltetrahydropyran-2-yl group etc. can be illustrated.
上記式(L2)の酸不安定基としては、具体的にはtert−ブトキシカルボニル基、tert−ブトキシカルボニルメチル基、tert−アミロキシカルボニル基、tert−アミロキシカルボニルメチル基、1,1−ジエチルプロピルオキシカルボニル基、1,1−ジエチルプロピルオキシカルボニルメチル基、1−エチルシクロペンチルオキシカルボニル基、1−エチルシクロペンチルオキシカルボニルメチル基、1−エチル−2−シクロペンテニルオキシカルボニル基、1−エチル−2−シクロペンテニルオキシカルボニルメチル基、1−エトキシエトキシカルボニルメチル基、2−テトラヒドロピラニルオキシカルボニルメチル基、2−テトラヒドロフラニルオキシカルボニルメチル基等が例示できる。 Specific examples of the acid labile group of the above formula (L2) include tert-butoxycarbonyl group, tert-butoxycarbonylmethyl group, tert-amyloxycarbonyl group, tert-amyloxycarbonylmethyl group, 1,1-diethyl. Propyloxycarbonyl group, 1,1-diethylpropyloxycarbonylmethyl group, 1-ethylcyclopentyloxycarbonyl group, 1-ethylcyclopentyloxycarbonylmethyl group, 1-ethyl-2-cyclopentenyloxycarbonyl group, 1-ethyl-2 Examples include -cyclopentenyloxycarbonylmethyl group, 1-ethoxyethoxycarbonylmethyl group, 2-tetrahydropyranyloxycarbonylmethyl group, 2-tetrahydrofuranyloxycarbonylmethyl group and the like.
上記式(L3)の酸不安定基としては、具体的には1−メチルシクロペンチル、1−エチルシクロペンチル、1−n−プロピルシクロペンチル、1−イソプロピルシクロペンチル、1−n−ブチルシクロペンチル、1−sec−ブチルシクロペンチル、1−メチルシクロヘキシル、1−エチルシクロヘキシル、3−メチル−1−シクロペンテン−3−イル、3−エチル−1−シクロペンテン−3−イル、3−メチル−1−シクロヘキセン−3−イル、3−エチル−1−シクロヘキセン−3−イル等が例示できる。
上記式(L4)の酸不安定基としては、具体的には下記の基が例示できる。
Specific examples of the acid labile group of the above formula (L3) include 1-methylcyclopentyl, 1-ethylcyclopentyl, 1-n-propylcyclopentyl, 1-isopropylcyclopentyl, 1-n-butylcyclopentyl, 1-sec- Butylcyclopentyl, 1-methylcyclohexyl, 1-ethylcyclohexyl, 3-methyl-1-cyclopenten-3-yl, 3-ethyl-1-cyclopenten-3-yl, 3-methyl-1-cyclohexen-3-yl, 3 -Ethyl-1-cyclohexen-3-yl and the like can be exemplified.
Specific examples of the acid labile group of the above formula (L4) include the following groups.
また、R015の酸不安定基の三級アルキル基、トリアルキルシリル基、オキソアルキル基としては、先に例示したものを挙げることができる。
上記式(L5)の酸不安定基としては、具体的には下記の基が例示できる。
In addition, examples of the tertiary alkyl group, trialkylsilyl group, and oxoalkyl group of the acid labile group represented by R015 include those exemplified above.
Specific examples of the acid labile group of the above formula (L5) include the following groups.
なお、化学増幅型レジスト材料に用いる酸発生剤としては、反射防止膜材料に関して説明した酸発生剤と同様のものを使用することができる。 As the acid generator used for the chemically amplified resist material, the same acid generator as that described for the antireflection film material can be used.
以下、合成例及び実施例を示して本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの記載によって限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although a synthesis example and an Example are shown and this invention is demonstrated concretely, this invention is not limited by these description.
[合成例1]
テトラヒドロフラン(THF)200g、純水100gにトリス(トリメチルシリル)シリルエチルトリメトキシシラン31.6gと3−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン28.3gを溶解させ、液温を35℃にし、37%塩酸水21gを1時間かけて滴下し、その後64℃に昇温し、シラノールの縮合反応とエポキシ基の開環反応、塩酸の付加反応を行った。
[Synthesis Example 1]
31.6 g of tris (trimethylsilyl) silylethyltrimethoxysilane and 28.3 g of 3-glycidoxypropyltriethoxysilane were dissolved in 200 g of tetrahydrofuran (THF) and 100 g of pure water. 21 g was added dropwise over 1 hour, and then the temperature was raised to 64 ° C. to conduct silanol condensation reaction, epoxy group ring-opening reaction, and hydrochloric acid addition reaction.
前記反応液にジエチルエーテル200gを加え、水層を分別し、有機液層を超純水で2回洗浄し、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)200gを加え、液温を60℃に加熱しながらの減圧下にTHF、ジエチルエーテル水を除去し、下記に示すポリマー1を得た。 200 g of diethyl ether was added to the reaction solution, the aqueous layer was separated, the organic liquid layer was washed twice with ultrapure water, 200 g of propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) was added, and the liquid temperature was heated to 60 ° C. Under reduced pressure, THF and diethyl ether water were removed to obtain polymer 1 shown below.
ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によってポリスチレン換算の分子量(Mw)を求め、C13−NMRによって共重合比を下記の通りに求めた。 The molecular weight (Mw) in terms of polystyrene was determined by gel permeation chromatography (GPC), and the copolymerization ratio was determined by C 13 -NMR as follows.
[合成例2]
テトラヒドロフラン200g、純水100gにトリス(トリメチルシリル)シリルエチルトリメトキシシラン31.6gと3−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン28.3gを溶解させ、液温を35℃にし、70%硝酸9.6gを1時間かけて滴下し、その後64℃に昇温し、シラノールの縮合反応とエポキシ基の開環反応を行った。
[Synthesis Example 2]
Dissolve 31.6 g of tris (trimethylsilyl) silylethyltrimethoxysilane and 28.3 g of 3-glycidoxypropyltriethoxysilane in 200 g of tetrahydrofuran and 100 g of pure water, bring the liquid temperature to 35 ° C., and add 9.6 g of 70% nitric acid. The solution was added dropwise over 1 hour, and then the temperature was raised to 64 ° C. to conduct a silanol condensation reaction and an epoxy group ring-opening reaction.
前記反応液にジエチルエーテル200gを加え、水層を分別し、有機液層を超純水で2回洗浄し、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)200gを加え、液温を60℃に加熱しながらの減圧下にTHF、ジエチルエーテル水を除去し、下記に示すポリマー2を得た。
ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によってポリスチレン換算の分子量(Mw)を求め、C13−NMRによって共重合比を下記の通りに求めた。
200 g of diethyl ether was added to the reaction solution, the aqueous layer was separated, the organic liquid layer was washed twice with ultrapure water, 200 g of propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) was added, and the liquid temperature was heated to 60 ° C. Under reduced pressure, THF and diethyl ether water were removed to obtain polymer 2 shown below.
The molecular weight (Mw) in terms of polystyrene was determined by gel permeation chromatography (GPC), and the copolymerization ratio was determined by C 13 -NMR as follows.
[合成例3]
テトラヒドロフラン200g、純水100gにトリス(トリメチルシリル)シリルエチルトリメトキシシラン15.9gと3−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン28.3gと1−ナフチルトリエトキシシラン13.9gを溶解させ、液温を35℃にし、70%硝酸9.6gを1時間かけて滴下し、その後64℃に昇温し、シラノールの縮合反応とエポキシ基の開環反応を行った。
[Synthesis Example 3]
In 200 g of tetrahydrofuran and 100 g of pure water, 15.9 g of tris (trimethylsilyl) silylethyltrimethoxysilane, 28.3 g of 3-glycidoxypropyltriethoxysilane and 13.9 g of 1-naphthyltriethoxysilane were dissolved, and the liquid temperature was 35. Then, 9.6 g of 70% nitric acid was added dropwise over 1 hour, and then the temperature was raised to 64 ° C. to conduct a silanol condensation reaction and an epoxy group ring-opening reaction.
前記反応液にジエチルエーテル200gを加え、水層を分別し、有機液層を超純水で2回洗浄し、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)200gを加え、液温を60℃に加熱しながらの減圧下にTHF、ジエチルエーテル水を除去し、下記に示すポリマー3を得た。
ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によってポリスチレン換算の分子量(Mw)を求め、C13−NMRによって共重合比を下記の通りに求めた。
200 g of diethyl ether was added to the reaction solution, the aqueous layer was separated, the organic liquid layer was washed twice with ultrapure water, 200 g of propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) was added, and the liquid temperature was heated to 60 ° C. Under reduced pressure, THF and diethyl ether water were removed to obtain polymer 3 shown below.
The molecular weight (Mw) in terms of polystyrene was determined by gel permeation chromatography (GPC), and the copolymerization ratio was determined by C 13 -NMR as follows.
[合成例4]
テトラヒドロフラン200g、純水100gにトリス(トリメチルシリル)シリルエチルトリメトキシシラン31.6gと3−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン28.3gを溶解させ、液温を35℃にし、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド5水和物5gを1時間かけて滴下し、その後60℃に昇温し、シラノールの縮合反応を行った。
前記反応液にジエチルエーテル200g加え、水層を分別し、有機液層を超純水で2回洗浄し、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)200gを加え、液温を60℃に加熱しながらの減圧下にTHF、ジエチルエーテル水を除去し、下記に示すポリマー4を得た。
ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によってポリスチレン換算の分子量(Mw)を求め、C13−NMRによって共重合比を下記の通りに求めた。
[Synthesis Example 4]
In 200 g of tetrahydrofuran and 100 g of pure water, 31.6 g of tris (trimethylsilyl) silylethyltrimethoxysilane and 28.3 g of 3-glycidoxypropyltriethoxysilane were dissolved, the liquid temperature was adjusted to 35 ° C., tetramethylammonium hydroxide 5 water 5 g of the Japanese product was added dropwise over 1 hour, and then the temperature was raised to 60 ° C. to conduct a silanol condensation reaction.
200 g of diethyl ether was added to the reaction liquid, the aqueous layer was separated, the organic liquid layer was washed twice with ultrapure water, 200 g of propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) was added, and the liquid temperature was heated to 60 ° C. Under reduced pressure, THF and diethyl ether water were removed to obtain a polymer 4 shown below.
The molecular weight (Mw) in terms of polystyrene was determined by gel permeation chromatography (GPC), and the copolymerization ratio was determined by C 13 -NMR as follows.
[実施例]
上記ポリマー1〜4で示されるシリコーンポリマー、AG1,2で示される酸発生剤、CR1,2で示される架橋剤をFC−430(住友スリーエム社製)0.1質量%を含む溶媒中に表1に示す割合で溶解させ、0.1μmのフッ素樹脂製のフィルターで濾過することによって反射防止膜溶液をそれぞれ調製した。
[Example]
The silicone polymer represented by the above polymers 1 to 4, the acid generator represented by AG1 and 2, and the crosslinking agent represented by CR1 and 2 are represented in a solvent containing 0.1% by mass of FC-430 (manufactured by Sumitomo 3M). Antireflective film solutions were prepared by dissolving at a ratio shown in 1 and filtering through a 0.1 μm fluororesin filter.
次に、上記反射防止膜溶液をシリコン基板上に塗布して、200℃で120秒間ベークして膜厚193nmの反射防止膜を形成した(以下、BARC1〜6と略称する)。J.A.ウーラム社の入射角度可変の分光エリプソメーター(VASE)で波長193nmにおけるBARC1〜6の屈折率(n,k)を求めた結果を表1に示す。 Next, the antireflection film solution was applied onto a silicon substrate and baked at 200 ° C. for 120 seconds to form an antireflection film having a thickness of 193 nm (hereinafter abbreviated as BARC 1 to 6). J. et al. A. Table 1 shows the results of obtaining the refractive indices (n, k) of BARC 1 to 6 at a wavelength of 193 nm using a spectroscopic ellipsometer (VASE) with variable incident angle from Woollam.
次に、表2に示す組成でArF用レジストポリマー1〜3、酸発生剤PAG1、塩基添加剤、溶媒からなるArF用レジスト液1〜3を調製した。このレジスト液を上記反射防止膜BARC1〜6が形成されているシリコン基板上に塗布して、120℃で60秒間ベークし、膜厚250nmのレジスト膜層を形成した。次いで、ArF露光装置(ニコン社製;S305B、NA0.68、σ0.85、2/3輪体照明、Crマスク)で露光し、110℃で90秒間ベーク(PEB)し、2.38質量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)水溶液で現像し、ポジ型のパターンを得た。得られたパターンの0.11μmL/Sのパターン形状を観察し、基板付近で裾引きやアンダーカット、インターミキシング現象が起きておらず、矩形のパターンが得られていることを確認した。 Next, resist solutions 1 to 3 for ArF comprising ArF resist polymers 1 to 3, an acid generator PAG1, a base additive, and a solvent having the composition shown in Table 2 were prepared. This resist solution was applied on the silicon substrate on which the antireflection films BARC1 to BARC1-6 were formed, and baked at 120 ° C. for 60 seconds to form a resist film layer having a thickness of 250 nm. Next, the film was exposed with an ArF exposure apparatus (Nikon Corp .; S305B, NA 0.68, σ 0.85, 2/3 ring illumination, Cr mask), baked at 110 ° C. for 90 seconds (PEB), and 2.38% by mass. Development was performed with an aqueous tetramethylammonium hydroxide (TMAH) solution to obtain a positive pattern. The pattern shape of 0.11 μmL / S of the obtained pattern was observed, and it was confirmed that no bottoming, undercut, or intermixing phenomenon occurred in the vicinity of the substrate, and a rectangular pattern was obtained.
次いでドライエッチング耐性のテストを行った。まず、前記屈折率測定に用いたものと同じ反射防止膜(BARC1〜6)を作製し、また、前記と同様に表2に示す組成でレジスト液を調製した。 Next, a dry etching resistance test was performed. First, the same antireflection film (BARC 1 to 6) used for the refractive index measurement was prepared, and a resist solution was prepared with the composition shown in Table 2 in the same manner as described above.
(1)上記の反射防止膜及びレジスト膜のCHF3/CF4系ガスでのエッチング試験
東京エレクトロン株式会社製ドライエッチング装置TE−8500Pを用い、エッチング前後の反射防止膜及びレジストの膜厚差を測定し、結果を表3に示した。
エッチング条件は下記に示す通りである。
チャンバー圧力 40.0Pa
RFパワー 1,300W
ギャップ 9mm
CHF3ガス流量 30ml/min
CF4ガス流量 30ml/min
Arガス流量 100ml/min
時間 10sec
(1) Etching test of the above antireflection film and resist film with CHF 3 / CF 4 gas Using a dry etching apparatus TE-8500P manufactured by Tokyo Electron Co., Ltd., the difference in film thickness between the antireflection film and the resist before and after etching is measured. The results are shown in Table 3.
Etching conditions are as shown below.
Chamber pressure 40.0Pa
RF power 1,300W
Gap 9mm
CHF 3 gas flow rate 30ml / min
CF 4 gas flow rate 30ml / min
Ar gas flow rate 100ml / min
Time 10sec
(2)Cl2/BCl3系ガスでのエッチング試験
日電アネルバ株式会社製ドライエッチング装置L−507D−Lを用い、エッチング前後のポリマー膜の膜厚差を求めた。
エッチング条件は下記に示す通りである。
チャンバー圧力 40.0Pa
RFパワー 300W
ギャップ 9mm
Cl2ガス流量 30ml/min
BCl3ガス流量 30ml/min
CHF3ガス流量 100ml/min
O2ガス流量 2ml/min
時間 60sec
(2) Cl 2 / BCl 3 system using an etching test Nichiden Anelva Co., Ltd. dry etching apparatus L-507D-L Gas was calculated the difference between the film thickness of before and after etching of the polymer film.
Etching conditions are as shown below.
Chamber pressure 40.0Pa
RF power 300W
Gap 9mm
Cl 2 gas flow rate 30ml / min
BCl 3 gas flow rate 30ml / min
CHF 3 gas flow rate 100ml / min
O 2 gas flow rate 2ml / min
60 sec
表1に示すように、いずれのBARCも屈折率のk値が0.15以上で、十分な反射防止効果を発揮できるだけの吸光係数であり、表3に示すようにCF4/CHF3ガスのドライエッチングの速度もレジストに比べて十分に速い速度であり、SiO2膜に比べれば十分に遅く、SiO2膜エッチングにおけるハードマスクとしての十分な機能を有する。一方、表4に示すように基板p−SiをエッチングするためのCl2/BCl3エッチングにおいて、p−Siに比較して十分に遅く、ハードマスクとしての性能を満たしている。また、パターニング後のレジスト形状も良好であることが認められた。 As shown in Table 1, each BARC has a refractive index k value of 0.15 or more, and is an extinction coefficient sufficient to exhibit a sufficient antireflection effect. As shown in Table 3, the CF 4 / CHF 3 gas The dry etching rate is sufficiently faster than that of the resist, sufficiently slower than the SiO 2 film, and has a sufficient function as a hard mask in the SiO 2 film etching. On the other hand, as shown in Table 4, Cl 2 / BCl 3 etching for etching the substrate p-Si is sufficiently slower than p-Si and satisfies the performance as a hard mask. Moreover, it was recognized that the resist shape after patterning is also good.
1 基板
2 被加工膜
3 有機膜
4 反射防止膜
5 レジスト膜
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate 2 Film to be processed 3 Organic film 4 Antireflection film 5 Resist film
Claims (8)
An antireflection film material according to any one of claims 2 to 5 is applied on a substrate to be processed, baked to form an antireflection film layer, a photoresist solution is applied thereon, and prebaked. A photoresist film layer is formed, the pattern circuit area is irradiated with radiation, developed with a developer to form a resist pattern, and the anti-reflection film layer is processed with a dry etching apparatus using the photoresist layer as a mask, and then dried. A pattern forming method comprising processing a substrate to be processed by etching using an antireflection film layer as a hard mask.
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