JP2006063016A - New compound, polymer and radiation-sensitive resin composition - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は新規化合物、重合体および感放射線性樹脂組成物に関し、特にKrFエキシマレーザーあるいはArFエキシマレーザー等の遠紫外線、シンクロトロン放射線等のX線、電子線等の荷電粒子線の如き各種の放射線を使用する微細加工に有用な化学増幅型レジストとして好適に使用できる感放射線性樹脂組成物、その組成物に利用できる重合体およびこの重合体合成に用いられる新規化合物に関する。 The present invention relates to a novel compound, a polymer and a radiation sensitive resin composition, and in particular, various radiations such as deep ultraviolet rays such as KrF excimer laser or ArF excimer laser, X-rays such as synchrotron radiation, and charged particle beams such as electron beams. The present invention relates to a radiation-sensitive resin composition that can be suitably used as a chemically amplified resist useful for microfabrication using a polymer, a polymer that can be used in the composition, and a novel compound that is used in the synthesis of the polymer.
集積回路素子の製造に代表される微細加工の分野においては、より高い集積度を得るために、最近ではArFエキシマレーザー(波長193nm)、F2エキシマレーザー(波長157nm)等を用いた200nm程度以下のレベルでの微細加工が可能なリソグラフィー技術が必要とされている。このようなエキシマレーザーによる照射に適した感放射線性樹脂組成物として、酸解離性官能基を有する成分と放射線の照射により酸を発生する成分である酸発生剤とによる化学増幅効果を利用した化学増幅型感放射線性組成物が数多く提案されている。例えば、樹脂成分として、ノルボルナン環誘導体を有する単量体ユニットを含む特定の構造を樹脂成分とするフォトレジスト用高分子化合物が知られている(特許文献1、特許文献2)。
樹脂成分は、ラジカル重合により合成され、その重合度を制御するために連鎖移動剤が用いられる場合がある。連鎖移動剤としては、トリメチロールプロパントリス(3−メルカプトプロピオネート)、ペンタエリスリトールテトラキス(3−メルカプトプロピオネート)などが知られている。 The resin component is synthesized by radical polymerization, and a chain transfer agent may be used to control the degree of polymerization. Known chain transfer agents include trimethylolpropane tris (3-mercaptopropionate), pentaerythritol tetrakis (3-mercaptopropionate), and the like.
しかしながら、半導体分野において、より高い集積度が求められるようになると、レジストである感放射線性樹脂組成物はより優れた解像度が必要とされるようになってきた。また、同時により微細化が進むにつれて、パターンのラインエッジラフネスを低減する要求もますます強めてきた。また微細化に伴い、プロセス条件に対するマージンの低減も要求された。半導体産業の微細化の進歩につれ、このような解像度の優れる、パターンラインエッジラフネスの小さい、並びにパターン粗密依存性の小さいような条件を満たす感放射線性樹脂組成物の開発が急務になっている。 However, when a higher degree of integration is required in the semiconductor field, a radiation-sensitive resin composition that is a resist is required to have better resolution. At the same time, as the miniaturization progresses, the demand for reducing the line edge roughness of the pattern has increased. In addition, with the miniaturization, a reduction in margin for process conditions has been demanded. With the progress of miniaturization in the semiconductor industry, there is an urgent need to develop a radiation-sensitive resin composition that satisfies such conditions as excellent resolution, low pattern line edge roughness, and low pattern density dependency.
本発明は、放射線に対する透明性が高く、しかも感度、解像度、ドライエッチング耐性、パターン形状等のレジストとしての基本物性に優れ、解像性能が高く、パターンのラインエッジラフネスが小さい感放射線性樹脂組成物、その組成物に利用できる重合体およびこの重合体合成に用いられる新規化合物の提供を目的とする。 The present invention is a radiation-sensitive resin composition having high transparency to radiation, excellent basic properties as a resist such as sensitivity, resolution, dry etching resistance, pattern shape, etc., high resolution performance, and low pattern line edge roughness. It is an object of the present invention to provide a polymer, a polymer that can be used in the composition, and a novel compound used in the synthesis of the polymer.
本発明の新規化合物は、下記式(1)で表されることを特徴とする。
また、上記式(1)で表される新規化合物が連鎖移動剤であることを特徴とする。
The novel compound of the present invention is represented by the following formula (1).
The novel compound represented by the above formula (1) is a chain transfer agent.
本発明の重合体は、下記式(2)で表される基を含み、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)で測定したポリスチレン換算重量平均分子量が2,000〜100,000であることを特徴とする。
また、上記重合体は酸解離性基を有する繰返し単位を含有することを特徴とする。
The polymer of the present invention comprises a group represented by the following formula (2), and has a polystyrene-reduced weight average molecular weight measured by gel permeation chromatography (GPC) of 2,000 to 100,000. To do.
The polymer contains a repeating unit having an acid dissociable group.
本発明の感放射線性樹脂組成物は、アルカリ不溶性またはアルカリ難溶性であって酸の作用によりアルカリ易溶性となる酸解離性基含有樹脂と、感放射線性酸発生剤とを含有する感放射線性樹脂組成物であって、上記酸解離性基含有樹脂が上記本発明の重合体であることを特徴とする。 The radiation-sensitive resin composition of the present invention is a radiation-sensitive material containing an acid-dissociable group-containing resin that is insoluble or hardly soluble in alkali and easily soluble in alkali by the action of an acid, and a radiation-sensitive acid generator. A resin composition, wherein the acid-dissociable group-containing resin is the polymer of the present invention.
本発明の感放射線性樹脂組成物は活性放射線、特に、ArFエキシマレーザー(波長193nm)に代表される遠紫外線に感応する化学増幅型レジストとして、放射線に対する透明性が高く、ドライエッチング耐性、パターン形状も良好であるレジストとしての基本的性能を有しているだけでなく、第一に、解像性能を高めることが可能で、第二に、現像後のパターンラインエッジラフネスを低減することができる。特に樹脂成分として式(2)で表される基を含む重合体を用いることにより、上記効果がより向上する。 The radiation-sensitive resin composition of the present invention is a chemically amplified resist that is sensitive to actinic radiation, particularly far ultraviolet rays represented by ArF excimer laser (wavelength 193 nm), and has high transparency to radiation, dry etching resistance, and pattern shape. In addition to having basic performance as a good resist, firstly, it is possible to improve resolution performance, and secondly, it is possible to reduce pattern line edge roughness after development. . In particular, by using a polymer containing a group represented by the formula (2) as a resin component, the above effect is further improved.
本発明は式(1)で表される新規化合物をラジカル重合の連鎖移動剤として、通常の連鎖移動剤量よりも多量に用いることにより、連鎖移動機構で導入される式(2)で表される末端基を有する酸解離性基含有重合体が得られ、この重合体を用いることにより、レジストとしての基本物性に優れ、解像性能が高く、パターンのラインエッジラフネスが小さい感放射線性樹脂組成物が得られるとの知見に基づくものである。 The present invention is represented by the formula (2) introduced by the chain transfer mechanism by using the novel compound represented by the formula (1) as a chain transfer agent for radical polymerization in a larger amount than a normal chain transfer agent amount. A radiation-sensitive resin composition having excellent basic physical properties as a resist, high resolution performance, and low pattern line edge roughness. This is based on the knowledge that products can be obtained.
式(1)および式(2)において、Aは2価の有機基を表す。2価の有機基としては、例えば、置換もしくは非置換の2価の炭化水素基、主鎖にヘテロ原子を有する2価の基等を挙げることができる。
上記非置換の2価の炭化水素基としては、例えば、メチレン基;1,1−エチレン基、1,2−エチレン基、プロピレン基、トリメチレン基、テトラメチレン基、ペンタメチレン基、ヘキサメチレン基等の炭素数2〜8のアルキレン基;1,3−シクロペンチレン基、1,3−シクロヘキシレン基、1,4−シクロヘキシレン基等の炭素数3〜10のシクロアルキレン基;1,3−フェニレン基、1,4−フェニレン基、メチル−1,4−フェニレン基、1,4−フェニレンメチレン基等の炭素数6〜14のアリーレン基等を挙げることができる。
In Formula (1) and Formula (2), A represents a divalent organic group. Examples of the divalent organic group include a substituted or unsubstituted divalent hydrocarbon group and a divalent group having a hetero atom in the main chain.
Examples of the unsubstituted divalent hydrocarbon group include a methylene group; 1,1-ethylene group, 1,2-ethylene group, propylene group, trimethylene group, tetramethylene group, pentamethylene group, hexamethylene group, and the like. An alkylene group having 2 to 8 carbon atoms; a cycloalkylene group having 3 to 10 carbon atoms such as a 1,3-cyclopentylene group, a 1,3-cyclohexylene group and a 1,4-cyclohexylene group; Examples thereof include arylene groups having 6 to 14 carbon atoms such as phenylene group, 1,4-phenylene group, methyl-1,4-phenylene group and 1,4-phenylenemethylene group.
Aで表される2価の炭化水素基に対する置換基のうち、メチレン基およびアルキレン基に対するものとしては、例えば、ヒドロキシル基、カルボキシル基、シアノ基、炭素数1〜4のアルコキシル基(例えば、メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、i−プロポキシ基、n−ブトキシ基、2−メチルプロポキシ基、1−メチルプロポキシ基、t−ブトキシ基等)、炭素数2〜5のアルキルカルボニルオキシ基(例えば、メチルカルボニルオキシ基、エチルカルボニルオキシ基、t−ブチルカルボニルオキシ基等)、炭素数2〜5のアルコキシカルボニル基(例えば、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、t−ブトキシカルボニル基等)、炭素数3〜6のアルコキシカルボニルアルコキシ基(例えば、メトキシカルボニルメトキシ基、エトキシカルボニルメトキシ基、t−ブトキシカルボニルメトキシ基等)、ハロゲン原子(例えば、フッ素原子、塩素原子等)等の1個以上あるいは1種以上を挙げることができる。 Among the substituents for the divalent hydrocarbon group represented by A, those for the methylene group and alkylene group include, for example, a hydroxyl group, a carboxyl group, a cyano group, and an alkoxyl group having 1 to 4 carbon atoms (for example, methoxy group). Group, ethoxy group, n-propoxy group, i-propoxy group, n-butoxy group, 2-methylpropoxy group, 1-methylpropoxy group, t-butoxy group, etc.), alkylcarbonyloxy group having 2 to 5 carbon atoms ( For example, a methylcarbonyloxy group, an ethylcarbonyloxy group, a t-butylcarbonyloxy group, etc.), an alkoxycarbonyl group having 2 to 5 carbon atoms (for example, a methoxycarbonyl group, an ethoxycarbonyl group, a t-butoxycarbonyl group, etc.), carbon A number 3 to 6 alkoxycarbonylalkoxy group (for example, methoxycarbonylmeth) Shi group, ethoxycarbonylmethoxy group, t-butoxycarbonyl methoxy group), a halogen atom (e.g., fluorine atom, may be mentioned one or more types of chlorine atoms, etc.) or the like.
Aで表される2価の炭化水素基に対する置換基のうち、シクロアルキレン基およびアリーレン基に対するものとしては、例えば、ヒドロキシル基、カルボキシル基、オキソ基(=O)、炭素数1〜4のアルキル基(例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、t−ブチル基等)、炭素数1〜4のヒドロキシアルキル基(例えば、ヒドロキシメチル基、1−ヒドロキシエチル基、2−ヒドロキシエチル基、1−ヒドロキシプロピル基、2−ヒドロキシプロピル基、3−ヒドロキシプロピル基、1−ヒドロキシブチル基、2−ヒドロキシブチル基、3−ヒドロキシブチル基、4−ヒドロキシブチル基等)、炭素数1〜4のアルコキシル基(例えば、メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、i−プロポキシ基、n−ブトキシ基、2−メチルプロポキシ基、1−メチルプロポキシ基、t−ブトキシ基等)、シアノ基、炭素数2〜5のシアノアルキル基(例えば、シアノメチル基、2−シアノエチル基、3−シアノプロピル基、4−シアノブチル基等)、炭素数2〜5のアルキルカルボニルオキシ基(例えば、メチルカルボニルオキシ基、エチルカルボニルオキシ基、t−ブチルカルボニルオキシ基等)、炭素数2〜5のアルコキシカルボニル基(例えば、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、t−ブトキシカルボニル基等)、炭素数3〜6のアルコキシカルボニルアルコキシ基(例えば、メトキシカルボニルメトキシ基、エトキシカルボニルメトキシ基、t−ブトキシカルボニルメトキシ基等)、ハロゲン原子(例えば、フッ素原子、塩素原子等)、炭素数1〜4のフルオロアルキル基(例えば、フルオロメチル基、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基等)等の1個以上あるいは1種以上を挙げることができる。 Among the substituents for the divalent hydrocarbon group represented by A, examples of the substituent for the cycloalkylene group and the arylene group include a hydroxyl group, a carboxyl group, an oxo group (= O), and an alkyl having 1 to 4 carbon atoms. Group (for example, methyl group, ethyl group, n-propyl group, i-propyl group, n-butyl group, t-butyl group, etc.), C1-C4 hydroxyalkyl group (for example, hydroxymethyl group, 1- Hydroxyethyl group, 2-hydroxyethyl group, 1-hydroxypropyl group, 2-hydroxypropyl group, 3-hydroxypropyl group, 1-hydroxybutyl group, 2-hydroxybutyl group, 3-hydroxybutyl group, 4-hydroxybutyl Group), an alkoxyl group having 1 to 4 carbon atoms (for example, methoxy group, ethoxy group, n-propoxy group, i-propoxy group). Group, n-butoxy group, 2-methylpropoxy group, 1-methylpropoxy group, t-butoxy group, etc.), cyano group, cyanoalkyl group having 2 to 5 carbon atoms (for example, cyanomethyl group, 2-cyanoethyl group, 3 -Cyanopropyl group, 4-cyanobutyl group, etc.), C2-C5 alkylcarbonyloxy group (for example, methylcarbonyloxy group, ethylcarbonyloxy group, t-butylcarbonyloxy group, etc.), C2-C5 Alkoxycarbonyl groups (for example, methoxycarbonyl group, ethoxycarbonyl group, t-butoxycarbonyl group, etc.), C3-C6 alkoxycarbonylalkoxy groups (for example, methoxycarbonylmethoxy group, ethoxycarbonylmethoxy group, t-butoxycarbonylmethoxy) Group), halogen atom (for example, fluorine atom, Atom, etc.), fluoroalkyl group having 1 to 4 carbon atoms (e.g., fluoromethyl group, trifluoromethyl group, and a number of one or more types of pentafluoroethyl group) or the like.
Aで表される主鎖にヘテロ原子を有する2価の基としては、例えば、上記置換もしくは非置換の2価の炭化水素基の一方の結合手が―O−に結合した基、上記置換もしくは非置換の2価の炭化水素基の一方の結合手が―S−に結合した基、上記置換もしくは非置換の2価の炭化水素基の両方の結合手が―O−に結合した基、上記置換もしくは非置換の2価の炭化水素基の両方の結合手が―S−に結合した基、上記置換もしくは非置換の2価の炭化水素基の一方の結合手が―O−に、他方の結合手が―S−に結合した基や、−O−、−S−、−SO2−、−SO−、−SO2O−、−CO−、−COO−、−OCOO−、−NR−、−NRCO−、−OCH2CONR−、−O(CH2)2CONR−、−SCH2CONR−、−S(CH2)2CONR−等を挙げることができる。ただし、上記窒素原子に結合する各Rは相互に独立に置換もしくは非置換の炭素数1〜20の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数3〜20の1価の脂環式炭化水素基または炭素数2〜20の直鎖状もしくは分岐状のアルケニル基を示す。
Examples of the divalent group having a hetero atom in the main chain represented by A include, for example, a group in which one bond of the above substituted or unsubstituted divalent hydrocarbon group is bonded to —O—, the above substituted or A group in which one bond of an unsubstituted divalent hydrocarbon group is bonded to —S—, a group in which both bonds of the above substituted or unsubstituted divalent hydrocarbon group are bonded to —O—, A group in which both bonds of a substituted or unsubstituted divalent hydrocarbon group are bonded to -S-, one bond of the above substituted or unsubstituted divalent hydrocarbon group is -O-, A group in which a bond is bonded to —S—, —O—, —S—, —SO 2 —, —SO—, —SO 2 O—, —CO—, —COO—, —OCOO—, —NR—; , -NRCO -, - OCH 2 CONR -, - O (CH 2) 2 CONR -, -
Rで表される非置換の炭素数1〜20の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基の炭素数は、好ましくは1〜18、さらに好ましくは1〜15、特に好ましくは1〜12であり、Rの非置換の1価の脂環式炭化水素基の炭素数は、好ましくは3〜18、さらに好ましくは3〜12、特に好ましくは3〜8であり、Rのアルケニル基の炭素数は、好ましくは2〜18、さらに好ましくは2〜15、特に好ましくは2〜12である。 The number of carbon atoms of the unsubstituted linear or branched alkyl group having 1 to 20 carbon atoms represented by R is preferably 1 to 18, more preferably 1 to 15, particularly preferably 1 to 12, The carbon number of the unsubstituted monovalent alicyclic hydrocarbon group of R is preferably 3 to 18, more preferably 3 to 12, particularly preferably 3 to 8, and the carbon number of the alkenyl group of R is Preferably it is 2-18, More preferably, it is 2-15, Most preferably, it is 2-12.
Rで表される非置換の炭素数1〜20の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、2−メチルプロピル基、1−メチルプロピル基、t−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、n−ヘプチル基、n−オクチル基、n−ノニル基、n−デシル基、n−ウンデシル基、n−ドデシル基、t−ドデシル基、n−トリデシル基、n−テトラデシル基、n−ペンタデシル基、n−ヘキサデシル基、n−ヘプタデシル基、n−オクタデシル基、n−ノナデシル基、n−エイコシル基等を挙げることができる。 Examples of the unsubstituted linear or branched alkyl group having 1 to 20 carbon atoms represented by R include, for example, methyl group, ethyl group, n-propyl group, i-propyl group, n-butyl group, 2 -Methylpropyl group, 1-methylpropyl group, t-butyl group, n-pentyl group, n-hexyl group, n-heptyl group, n-octyl group, n-nonyl group, n-decyl group, n-undecyl group N-dodecyl group, t-dodecyl group, n-tridecyl group, n-tetradecyl group, n-pentadecyl group, n-hexadecyl group, n-heptadecyl group, n-octadecyl group, n-nonadecyl group, n-eicosyl group Etc.
Rの上記アルキル基に対する置換基としては、例えば、ヒドロキシル基、カルボキシル基、シアノ基、炭素数1〜4のアルコキシル基(例えば、メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、i−プロポキシ基、n−ブトキシ基、2−メチルプロポキシ基、1−メチルプロポキシ基、t−ブトキシ基等)、炭素数2〜5のアルキルカルボニルオキシ基(例えば、メチルカルボニルオキシ基、エチルカルボニルオキシ基、t−ブチルカルボニルオキシ基等)、炭素数2〜5のアルコキシカルボニル基(例えば、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、t−ブトキシカルボニル基等)、炭素数3〜6のアルコキシカルボニルアルコキシ基(例えば、メトキシカルボニルメトキシ基、エトキシカルボニルメトキシ基、t−ブトキシカルボニルメトキシ基等)、ハロゲン原子(例えば、フッ素原子、塩素原子等)等の1個以上あるいは1種以上を挙げることができる。 Examples of the substituent for the alkyl group of R include a hydroxyl group, a carboxyl group, a cyano group, and an alkoxyl group having 1 to 4 carbon atoms (for example, a methoxy group, an ethoxy group, an n-propoxy group, an i-propoxy group, n -Butoxy group, 2-methylpropoxy group, 1-methylpropoxy group, t-butoxy group, etc.), alkylcarbonyloxy group having 2 to 5 carbon atoms (for example, methylcarbonyloxy group, ethylcarbonyloxy group, t-butylcarbonyl) Oxy group etc.), C2-C5 alkoxycarbonyl group (e.g. methoxycarbonyl group, ethoxycarbonyl group, t-butoxycarbonyl group etc.), C3-C6 alkoxycarbonylalkoxy group (e.g. methoxycarbonylmethoxy group). , Ethoxycarbonylmethoxy group, t-butoxycarbonyl Methoxy group), a halogen atom (e.g., fluorine atom, may be mentioned one or more types of chlorine atoms, etc.) or the like.
また、Rで表される非置換の炭素数3〜20の1価の脂環式炭化水素基としては、例えば、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等のシクロアルキル基;ノルボルニル基、トリシクロデカニル基、テトラシクロドデシル基、アダマンチル基、メチルアダマンチル基、エチルアダマンチル基、n−ブチルアダマンチル基等の有橋脂環式炭化水素基等を挙げることができる。
さらに、Rの炭素数2〜20の直鎖状もしくは分岐状のアルケニル基としては、ビニル基、イソプロペニル基、1−プロペニル基、2−プロペニル基等を挙げることができる。
Examples of the unsubstituted C 3-20 monovalent alicyclic hydrocarbon group represented by R include, for example, a cycloalkyl group such as a cyclopropyl group, a cyclobutyl group, a cyclopentyl group, and a cyclohexyl group; a norbornyl group And a bridged alicyclic hydrocarbon group such as tricyclodecanyl group, tetracyclododecyl group, adamantyl group, methyladamantyl group, ethyladamantyl group and n-butyladamantyl group.
Furthermore, examples of the linear or branched alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms of R include a vinyl group, an isopropenyl group, a 1-propenyl group, and a 2-propenyl group.
Rの上記脂環式炭化水素基に対する置換基としては、例えば、ヒドロキシル基、カルボキシル基、オキソ基(=O)、炭素数1〜4のアルキル基(例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、t−ブチル基等)、炭素数1〜4のヒドロキシアルキル基(例えば、ヒドロキシメチル基、1−ヒドロキシエチル基、2−ヒドロキシエチル基、1−ヒドロキシプロピル基、2−ヒドロキシプロピル基、3−ヒドロキシプロピル基、1−ヒドロキシブチル基、2−ヒドロキシブチル基、3−ヒドロキシブチル基、4−ヒドロキシブチル基等)、炭素数1〜4のアルコキシル基(例えば、メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、i−プロポキシ基、n−ブトキシ基、2−メチルプロポキシ基、1−メチルプロポキシ基、t−ブトキシ基等)、シアノ基、炭素数2〜5のシアノアルキル基(例えば、シアノメチル基、2−シアノエチル基、3−シアノプロピル基、4−シアノブチル基等)、炭素数2〜5のアルキルカルボニルオキシ基(例えば、メチルカルボニルオキシ基、エチルカルボニルオキシ基、t−ブチルカルボニルオキシ基等)、炭素数2〜5のアルコキシカルボニル基(例えば、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、t−ブトキシカルボニル基等)、炭素数3〜6のアルコキシカルボニルアルコキシ基(例えば、メトキシカルボニルメトキシ基、エトキシカルボニルメトキシ基、t−ブトキシカルボニルメトキシ基等)、ハロゲン原子(例えば、フッ素原子、塩素原子等)、炭素数1〜4のフルオロアルキル基(例えば、フルオロメチル基、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基等)等の1個以上あるいは1種以上を挙げることができる。 Examples of the substituent for R in the alicyclic hydrocarbon group include a hydroxyl group, a carboxyl group, an oxo group (═O), and an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms (for example, a methyl group, an ethyl group, and n-propyl). Group, i-propyl group, n-butyl group, t-butyl group, etc.), C1-C4 hydroxyalkyl group (for example, hydroxymethyl group, 1-hydroxyethyl group, 2-hydroxyethyl group, 1-hydroxy group) Propyl group, 2-hydroxypropyl group, 3-hydroxypropyl group, 1-hydroxybutyl group, 2-hydroxybutyl group, 3-hydroxybutyl group, 4-hydroxybutyl group, etc.), an alkoxyl group having 1 to 4 carbon atoms ( For example, methoxy group, ethoxy group, n-propoxy group, i-propoxy group, n-butoxy group, 2-methylpropoxy group, 1-methylpropoxy group Xy group, t-butoxy group, etc.), cyano group, C2-C5 cyanoalkyl group (e.g., cyanomethyl group, 2-cyanoethyl group, 3-cyanopropyl group, 4-cyanobutyl group, etc.), C2-C2 5 alkylcarbonyloxy groups (for example, methylcarbonyloxy group, ethylcarbonyloxy group, t-butylcarbonyloxy group, etc.), C2-C5 alkoxycarbonyl groups (for example, methoxycarbonyl group, ethoxycarbonyl group, t- Butoxycarbonyl group etc.), C3-C6 alkoxycarbonylalkoxy group (eg methoxycarbonylmethoxy group, ethoxycarbonylmethoxy group, t-butoxycarbonylmethoxy group etc.), halogen atom (eg fluorine atom, chlorine atom etc.) , A fluoroalkyl group having 1 to 4 carbon atoms (for example, full Romechiru group, a trifluoromethyl group, and a number of one or more types of pentafluoroethyl group) or the like.
式(1)において、好ましいAの具体例としては、メチレン基、1,2−エチレン基、トリメチレン基、テトラメチレン基、ペンタメチレン基、ヘキサメチレン基、ジフルオロメチレン基、1,4−シクロヘキシレン基、1,4−フェニレン基、1,4−フェニレンメチレン基、フルオロ−1,4−フェニレン基、1,1,2,2−テトラフルオロペンタメチレン基、−CH2O−、−(CH2)2O−、−(CH2)3O−、−(CH2)4O−、−(CH2)5O−、1,4−シクロヘキシレンオキシ基、1,4−フェニレンオキシ基、−CH2CO−、−(CH2)2CO−、−(CH2)3)CO−、−CH2COO−、−(CH2)2COO−、−(CH2)3COO−、−OCH2COO−、−O(CH2)2COO−、−O(CH2)3COO−、−CH2SO2−、−(CH2)2SO2−、−(CH2)3SO2−、−OCH2SO2−、−O(CH2)2SO2−、−O(CH2)3SO2−、−CH2S−、−(CH2)2S−、−(CH2)3S−、−(CH2)4S−、−(CH2)5S−、1,4−シクロヘキシレンチオ基、1,4−フェニレンチオ基、−OCH2CONR−、−O(CH2)2CONR−、−S(CH2)2CONR−等を挙げることができる。
式(1)において、pは1から3の整数であるが、原料の供給面等からpは1であることが好ましい。
In Formula (1), specific examples of preferable A include a methylene group, 1,2-ethylene group, trimethylene group, tetramethylene group, pentamethylene group, hexamethylene group, difluoromethylene group, 1,4-cyclohexylene group. 1,4-phenylene group, 1,4-phenylenemethylene group, fluoro-1,4-phenylene group, 1,1,2,2-tetrafluoropentamethylene group, —CH 2 O—, — (CH 2 ) 2 O—, — (CH 2 ) 3 O—, — (CH 2 ) 4 O—, — (CH 2 ) 5 O—, 1,4-cyclohexyleneoxy group, 1,4-phenyleneoxy group, —CH 2 CO -, - (CH 2 ) 2 CO -, - (CH 2) 3) CO -, -
In the formula (1), p is an integer of 1 to 3, but it is preferable that p is 1 from the raw material supply surface and the like.
式(1)で表される新規化合物の好ましい例としては、化合物(1−1)〜(1−3)が挙げられる。
式(1)で表される新規化合物は、下記反応式に示すように、オレフィン化合物(1a)とチオ酢酸(1b)とを反応させることにより対応する前駆チオエステル化合物(1c)を合成した後、さらに、その前駆体を塩基で処理することにより合成することができる。(1−1)〜(1−3)の前駆体であるオレフィン化合物(1a)は、例えば式(1−4)と、シクロペンタジエン、フラン、または、チオフェンとのディールスアルダー反応により合成することができる。
上記反応において、オレフィン化合物(1a)のチオ酢酸(1b)に対するモル比は、通常、1〜100、好ましくは1.0〜10である。
この反応は、通常、無溶媒条件で実施する。
反応温度は、通常、−40〜+50℃、好ましくは−20〜+30℃であり、反応時間は、通常、0.1〜72時間、好ましくは0.5〜3時間である。
In the above reaction, the molar ratio of the olefin compound (1a) to the thioacetic acid (1b) is usually 1 to 100, preferably 1.0 to 10.
This reaction is usually carried out under solvent-free conditions.
The reaction temperature is usually −40 to + 50 ° C., preferably −20 to + 30 ° C., and the reaction time is usually 0.1 to 72 hours, preferably 0.5 to 3 hours.
上記反応において、前駆チオエステル化合物(1c)の塩基に対するモル比は、通常、1〜100、好ましくは1.0〜10である。
この反応は通常、トルエン、テトラヒドロフラン、塩化メチレン、ピリジン、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、メタノール、エタノール等の有機溶媒中で行なわれ、好ましくはメタノール、エタノール中で実施される。
反応温度は、通常、−40〜+50℃、好ましくは−20〜+30℃であり、反応時間は、通常、0.1〜72時間、好ましくは0.5〜3時間である。
反応に使用される塩基としては、例えば、トリエチルアミン、ピリジン、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム等を挙げることができ、好ましくは、トリエチルアミン、ピリジン等である。
In the above reaction, the molar ratio of the precursor thioester compound (1c) to the base is usually 1 to 100, preferably 1.0 to 10.
This reaction is usually carried out in an organic solvent such as toluene, tetrahydrofuran, methylene chloride, pyridine, dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, methanol, ethanol or the like, preferably in methanol or ethanol.
The reaction temperature is usually −40 to + 50 ° C., preferably −20 to + 30 ° C., and the reaction time is usually 0.1 to 72 hours, preferably 0.5 to 3 hours.
Examples of the base used in the reaction include triethylamine, pyridine, potassium hydroxide, sodium hydroxide, sodium hydrogen carbonate, potassium hydrogen carbonate, and the like, preferably triethylamine, pyridine and the like.
本発明の重合体は、式(2)で表される基を分子末端に含む重合体であり、この重合体は式(1)で表される新規化合物をラジカル重合の連鎖移動剤として用いることにより得られる。また、本発明の重合体は酸解離性基を有する繰り返し単位を含有することが好ましい。
上記酸解離性基とは、例えば、フェノール性水酸基、カルボキシル基、スルホン酸基等の酸性官能基中の水素原子を置換した基であり、酸の存在下で解離する基を意味する。
このような酸解離性基としては、例えば、置換メチル基、1−置換エチル基、1−置換−n−プロピル基、1−分岐アルキル基、アルコキシカルボニル基、環式酸解離性基等を挙げることができる。
The polymer of the present invention is a polymer containing a group represented by the formula (2) at the molecular end, and this polymer uses a novel compound represented by the formula (1) as a chain transfer agent for radical polymerization. Is obtained. Moreover, it is preferable that the polymer of this invention contains the repeating unit which has an acid dissociable group.
The acid dissociable group is a group in which a hydrogen atom in an acidic functional group such as a phenolic hydroxyl group, a carboxyl group, or a sulfonic acid group is substituted, and means a group that dissociates in the presence of an acid.
Examples of such an acid dissociable group include a substituted methyl group, a 1-substituted ethyl group, a 1-substituted n-propyl group, a 1-branched alkyl group, an alkoxycarbonyl group, and a cyclic acid dissociable group. be able to.
上記置換メチル基としては、例えば、メトキシメチル基、シクロプロピルメチル基、メトキシカルボニルメチル基、t−ブトキシカルボニルメチル基等を挙げることができる。 上記1−置換エチル基としては、例えば、1−メトキシエチル基、1−シクロプロピルオキシエチル基、1−シクロヘキシルオキシエチル基、1−t−ブトキシカルボニルエチル基等を挙げることができる。
上記1−置換−n−プロピル基としては、例えば、1−メトキシ−n−プロピル基、1−エトキシ−n−プロピル基等を挙げることができる。
上記1−分岐アルキル基としては、例えば、t−ブチル基、1,1−ジメチルプロピル基等を挙げることができる。
上記アルコキシカルボニル基としては、例えば、t−ブトキシカルボニル基等を挙げることができる。
上記環式酸解離性基としては、例えば、シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘキセニル基、4−メトキシシクロヘキシル基等を挙げることができる。
Examples of the substituted methyl group include methoxymethyl group, cyclopropylmethyl group, methoxycarbonylmethyl group, t-butoxycarbonylmethyl group and the like. Examples of the 1-substituted ethyl group include 1-methoxyethyl group, 1-cyclopropyloxyethyl group, 1-cyclohexyloxyethyl group, 1-t-butoxycarbonylethyl group and the like.
Examples of the 1-substituted-n-propyl group include 1-methoxy-n-propyl group and 1-ethoxy-n-propyl group.
Examples of the 1-branched alkyl group include a t-butyl group and a 1,1-dimethylpropyl group.
Examples of the alkoxycarbonyl group include a t-butoxycarbonyl group.
Examples of the cyclic acid dissociable group include a cyclopropyl group, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, a cyclohexenyl group, and a 4-methoxycyclohexyl group.
上記酸解離性基のうち、ベンジル基、t−ブトキシカルボニルメチル基、1−メトキシエチル基、1−エトキシエチル基、1−シクロヘキシルオキシエチル基、1−エトキシ−n−プロピル基、t−ブチル基、1,1−ジメチルプロピル基、t−ブトキシカルボニル基、テトラヒドロピラニル基、テトラヒドロフラニル基、テトラヒドロチオピラニル基、テトラヒドロチオフラニル基等が好ましい。 Among the acid dissociable groups, benzyl group, t-butoxycarbonylmethyl group, 1-methoxyethyl group, 1-ethoxyethyl group, 1-cyclohexyloxyethyl group, 1-ethoxy-n-propyl group, t-butyl group 1,1-dimethylpropyl group, t-butoxycarbonyl group, tetrahydropyranyl group, tetrahydrofuranyl group, tetrahydrothiopyranyl group, tetrahydrothiofuranyl group and the like are preferable.
また、式(3)で表される基を酸解離性基として用いることができる。
R1の炭素数1〜4の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、2−メチルプロピル基、1−メチルプロピル基、t−ブチル基等を挙げることができる。これらのアルキル基のうち、メチル基、エチル基等が好ましい。
また、R1の炭素数4〜20の1価の脂環式炭化水素基および何れか2つのR1が相互に結合してそれぞれが結合している炭素原子と共に形成した炭素数4〜20の2価の脂環式炭化水素基としては、例えば、シクロブタン、シクロペンタン、シクロヘキサン、シクロヘプタン、シクロオクタン等のシクロアルカン類に由来する基;アダマンタン、ビシクロ[2.2.1]ヘプタン、トリシクロ[5.2.1.02,6]デカン、テトラシクロ[6.2.1.13,6.02,7]ドデカン等の有橋式炭化水素類に由来する基等を挙げることができる。
これらの1価の脂環式炭化水素基および2価の脂環式炭化水素基のうち、シクロペンタン、シクロヘキサン、アダマンタン、ビシクロ[2.2.1]ヘプタン等に由来する基が好ましい。
また、上記1価または2価の脂環式炭化水素基の置換誘導体における置換基としては、例えば、上記R1の2価の直鎖状もしくは分岐状の炭化水素基および2価の脂環式炭化水素に対する置換基について例示したものと同様の置換基を挙げることができる。
これらの置換基のうち、ヒドロキシル基、カルボキシル基、ヒドロキシメチル基、シアノ基、シアノメチル基等が好ましい。これら置換基は、各置換誘導体中に1個以上あるいは1種以上存在することができる。
Examples of the linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms of R 1 include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an i-propyl group, an n-butyl group, a 2-methylpropyl group, Examples thereof include 1-methylpropyl group and t-butyl group. Of these alkyl groups, a methyl group, an ethyl group, and the like are preferable.
In addition, a monovalent alicyclic hydrocarbon group having 4 to 20 carbon atoms of R 1 and any two R 1 's bonded to each other to form a carbon atom having 4 to 20 carbon atoms. Examples of the divalent alicyclic hydrocarbon group include groups derived from cycloalkanes such as cyclobutane, cyclopentane, cyclohexane, cycloheptane, and cyclooctane; adamantane, bicyclo [2.2.1] heptane, and tricyclo [ 5.2.1.0 2,6 ] decane, tetracyclo [6.2.1.1 3,6 . [0 2,7 ] groups derived from bridged hydrocarbons such as dodecane.
Of these monovalent alicyclic hydrocarbon groups and divalent alicyclic hydrocarbon groups, groups derived from cyclopentane, cyclohexane, adamantane, bicyclo [2.2.1] heptane and the like are preferable.
Examples of the substituent in the substituted derivative of the monovalent or divalent alicyclic hydrocarbon group include, for example, the divalent linear or branched hydrocarbon group of R 1 and a divalent alicyclic group. The substituent similar to what was illustrated about the substituent with respect to a hydrocarbon can be mentioned.
Of these substituents, a hydroxyl group, a carboxyl group, a hydroxymethyl group, a cyano group, a cyanomethyl group, and the like are preferable. One or more or one or more of these substituents may be present in each substituted derivative.
式(3)において、−C(R1)3に相当する構造としては、例えば、t−ブチル基、2−メチル−2−ブチル基、2−エチル−2−ブチル基、3−メチル−3−ブチル基、3−エチル−3−ブチル基、3−メチル−3−ペンチル基等のトリアルキルメチル基;
1−メチルシクロペンチル基、1−エチルシクロペンチル基、1−n−プロピルシクロペンチル基、1−メチルシクロヘキシル基、1−エチルシクロヘキシル基、1−n−プロピルシクロヘキシル基等の1−アルキルシクロアルキル基;
2−メチルアダマンタン−2−イル基、2−メチル−3−ヒドロキシアダマンタン−2−イル基、2−エチルアダマンタン−2−イル基、2−エチル−3−ヒドロキシアダマンタン−2−イル基、2−n−プロピルアダマンタン−2−イル基、2−n−ブチルアダマンタン−2−イル基、2−メトキシメチルアダマンタン−2−イル基、2−メトキシメチル−3−ヒドロキシアダマンタン−2−イル基、2−エトキシメチルアダマンタン−2−イル基、2−n−プロポキシメチルアダマンタン−2−イル基、2−メチルビシクロ[2.2.1]ヘプタン−2−イル基、2−メチル−5−ヒドロキシビシクロ[2.2.1]ヘプタン−2−イル基、2−メチル−6−ヒドロキシビシクロ[2.2.1]ヘプタン−2−イル基、2−メチル−5−シアノビシクロ[2.2.1]ヘプタン−2−イル基、2−メチル−6−シアノビシクロ[2.2.1]ヘプタン−2−イル基、2−エチルビシクロ[2.2.1]ヘプタン−2−イル基、2−エチル−5−ヒドロキシビシクロ[2.2.1]ヘプタン−2−イル基、2−エチル−6−ヒドロキシビシクロ[2.2.1]ヘプタン−2−イル基、4−メチルテトラシクロ[6.2.1.13,6.02,7]−4−イル基、4−メチル−9−ヒドロキシテトラシクロ[6.2.1.13,6.02,7]ドデカン−4−イル基、4−メチル−10−ヒドロキシテトラシクロ[6.2.1.13,6.02,7]ドデカン−4−イル基、4−メチル−9−シアノテトラシクロ[6.2.1.13,6.02,7]ドデカン−4−イル基、4−メチル−10−シアノテトラシクロ[6.2.1.13,6.02,7]ドデカン−4−イル基、4−エチルテトラシクロ[6.2.1.13,6.02,7]ドデカン−4−イル基、4−エチル−9−ヒドロキシテトラシクロ[6.2.1.13,6.02,7]ドデカン−4−イル基、4−エチル−10−ヒドロキシテトラシクロ[6.2.1.13,6.02,7]ドデカン−4−イル基、8−メチルトリシクロ[5.2.1.02,6]デカン−8−イル基、8−メチル−4−ヒドロキシトリシクロ[5.2.1.02,6]デカン−8−イル基、8−メチル−4−シアノトリシクロ[5.2.1.02,6]デカン−8−イル基、8−エチルトリシクロ[5.2.1.02,6]デカン−8−イル基、8−エチル−4−ヒドロキシトリシクロ[5.2.1.02,6]デカン−8−イル基等のアルキル置換有橋式炭化水素基;
In the formula (3), examples of the structure corresponding to —C (R 1 ) 3 include, for example, a t-butyl group, a 2-methyl-2-butyl group, a 2-ethyl-2-butyl group, and 3-methyl-3. -Trialkylmethyl groups such as butyl group, 3-ethyl-3-butyl group, 3-methyl-3-pentyl group;
1-alkylcyclopentyl group, 1-ethylcyclopentyl group, 1-n-propylcyclopentyl group, 1-alkylcyclohexyl group such as 1-methylcyclohexyl group, 1-ethylcyclohexyl group, 1-n-propylcyclohexyl group;
2-methyladamantan-2-yl group, 2-methyl-3-hydroxyadamantan-2-yl group, 2-ethyladamantan-2-yl group, 2-ethyl-3-hydroxyadamantan-2-yl group, 2- n-propyladamantan-2-yl group, 2-n-butyladamantan-2-yl group, 2-methoxymethyladamantan-2-yl group, 2-methoxymethyl-3-hydroxyadamantan-2-yl group, 2- Ethoxymethyladamantan-2-yl group, 2-n-propoxymethyladamantan-2-yl group, 2-methylbicyclo [2.2.1] heptan-2-yl group, 2-methyl-5-hydroxybicyclo [2] 2.1] heptan-2-yl group, 2-methyl-6-hydroxybicyclo [2.2.1] heptan-2-yl group, 2-methyl-5- Anobicyclo [2.2.1] heptan-2-yl group, 2-methyl-6-cyanobicyclo [2.2.1] heptan-2-yl group, 2-ethylbicyclo [2.2.1] heptane- 2-yl group, 2-ethyl-5-hydroxybicyclo [2.2.1] heptan-2-yl group, 2-ethyl-6-hydroxybicyclo [2.2.1] heptan-2-yl group, 4 -Methyltetracyclo [6.2.1.1 3,6 . 0 2,7 ] -4-yl group, 4-methyl-9-hydroxytetracyclo [6.2.1.1 3,6 . 0 2,7 ] dodecan-4-yl group, 4-methyl-10-hydroxytetracyclo [6.2.1.1 3,6 . 0 2,7 ] dodecan-4-yl group, 4-methyl-9-cyanotetracyclo [6.2.1.1 3,6 . 0 2,7 ] dodecan-4-yl group, 4-methyl-10-cyanotetracyclo [6.2.1.1 3,6 . 0 2,7 ] dodecan-4-yl group, 4-ethyltetracyclo [6.2.1.1 3,6 . 0 2,7 ] dodecan-4-yl group, 4-ethyl-9-hydroxytetracyclo [6.2.1.1 3,6 . 0 2,7 ] dodecan-4-yl group, 4-ethyl-10-hydroxytetracyclo [6.2.1.1 3,6 . 0 2,7 ] dodecan-4-yl group, 8-methyltricyclo [5.2.1.0 2,6 ] decan-8-yl group, 8-methyl-4-hydroxytricyclo [5.2. 1.0 2,6 ] decan-8-yl group, 8-methyl-4-cyanotricyclo [5.2.1.0 2,6 ] decan-8-yl group, 8-ethyltricyclo [5. 2.1.0 2,6 ] Decan-8-yl group, 8-ethyl-4-hydroxytricyclo [5.2.1.0 2,6 ] decan-8-yl group, etc. A hydrocarbon group;
1−メチル−1−シクロペンチルエチル基、1−メチル−1−(2−ヒドロキシシクロペンチル)エチル基、1−メチル−1−(3−ヒドロキシシクロペンチル)エチル基、1−メチル−1−シクロヘキシルエチル基、1−メチル−1−(3−ヒドロキシシクロヘキシル)エチル基、1−メチル−1−(4−ヒドロキシシクロヘキシル)エチル基、1−メチル−1−シクロへプチルエチル基、1−メチル−1−(3−ヒドロキシシクロへプチル)エチル基、1−メチル−1−(4−ヒドロキシシクロへプチル)エチル基等のジアルキル・シクロアルキルメチル基;
1−メチル−1−(アダマンタン−1−イル)エチル基、1−メチル−1−(3−ヒドロキシアダマンタン−1−イル)エチル基、1−メチル−1−(ビシクロ[2.2.1]ヘプタン−2−イル)エチル基、1−メチル−1−(5−ヒドロキシビシクロ[2.2.1]ヘプタン−2−イル)エチル基、1−メチル−1−(6−ヒドロキシビシクロ[2.2.1]ヘプタン−2−イル)エチル基、1−メチル−1−(テトラシクロ[6.2.1.13,6.02,7]ドデカン−4−イル)エチル基、1−メチル−1−(9−ヒドロキシテトラシクロ[6.2.1.13,6.02,7]ドデカン−4−イル)エチル基、1−メチル−1−(10−ヒドロキシテトラシクロ[6.2.1.13,6.02,7]ドデカン−4−イル)エチル基、1−メチル−1−(トリシクロ[5.2.1.02,6]デカン−8−イル)エチル基、1−メチル−1−(4−ヒドロキシトリシクロ[5.2.1.02,6]デカン−8−イル)エチル基等のアルキル置換・有橋式炭化水素基置換メチル基;
1,1−ジシクロペンチルエチル基、1,1−ジ(2−ヒドロキシシクロペンチル)エチル基、1,1−ジ(3−ヒドロキシシクロペンチル)エチル基、1,1−ジシクロヘキシルエチル基、1,1−ジ(3−ヒドロキシシクロヘキシル)エチル基、1,1−ジ(4−ヒドロキシシクロヘキシル)エチル基、1,1−ジシクロへプチルエチル基、1,1−ジ(3−ヒドロキシシクロへプチル)エチル基、1,1−ジ(4−ヒドロキシシクロへプチル)エチル基等のアルキル・ジシクロアルキルメチル基;
1,1−ジ(アダマンタン−1−イル)エチル基、1,1−ジ(3−ヒドロキシアダマンタン−1−イル)エチル基、1,1−ジ(ビシクロ[2.2.1]ヘプタン−2−イル)エチル基、1,1−ジ(5−ヒドロキシビシクロ[2.2.1]ヘプタン−2−イル)エチル基、1,1−ジ(6−ヒドロキシビシクロ[2.2.1]ヘプタン−2−イル)エチル基、1,1−ジ(テトラシクロ[6.2.1.13,6.02,7]ドデカン−4−イル)エチル基、1,1−ジ(9−ヒドロキシテトラシクロ[6.2.1.13,6.02,7]ドデカン−4−イル)エチル基、1,1−ジ(10−ヒドロキシテトラシクロ[6.2.1.13,6.02,7]ドデカン−4−イル)エチル基、1,1−ジ(トリシクロ[5.2.1.02,6]デカン−8−イル)エチル基、1,1−ジ(4−ヒドロキシトリシクロ[5.2.1.02,6]デカン−8−イル)エチル基等のアルキル置換・ジ(有橋式炭化水素基)置換メチル基等を挙げることができる。
1-methyl-1-cyclopentylethyl group, 1-methyl-1- (2-hydroxycyclopentyl) ethyl group, 1-methyl-1- (3-hydroxycyclopentyl) ethyl group, 1-methyl-1-cyclohexylethyl group, 1-methyl-1- (3-hydroxycyclohexyl) ethyl group, 1-methyl-1- (4-hydroxycyclohexyl) ethyl group, 1-methyl-1-cycloheptylethyl group, 1-methyl-1- (3- Dialkyl-cycloalkylmethyl groups such as hydroxycycloheptyl) ethyl group, 1-methyl-1- (4-hydroxycycloheptyl) ethyl group;
1-methyl-1- (adamantan-1-yl) ethyl group, 1-methyl-1- (3-hydroxyadamantan-1-yl) ethyl group, 1-methyl-1- (bicyclo [2.2.1] Heptan-2-yl) ethyl group, 1-methyl-1- (5-hydroxybicyclo [2.2.1] heptan-2-yl) ethyl group, 1-methyl-1- (6-hydroxybicyclo [2. 2.1] Heptan-2-yl) ethyl group, 1-methyl-1- (tetracyclo [6.2.1.1 3,6 .0 2,7 ] dodecan-4-yl) ethyl group, 1-methyl -1- (9-hydroxy tetracyclo [6.2.1.1 3,6 .0 2,7] dodecane-4-yl) ethyl group, 1-methyl-1- (10-hydroxy-tetracyclo [6. 2.1.1 3,6 .0 2,7] dodecane-4-yl) ethyl group, 1-methyl-1 (Tricyclo [5.2.1.0 2,6] decan-8-yl) ethyl group, 1-methyl-1- (4-hydroxy-tricyclo [5.2.1.0 2, 6] decane -8 -Yl) alkyl-substituted / bridged hydrocarbon group-substituted methyl group such as ethyl group;
1,1-dicyclopentylethyl group, 1,1-di (2-hydroxycyclopentyl) ethyl group, 1,1-di (3-hydroxycyclopentyl) ethyl group, 1,1-dicyclohexylethyl group, 1,1-di (3-hydroxycyclohexyl) ethyl group, 1,1-di (4-hydroxycyclohexyl) ethyl group, 1,1-dicycloheptylethyl group, 1,1-di (3-hydroxycycloheptyl) ethyl group, 1, Alkyl / dicycloalkylmethyl groups such as 1-di (4-hydroxycycloheptyl) ethyl group;
1,1-di (adamantan-1-yl) ethyl group, 1,1-di (3-hydroxyadamantan-1-yl) ethyl group, 1,1-di (bicyclo [2.2.1] heptane-2 -Yl) ethyl group, 1,1-di (5-hydroxybicyclo [2.2.1] heptan-2-yl) ethyl group, 1,1-di (6-hydroxybicyclo [2.2.1] heptane -2-yl) ethyl group, 1,1-di (tetracyclo [6.2.1.1 3,6 .0 2,7 ] dodecan-4-yl) ethyl group, 1,1-di (9-hydroxy) Tetracyclo [6.2.1.1 3,6 .0 2,7 ] dodecan-4-yl) ethyl group, 1,1-di (10-hydroxytetracyclo [6.2.1.1 3,6] .0 2,7] dodecane-4-yl) ethyl group, 1,1-di (tricyclo [5.2.1.0 2,6] decan-8-yl) Butyl group, 1,1-di (4-hydroxy-tricyclo [5.2.1.0 2,6] decan-8-yl) alkyl-substituted di (bridged hydrocarbon group) such as an ethyl group-substituted methyl Groups and the like.
これらの−C(R1)3に相当する構造のうち、特に、t−ブチル基、1−メチルシクロペンチル基、1−エチルシクロペンチル基、1−メチルシクロヘキシル基、1−エチルシクロヘキシル基、2−メチルアダマンタン−2−イル基、2−エチルアダマンタン−2−イル基、2−メチルビシクロ[2.2.1]ヘプタン−2−イル基、2−エチルビシクロ[2.2.1]ヘプタン−2−イル基、1−メチル−1−(アダマンタン−1−イル)エチル基、1−メチル−1−(ビシクロ[2.2.1]ヘプタン−2−イル)エチル基等が好ましい。 Among these structures corresponding to —C (R 1 ) 3 , in particular, t-butyl group, 1-methylcyclopentyl group, 1-ethylcyclopentyl group, 1-methylcyclohexyl group, 1-ethylcyclohexyl group, 2-methyl Adamantane-2-yl group, 2-ethyladamantan-2-yl group, 2-methylbicyclo [2.2.1] heptan-2-yl group, 2-ethylbicyclo [2.2.1] heptane-2- An yl group, a 1-methyl-1- (adamantan-1-yl) ethyl group, a 1-methyl-1- (bicyclo [2.2.1] heptan-2-yl) ethyl group and the like are preferable.
本発明の重合体において酸解離性基を有する繰返し単位は、上記酸解離性基を側鎖に有するアクリル酸誘導体を単量体として用いて重合させることにより重合体中に導入できる。
本発明に好適な単量体を以下に式(3−1)〜式(3−5)として例示する。
Monomers suitable for the present invention are exemplified below as formulas (3-1) to (3-5).
本発明の重合体は酸解離性基を有する繰返し単位とともに下記式(4)で表されるラクトンユニット含有繰り返し単位を含むことができる。
ラクトン骨格として5−オキソ−4−オキサトリシクロ[4.2.1.03,7]ノナンを有する脂環式炭化水素基を側鎖の一部に有する。またこのラクトン骨格は、R2で表される、炭素数1〜4の直鎖状または分岐状のアルキル基、アルコキシ基、またはフッ素化アルキル基で置換されていてもよい。
炭素数1〜4の直鎖状または分岐状のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、2−メチルプロピル基、1−メチルプロピル基、t−ブチル基等が挙げられ、炭素数1〜4の直鎖状または分岐状のアルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、i−プロポキシ基、n−ブトキシ基、2−メチルプロポキシ基、1−メチルプロポキシ基、t−ブトキシ基等が挙げられる。炭素数1〜4の直鎖状あるいは分岐状のフッ素化アルキル基としては、上記アルキル基の水素の一部または全部をフッ素原子で置換した基が挙げられる。
上記ラクトンユニット含有繰り返し単位は、該クトンユニットを側鎖に有するアクリル酸誘導体を単量体として用いて重合させることにより重合体中に導入できる。
The polymer of this invention can contain the lactone unit containing repeating unit represented by following formula (4) with the repeating unit which has an acid dissociable group.
It has an alicyclic hydrocarbon group having 5-oxo-4-oxatricyclo [4.2.1.0 3,7 ] nonane as a lactone skeleton in a part of the side chain. The lactone skeleton is represented by R 2, a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, may be substituted with an alkoxy group or a fluorinated alkyl group.
Examples of the linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an i-propyl group, an n-butyl group, a 2-methylpropyl group, and a 1-methyl group. Examples thereof include a propyl group and a t-butyl group. Examples of the linear or branched alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms include a methoxy group, an ethoxy group, an n-propoxy group, an i-propoxy group, and an n-butoxy group. , 2-methylpropoxy group, 1-methylpropoxy group, t-butoxy group and the like. Examples of the linear or branched fluorinated alkyl group having 1 to 4 carbon atoms include groups in which part or all of the hydrogen atoms in the alkyl group have been substituted with fluorine atoms.
The lactone unit-containing repeating unit can be introduced into a polymer by polymerizing the lactone unit-containing acrylic acid derivative as a monomer.
本発明の重合体は、酸解離性基を有する繰返し単位、ラクトンユニット含有繰り返し単位とともに式(5)で表される繰り返し単位を含むことができる。
1価の有機基としては、炭素数7〜20の極性基を含まない炭素および水素のみからなる多環型脂環式炭化水素基が好ましく、このような多環型脂環式炭化水素基としては、例えば、ビシクロ[2.2.1]ヘプタン、ビシクロ[2.2.2]オクタン、トリシクロ[5.2.1.02,6]デカン、テトラシクロ[4.4.0.12,6.17,10]ドデカン、テトラシクロ[6.2.1.13,6.02,7]ドデカン等のシクロアルカン類に由来する脂環族環からなる炭化水素基が挙げられる。
また、これらのシクロアルカン由来の脂環族環は、置換基を有していてもよく、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、2−メチルプロピル基、1−メチルプロピル基、t−ブチル基等の炭素数1〜4の直鎖状、分岐状または環状のアルキル基の1種以上あるいは1個以上で置換した骨格等が挙げられる。これらは単独でも、2種以上を混合して用いることができる。
式(5)で表される繰り返し単位は、Xを側鎖に有するアクリル酸誘導体を単量体として用いて重合させることにより重合体中に導入できる。
The polymer of this invention can contain the repeating unit represented by Formula (5) with the repeating unit which has an acid dissociable group, and the lactone unit containing repeating unit.
As the monovalent organic group, a polycyclic alicyclic hydrocarbon group consisting only of carbon and hydrogen not containing a polar group having 7 to 20 carbon atoms is preferable, and as such a polycyclic alicyclic hydrocarbon group, Are, for example, bicyclo [2.2.1] heptane, bicyclo [2.2.2] octane, tricyclo [5.2.1.0 2,6 ] decane, tetracyclo [4.4.0.1 2, 6 . 1 7,10 ] dodecane, tetracyclo [6.2.1.1 3,6 . 0,7 ] hydrocarbon groups composed of alicyclic rings derived from cycloalkanes such as dodecane.
In addition, these cycloalkane-derived alicyclic rings may have a substituent, for example, methyl group, ethyl group, n-propyl group, i-propyl group, n-butyl group, 2-methyl group. Examples thereof include skeletons substituted with one or more linear, branched or cyclic alkyl groups having 1 to 4 carbon atoms such as propyl group, 1-methylpropyl group and t-butyl group. These can be used alone or in admixture of two or more.
The repeating unit represented by the formula (5) can be introduced into the polymer by polymerizing using an acrylic acid derivative having X as a side chain as a monomer.
本発明の重合体は、酸解離性基を有する繰返し単位(以下、繰返し単位Iという)、ラクトンユニット含有繰り返し単位(以下、繰返し単位IIという)、式(5)で表される繰り返し単位(以下、繰返し単位IIIという)を含むことが好ましく、その割合は、重合体全体に対して、繰返し単位Iが5〜80モル%、好ましくは10〜70モル%、繰返し単位IIが5〜60モル%、好ましくは10〜55モル%、繰返し単位IIIが0〜50モル%、好ましくは5〜40モル%である。
繰返し単位Iが5モル%未満であると、解像度不足であり、80モル%をこえると耐エッチング不足である。繰返し単位IIが5モル%未満であると、解像度不足であり、60モル%をこえると溶剤に対して溶解性が低下する。繰返し単位IIIが50モル%をこえると解像度不足である。
The polymer of the present invention comprises a repeating unit having an acid dissociable group (hereinafter referred to as repeating unit I), a lactone unit-containing repeating unit (hereinafter referred to as repeating unit II), and a repeating unit represented by formula (5) (hereinafter referred to as “repeating unit”). The repeating unit III is preferably 5 to 80 mol%, preferably 10 to 70 mol%, and 5 to 60 mol% of the repeating unit II, based on the whole polymer. The repeating unit III is preferably 0 to 50 mol%, preferably 5 to 40 mol%.
When the repeating unit I is less than 5 mol%, the resolution is insufficient, and when it exceeds 80 mol%, the etching resistance is insufficient. If the repeating unit II is less than 5 mol%, the resolution is insufficient, and if it exceeds 60 mol%, the solubility in the solvent decreases. When the repeating unit III exceeds 50 mol%, the resolution is insufficient.
本発明の重合体は、使用する放射線の種類に応じて種々選定することができる。例えば、上記繰返し単位I、繰返し単位II、繰返し単位IIIを含有する重合体は、ArFエキシマレーザーを用いる感放射線性樹脂組成物に好適な酸解離性基含有樹脂として使用することができる。またこの樹脂は、KrFエキシマレーザー、F2エキシマレーザー、電子線等の他の放射線を用いる感放射線性樹脂組成物にも好適に使用することができる。
一方、KrFエキシマレーザーを用いる感放射線性樹脂組成物に特に好適な酸解離性基含有樹脂としては、例えば、ポリ(p−ヒドロキシスチレン)またはその誘導体中のフェノール性水酸基の水素原子の一部または全部を酸解離性基で置換した樹脂、p−ヒドロキシスチレンおよび/またはp−ヒドロキシ−α−メチルスチレンと(メタ)アクリル酸との共重合体中のフェノール性水酸基の水素原子および/またはカルボキシル基の水素原子の一部または全部を酸解離性基で置換した樹脂等を好ましく用いることができる。なお、この樹脂は、ArFエキシマレーザー、F2エキシマレーザー、電子線等の他の放射線を使用する感放射線性樹脂組成物にも好適に使用することができる。
The polymer of this invention can be variously selected according to the kind of radiation to be used. For example, the polymer containing the repeating unit I, the repeating unit II, and the repeating unit III can be used as an acid-dissociable group-containing resin suitable for a radiation-sensitive resin composition using an ArF excimer laser. The resin may be suitably used in KrF excimer laser, F 2 excimer laser radiation-sensitive resin composition using other radiation such as electron beams.
On the other hand, as an acid-dissociable group-containing resin particularly suitable for a radiation-sensitive resin composition using a KrF excimer laser, for example, a part of hydrogen atoms of a phenolic hydroxyl group in poly (p-hydroxystyrene) or a derivative thereof or Resin having all substituted with acid-dissociable groups, hydrogen atom and / or carboxyl group of phenolic hydroxyl group in copolymer of p-hydroxystyrene and / or p-hydroxy-α-methylstyrene and (meth) acrylic acid A resin in which some or all of the hydrogen atoms are substituted with an acid dissociable group can be preferably used. Incidentally, the resin, ArF excimer laser, F 2 excimer laser can also be suitably used in radiation-sensitive resin compositions using other radiation such as electron beams.
本発明の重合体は通常、ラジカル重合により製造することができ、ラジカル重合開始剤に加えて式(1)に表される化合物を連鎖移動剤として用いるラジカル重合することにより、分子鎖末端に式(2)の基を有する重合体が得られる。この式(2)で表される基は連鎖移動機構で付加されるので、分子鎖の片方の末端に付加されることが多い。
分子鎖末端に式(2)の基を有する重合体は、全重合体数の30〜70%であることが好ましい。30%未満であると効果がみられず、70%をこえると低重合度となる。
ラジカル重合開始剤量と連鎖移動剤量とのモル比率は、(1:1)〜(0.005:1)である。好ましくは(1:1)〜(0.1:1)である。
The polymer of the present invention can usually be produced by radical polymerization. In addition to the radical polymerization initiator, the polymer represented by the formula (1) is used as a chain transfer agent to carry out radical polymerization at the end of the molecular chain. A polymer having the group (2) is obtained. Since the group represented by the formula (2) is added by a chain transfer mechanism, it is often added to one end of the molecular chain.
The polymer having the group of formula (2) at the molecular chain terminal is preferably 30 to 70% of the total number of polymers. If it is less than 30%, no effect is observed, and if it exceeds 70%, the degree of polymerization becomes low.
The molar ratio between the radical polymerization initiator amount and the chain transfer agent amount is (1: 1) to (0.005: 1). Preferably, it is (1: 1) to (0.1: 1).
本発明に用いられる連鎖移動剤はラジカル重合開始剤と併用できる。
本発明で使用できるラジカル重合開始剤は、熱重合開始剤、レドックス重合開始剤、光重合開始剤が挙げられる。例えばパーオキシドやアゾ化合物等の重合開始剤が挙げられる。特に限定しないが、具体的なラジカル重合開始剤としては、t−ブチルハイドロパーオキサイド、t−ブチルパーベンゾエート、ベンゾイルパーオキサイド、2,2'−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2'−アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)、1,1'−アゾビス(シクロヘキサンカルボニトリル)、ジメチル−2,2'−アゾビスイソブチレート(MAIB)等が挙げられる。
The chain transfer agent used in the present invention can be used in combination with a radical polymerization initiator.
Examples of the radical polymerization initiator that can be used in the present invention include a thermal polymerization initiator, a redox polymerization initiator, and a photopolymerization initiator. Examples thereof include polymerization initiators such as peroxides and azo compounds. Although not particularly limited, specific radical polymerization initiators include t-butyl hydroperoxide, t-butyl perbenzoate, benzoyl peroxide, 2,2′-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile), 2, Examples include 2′-azobisisobutyronitrile (AIBN), 1,1′-azobis (cyclohexanecarbonitrile), dimethyl-2,2′-azobisisobutyrate (MAIB), and the like.
重合操作については通常のバッチ重合、滴下重合などの方法で合成できる。例えば、必要な単量体量を有機溶媒に溶解させ、ラジカル重合開始剤、連鎖移動剤の存在下で重合することにより酸解離性基含有重合体が得られる。
重合溶媒は単量体、ラジカル重合開始剤、連鎖移動剤を溶解できる有機溶剤が用いられる。有機溶剤としてケトン系溶剤、エーテル系溶剤、非プロトン系極性溶剤、エステル系溶剤、芳香族系溶剤、線状または環状脂肪族系溶剤が挙げられる。ケトン系溶剤としては、メチルエチルケトン、アセトンなどが挙げられる。エーテル系溶剤としてはアルコキシアルキルエーテル、例えば、メトキシメチルエーテル、エチルエーテル、テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサンなどが挙げられる。非プロトン系極性溶剤はジメチルホルムアミド、ジメチルスルホオキサイドなどが挙げられる。エステル系溶剤は酢酸アルキル、例えば酢酸エチル、酢酸メチルなどが挙げられる。芳香族系溶剤はアルキルアリール溶剤、例えばトルエン、キシレン、およびハロゲン化芳香族溶剤、例えばクロロベンゼンなどが挙げられる。脂肪族系溶剤はヘキサン、シクロヘキサンなどが挙げられる。
重合温度は20〜120℃、好ましくは50〜110℃、さらに好ましくは60〜100℃である。通常の大気雰囲気でも重合できる場合もあるが、窒素やアルゴンなどの不活性ガス雰囲気下での重合が好ましい。重合体の分子量は単量体量と連鎖移動剤量との比率を制御することで調整できる。
重合時間は一般に0.5〜144時間、好ましくは1〜72時間、より好ましくは2〜24時間である。
The polymerization operation can be synthesized by a usual method such as batch polymerization or dropping polymerization. For example, an acid dissociable group-containing polymer can be obtained by dissolving a necessary monomer amount in an organic solvent and polymerizing in the presence of a radical polymerization initiator and a chain transfer agent.
As the polymerization solvent, an organic solvent capable of dissolving the monomer, the radical polymerization initiator, and the chain transfer agent is used. Examples of the organic solvent include ketone solvents, ether solvents, aprotic polar solvents, ester solvents, aromatic solvents, and linear or cyclic aliphatic solvents. Examples of the ketone solvent include methyl ethyl ketone and acetone. Examples of ether solvents include alkoxyalkyl ethers such as methoxymethyl ether, ethyl ether, tetrahydrofuran, and 1,4-dioxane. Examples of the aprotic polar solvent include dimethylformamide and dimethyl sulfoxide. Examples of ester solvents include alkyl acetates such as ethyl acetate and methyl acetate. Aromatic solvents include alkylaryl solvents such as toluene, xylene, and halogenated aromatic solvents such as chlorobenzene. Examples of the aliphatic solvent include hexane and cyclohexane.
The polymerization temperature is 20 to 120 ° C, preferably 50 to 110 ° C, more preferably 60 to 100 ° C. Although polymerization may be performed even in a normal air atmosphere, polymerization in an inert gas atmosphere such as nitrogen or argon is preferable. The molecular weight of the polymer can be adjusted by controlling the ratio between the monomer amount and the chain transfer agent amount.
The polymerization time is generally 0.5 to 144 hours, preferably 1 to 72 hours, more preferably 2 to 24 hours.
本発明の重合体は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)で測定したポリスチレン換算重量平均分子量(以下、「Mw」ともいう)が2,000〜100,000、好ましくは2,000〜60,000、特に好ましくは2,000〜40,000である。Mwと、GPCで測定したポリスチレン換算数平均分子量(以下、「Mn」ともいう)との比(Mw/Mn)は、通常、1〜5である。
本発明の重合体は、アルカリ不溶性またはアルカリ難溶性であって酸の作用によりアルカリ易溶性となる酸解離性基含有樹脂として使用することができる。
The polymer of the present invention has a polystyrene-reduced weight average molecular weight (hereinafter also referred to as “Mw”) measured by gel permeation chromatography (GPC) of 2,000 to 100,000, preferably 2,000 to 60,000. Especially preferably, it is 2,000-40,000. The ratio (Mw / Mn) between Mw and the polystyrene-equivalent number average molecular weight (hereinafter also referred to as “Mn”) measured by GPC is usually 1 to 5.
The polymer of the present invention can be used as an acid-dissociable group-containing resin which is alkali-insoluble or hardly alkali-soluble and becomes alkali-soluble by the action of an acid.
上記酸解離性基含有樹脂とともに使用できる感放射線性酸発生剤(以下、「酸発生剤」という)としては、スルホンイミド化合物、オニウム塩化合物等が挙げられる。
スルホンイミド化合物としては、例えば、下記式(6)で表される。
1価の有機基としては、置換もしくは非置換の直鎖または分岐アルキル基、置換もしくは非置換の環式アルキル基、置換もしくは非置換のアリール基、パーフルオロアルキル基等が、2価の有機基としては、置換もしくは非置換のアルキレン基、置換もしくは非置換のアルケニレン基、置換もしくは非置換のフェニレン基等が挙げられる。
Examples of the radiation-sensitive acid generator (hereinafter referred to as “acid generator”) that can be used with the acid-dissociable group-containing resin include sulfonimide compounds and onium salt compounds.
As a sulfonimide compound, it represents with following formula (6), for example.
Examples of the monovalent organic group include a divalent organic group such as a substituted or unsubstituted linear or branched alkyl group, a substituted or unsubstituted cyclic alkyl group, a substituted or unsubstituted aryl group, and a perfluoroalkyl group. Examples thereof include a substituted or unsubstituted alkylene group, a substituted or unsubstituted alkenylene group, a substituted or unsubstituted phenylene group, and the like.
スルホンイミド化合物の具体例としては、N−(トリフルオロメチルスルホニルオキシ)スクシンイミド、N−(トリフルオロメチルスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(10−カンファースルホニルオキシ)スクシンイミド、N−(10−カンファースルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(10−カンファースルホニルオキシ)−7−オキサビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(p−トルエンスルホニルオキシ)スクシンイミド、N−(p−トルエンスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(4−トリフルオロメチルベンゼンスルホニルオキシ)スクシンイミド、N−(4−トリフルオロメチルベンゼンスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(パーフルオロベンゼンスルホニルオキシ)スクシンイミド、N−(パーフルオロベンゼンスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(ノナフルオロブチルスルホニルオキシ)スクシンイミド、N−(ノナフルオロブチルスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(パーフルオロオクタンスルホニルオキシ)スクシンイミド、N−(パーフルオロオクタンスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(ベンゼンスルホニルオキシ)スクシンイミド、N−(ベンゼンスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(ベンゼンスルホニルオキシ)−7−オキサビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−{(5−メチル−5−カルボキシメタンビシクロ[2.2.1]ヘプタ−2−イル)スルホニルオキシ}スクシンイミド等が挙げられる。 Specific examples of the sulfonimide compound include N- (trifluoromethylsulfonyloxy) succinimide, N- (trifluoromethylsulfonyloxy) bicyclo [2.2.1] hept-5-ene-2,3-dicarboximide. N- (10-camphorsulfonyloxy) succinimide, N- (10-camphorsulfonyloxy) bicyclo [2.2.1] hept-5-ene-2,3-dicarboximide, N- (10-camphorsulfonyl) Oxy) -7-oxabicyclo [2.2.1] hept-5-ene-2,3-dicarboximide, N- (p-toluenesulfonyloxy) succinimide, N- (p-toluenesulfonyloxy) bicyclo [ 2.2.1] Hept-5-ene-2,3-dicarboximide, N- (4-trifluoromethylbenzene) Sulfonyloxy) succinimide, N- (4-trifluoromethylbenzenesulfonyloxy) bicyclo [2.2.1] hept-5-ene-2,3-dicarboximide, N- (perfluorobenzenesulfonyloxy) succinimide, N -(Perfluorobenzenesulfonyloxy) bicyclo [2.2.1] hept-5-ene-2,3-dicarboximide, N- (nonafluorobutylsulfonyloxy) succinimide, N- (nonafluorobutylsulfonyloxy) Bicyclo [2.2.1] hept-5-ene-2,3-dicarboximide, N- (perfluorooctanesulfonyloxy) succinimide, N- (perfluorooctanesulfonyloxy) bicyclo [2.2.1] Hept-5-ene-2,3-dicarboximide, N- (benzene Sulfonyloxy) succinimide, N- (benzenesulfonyloxy) bicyclo [2.2.1] hept-5-ene-2,3-dicarboximide, N- (benzenesulfonyloxy) -7-oxabicyclo [2.2. 1] hept-5-ene-2,3-dicarboximide, N-{(5-methyl-5-carboxymethanebicyclo [2.2.1] hept-2-yl) sulfonyloxy} succinimide and the like. .
上記スルホンイミドの中で、N−(トリフルオロメチルスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(10−カンファースルホニルオキシ)スクシンイミド、N−(p−トルエンスルホニルオキシ)スクシンイミド、N−(ノナフルオロブチルスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(ベンゼンスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−{(5−メチル−5−カルボキシメタンビシクロ[2.2.1]ヘプタ−2−イル)スルホニルオキシ}スクシンイミドが好ましい。 Among the sulfonamides, N- (trifluoromethylsulfonyloxy) bicyclo [2.2.1] hept-5-ene-2,3-dicarboximide, N- (10-camphorsulfonyloxy) succinimide, N -(P-toluenesulfonyloxy) succinimide, N- (nonafluorobutylsulfonyloxy) bicyclo [2.2.1] hept-5-ene-2,3-dicarboximide, N- (benzenesulfonyloxy) bicyclo [ 2.2.1] Hept-5-ene-2,3-dicarboximide, N-{(5-methyl-5-carboxymethanebicyclo [2.2.1] hept-2-yl) sulfonyloxy} succinimide Is preferred.
オニウム塩化合物としては、ヨードニウム塩、スルホニウム塩、ホスホニウム塩、ジアゾニウム塩、アンモニウム塩、ピリジニウム塩等が挙げられる。
オニウム塩化合物としては、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムノナフルオロブタンスルホネート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムトリフルオロメタンスルホネート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムパーフルオロオクタンスルホネート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムp−トルエンスルホネート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウム10−カンファースルホネート、4−トリフルオロメチルベンゼンスルホネート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムパーフルオロベンゼンスルホネート、ジフェニルヨードニウムノナフルオロブタンスルホネート、ジフェニルヨードニウムトリフルオロメタンスルホネート、ジフェニルヨードニウムパーフルオロオクタンスルホネート、ジフェニルヨードニウムp−トルエンスルホネート、ジフェニルヨードニウムベンゼンスルホネート、ジフェニルヨードニウム10−カンファースルホネート、ジフェニルヨードニウム4−トリフルオロメチルベンゼンスルホネート、ジフェニルヨードニウムパーフルオロベンゼンスルホネート、ビス(p−フルオロフェニル)ヨードニウムトリフルオロメタンスルホネート、ビス(p−フルオロフェニル)ヨードニウムノナフルオロメタンスルホネート、ビス(p−フルオロフェニル)ヨードニウムカンファースルホネート、(p−フルオロフェニル)(フェニル)ヨードニウムトリフルオロメタンスルホネート、
Examples of the onium salt compounds include iodonium salts, sulfonium salts, phosphonium salts, diazonium salts, ammonium salts, pyridinium salts, and the like.
Examples of the onium salt compound include bis (4-t-butylphenyl) iodonium nonafluorobutanesulfonate, bis (4-t-butylphenyl) iodonium trifluoromethanesulfonate, bis (4-t-butylphenyl) iodonium perfluorooctanesulfonate, Bis (4-t-butylphenyl) iodonium p-toluenesulfonate, bis (4-t-butylphenyl) iodonium 10-camphorsulfonate, 4-trifluoromethylbenzenesulfonate, bis (4-t-butylphenyl) iodonium perfluoro Benzene sulfonate, diphenyliodonium nonafluorobutanesulfonate, diphenyliodonium trifluoromethanesulfonate, diphenyliodonium perfluorooctanesulfone Diphenyliodonium p-toluenesulfonate, diphenyliodoniumbenzenesulfonate, diphenyliodonium10-camphorsulfonate, diphenyliodonium4-trifluoromethylbenzenesulfonate, diphenyliodonium perfluorobenzenesulfonate, bis (p-fluorophenyl) iodonium trifluoromethanesulfonate Bis (p-fluorophenyl) iodonium nonafluoromethanesulfonate, bis (p-fluorophenyl) iodonium camphorsulfonate, (p-fluorophenyl) (phenyl) iodonium trifluoromethanesulfonate,
トリフェニルスルホニウムノナフルオロブタンスルホネート、トリフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、トリフェニルスルホニウムパーフルオロオクタンスルホネート、トリフェニルスルホニウムp−トルエンスルホネート、トリフェニルスルホニウムベンゼンスルホネート、トリフェニルスルホニウム10−カンファースルホネート、トリフェニルスルホニウム4−トリフルオロメチルベンゼンスルホネート、トリフェニルスルホニウムパーフルオロベンゼンスルホネート、4−ヒドロキシフェニル・ジフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、トリ(p−メトキシフェニル)スルホニウムノナフルオロブタンスルホネート、トリ(p−メトキシフェニル)スルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、トリ(p−メトキシフェニル)スルホニウムパーフルオロオクタンスルホネート、トリ(p−メトキシフェニル)スルホニウムp−トルエンスルホネート、トリ(p−メトキシフェニル)スルホニウムベンゼンスルホネート、トリ(p−メトキシフェニル)スルホニウム10−カンファースルホネート、トリス(p−フルオロフェニル)スルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、トリス(p−フルオロフェニル)スルホニウムp−トルエンスルホネート、(p−フルオロフェニル)ジフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート等が挙げられる。 Triphenylsulfonium nonafluorobutanesulfonate, triphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate, triphenylsulfonium perfluorooctanesulfonate, triphenylsulfonium p-toluenesulfonate, triphenylsulfoniumbenzenesulfonate, triphenylsulfonium 10-camphorsulfonate, triphenylsulfonium 4- Trifluoromethylbenzenesulfonate, triphenylsulfonium perfluorobenzenesulfonate, 4-hydroxyphenyl diphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate, tri (p-methoxyphenyl) sulfonium nonafluorobutanesulfonate, tri (p-methoxyphenyl) sulfonium trifluoromethanesulfonate Tri (p-methoxyphenyl) sulfonium perfluorooctane sulfonate, tri (p-methoxyphenyl) sulfonium p-toluenesulfonate, tri (p-methoxyphenyl) sulfonium benzenesulfonate, tri (p-methoxyphenyl) sulfonium 10-camphorsulfonate, Examples include tris (p-fluorophenyl) sulfonium trifluoromethanesulfonate, tris (p-fluorophenyl) sulfonium p-toluenesulfonate, (p-fluorophenyl) diphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate, and the like.
本発明において、酸発生剤の使用量は、樹脂成分100重量部に対して、好ましくは0.1〜20重量部、さらに好ましくは0.5〜15重量部である。また本発明において酸発生剤は2種以上を混合して用いることができる。 In this invention, the usage-amount of an acid generator becomes like this. Preferably it is 0.1-20 weight part with respect to 100 weight part of resin components, More preferably, it is 0.5-15 weight part. In the present invention, two or more acid generators can be mixed and used.
本発明の感放射線性樹脂組成物には、酸拡散制御剤、その他の添加剤を配合できる。
酸拡散制御剤は、露光により酸発生剤から生じた酸のレジスト被膜中における拡散現象を制御し、非露光領域での好ましくない化学反応を抑制する作用を有する。このような酸拡散制御剤を使用することにより、組成物の貯蔵安定性が向上し、またレジストとして解像度が向上するとともに、PEDの変動によるレジストパターンの線幅変化を抑えることができ、プロセス安定性に極めて優れたものとなる。
酸拡散制御剤としては、レジストパターンの形成工程中の露光や加熱処理により塩基性が変化しない含窒素有機化合物が好ましい。
このような含窒素有機化合物としては、例えば、下記式(7)で表される化合物(以下、「含窒素化合物(I)」という。)、アミド基含有化合物、含窒素複素環化合物等が挙げられる。
The acid diffusion control agent controls the diffusion phenomenon in the resist film of the acid generated from the acid generator by exposure, and has an action of suppressing an undesirable chemical reaction in the non-exposed region. By using such an acid diffusion control agent, the storage stability of the composition is improved, the resolution of the resist is improved, and the change of the line width of the resist pattern due to the fluctuation of PED can be suppressed, thereby stabilizing the process. It is extremely excellent in properties.
As the acid diffusion controller, a nitrogen-containing organic compound whose basicity is not changed by exposure or heat treatment in the resist pattern forming step is preferable.
Examples of such nitrogen-containing organic compounds include compounds represented by the following formula (7) (hereinafter referred to as “nitrogen-containing compound (I)”), amide group-containing compounds, nitrogen-containing heterocyclic compounds, and the like. It is done.
含窒素化合物(I)としては、例えば、n−ヘキシルアミン、n−ヘプチルアミン、n−オクチルアミン、n−ノニルアミン、n−デシルアミン等のモノアルキルアミン類;ジ−n−ブチルアミン、ジ−n−ペンチルアミン、ジ−n−ヘキシルアミン、ジ−n−ヘプチルアミン、ジ−n−オクチルアミン、ジ−n−ノニルアミン、ジ−n−デシルアミン等のジアルキルアミン類;トリエチルアミン、トリ−n−プロピルアミン、トリ−n−ブチルアミン、トリ−n−ペンチルアミン、トリ−n−ヘキシルアミン、トリ−n−ヘプチルアミン、トリ−n−オクチルアミン、トリ−n−ノニルアミン、トリ−n−デシルアミン等のトリアルキルアミン類;アニリン、N−メチルアニリン、N,N−ジメチルアニリン、2−メチルアニリン、3−メチルアニリン、4−メチルアニリン、4−ニトロアニリン、ジフェニルアミン、トリフェニルアミン、1−ナフチルアミン等の芳香族アミン類等が挙げられる。 Examples of the nitrogen-containing compound (I) include monoalkylamines such as n-hexylamine, n-heptylamine, n-octylamine, n-nonylamine, n-decylamine; di-n-butylamine, di-n- Dialkylamines such as pentylamine, di-n-hexylamine, di-n-heptylamine, di-n-octylamine, di-n-nonylamine, di-n-decylamine; triethylamine, tri-n-propylamine, Trialkylamines such as tri-n-butylamine, tri-n-pentylamine, tri-n-hexylamine, tri-n-heptylamine, tri-n-octylamine, tri-n-nonylamine, tri-n-decylamine Aniline, N-methylaniline, N, N-dimethylaniline, 2-methylaniline, 3-methyl Examples thereof include aromatic amines such as ruaniline, 4-methylaniline, 4-nitroaniline, diphenylamine, triphenylamine, and 1-naphthylamine.
アミド基含有化合物としては、例えば、ホルムアミド、N−メチルホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、アセトアミド、N−メチルアセトアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、プロピオンアミド、ベンズアミド、ピロリドン、N−メチルピロリドン等が挙げられる。
含窒素複素環化合物としては、例えば、イミダゾール、ベンズイミダゾール、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、2−フェニルベンズイミダゾール等のイミダゾール類;ピリジン、2−メチルピリジン、4−メチルピリジン、2−エチルピリジン、4−エチルピリジン、2−フェニルピリジン、4−フェニルピリジン、N−メチル−4−フェニルピリジン、ニコチン、ニコチン酸、ニコチン酸アミド、キノリン、8−オキシキノリン、アクリジン等のピリジン類のほか、ピラジン、ピラゾール、ピリダジン、キノザリン、プリン、ピロリジン、ピペリジン、モルホリン、4−メチルモルホリン、ピペラジン、1,4−ジメチルピペラジン、1,4−ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン等が挙げられる。
Examples of the amide group-containing compound include formamide, N-methylformamide, N, N-dimethylformamide, acetamide, N-methylacetamide, N, N-dimethylacetamide, propionamide, benzamide, pyrrolidone, N-methylpyrrolidone and the like. Can be mentioned.
Examples of the nitrogen-containing heterocyclic compound include imidazoles such as imidazole, benzimidazole, 4-methylimidazole, 4-methyl-2-phenylimidazole, 2-phenylbenzimidazole; pyridine, 2-methylpyridine, 4-methylpyridine. Pyridine such as 2-ethylpyridine, 4-ethylpyridine, 2-phenylpyridine, 4-phenylpyridine, N-methyl-4-phenylpyridine, nicotine, nicotinic acid, nicotinamide, quinoline, 8-oxyquinoline, acridine In addition to the above, pyrazine, pyrazole, pyridazine, quinosaline, purine, pyrrolidine, piperidine, morpholine, 4-methylmorpholine, piperazine, 1,4-dimethylpiperazine, 1,4-diazabicyclo [2.2.2] octane, etc. It is done.
また酸拡散制御剤として、酸解離性基を持つ塩基前駆体を用いることもできる。具体的にはN−(t−ブトキシカルボニル)ピペリジン、N−(t−ブトキシカルボニル)イミダゾール、N−(t−ブトキシカルボニル)ベンズイミダゾール、N−(t−ブトキシカルボニル)2−フェニルベンズイミダゾール、N−(t−ブトキシカルボニル)ジオクチルアミン、N−(t−ブトキシカルボニル)ジエタノールアミン、N−(t−ブトキシカルボニル)ジシクロヘキシルアミン、N−(t−ブトキシカルボニル)ジフェニルアミン等が挙げられる。 A base precursor having an acid dissociable group can also be used as the acid diffusion controller. Specifically, N- (t-butoxycarbonyl) piperidine, N- (t-butoxycarbonyl) imidazole, N- (t-butoxycarbonyl) benzimidazole, N- (t-butoxycarbonyl) 2-phenylbenzimidazole, N -(T-Butoxycarbonyl) dioctylamine, N- (t-butoxycarbonyl) diethanolamine, N- (t-butoxycarbonyl) dicyclohexylamine, N- (t-butoxycarbonyl) diphenylamine and the like can be mentioned.
これらの含窒素有機化合物のうち、含窒素化合物(I)、含窒素複素環化合物等が好ましい。また、含窒素化合物(I)の中では、トリアルキルアミン類が特に好ましく、含窒素複素環化合物の中では、イミダゾール類が特に好ましい。
酸拡散制御剤は、単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。
酸拡散制御剤の配合量は、樹脂100重量部に対して、15重量部以下、好ましくは0.001〜10重量部、さらに好ましくは0.005〜5重量部である。この場合、酸拡散制御剤の配合量が15重量部をこえると、レジストとしての感度や露光部の現像性が低下する傾向がある。なお、酸拡散制御剤の配合量が0.001重量部未満では、プロセス条件によっては、レジストとしてのパターン形状や寸法忠実度が低下するおそれがある。
Of these nitrogen-containing organic compounds, nitrogen-containing compounds (I) and nitrogen-containing heterocyclic compounds are preferred. Further, among the nitrogen-containing compounds (I), trialkylamines are particularly preferable, and among the nitrogen-containing heterocyclic compounds, imidazoles are particularly preferable.
The acid diffusion control agents can be used alone or in admixture of two or more.
The compounding amount of the acid diffusion controller is 15 parts by weight or less, preferably 0.001 to 10 parts by weight, and more preferably 0.005 to 5 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the resin. In this case, when the compounding amount of the acid diffusion controller exceeds 15 parts by weight, the sensitivity as a resist and the developability of the exposed part tend to be lowered. If the blending amount of the acid diffusion controller is less than 0.001 part by weight, the pattern shape and dimensional fidelity as a resist may be lowered depending on the process conditions.
本発明の感放射線性樹脂組成物には、組成物の塗布性やストリエーション、レジストとしての現像性等を改良する作用を示す界面活性剤を配合することができる。
このような界面活性剤としては、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルフェノールエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェノールエーテル、ポリエチレングリコールジラウレート、ポリエチレングリコールジステアレート等を挙げることができ、また市販品としては、例えば、エフトップEF301、EF303,EF352(トーケムプロダクツ社製)、メガファックス F171、F173(大日本インキ化学工業(株)製)、フロラードFC430、FC431(住友スリーエム(株)製)、アサヒガードAG710、サーフロンS−382、SC101、SC102、SC103、SC104、SC105、SC106(旭硝子(株)製)、KP341(信越化学工業(株)製)、ポリフローNo.75、No.95(共栄社化学(株)製)等が挙げられる。
界面活性剤の配合量は、酸解離性基含有樹脂100重量部に対して、好ましくは2重量部以下である。
また、その他の増感剤を配合することができる。好ましい増感剤の例としては、カルバゾール類、ベンゾフェノン類、ローズベンガル類、アントラセン類等が挙げられる。
増感剤の配合量は、酸解離性基含有樹脂100重量部に対して、好ましくは50重量部以下である。
In the radiation sensitive resin composition of the present invention, a surfactant exhibiting an effect of improving the coating property and striation of the composition, the developing property as a resist, and the like can be blended.
Examples of such surfactants include polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene stearyl ether, polyoxyethylene oleyl ether, polyoxyethylene octylphenol ether, polyoxyethylene nonylphenol ether, polyethylene glycol dilaurate, and polyethylene glycol distearate. Examples of commercially available products include F-top EF301, EF303, EF352 (manufactured by Tochem Products), Megafax F171, F173 (manufactured by Dainippon Ink & Chemicals, Inc.), Florard FC430, FC431 ( Manufactured by Sumitomo 3M Limited), Asahi Guard AG710, Surflon S-382, SC101, SC102, SC103, SC104, SC105, SC106 (Asahi Glass Co., Ltd.), KP341 (Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), Polyflow No. 75, No. 95 (Kyoeisha Chemical Co., Ltd.) and the like.
The compounding amount of the surfactant is preferably 2 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of the acid dissociable group-containing resin.
Further, other sensitizers can be blended. Examples of preferred sensitizers include carbazoles, benzophenones, rose bengals, anthracenes and the like.
The blending amount of the sensitizer is preferably 50 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of the acid dissociable group-containing resin.
本発明の感放射線性樹脂組成物は、その使用に際して、全固形分の濃度が、例えば0.〜50重量%、好ましくは1〜40重量%になるように、溶剤に均一に溶解したのち、例えば孔径200nm程度のフィルターでろ過することにより、組成物溶液として調製される。
上記組成物溶液の調製に使用される溶剤としては、例えば、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノ−n−プロピルエーテルアセテート、エチレングリコールモノ−n−ブチルエーテルアセテート等のエチレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類;プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノ−n−プロピルエーテル、プロピレングリコールモノ−n−ブチルエーテル等のプロピレングリコールモノアルキルエーテル類;プロピ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ジエチルエーテル、プロピレングリコールジ−n−プロピルエーテル、プロピレングリコールジ−n−ブチルエーテル等のプロピレングリコールジアルキルエーテル類;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、プロピレングリコールモノ−n−プロピルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノ−n−ブチルエーテルアセテート等のプロピレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類;乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸n−プロピル、乳酸i−プロピル等の乳酸エステル類;ぎ酸n−アミル、ぎ酸i−アミル、酢酸エチル、酢酸n−プロピル、酢酸i−プロピル、酢酸n−ブチル、酢酸i−ブチル、酢酸n−アミル、酢酸i−アミル、プロピオン酸i−プロピル、プロピオン酸n−ブチル、プロピオン酸i−ブチル等の脂肪族カルボン酸エステル類;ヒドロキシ酢酸エチル、2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオン酸エチル、2−ヒドロキシ−3−メチル酪酸メチル、メトキシ酢酸エチル、エトキシ酢酸エチル、3−メトキシプロピオン酸メチル、3−メトキシプロピオン酸エチル、3−エ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、3−メトキシブチルアセテート、3−メチル−3−メトキシブチルアセテート、3−メチル−3−メトキシブチルプロピオネート、3−メチル−3−メトキシブチルブチレート、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル等の他のエステル類;トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類;メチルエチルケトン、メチルプロピルケトン、メチルブチルケトン、2−ヘプタノン、3−ヘプタノン、4−ヘプタノン、シクロヘキサノン等のケトン類;N−メチルホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、N−メチルアセトアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドン等のアミド類;γ−ブチロラクン等のラクトン類が挙げられる。
When the radiation-sensitive resin composition of the present invention is used, the total solid content is, for example, 0. It is prepared as a composition solution by uniformly dissolving in a solvent so as to be ˜50 wt%, preferably 1 to 40 wt%, and then filtering through a filter having a pore size of about 200 nm, for example.
Examples of the solvent used for the preparation of the composition solution include ethylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol monoethyl ether acetate, ethylene glycol mono-n-propyl ether acetate, ethylene glycol mono-n-butyl ether acetate and the like. Glycol monoalkyl ether acetates; propylene glycol monoalkyl ethers such as propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, propylene glycol mono-n-propyl ether, propylene glycol mono-n-butyl ether; propylene glycol dimethyl ether, propylene glycol diethyl Ether, propylene glycol di-n-propyl ether, propylene Propylene glycol dialkyl ethers such as recall di-n-butyl ether; propylene glycol monoalkyl such as propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monoethyl ether acetate, propylene glycol mono-n-propyl ether acetate, propylene glycol mono-n-butyl ether acetate Ether acetates; lactate esters such as methyl lactate, ethyl lactate, n-propyl lactate, i-propyl lactate; n-amyl formate, i-amyl formate, ethyl acetate, n-propyl acetate, i-propyl acetate, Aliphatic carboxylates such as n-butyl acetate, i-butyl acetate, n-amyl acetate, i-amyl acetate, i-propyl propionate, n-butyl propionate and i-butyl propionate Ethyl hydroxyacetate, ethyl 2-hydroxy-2-methylpropionate, methyl 2-hydroxy-3-methylbutyrate, ethyl methoxyacetate, ethyl ethoxyacetate, methyl 3-methoxypropionate, ethyl 3-methoxypropionate, Methyl 3-ethoxypropionate, ethyl 3-ethoxypropionate, 3-methoxybutyl acetate, 3-methyl-3-methoxybutyl acetate, 3-methyl-3-methoxybutylpropionate, 3-methyl-3-methoxybutyl Other esters such as butyrate, methyl acetoacetate, ethyl acetoacetate, methyl pyruvate, ethyl pyruvate; aromatic hydrocarbons such as toluene, xylene; methyl ethyl ketone, methyl propyl ketone, methyl butyl ketone, 2-heptanone, 3-heptanone, 4 Ketones such as heptanone and cyclohexanone; amides such as N-methylformamide, N, N-dimethylformamide, N-methylacetamide, N, N-dimethylacetamide and N-methylpyrrolidone; lactones such as γ-butyrolacun Can be mentioned.
これらの溶剤のうち、プロピレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類、2−ヘプタノン、乳酸エステル類、2−ヒドロキシプロピオン酸エステル類、3−アルコキシプロピオン酸エステル類等が、塗布時の膜面内均一性が良好となるの点で好ましい。
これらの溶剤は、単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。
Among these solvents, propylene glycol monoalkyl ether acetates, 2-heptanone, lactic acid esters, 2-hydroxypropionic acid esters, 3-alkoxypropionic acid esters, etc. have good in-plane uniformity during coating. Is preferable in that.
These solvents can be used alone or in admixture of two or more.
本発明の感放射線性樹脂組成物からレジストパターンを形成する際には、前述したようにして調製された組成物溶液を、回転塗布、流延塗布、ロール塗布等の適宜の塗布手段によって、例えば、シリコンウエハー、アルミニウムで被覆されたウエハー等の基板上に塗布することにより、レジスト被膜を形成し、場合により予め70℃〜160℃程度の温度で加熱処理(以下、「PB」という)を行なった後、所定のマスクパターンを介して露光する。その際に使用される放射線として、酸発生剤の種類に応じ、例えば、F2エキシマレーザー(波長157nm)、ArFエキシマレーザー(波長193nm)やKrFエキシマレーザー(波長248nm)等の遠紫外線、シンクロトロン放射線等のX線、電子線等の荷電粒子線を適宜選択し使用する。また、露光量等の露光条件は、感放射線性樹脂組成物の配合組成、各添加剤の種類等に応じて、適宜選定される。本発明においては、KrFエキシマレーザー(波長248nm)等の遠紫外線が好適に用いられる。 When forming a resist pattern from the radiation-sensitive resin composition of the present invention, the composition solution prepared as described above is applied by appropriate coating means such as spin coating, cast coating, roll coating, etc. A resist film is formed by coating on a substrate such as a silicon wafer or a wafer coated with aluminum, and a heat treatment (hereinafter referred to as “PB”) is performed at a temperature of about 70 ° C. to 160 ° C. in some cases. After that, exposure is performed through a predetermined mask pattern. The radiation used in this case depends on the type of the acid generator, for example, far ultraviolet rays such as F 2 excimer laser (wavelength 157 nm), ArF excimer laser (wavelength 193 nm), KrF excimer laser (wavelength 248 nm), and synchrotron. X-rays such as radiation, and charged particle beams such as electron beams are appropriately selected and used. Moreover, exposure conditions, such as exposure amount, are suitably selected according to the compounding composition of a radiation sensitive resin composition, the kind of each additive, etc. In the present invention, far ultraviolet rays such as KrF excimer laser (wavelength 248 nm) are preferably used.
本発明においては、高精度の微細パターンを安定して形成するために、露光後に、70℃〜160℃の温度で30秒以上加熱処理(以下、「PEB」という)を行なうことが好ましい。この場合、露光後ベークの温度が70℃未満では、基板の種類による感度のばらつきが広がるおそれがある。
その後、アルカリ現像液で10℃〜50℃、10秒〜200秒、好ましくは15℃〜30℃、15秒〜100秒、特に好ましくは20℃〜25℃、15秒〜90秒の条件で現像することにより所定のレジストパターンを形成させる。
アルカリ現像液としては、例えば、テトラアルキルアンモニウムヒドロキシド類などのアルカリ性化合物を、通常、1重量%〜10重量%、好ましくは1重量%〜5重量%、特に好ましくは1〜3重量%の濃度となるよう溶解したアルカリ性水溶液が使用される。
また、上記アルカリ性水溶液からなる現像液には、例えばメタノール、エタノール等の水溶性有機溶剤や界面活性剤を適宜添加することもできる。なお、レジストパターンの形成に際しては、環境雰囲気中に含まれる塩基性不純物等の影響を防止するため、レジスト被膜上に保護膜を設けることもできる。
In the present invention, in order to stably form a high-precision fine pattern, it is preferable to perform heat treatment (hereinafter referred to as “PEB”) for 30 seconds or more at a temperature of 70 ° C. to 160 ° C. after exposure. In this case, if the post-exposure baking temperature is less than 70 ° C., there is a possibility that the variation in sensitivity depending on the type of the substrate will spread.
Thereafter, development is performed with an alkali developer at 10 ° C. to 50 ° C., 10 seconds to 200 seconds, preferably 15 ° C. to 30 ° C., 15 seconds to 100 seconds, particularly preferably 20 ° C. to 25 ° C., 15 seconds to 90 seconds. As a result, a predetermined resist pattern is formed.
As the alkaline developer, for example, an alkaline compound such as tetraalkylammonium hydroxide is usually used at a concentration of 1% by weight to 10% by weight, preferably 1% by weight to 5% by weight, particularly preferably 1 to 3% by weight. An alkaline aqueous solution dissolved so as to be used is used.
In addition, a water-soluble organic solvent such as methanol or ethanol or a surfactant can be appropriately added to the developer composed of the alkaline aqueous solution. In forming the resist pattern, a protective film can be provided on the resist film in order to prevent the influence of basic impurities contained in the environmental atmosphere.
実施例1
2−ビシクロ[2.2.1]−5−ヘプテン−2−イルメチル−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2−プロパノール120gを1リットルのナスフラスコに入れて、10℃まで冷却して、チオ酢酸35gをゆっくりと滴下した。滴下後、40℃まで昇温させ、1時間攪拌させた。その後、クロロホルム300mlに溶かし、5%炭酸水素ナトリウム水溶液100gで洗浄を3回行なった。その後、クロロホルムを除去して、中間体1を得た。その中間体1をメタノール500mlに溶かし、ナトリウムエトキシド36gのメタノール溶液(100ml)を加え、室温で3時間攪拌した。反応終了後、水100mlを加え、メタノールを除去した水溶液に2N塩酸を酸性になるまで加え、その後MIBKで抽出した。その後、MIBKを除去し、減圧蒸留(120℃、6mmHg)により1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロー2−(6−メルカプト−ビシクロ[2.2.1]−2−ヘプチルメチル)−プロパノール(以下、α−1という)80gを得た。
Example 1
120 g of 2-bicyclo [2.2.1] -5-hepten-2-ylmethyl-1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2-propanol was placed in a 1 liter eggplant flask and 10 ° C. Then, 35 g of thioacetic acid was slowly added dropwise. After dropping, the temperature was raised to 40 ° C. and stirred for 1 hour. Thereafter, the product was dissolved in 300 ml of chloroform and washed with 100 g of 5% aqueous sodium hydrogen carbonate solution three times. Then, chloroform was removed and the intermediate body 1 was obtained. The intermediate 1 was dissolved in 500 ml of methanol, a methanol solution (100 ml) of 36 g of sodium ethoxide was added, and the mixture was stirred at room temperature for 3 hours. After completion of the reaction, 100 ml of water was added, 2N hydrochloric acid was added to the aqueous solution from which methanol had been removed until acidic, and then extracted with MIBK. Thereafter, MIBK was removed, and 1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2- (6-mercapto-bicyclo [2.2.1] -2-heptyl was obtained by distillation under reduced pressure (120 ° C., 6 mmHg). 80 g of methyl) -propanol (hereinafter referred to as α-1) was obtained.
得られたα−1について、日本電子(株)製「JMS−AX505W型質量分析計」を用いて、下記の条件で分子量分析を行なった。得られた結果は308の親イオンピークであり、1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2−(6−メルカプトービシクロ[2.2.1]−2−ヘプチルメチル)−プロパノールであることが確認された。
エミッター電流 :5mA(使用ガス:Xe)
加速電圧 :3.0kV
10N MULTI:1.3
イオン化法 :高速原子衝撃法(FAB)
検出イオン :カチオン(+)
測定質量範囲 :20〜1500m/z
スキャン :30sec
分解能 :1500
マトリックス :3−ニトロベンジルアルコール
また、α−1について、日本電子(株)製「JNM−EX270」を用いて、1H−NMR分析(測定溶媒:重水素化クロロホルム)を行なった結果、得られたケミカルシフトは0.62−2.16(8H,m),2.65−2.98(2H,m),3.11−3.21(2H,m)であり、1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロー2−(6−メルカプトービシクロ[2.2.1]−2−ヘプチルメチル)−プロパノールであることが確認された。
The obtained α-1 was subjected to molecular weight analysis under the following conditions using a “JMS-AX505W type mass spectrometer” manufactured by JEOL Ltd. The result obtained is a parent ion peak of 308, 1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2- (6-mercaptobicyclo [2.2.1] -2-heptylmethyl)- It was confirmed to be propanol.
Emitter current: 5 mA (used gas: Xe)
Acceleration voltage: 3.0 kV
10N MULTI: 1.3
Ionization method: Fast atom bombardment method (FAB)
Detection ion: Cation (+)
Measurement mass range: 20-1500 m / z
Scan: 30 sec
Resolution: 1500
Matrix: 3-nitrobenzyl alcohol Further, α-1 was obtained as a result of 1 H-NMR analysis (measuring solvent: deuterated chloroform) using “JNM-EX270” manufactured by JEOL Ltd. The chemical shifts were 0.62-2.16 (8H, m), 2.65-2.98 (2H, m), 3.11-3.21 (2H, m), 1,1,1 , 3,3,3-hexafluoro-2- (6-mercaptobicyclo [2.2.1] -2-heptylmethyl) -propanol.
実施例2
1,1,1−トリフルオロ−2−トリフルオロ−3−ブテン−2−オール120gを1リットルのナスフラスコに入れて、10℃まで冷却して、チオ酢酸46gをゆっくりと滴下した。滴下後、40℃まで昇温させ、1時間攪拌させた。その後、クロロホルム300mlに溶かし、5%炭酸水素ナトリウム水溶液100gで洗浄を3回行なった。その後、クロロホルムを除去して、中間体2を得た。その中間体2をメタノール500mlに溶かし、ナトリウムエトキシド47gのメタノール溶液(100ml)を加え、室温で3時間攪拌した。反応終了後、水100mlを加え、メタノールを除去した水溶液に2N塩酸を酸性になるまで加え、その後MIBKで抽出した。その後、MIBKを除去し、減圧蒸留(79℃、21mmHg)により1,1,1−トリフルオロ−4−メルカプト−2−トリフルオロメチル−2−ブタノール(以下、α−2という)80gを得た。
得られたα−2について、実施例1と同一の条件で分子量分析の結果は242の親イオンであり、1H−NMR分析を行なった結果、得られたケミカルシフトは1.37−1.43(1H,t、J=8.4Hz,SH),1.81−1.92(2H,m,CH2),2.03−2.09(2H,m,CH2)、2.53−2.61(2H,m,CH2),3.12(1H,br,OH)であり、1,1,1−トリフルオロ−4−メルカプト−2−トリフルオロメチル−2−ブタノールであることが確認された。
Example 2
120 g of 1,1,1-trifluoro-2-trifluoro-3-buten-2-ol was placed in a 1 liter eggplant flask, cooled to 10 ° C., and 46 g of thioacetic acid was slowly added dropwise. After dropping, the temperature was raised to 40 ° C. and stirred for 1 hour. Thereafter, the product was dissolved in 300 ml of chloroform and washed with 100 g of 5% aqueous sodium hydrogen carbonate solution three times. Then, chloroform was removed and the
With respect to the obtained α-2, the molecular weight analysis result was the parent ion of 242 under the same conditions as in Example 1. As a result of 1 H-NMR analysis, the obtained chemical shift was 1.37-1. 43 (1H, t, J = 8.4 Hz, SH), 1.81-1.92 (2H, m, CH2), 2.03 to 2.09 (2H, m, CH2), 2.53-2 .61 (2H, m, CH2), 3.12 (1H, br, OH), confirmed to be 1,1,1-trifluoro-4-mercapto-2-trifluoromethyl-2-butanol It was done.
実施例3
ろ別された白色粉末を2度400gのメタノールにてスラリー上で洗浄した後、ろ別し、50℃にて17時間乾燥し、白色粉末の重合体を得た(72g、収率72%)。この重合体はMwが7,400であり、13C-NMR分析の結果、化合物(E1−1)、化合物(E1−2)、化合物(E1−3)で表される繰り返し単位、各繰り返し単位の含有率が52.2:8.6:39.2(モル%)の共重合体であった。この重合体を重合体(A−1)とする。IR測定を行なった結果、3300cm-1吸収が確認されたことから式(2)で表される基は分子末端に付加していると考えられる。
Example 3
The filtered white powder was washed twice with 400 g of methanol on the slurry, filtered, and dried at 50 ° C. for 17 hours to obtain a white powder polymer (72 g, yield 72%). . This polymer has Mw of 7,400, and as a result of 13 C-NMR analysis, the repeating unit represented by compound (E1-1), compound (E1-2), compound (E1-3), and each repeating unit Was a copolymer having a content of 52.2: 8.6: 39.2 (mol%). This polymer is referred to as “polymer (A-1)”. As a result of IR measurement, 3300 cm −1 absorption was confirmed, and therefore the group represented by the formula (2) is considered to be added to the molecular end.
実施例4
ろ別された白色粉末を2度400gのメタノールにてスラリー上で洗浄した後、ろ別し、50℃にて17時間乾燥し、白色粉末の重合体を得た(38g、収率88%)。この重合体はMwが7,200であり、13C-NMR分析の結果、化合物(E2−1)、化合物(E2−2)、化合物(E2−3)で表される繰り返し単位、各繰り返し単位の含有率が52.1:13.6:34.3(モル%)の共重合体であった。この重合体を重合体(A−2)とする。IR測定を行なった結果、3300cm-1吸収が確認されたことから式(2)で表される基は分子末端に付加していると考えられる。
Example 4
The filtered white powder was washed twice with 400 g of methanol on the slurry, filtered, and dried at 50 ° C. for 17 hours to obtain a white powder polymer (38 g, yield 88%). . This polymer has Mw of 7,200, and as a result of 13 C-NMR analysis, the repeating unit represented by compound (E2-1), compound (E2-2), compound (E2-3), and each repeating unit Was a copolymer having a content of 52.1: 13.6: 34.3 (mol%). This polymer is referred to as “polymer (A-2)”. As a result of IR measurement, 3300 cm −1 absorption was confirmed, and therefore the group represented by the formula (2) is considered to be added to the molecular end.
実施例5
ろ別された白色粉末を2度2000gのイソプロピルアルコールにてスラリー上で洗浄した後、ろ別し、60℃にて17時間乾燥し、白色粉末の重合体を得た(85g、収率85%)。この重合体はMwが6,200であり、13C-NMR分析の結果、化合物(E3−1)、化合物(E3−2)、化合物(E3−3)で表される繰り返し単位、各繰り返し単位の含有率が54.1:31.9:13.9(モル%)の共重合体であった。この重合体を重合体(A−3)とする。IR測定を行なった結果、3300cm-1吸収が確認されたことから式(2)で表される基は分子末端に付加していると考えられる。
Example 5
The filtered white powder was washed twice with 2000 g of isopropyl alcohol on the slurry, filtered, and dried at 60 ° C. for 17 hours to obtain a white powder polymer (85 g, 85% yield). ). This polymer has Mw of 6,200, and as a result of 13 C-NMR analysis, the repeating unit represented by compound (E3-1), compound (E3-2), compound (E3-3), and each repeating unit Was a copolymer having a content of 54.1: 31.9: 13.9 (mol%). This polymer is referred to as “polymer (A-3)”. As a result of IR measurement, 3300 cm −1 absorption was confirmed, and therefore the group represented by the formula (2) is considered to be added to the molecular end.
実施例6
ろ別された白色粉末を2度400gのメタノールにてスラリー上で洗浄した後、ろ別し、50℃にて17時間乾燥し、白色粉末の重合体を得た(41g、収率82%)。この重合体はMwが6,800であり、13C-NMR分析の結果、化合物(E1−1)、化合物(E1−2)、化合物(E1−3)で表される繰り返し単位、各繰り返し単位の含有率が52.2:9.1:38.7(モル%)の共重合体であった。この重合体を重合体(A−4)とする。IR測定を行なった結果、3300cm-1吸収が確認されたことから式(2)で表される基は分子末端に付加していると考えられる。
Example 6
The filtered white powder was washed twice with 400 g of methanol on the slurry, filtered, and dried at 50 ° C. for 17 hours to obtain a white powder polymer (41 g, yield 82%). . This polymer has Mw of 6,800, and as a result of 13 C-NMR analysis, the repeating unit represented by compound (E1-1), compound (E1-2), compound (E1-3), and each repeating unit Was a copolymer having a content of 52.2: 9.1: 38.7 (mol%). This polymer is referred to as “polymer (A-4)”. As a result of IR measurement, 3300 cm −1 absorption was confirmed, and therefore the group represented by the formula (2) is considered to be added to the molecular end.
実施例7
ろ別された白色粉末を2度400gのメタノールにてスラリー上で洗浄した後、ろ別し、50℃にて17時間乾燥し、白色粉末の重合体を得た(38g、収率88%)。この重合体はMwが6,800であり、13C-NMR分析の結果、化合物(E2−1)、化合物(E2−2)、化合物(E2−3)で表される繰り返し単位、各繰り返し単位の含有率が52.1:14.1:33.8(モル%)の共重合体であった。この重合体を重合体(A−5)とする。
Example 7
The filtered white powder was washed twice with 400 g of methanol on the slurry, filtered, and dried at 50 ° C. for 17 hours to obtain a white powder polymer (38 g, yield 88%). . This polymer has Mw of 6,800, and as a result of 13 C-NMR analysis, the repeating unit represented by compound (E2-1), compound (E2-2), compound (E2-3), and each repeating unit Was a copolymer having a content of 52.1: 14.1: 33.8 (mol%). This polymer is referred to as “polymer (A-5)”.
実施例8
ろ別された白色粉末を2度2000gのイソプロピルアルコールにてスラリー上で洗浄した後、ろ別し、60℃にて17時間乾燥し、白色粉末の重合体を得た(85g、収率85%)。この重合体はMwが6,400であり、13C-NMR分析の結果、化合物(E3−1)、化合物(E3−2)、化合物(E3−3)で表される繰り返し単位、各繰り返し単位の含有率が53.8:31.9:14.2(モル%)の共重合体であった。この重合体を重合体(A−6)とする。IR測定を行なった結果、3300cm-1吸収が確認されたことから式(2)で表される基は分子末端に付加していると考えられる。
Example 8
The filtered white powder was washed twice with 2000 g of isopropyl alcohol on the slurry, filtered, and dried at 60 ° C. for 17 hours to obtain a white powder polymer (85 g, 85% yield). ). This polymer has Mw of 6,400, and as a result of 13 C-NMR analysis, the repeating unit represented by compound (E3-1), compound (E3-2), compound (E3-3), and each repeating unit Was a copolymer having a content of 53.8: 31.9: 14.2 (mol%). This polymer is referred to as “polymer (A-6)”. As a result of IR measurement, 3300 cm −1 absorption was confirmed, and therefore the group represented by the formula (2) is considered to be added to the molecular end.
比較例1
ろ別された白色粉末を2度400gのメタノールにてスラリー上で洗浄した後、ろ別し、50℃にて17時間乾燥し、白色粉末の重合体を得た(72g、収率72%)。この重合体はMwが8,500であり、13C-NMR分析の結果、化合物(E1−1)、化合物(E1−2)、化合物(E1−3)で表される繰り返し単位、各繰り返し単位の含有率が52.2:8.0:39.8(モル%)の共重合体であった。この重合体を重合体(A'−1)とする。
Comparative Example 1
The filtered white powder was washed twice with 400 g of methanol on the slurry, filtered, and dried at 50 ° C. for 17 hours to obtain a white powder polymer (72 g, yield 72%). . This polymer has Mw of 8,500, and as a result of 13 C-NMR analysis, the repeating unit represented by compound (E1-1), compound (E1-2), compound (E1-3), and each repeating unit Was a copolymer having a content of 52.2: 8.0: 39.8 (mol%). This polymer is referred to as “polymer (A′-1)”.
比較例2
ろ別された白色粉末を2度400gのメタノールにてスラリー上で洗浄した後、ろ別し、50℃にて17時間乾燥し、白色粉末の重合体を得た(38g、収率88%)。この重合体はMwが8,200であり、13C-NMR分析の結果、化合物(E2−1)、化合物(E2−2)、化合物(E2−3)で表される繰り返し単位、各繰り返し単位の含有率が52.1:13.6:34.3(モル%)の共重合体であった。この重合体を重合体(A'−2)とする。
Comparative Example 2
The filtered white powder was washed twice with 400 g of methanol on the slurry, filtered, and dried at 50 ° C. for 17 hours to obtain a white powder polymer (38 g, yield 88%). . This polymer has Mw of 8,200, and as a result of 13 C-NMR analysis, the repeating unit represented by compound (E2-1), compound (E2-2), compound (E2-3), and each repeating unit Was a copolymer having a content of 52.1: 13.6: 34.3 (mol%). This polymer is referred to as “polymer (A′-2)”.
比較例3
ろ別された白色粉末を2度2000gのイソプロピルアルコールにてスラリー上で洗浄した後、ろ別し、60℃にて17時間乾燥し、白色粉末の重合体を得た(85g、収率85%)。この重合体はMwが6,100であり、13C-NMR分析の結果、化合物(E3−1)、化合物(E3−2)、化合物(E3−3)で表される繰り返し単位、各繰り返し単位の含有率が54.1:32.3:13.6(モル%)の共重合体であった。この重合体を重合体(A'−3)とする。
Comparative Example 3
The filtered white powder was washed twice with 2000 g of isopropyl alcohol on the slurry, filtered, and dried at 60 ° C. for 17 hours to obtain a white powder polymer (85 g, 85% yield). ). This polymer has Mw of 6,100, and as a result of 13 C-NMR analysis, the repeating unit represented by compound (E3-1), compound (E3-2), compound (E3-3), and each repeating unit Was a copolymer having a content ratio of 54.1: 32.3: 13.6 (mol%). This polymer is referred to as “polymer (A′-3)”.
実施例9〜実施例14、比較例4〜比較例6
実施例3〜実施例8および比較例1〜比較例3で得られた各重合体と、以下に示す酸発生剤と、他の成分とを表1に示す割合で混合して均一溶液としたのち、孔径200nmのメンブランフィルターでろ過して、各感放射線性樹脂組成物溶液を得た。
得られた感放射線性樹脂組成物溶液を表2に示す条件にて露光して各種評価を行なった。評価結果を表2に示す。ここで、部は、特記しない限り重量基準である。
酸発生剤(B)
(B−1):トリフェニルスルホニウム・ノナフルオロ−n−ブタンスルホネート
酸拡散制御剤(C)
(C−1):2−フェニルベンズイミダゾール
溶剤(D)
(D−1):プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート
(D−2):シクロヘキサノン
Example 9 to Example 14, Comparative Example 4 to Comparative Example 6
Each polymer obtained in Examples 3 to 8 and Comparative Examples 1 to 3, the acid generator shown below, and other components were mixed in the ratios shown in Table 1 to obtain a uniform solution. Then, it filtered with the membrane filter with a hole diameter of 200 nm, and obtained each radiation sensitive resin composition solution.
The obtained radiation-sensitive resin composition solution was exposed under the conditions shown in Table 2 and subjected to various evaluations. The evaluation results are shown in Table 2. Here, the part is based on weight unless otherwise specified.
Acid generator (B)
(B-1): Triphenylsulfonium / nonafluoro-n-butanesulfonate acid diffusion controller (C)
(C-1): 2-Phenylbenzimidazole solvent (D)
(D-1): Propylene glycol monomethyl ether acetate (D-2): Cyclohexanone
ここで、各レジストの評価は下記の要領で実施した。
(1)感度:
ArF光源にて露光を行なう場合、ウエハー表面に膜厚770オングストロームのARC29((Brewer Science)社製)膜を形成したシリコンウエハー(ARC29)を用い、各組成物溶液を、基板上にスピンコートにより塗布し、ホットプレート上にて、表1に示す条件でPBを行なって形成した膜厚250nmのレジスト被膜に、ニコン製ArFエキシマレーザー露光装置(開口数0.75)を用い、マスクパターンを介して露光した。その後、表1に示す条件でPEBを行なったのち、2.38重量%のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液により、25℃で60秒間現像し、水洗し、乾燥して、ポジ型のレジストパターンを形成した。このとき、線幅110nmのライン・アンド・スペースパターン(1L1S)を1対1の線幅に形成する露光量を最適露光量とし、この最適露光量を感度とした。
(2)解像度:
最適露光量で解像される最小のライン・アンド・スペースパターンの寸法を解像度とした。
(3)パターンプロファイル:
線幅 160nmのライン・アンド・スペースパターン(1L1S)の方形状断面の下辺寸法L1と上下辺寸法L2とを走査型電子顕微鏡により測定し、0.85≦L2/L1≦1を満足し、かつパターンプロファイルが裾を引いていない場合を、パターンプロファイルが"良好"であるとした。
(4)ラインエッジラフネス(LER):
設計線幅110nmのライン・アンド・スペースパターン(1L1S)のラインパターンを走査型電子顕微鏡にて観察した。図1にパターンの模式図を示す(凹凸は実際よりも誇張されている)。図1(a)は平面図を、図1(b)はシリコンウエハー1上に形成されたパターン2の断面図をそれぞれ示す。
各実施例および比較例において観察された形状について、該ラインパターンの横側面2aに沿って生じた凹凸の最も著しい箇所における線幅と設計線幅110nmとの差△CDを測定した。該測定をn=10で行ない、その測定ばらつきを3σで評価した。
Here, each resist was evaluated in the following manner.
(1) Sensitivity:
When performing exposure using an ArF light source, a silicon wafer (ARC29) having an ARC29 film (manufactured by Brewer Science) with a film thickness of 770 angstroms formed on the wafer surface is used, and each composition solution is spin-coated on the substrate. A Nikon ArF excimer laser exposure apparatus (numerical aperture 0.75) is applied to a resist film having a film thickness of 250 nm formed by applying and PB on a hot plate under the conditions shown in Table 1 through a mask pattern. And exposed. Thereafter, PEB is performed under the conditions shown in Table 1, and then developed with a 2.38 wt% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution at 25 ° C. for 60 seconds, washed with water, and dried to form a positive resist pattern. did. At this time, the exposure amount for forming a line-and-space pattern (1L1S) having a line width of 110 nm in a one-to-one line width was defined as the optimum exposure amount, and this optimum exposure amount was defined as the sensitivity.
(2) Resolution:
The dimension of the smallest line and space pattern that can be resolved at the optimum exposure dose was taken as the resolution.
(3) Pattern profile:
The bottom side dimension L1 and the top and bottom side dimension L2 of the rectangular cross section of the line and space pattern (1L1S) having a line width of 160 nm are measured with a scanning electron microscope, and 0.85 ≦ L2 / L1 ≦ 1 is satisfied, and The case where the pattern profile did not have a tail was regarded as “good”.
(4) Line edge roughness (LER):
A line pattern of a line and space pattern (1L1S) having a design line width of 110 nm was observed with a scanning electron microscope. FIG. 1 shows a schematic diagram of the pattern (unevenness is exaggerated more than actual). 1A is a plan view, and FIG. 1B is a cross-sectional view of a
For the shapes observed in each of the examples and comparative examples, the difference ΔCD between the line width and the
表2の各実施例に示すように、レジスト基本性能である解像度、パターンファイル、ラインエッジラフネス(LER)特性に優れた感放射線性樹脂組成物が得られる。 As shown in each example of Table 2, a radiation sensitive resin composition excellent in resolution, pattern file, and line edge roughness (LER) characteristics, which are basic resist performances, can be obtained.
本発明の感放射線性樹脂組成物は、ラインエッジラフネス(LER)特性に優れているので、これからさらに微細化が進行すると予想される半導体デバイス製造用の化学増幅型レジストとして極めて有用である。 Since the radiation-sensitive resin composition of the present invention is excellent in line edge roughness (LER) characteristics, it is extremely useful as a chemically amplified resist for semiconductor device production, which is expected to be further refined from now on.
1 基板
2 レジストパターン
1
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