JP4975382B2 - COMPOUND, POLYMER COMPOUND, POSITIVE RESIST COMPOSITION AND METHOD FOR FORMING RESIST PATTERN - Google Patents
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Description
本発明は、新規な化合物、高分子化合物、該高分子化合物を含有するポジ型レジスト組成物および該ポジ型レジスト組成物を用いるレジストパターン形成方法に関する。 The present invention relates to a novel compound, a polymer compound, a positive resist composition containing the polymer compound, and a resist pattern forming method using the positive resist composition.
リソグラフィー技術においては、例えば基板の上にレジスト材料からなるレジスト膜を形成し、該レジスト膜に対し、所定のパターンが形成されたマスクを介して、光、電子線等の放射線にて選択的露光を行い、現像処理を施すことにより、前記レジスト膜に所定形状のレジストパターンを形成する工程が行われる。
半導体素子の微細化に伴い、露光光源の短波長化と投影レンズの高開口数(高NA)化が進み、現在では193nmの波長を有するArFエキシマレーザーを光源とするNA=0.84の露光機が開発されている。露光光源の短波長化に伴い、レジスト材料には、露光光源に対する感度、微細な寸法のパターンを再現できる解像性等のリソグラフィー特性の向上が求められる。このような要求を満たすレジスト材料として、酸の作用によりアルカリ可溶性が変化するベース樹脂と、露光により酸を発生する酸発生剤とを含有する化学増幅型レジストが用いられている。
現在、ArFエキシマレーザーリソグラフィー等において使用される化学増幅型レジストのベース樹脂としては、193nm付近における透明性に優れることから、(メタ)アクリル酸エステルから誘導される構成単位を主鎖に有する樹脂(アクリル系樹脂)などが一般的に用いられている。ここで、「(メタ)アクリル酸」とは、α位に水素原子が結合したアクリル酸と、α位にメチル基が結合したメタクリル酸の一方あるいは両方を意味する。「(メタ)アクリル酸エステル」とは、α位に水素原子が結合したアクリル酸エステルと、α位にメチル基が結合したメタクリル酸エステルの一方あるいは両方を意味する。「(メタ)アクリレート」とは、α位に水素原子が結合したアクリレートと、α位にメチル基が結合したメタクリレートの一方あるいは両方を意味する。
In lithography technology, for example, a resist film made of a resist material is formed on a substrate, and the resist film is selectively exposed to light such as light or an electron beam through a mask on which a predetermined pattern is formed. And a development process is performed to form a resist pattern having a predetermined shape on the resist film.
Along with the miniaturization of semiconductor elements, the wavelength of an exposure light source has been shortened and the projection lens has a high numerical aperture (high NA). Currently, an exposure of NA = 0.84 using an ArF excimer laser having a wavelength of 193 nm as a light source A machine has been developed. Along with the shortening of the wavelength of the exposure light source, the resist material is required to be improved in lithography characteristics such as sensitivity to the exposure light source and resolution capable of reproducing a pattern with a fine dimension. As a resist material satisfying such requirements, a chemically amplified resist containing a base resin whose alkali solubility is changed by the action of an acid and an acid generator that generates an acid upon exposure is used.
Currently, as a base resin of a chemically amplified resist used in ArF excimer laser lithography and the like, a resin having a structural unit derived from (meth) acrylic acid ester in the main chain because of its excellent transparency near 193 nm ( Acrylic resin) is generally used. Here, “(meth) acrylic acid” means one or both of acrylic acid having a hydrogen atom bonded to the α-position and methacrylic acid having a methyl group bonded to the α-position. “(Meth) acrylic acid ester” means one or both of an acrylic acid ester having a hydrogen atom bonded to the α-position and a methacrylic acid ester having a methyl group bonded to the α-position. “(Meth) acrylate” means one or both of an acrylate having a hydrogen atom bonded to the α-position and a methacrylate having a methyl group bonded to the α-position.
解像性の更なる向上のための手法の1つとして、露光機の対物レンズと試料との間に、空気よりも高屈折率の液体(液浸媒体)を介在させて露光(浸漬露光)を行うリソグラフィー法、所謂、液浸リソグラフィー(Liquid Immersion Lithography。以下、液浸露光ということがある。)が知られている(たとえば非特許文献1参照。)。
液浸露光によれば、同じ露光波長の光源を用いても、より短波長の光源を用いた場合や高NAレンズを用いた場合と同様の高解像性を達成でき、しかも焦点深度幅の低下もないといわれている。また、液浸露光は、既存の露光装置を用いて行うことができる。そのため、液浸露光は、低コストで、高解像性で、かつ焦点深度幅にも優れるレジストパターンの形成を実現できると予想され、多額な設備投資を必要とする半導体素子の製造において、コスト的にも、解像度等のリソグラフィー特性的にも、半導体産業に多大な効果を与えるものとして大変注目されている。
液浸露光は、あらゆるパターン形状の形成において有効であり、更に、現在検討されている位相シフト法、変形照明法などの超解像技術と組み合わせることも可能であるとされている。現在、液浸露光技術としては、主に、ArFエキシマレーザーを光源とする技術が活発に研究されている。また、現在、液浸媒体としては、主に水が検討されている。
As one of the methods for further improving the resolution, exposure (immersion exposure) is performed by interposing a liquid (immersion medium) having a higher refractive index than air between the objective lens of the exposure machine and the sample. A so-called immersion lithography (hereinafter referred to as “immersion exposure”) is known (for example, see Non-Patent Document 1).
According to immersion exposure, even when a light source having the same exposure wavelength is used, the same high resolution as when using a light source with a shorter wavelength or using a high NA lens can be achieved, and the depth of focus can be reduced. It is said that there is no decline. Moreover, immersion exposure can be performed using an existing exposure apparatus. For this reason, immersion exposure is expected to be able to form resist patterns with low cost, high resolution, and excellent depth of focus. In particular, in terms of lithography characteristics such as resolution, the semiconductor industry is attracting a great deal of attention.
Immersion exposure is effective in forming all pattern shapes, and can be combined with super-resolution techniques such as the phase shift method and the modified illumination method that are currently being studied. Currently, as an immersion exposure technique, a technique mainly using an ArF excimer laser as a light source is being actively researched. Currently, water is mainly studied as an immersion medium.
近年、含フッ素化合物について、その撥水性、透明性等の特性が着目され、様々な分野での研究開発が活発に行われている。たとえばレジスト材料分野では、現在、ポジ型の化学増幅型レジストのベース樹脂として用いるために、含フッ素高分子化合物に、メトキシメチル基、tert−ブチル基、tert−ブチルオキシカルボニル基等の酸不安定性基を導入することが行われている。しかし、かかるフッ素系高分子化合物をポジ型レジスト組成物のベース樹脂として用いた場合、露光後にアウトガスが多く生成したり、ドライエッチングガスへの耐性(エッチング耐性)が充分でない等の欠点がある。
最近、エッチング耐性に優れた含フッ素高分子化合物として、環状炭化水素基を含有する酸不安定性基を有する含フッ素高分子化合物が報告されている(例えば、非特許文献2参照)。
Recently, a fluorine-containing polymer compound having an acid labile group containing a cyclic hydrocarbon group has been reported as a fluorine-containing polymer compound having excellent etching resistance (see, for example, Non-Patent Document 2).
液浸露光においては、通常のリソグラフィー特性(感度、解像性、エッチング耐性等)に加えて、液浸露光技術に対応した特性を有するレジスト材料が求められる。具体例を挙げると、液浸媒体が水である場合において、非特許文献1に記載されているようなスキャン式の液浸露光機を用いて浸漬露光を行う場合には、液浸媒体がレンズの移動に追随して移動する水追随性が求められる。水追随性が低いと、露光スピードが低下するため、生産性に影響を与えることが懸念される。この水追随性は、レジスト膜の疎水性を高める(疎水化する)ことによって向上すると考えられるが、その一方で、単にレジスト膜を疎水化しても、リソグラフィー特性に対する悪影響がみられ、たとえば解像性や感度の低下、スカム発生量の増大等が生じる傾向がある。
このように、液浸露光においては、適度な疎水性を有する材料開発が重要課題になる。しかしながら、現在、リソグラフィー特性と、液浸露光等に必要とされる特性とを両立した材料は、ほとんど知られていない。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、新規な化合物、高分子化合物、該高分子化合物を含有するポジ型レジスト組成物および該ポジ型レジスト組成物を用いるレジストパターン形成方法を提供することを目的とする。
In immersion exposure, in addition to normal lithography characteristics (sensitivity, resolution, etching resistance, etc.), a resist material having characteristics corresponding to the immersion exposure technique is required. For example, when the immersion medium is water and the immersion exposure is performed using a scanning immersion exposure machine as described in Non-Patent Document 1, the immersion medium is a lens. Water tracking is required to follow the movement of the water. If the water followability is low, the exposure speed is lowered, and there is a concern that the productivity may be affected. This water followability is considered to be improved by increasing the hydrophobicity (hydrophobing) of the resist film. However, even if the resist film is simply hydrophobized, there is an adverse effect on the lithography properties. There is a tendency that the property and sensitivity decrease, the scum generation amount increases, and the like.
Thus, in immersion exposure, the development of materials having moderate hydrophobicity becomes an important issue. However, there are currently few known materials that satisfy both lithography characteristics and characteristics required for immersion exposure.
The present invention has been made in view of the above circumstances, and includes a novel compound, a polymer compound, a positive resist composition containing the polymer compound, and a resist pattern forming method using the positive resist composition. The purpose is to provide.
上記の課題を解決する本発明の第一の態様は、下記一般式(I)で表される化合物である。 A first aspect of the present invention that solves the above problems is a compound represented by the following general formula (I).
本発明の第二の態様は、下記一般式(II)で表される構成単位(a1)を有する高分子化合物である。 The second aspect of the present invention is a polymer compound having a structural unit (a1) represented by the following general formula (II).
本発明の第三の態様は、酸の作用によりアルカリ溶解性が増大する樹脂成分(A)および露光により酸を発生する酸発生剤成分(B)を含有するポジ型レジスト組成物であって、前記樹脂成分(A)が、前記本発明の第二の態様の高分子化合物を含有することを特徴とするポジ型レジスト組成物である。
本発明の第四の態様は、前記本発明の第三の態様のポジ型レジスト組成物を用いて基板上にレジスト膜を形成する工程、前記レジスト膜を露光する工程、および前記レジスト膜を現像してレジストパターンを形成する工程を含むレジストパターン形成方法である。
A third aspect of the present invention is a positive resist composition comprising a resin component (A) whose alkali solubility is increased by the action of an acid and an acid generator component (B) which generates an acid upon exposure, The positive resist composition, wherein the resin component (A) contains the polymer compound according to the second aspect of the present invention.
A fourth aspect of the present invention includes a step of forming a resist film on a substrate using the positive resist composition of the third aspect of the present invention, a step of exposing the resist film, and developing the resist film And a resist pattern forming method including a step of forming a resist pattern.
本明細書および特許請求の範囲において、「アルキル基」は、特に断りがない限り、直鎖、分岐鎖および環状の1価の飽和炭化水素基を包含するものとする。
「低級アルキル基」は、炭素原子数1〜5のアルキル基である。
「アルキレン基」は、特に断りがない限り、直鎖、分岐鎖および環状の2価の飽和炭化水素基を包含するものとする。
「構成単位」とは、高分子化合物(重合体)を構成するモノマー単位(単量体単位)を意味する。
「露光」は放射線の照射全般を含む概念とする。
In the present specification and claims, unless otherwise specified, the “alkyl group” includes linear, branched and cyclic monovalent saturated hydrocarbon groups.
The “lower alkyl group” is an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms.
The “alkylene group” includes linear, branched and cyclic divalent saturated hydrocarbon groups unless otherwise specified.
“Structural unit” means a monomer unit (monomer unit) constituting a polymer compound (polymer).
“Exposure” is a concept that includes general irradiation of radiation.
本発明により、新規な化合物、高分子化合物、該高分子化合物を含有するポジ型レジスト組成物および該ポジ型レジスト組成物を用いるレジストパターン形成方法を提供できる。 According to the present invention, a novel compound, a polymer compound, a positive resist composition containing the polymer compound, and a resist pattern forming method using the positive resist composition can be provided.
≪化合物≫
本発明の化合物(以下、化合物(I)という。)は、上記一般式(I)で表される。
式(I)中、R1は水素原子またはメチル基であり、好ましくはメチル基である。
R2,R3はそれぞれ独立に水素原子または炭素数1〜5のアルキル基である。R2,R3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、イソブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基等が挙げられ、これらの中でも、メチル基またはエチル基が好ましく、特にメチル基が好ましい。
本発明においては、R2,R3のうちの少なくとも一方が水素原子であることが好ましく、R2,R3のうちの一方が水素原子であり、他方が水素原子またはメチル基であることがより好ましく、R2,R3の両方が水素原子であることが最も好ましい。
nは0〜3の整数であり、0〜2の整数であることが好ましく、0または1がより好ましく、1が最も好ましい。
≪Compound≫
The compound of the present invention (hereinafter referred to as compound (I)) is represented by the above general formula (I).
In the formula (I), R 1 is a hydrogen atom or a methyl group, preferably a methyl group.
R 2 and R 3 are each independently a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms. Specific examples of the alkyl group for R 2 and R 3 include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, a tert-butyl group, a pentyl group, an isopentyl group, and a neopentyl group. Among these, a methyl group or an ethyl group is preferable, and a methyl group is particularly preferable.
In the present invention, it is preferable that at least one of R 2, R 3 is a hydrogen atom, a one hydrogen atom of R 2, R 3, and the other is a hydrogen atom or a methyl group More preferably, it is most preferable that both R 2 and R 3 are hydrogen atoms.
n is an integer of 0 to 3, preferably an integer of 0 to 2, more preferably 0 or 1, and most preferably 1.
Zは、置換基としてフッ素原子および/またはフッ素化アルキル基を有する炭素数4〜12の脂肪族環式基である。
ここで、本特許請求の範囲及び明細書における「脂肪族」とは、芳香族に対する相対的な概念であって、芳香族性を持たない基、化合物等を意味するものと定義する。
「脂肪族環式基」は、芳香族性を持たない単環式基または多環式基であることを示す。
脂肪族環式基が「置換基を有する」とは、脂肪族環式基の環を構成する原子に、直接、置換基が結合していることを意味する。
Z is an aliphatic cyclic group having 4 to 12 carbon atoms having a fluorine atom and / or a fluorinated alkyl group as a substituent.
Here, “aliphatic” in the claims and the specification is a relative concept with respect to aromatics, and is defined to mean a group, a compound, or the like that does not have aromaticity.
The “aliphatic cyclic group” means a monocyclic group or a polycyclic group having no aromaticity.
The term “having a substituent” for the aliphatic cyclic group means that the substituent is directly bonded to the atoms constituting the ring of the aliphatic cyclic group.
本発明において、Zの脂肪族環式基は、置換基として、少なくとも、フッ素原子およびフッ素化アルキル基のいずれか一方または両方を有する必要があり、特に、フッ素化アルキル基を有することが好ましい。
フッ素化アルキル基は、水素原子の一部または全部がフッ素原子で置換されたアルキル基である。
フッ素原子で置換されていない状態のアルキル基としては、直鎖状または分岐鎖状のアルキル基が好ましく、炭素数が1〜5であることが好ましく、1〜4であることがより好ましく、1〜2であることがさらに好ましく、具体的には、上述したR2,R3の低級アルキル基として挙げたアルキル基と同様のアルキル基が挙げられる。
フッ素化アルキル基としては、アルキル基の水素原子の全部がフッ素原子で置換されたパーフルオロアルキル基が好ましく、炭素数1〜5のパーフルオロアルキル基がより好ましく、トリフルオロメチル基が最も好ましい。
In the present invention, the aliphatic cyclic group of Z needs to have at least one or both of a fluorine atom and a fluorinated alkyl group as a substituent, and particularly preferably has a fluorinated alkyl group.
A fluorinated alkyl group is an alkyl group in which some or all of the hydrogen atoms are substituted with fluorine atoms.
The alkyl group not substituted with a fluorine atom is preferably a linear or branched alkyl group, preferably having 1 to 5 carbon atoms, more preferably 1 to 4, more preferably 1 It is more preferable that it is -2, and specifically, the same alkyl group as the alkyl group mentioned as the lower alkyl group for R 2 and R 3 described above can be used.
The fluorinated alkyl group is preferably a perfluoroalkyl group in which all of the hydrogen atoms of the alkyl group are substituted with fluorine atoms, more preferably a C 1-5 perfluoroalkyl group, and most preferably a trifluoromethyl group.
Zにおいて、脂肪族環式基は、フッ素原子およびフッ素化アルキル基以外の置換基を有していてもよい。かかる置換基としては、たとえば、炭素数1〜5の低級アルキル基、炭素数1〜5のアルコキシ基、酸素原子(=O)等が挙げられる。 In Z, the aliphatic cyclic group may have a substituent other than a fluorine atom and a fluorinated alkyl group. Examples of the substituent include a lower alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms, and an oxygen atom (= O).
Zの脂肪族環式基が有する置換基の数は、1〜3個が好ましく、1〜2個がより好ましく、1個が最も好ましい。
置換基の結合位置は、特に制限はない。合成しやすさ等を考慮すると、脂肪族環式基を構成する原子のうち、少なくとも、Zに隣接する原子(nが0の場合は酸素原子であり、nが1〜3の場合は炭素原子である。)が結合する原子に、フッ素原子またはフッ素化アルキル基が結合していることが好ましい。
1-3 are preferable, as for the number of the substituents which the aliphatic cyclic group of Z has, 1-2 are more preferable, and 1 is the most preferable.
The bonding position of the substituent is not particularly limited. Considering the ease of synthesis, etc., among the atoms constituting the aliphatic cyclic group, at least an atom adjacent to Z (when n is 0, it is an oxygen atom, and when n is 1 to 3, it is a carbon atom) It is preferable that a fluorine atom or a fluorinated alkyl group is bonded to the atom to which is bonded.
Zにおいて、「脂肪族環式基」の置換基を除いた基本の環の構造は、炭素および水素からなる環(炭化水素環)であることに限定はされないが、炭化水素環であることが好ましい。
脂肪族環式基は、飽和または不飽和のいずれでもよく、通常、飽和であることが好ましい。
Zにおける脂肪族環式基は、単環式基であってもよく、多環式基であってもよい。エッチング耐性等を考慮すると、Zにおける脂肪族環式基は、多環式基であることが好ましい。
脂肪族環式基が単環式基であるZの具体例としては、例えば、置換基として少なくともフッ素原子および/またはフッ素化アルキル基を有するモノシクロアルカンから1個の水素原子を除いた基が挙げられる。該モノシクロアルカンとしては、シクロペンタン、シクロヘキサン等が挙げられる。
脂肪族環式基が多環式基であるZの具体例としては、例えば、置換基として少なくともフッ素原子および/またはフッ素化アルキル基を有するポリシクロアルカン(ビシクロアルカン、トリシクロアルカン、テトラシクロアルカン等)から1個の水素原子を除いた基などが挙げられる。ポリシクロアルカンとして、より具体的には、アダマンタン、ノルボルナン、イソボルナン、トリシクロデカン、テトラシクロドデカン等が挙げられる。
In Z, the basic ring structure excluding the substituent of the “aliphatic cyclic group” is not limited to a ring composed of carbon and hydrogen (hydrocarbon ring), but may be a hydrocarbon ring. preferable.
The aliphatic cyclic group may be either saturated or unsaturated, and is usually preferably saturated.
The aliphatic cyclic group for Z may be a monocyclic group or a polycyclic group. In consideration of etching resistance and the like, the aliphatic cyclic group in Z is preferably a polycyclic group.
Specific examples of Z in which the aliphatic cyclic group is a monocyclic group include, for example, a group obtained by removing one hydrogen atom from a monocycloalkane having at least a fluorine atom and / or a fluorinated alkyl group as a substituent. Can be mentioned. Examples of the monocycloalkane include cyclopentane and cyclohexane.
Specific examples of Z in which the aliphatic cyclic group is a polycyclic group include, for example, polycycloalkane (bicycloalkane, tricycloalkane, tetracycloalkane) having at least a fluorine atom and / or a fluorinated alkyl group as a substituent. Etc.) and a group obtained by removing one hydrogen atom. More specifically, examples of the polycycloalkane include adamantane, norbornane, isobornane, tricyclodecane, and tetracyclododecane.
本発明において、Zは、エッチング耐性等を考慮すると、置換基として少なくともフッ素原子および/またはフッ素化アルキル基を有する脂肪族多環式基であることが好ましく、置換基として少なくともフッ素原子および/またはフッ素化アルキル基を有するノルボルナンから1個の水素原子を除いた基がより好ましく、特に、2位にフッ素原子またはフッ素化アルキル基が結合した2−ノルボルニル基が好ましい。 In the present invention, Z is preferably an aliphatic polycyclic group having at least a fluorine atom and / or a fluorinated alkyl group as a substituent in consideration of etching resistance and the like, and at least a fluorine atom and / or as a substituent. A group obtained by removing one hydrogen atom from norbornane having a fluorinated alkyl group is more preferable, and a 2-norbornyl group in which a fluorine atom or a fluorinated alkyl group is bonded to the 2-position is particularly preferable.
本発明において、化合物(I)は、特に、下記一般式(I−1)で表されることが好ましい。 In the present invention, the compound (I) is particularly preferably represented by the following general formula (I-1).
一般式(I−1)は、上述した一般式(I)におけるR2およびR3が水素原子であり、nが1であり、かつZが、2位にフッ素原子またはフッ素化アルキル基が結合した2−ノルボルニル基である場合に相当する。
式(I−1)中のRは上記と同様である。
R4としては、フッ素化アルキル基が好ましく、該フッ素化アルキル基としては、上記において、Zの置換基として挙げたフッ素化アルキル基と同様のものが挙げられる。
In general formula (I-1), R 2 and R 3 in general formula (I) described above are hydrogen atoms, n is 1, and Z is bonded to a fluorine atom or a fluorinated alkyl group at the 2-position. It corresponds to the case of 2-norbornyl group.
R in the formula (I-1) is the same as described above.
R 4 is preferably a fluorinated alkyl group, and examples of the fluorinated alkyl group include the same fluorinated alkyl groups as those described above as the substituent for Z.
化合物(I)は、たとえば、式HO−(CH2)n−Zで表されるアルコール化合物[式中のnおよびZはそれぞれ式(I)中のnおよびZと同じである。]を出発物質として式Cl−C(R1)(R2)−O−(CH2)n−Zで表されるクロロアルキルエーテル化合物を合成し、該クロロアルキルエーテル化合物と、メタクリル酸またはアクリル酸とを反応させることにより合成できる。
クロロアルキルエーテル化合物の合成方法としては、特に限定されず、一般に公知の手法を用いて行うことができる。たとえば、R1およびR2がともに水素原子であるクロロアルキルエーテル化合物、すなわち式Cl−CH2−O−(CH2)n−Zで表されるクロロメチルエーテル化合物は、下記式に示すように、まず、式HO−(CH2)n−Zで表されるアルコール化合物と、パラホルムアルデヒドとを有機溶剤に溶解し、該有機溶剤中に塩化水素ガス(HCl)を吹き込み、加熱(40〜100℃程度)する等により合成できる。
Compound (I) is, for example, an alcohol compound represented by the formula HO— (CH 2 ) n —Z [wherein n and Z are the same as n and Z in formula (I), respectively. ] As a starting material, a chloroalkyl ether compound represented by the formula Cl—C (R 1 ) (R 2 ) —O— (CH 2 ) n —Z is synthesized, and the chloroalkyl ether compound and methacrylic acid or acrylic It can be synthesized by reacting with an acid.
The method for synthesizing the chloroalkyl ether compound is not particularly limited, and can be generally performed using a known method. For example, a chloroalkyl ether compound in which R 1 and R 2 are both hydrogen atoms, that is, a chloromethyl ether compound represented by the formula Cl—CH 2 —O— (CH 2 ) n —Z is represented by the following formula: First, an alcohol compound represented by the formula HO— (CH 2 ) n —Z and paraformaldehyde are dissolved in an organic solvent, and hydrogen chloride gas (HCl) is blown into the organic solvent, followed by heating (40-100). For example).
上記本発明の化合物(I)は、従来知られていない新規なものである。
化合物(I)は、下記本発明の高分子化合物の製造用として好適に用いることができる。
The compound (I) of the present invention is a novel compound which has not been known so far.
Compound (I) can be suitably used for the production of the polymer compound of the present invention described below.
≪高分子化合物≫
本発明の高分子化合物(以下、高分子化合物(A1)ということがある)は、上記一般式(II)で表される構成単位(a1)を必須の構成単位として有する。
構成単位(a1)は、上記本発明の化合物(I)のエチレン性二重結合が開裂して構成される構成単位である。
一般式(II)におけるR1、R2、R3、n、Zは、それぞれ、前記一般式(I)におけるR1、R2、R3、n、Zと同じである。
かかる構成単位(a1)においては、後述する本発明のポジ型レジスト組成物において高分子化合物(A1)とともに配合される酸発生剤成分(B)から露光により酸が発生すると、当該酸の作用により、式(II)中のカルボニル基に結合した酸素原子と、R2およびR3が結合した炭素原子との間の結合が切断され、Zを含む末端部分(−C(R1)(R2)−O−(CH2)n−Z)が解離する。当該末端部分が解離することにより、高分子化合物(A1)全体のアルカリ溶解性が増大する。
≪Polymer compound≫
The polymer compound of the present invention (hereinafter sometimes referred to as polymer compound (A1)) has the structural unit (a1) represented by the general formula (II) as an essential structural unit.
The structural unit (a1) is a structural unit formed by cleavage of the ethylenic double bond of the compound (I) of the present invention.
R 1 in the general formula (II), R 2, R 3, n, Z , respectively, R 1, R 2, R 3 in Formula (I), n, is the same as Z.
In the structural unit (a1), when an acid is generated by exposure from the acid generator component (B) blended with the polymer compound (A1) in the positive resist composition of the present invention described later, the action of the acid causes , The bond between the oxygen atom bonded to the carbonyl group in formula (II) and the carbon atom to which R 2 and R 3 are bonded is cleaved, and a terminal moiety containing Z (—C (R 1 ) (R 2 ) -O- (CH 2) n -Z ) dissociates. Dissociation of the terminal portion increases the alkali solubility of the entire polymer compound (A1).
本発明において、構成単位(a1)は、下記一般式(II−1)で表されることが好ましい。
式(II−1)中のR1、R4は、それぞれ、前記一般式(I−1)中のR1、R4と同じである。
In the present invention, the structural unit (a1) is preferably represented by the following general formula (II-1).
R 1, R 4 in formula (II-1) are respectively the same as R 1, R 4 in the general formula (I-1).
構成単位(a1)としては、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
高分子化合物(A1)中の構成単位(a1)の割合は、高分子化合物(A1)を構成する全構成単位の合計に対し、10モル%以上が好ましく、10〜80モル%がより好ましく、20〜60モル%がさらに好ましく、25〜50モル%が最も好ましい。下限値以上とすることによって、ポジ型レジスト組成物とした際にパターンを得ることができる。また、80モル%以下であると、他の構成単位を含有する場合に、該他の構成単位とのバランスが良好となり、リソグラフィー特性が向上する。
As the structural unit (a1), one type may be used alone, or two or more types may be used in combination.
The proportion of the structural unit (a1) in the polymer compound (A1) is preferably 10 mol% or more, more preferably 10 to 80 mol%, based on the total of all the structural units constituting the polymer compound (A1). 20-60 mol% is more preferable, and 25-50 mol% is the most preferable. By setting it to the lower limit value or more, a pattern can be obtained when a positive resist composition is obtained. Moreover, when it is 80 mol% or less, when it contains another structural unit, the balance with this other structural unit will become favorable, and a lithography characteristic will improve.
<構成単位(a2)>
高分子化合物(A1)は、構成単位(a1)に加えて、ラクトン含有環式基を含むアクリル酸エステルから誘導される構成単位(a2)を有することが好ましい。
「ラクトン含有環式基」とは、−O−C(O)−構造を含むひとつの環(ラクトン環)を含有する環式基を示す。ラクトン環をひとつの目の環として数え、ラクトン環のみの場合は単環式基、さらに他の環構造を有する場合は、その構造に関わらず多環式基と称する。
構成単位(a2)のラクトン環式基は、高分子化合物(A1)をレジスト膜の形成に用いた場合に、レジスト膜の基板への密着性を高めたり、現像液との親水性を高めたりするうえで有効なものである。
<Structural unit (a2)>
In addition to the structural unit (a1), the polymer compound (A1) preferably has a structural unit (a2) derived from an acrylate ester containing a lactone-containing cyclic group.
The “lactone-containing cyclic group” refers to a cyclic group containing one ring (lactone ring) containing an —O—C (O) — structure. The lactone ring is counted as the first ring, and when it is only the lactone ring, it is called a monocyclic group, and when it has another ring structure, it is called a polycyclic group regardless of the structure.
The lactone cyclic group of the structural unit (a2) increases the adhesion of the resist film to the substrate or the hydrophilicity with the developer when the polymer compound (A1) is used for forming a resist film. It is effective in doing.
ここで、本明細書および特許請求の範囲において、「アクリル酸エステルから誘導される構成単位」とは、アクリル酸エステルのエチレン性二重結合が開裂して構成される構成単位を意味する。
「アクリル酸エステル」は、α位の炭素原子に水素原子が結合しているアクリル酸エステルのほか、α位の炭素原子に置換基(水素原子以外の原子または基)が結合しているものも含む概念とする。置換基としては、ハロゲン原子、低級アルキル基、ハロゲン化低級アルキル基等が挙げられる。ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられ、特にフッ素原子が好ましい。
なお、アクリル酸エステルから誘導される構成単位のα位(α位の炭素原子)とは、特に断りがない限り、カルボニル基が結合している炭素原子のことである。
アクリル酸エステルにおいて、α位の置換基としての低級アルキル基として、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、イソブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基などの低級の直鎖状または分岐状のアルキル基が挙げられる。
本発明において、アクリル酸エステルのα位に結合しているのは、水素原子、ハロゲン原子、低級アルキル基またはハロゲン化低級アルキル基であることが好ましく、水素原子、フッ素原子、低級アルキル基またはフッ素化低級アルキル基であることがより好ましく、工業上の入手の容易さから、水素原子またはメチル基であることが最も好ましい。
Here, in the present specification and claims, the “structural unit derived from an acrylate ester” means a structural unit formed by cleavage of an ethylenic double bond of an acrylate ester.
“Acrylic acid esters” include those in which a hydrogen atom is bonded to the carbon atom at the α-position, and those in which a substituent (atom or group other than a hydrogen atom) is bonded to the carbon atom in the α-position. Include concepts. Examples of the substituent include a halogen atom, a lower alkyl group, and a halogenated lower alkyl group. Examples of the halogen atom include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom, and a fluorine atom is particularly preferable.
The α-position (α-position carbon atom) of a structural unit derived from an acrylate ester is a carbon atom to which a carbonyl group is bonded unless otherwise specified.
In the acrylate ester, as the lower alkyl group as a substituent at the α-position, specifically, methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, tert-butyl group, pentyl group, Examples include lower linear or branched alkyl groups such as isopentyl group and neopentyl group.
In the present invention, the α-position of the acrylate ester is preferably a hydrogen atom, a halogen atom, a lower alkyl group or a halogenated lower alkyl group, and a hydrogen atom, a fluorine atom, a lower alkyl group or a fluorine atom. A lower alkyl group is more preferable, and a hydrogen atom or a methyl group is most preferable in terms of industrial availability.
構成単位(a2)としては、特に限定されることなく任意のものが使用可能である。
具体的には、ラクトン含有単環式基としては、γ−ブチロラクトンから水素原子1つを除いた基が挙げられる。また、ラクトン含有多環式基としては、ラクトン環を有するビシクロアルカン、トリシクロアルカン、テトラシクロアルカンから水素原子1つを除いた基が挙げられる。
構成単位(a2)の例として、より具体的には、下記一般式(a2−1)〜(a2−5)で表される構成単位が挙げられる。
As the structural unit (a2), any unit can be used without any particular limitation.
Specifically, examples of the lactone-containing monocyclic group include groups in which one hydrogen atom has been removed from γ-butyrolactone. Examples of the lactone-containing polycyclic group include groups in which one hydrogen atom has been removed from a bicycloalkane, tricycloalkane, or tetracycloalkane having a lactone ring.
More specifically, examples of the structural unit (a2) include structural units represented by general formulas (a2-1) to (a2-5) shown below.
一般式(a2−1)〜(a2−5)におけるRのハロゲン原子、低級アルキル基またはハロゲン化低級アルキル基としては、上記において、アクリル酸エステルのα位の炭素原子に結合していてもよい置換基(α位の置換基)として挙げたものと同じものが挙げられる。
R’の低級アルキル基としては、前記構成単位(a1)におけるRの低級アルキル基と同じである。
Aの炭素数1〜5のアルキレン基として、具体的には、メチレン基、エチレン基、n−プロピレン基、イソプロピレン基等が挙げられる。
一般式(a2−1)〜(a2−5)中、R’は、工業上入手が容易であること等を考慮すると、水素原子が好ましい。
以下に、前記一般式(a2−1)〜(a2−5)の具体的な構成単位を例示する。
In general formulas (a2-1) to (a2-5), the halogen atom, lower alkyl group, or halogenated lower alkyl group represented by R may be bonded to the α-position carbon atom of the acrylate ester. The same thing as what was mentioned as a substituent (substituent of (alpha) position) is mentioned.
The lower alkyl group for R ′ is the same as the lower alkyl group for R in the structural unit (a1).
Specific examples of the alkylene group having 1 to 5 carbon atoms of A include a methylene group, an ethylene group, an n-propylene group, and an isopropylene group.
In general formulas (a2-1) to (a2-5), R ′ is preferably a hydrogen atom in view of industrial availability.
Below, the specific structural unit of the said general formula (a2-1)-(a2-5) is illustrated.
一般式(a2−1)〜(a2−5)中、R’は、工業上入手が容易であること等を考慮すると、水素原子が好ましい。
これらの中でも、一般式(a2−1)で表される構成単位、(a2−2)で表される構成単位および(a2−3)で表される構成単位からなる群から選択される少なくとも1種以上を用いることが好ましい。具体的には、化学式(a2−1−1)、(a2−1−2)、(a2−2−1)、(a2−2−2)、(a2−3−1)、(a2−3−2)、(a2−3−9)及び(a2−3−10)から選択される少なくとも1種以上を用いることが好ましい。
In general formulas (a2-1) to (a2-5), R ′ is preferably a hydrogen atom in view of industrial availability.
Among these, at least one selected from the group consisting of the structural unit represented by the general formula (a2-1), the structural unit represented by (a2-2), and the structural unit represented by (a2-3) It is preferable to use more than one species. Specifically, chemical formulas (a2-1-1), (a2-1-2), (a2-2-1), (a2-2-2), (a2-3-1), (a2-3) -2), at least one selected from (a2-3-9) and (a2-3-10) is preferably used.
高分子化合物(A1)において、構成単位(a2)としては、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
高分子化合物(A1)中の構成単位(a2)の割合は、高分子化合物(A1)を構成する全構成単位の合計に対して、5〜80モル%が好ましく、10〜60モル%がより好ましく、20〜60モル%がさらに好ましい。下限値以上とすることにより構成単位(a2)を含有させることによる効果が充分に得られ、上限値以下とすることにより他の構成単位とのバランスをとることができる。
In the polymer compound (A1), as the structural unit (a2), one type of structural unit may be used alone, or two or more types may be used in combination.
The proportion of the structural unit (a2) in the polymer compound (A1) is preferably from 5 to 80 mol%, more preferably from 10 to 60 mol%, based on the total of all structural units constituting the polymer compound (A1). Preferably, 20 to 60 mol% is more preferable. By making it the lower limit value or more, the effect of containing the structural unit (a2) can be sufficiently obtained, and by making it the upper limit value or less, it is possible to balance with other structural units.
<構成単位(a3)>
高分子化合物(A1)は、構成単位(a1)に加えて、または、構成単位(a1)および構成単位(a2)に加えて、極性基含有脂肪族炭化水素基を含むアクリル酸エステルから誘導される構成単位(a3)を有してもよい。構成単位(a3)を有することにより、高分子化合物(A1)の親水性が高まり、現像液との親和性が高まって、露光部でのアルカリ溶解性が向上し、解像性の向上に寄与する。
極性基としては、水酸基、シアノ基、カルボキシ基、アルキル基の水素原子の一部がフッ素原子で置換されたヒドロキシアルキル基等が挙げられ、特に水酸基が好ましい。
脂肪族炭化水素基としては、炭素数1〜10の直鎖状または分岐状の炭化水素基(好ましくはアルキレン基)や、多環式の脂肪族炭化水素基(多環式基)が挙げられる。該多環式基としては、例えばArFエキシマレーザー用レジスト組成物用の樹脂において、多数提案されているものの中から適宜選択して用いることができる。該多環式基の炭素数は7〜30であることが好ましい。
その中でも、水酸基、シアノ基、カルボキシ基、またはアルキル基の水素原子の一部がフッ素原子で置換されたヒドロキシアルキル基を含有する脂肪族多環式基を含むアクリル酸エステルから誘導される構成単位がより好ましい。該多環式基としては、ビシクロアルカン、トリシクロアルカン、テトラシクロアルカンなどから1個以上の水素原子を除いた基などを例示できる。具体的には、アダマンタン、ノルボルナン、イソボルナン、トリシクロデカン、テトラシクロドデカンなどのポリシクロアルカンから1個以上の水素原子を除いた基などが挙げられる。これらの多環式基の中でも、アダマンタンから2個以上の水素原子を除いた基、ノルボルナンから2個以上の水素原子を除いた基、テトラシクロドデカンから2個以上の水素原子を除いた基が工業上好ましい。
<Structural unit (a3)>
The polymer compound (A1) is derived from an acrylate ester containing a polar group-containing aliphatic hydrocarbon group in addition to the structural unit (a1) or in addition to the structural unit (a1) and the structural unit (a2). The structural unit (a3) may be included. By including the structural unit (a3), the hydrophilicity of the polymer compound (A1) is increased, the affinity with the developer is increased, the alkali solubility in the exposed area is improved, and the resolution is improved. To do.
Examples of the polar group include a hydroxyl group, a cyano group, a carboxy group, and a hydroxyalkyl group in which a part of hydrogen atoms of an alkyl group is substituted with a fluorine atom. A hydroxyl group is particularly preferable.
Examples of the aliphatic hydrocarbon group include a linear or branched hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms (preferably an alkylene group) and a polycyclic aliphatic hydrocarbon group (polycyclic group). . As the polycyclic group, for example, a resin for a resist composition for ArF excimer laser can be appropriately selected from among many proposed ones. The polycyclic group preferably has 7 to 30 carbon atoms.
Among them, a structural unit derived from an acrylate ester containing an aliphatic polycyclic group containing a hydroxyalkyl group in which a part of hydrogen atoms of a hydroxyl group, a cyano group, a carboxy group, or an alkyl group is substituted with a fluorine atom Is more preferable. Examples of the polycyclic group include groups in which one or more hydrogen atoms have been removed from bicycloalkane, tricycloalkane, tetracycloalkane, or the like. Specific examples include groups in which one or more hydrogen atoms have been removed from a polycycloalkane such as adamantane, norbornane, isobornane, tricyclodecane, or tetracyclododecane. Among these polycyclic groups, there are groups in which two or more hydrogen atoms have been removed from adamantane, groups in which two or more hydrogen atoms have been removed from norbornane, and groups in which two or more hydrogen atoms have been removed from tetracyclododecane. Industrially preferable.
構成単位(a3)としては、極性基含有脂肪族炭化水素基における炭化水素基が炭素数1〜10の直鎖状または分岐状の炭化水素基のときは、アクリル酸のヒドロキシエチルエステルから誘導される構成単位が好ましく、該炭化水素基が多環式基のときは、下記式(a3−1)で表される構成単位、(a3−2)で表される構成単位、(a3−3)で表される構成単位が好ましいものとして挙げられる。 The structural unit (a3) is derived from a hydroxyethyl ester of acrylic acid when the hydrocarbon group in the polar group-containing aliphatic hydrocarbon group is a linear or branched hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms. When the hydrocarbon group is a polycyclic group, a structural unit represented by the following formula (a3-1), a structural unit represented by (a3-2), (a3-3) The structural unit represented by is mentioned as a preferable thing.
式(a3−1)中、jは1又は2であることが好ましく、1であることがさらに好ましい。jが2の場合は、水酸基がアダマンチル基の3位と5位に結合しているものが好ましい。jが1の場合は、水酸基がアダマンチル基の3位に結合しているものが好ましい。
jは1であることが好ましく、特に水酸基がアダマンチル基の3位に結合しているものが好ましい。
In formula (a3-1), j is preferably 1 or 2, and more preferably 1. When j is 2, it is preferable that the hydroxyl group is bonded to the 3rd and 5th positions of the adamantyl group. When j is 1, it is preferable that the hydroxyl group is bonded to the 3-position of the adamantyl group.
j is preferably 1, and a hydroxyl group bonded to the 3rd position of the adamantyl group is particularly preferred.
式(a3−2)中、kは1であることが好ましい。シアノ基はノルボルニル基の5位または6位に結合していることが好ましい。 In formula (a3-2), k is preferably 1. The cyano group is preferably bonded to the 5th or 6th position of the norbornyl group.
式(a3−3)中、t’は1であることが好ましい。lは1であることが好ましい。sは1であることが好ましい。これらはアクリル酸のカルボキシ基の末端に2−ノルボルニル基または3−ノルボルニル基が結合していることが好ましい。フッ素化アルキルアルコールはノルボルニル基の5又は6位に結合していることが好ましい。 In formula (a3-3), t ′ is preferably 1. l is preferably 1. s is preferably 1. These preferably have a 2-norbornyl group or a 3-norbornyl group bonded to the terminal of the carboxy group of acrylic acid. The fluorinated alkyl alcohol is preferably bonded to the 5th or 6th position of the norbornyl group.
構成単位(a3)としては、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
高分子化合物(A1)が構成単位(a3)を含有する場合、構成単位(a3)の割合は、当該高分子化合物(A1)を構成する全構成単位に対して、5〜50モル%であることが好ましく、5〜40モル%がより好ましく、5〜25モル%がさらに好ましい。下限値以上とすることにより構成単位(a2)を含有させることによる効果が充分に得られ、上限値以下とすることにより他の構成単位とのバランスをとることができる。
As the structural unit (a3), one type may be used alone, or two or more types may be used in combination.
When the polymer compound (A1) contains the structural unit (a3), the proportion of the structural unit (a3) is 5 to 50 mol% with respect to all the structural units constituting the polymer compound (A1). It is preferably 5 to 40 mol%, more preferably 5 to 25 mol%. By making it the lower limit value or more, the effect of containing the structural unit (a2) can be sufficiently obtained, and by making it the upper limit value or less, it is possible to balance with other structural units.
<他の構成単位>
高分子化合物(A1)は、本発明の効果を損なわない範囲で、上記構成単位(a1)〜(a3)以外の他の構成単位を含んでいてもよい。該他の構成単位は、上述の構成単位(a1)〜(a3)に分類されないものであれば特に限定するものではなく、ArFエキシマレーザー用、KrFエキシマレーザー用(好ましくはArFエキシマレーザー用)等のレジスト用樹脂に用いられるものとして従来から知られている多数のものが使用可能である。該他の構成単位の具体例としては、たとえば下記に示す構成単位(a4)、(a1’)等が挙げられる。
<Other structural units>
The polymer compound (A1) may contain other structural units other than the structural units (a1) to (a3) as long as the effects of the present invention are not impaired. The other structural unit is not particularly limited as long as it is not classified into the structural units (a1) to (a3) described above, and for ArF excimer laser, KrF excimer laser (preferably for ArF excimer laser) A large number of hitherto known materials can be used for these resist resins. Specific examples of the other structural unit include the structural units (a4) and (a1 ′) shown below.
<構成単位(a4)>
構成単位(a4)は、酸非解離性の脂肪族多環式基を含むアクリル酸エステルから誘導される構成単位である。
該多環式基は、例えば、前記の構成単位(a1)において挙げた脂肪族環式基のうち、多環式基であるものと同様のものを例示することができ、ArFエキシマレーザー用、KrFエキシマレーザー用(好ましくはArFエキシマレーザー用)等のレジスト組成物の樹脂成分に用いられるものとして従来から知られている多数のものが使用可能である。特に、トリシクロデカニル基、アダマンチル基、テトラシクロドデカニル基、イソボルニル基、ノルボルニル基から選ばれる少なくとも1種以上であると、工業上入手し易いなどの点で好ましい。これらの多環式基は、炭素数1〜5の直鎖又は分岐状のアルキル基を置換基として有していてもよい。
構成単位(a4)として、具体的には、下記一般式(a4−1)〜(a4−5)の構造のものを例示することができる。
<Structural unit (a4)>
The structural unit (a4) is a structural unit derived from an acrylate ester containing a non-acid-dissociable aliphatic polycyclic group.
Examples of the polycyclic group include those similar to the polycyclic group among the aliphatic cyclic groups listed in the structural unit (a1). For ArF excimer laser, Many things conventionally known as what is used for the resin component of resist compositions, such as KrF excimer laser (preferably for ArF excimer laser), can be used. In particular, at least one selected from a tricyclodecanyl group, an adamantyl group, a tetracyclododecanyl group, an isobornyl group, and a norbornyl group is preferable in terms of industrial availability. These polycyclic groups may have a linear or branched alkyl group having 1 to 5 carbon atoms as a substituent.
Specific examples of the structural unit (a4) include those represented by the following general formulas (a4-1) to (a4-5).
構成単位(a4)を高分子化合物(A1)に含有させる場合、構成単位(a4)の割合は、高分子化合物(A1)を構成する全構成単位の合計に対して、1〜30モル%が好ましく、10〜20モル%がより好ましい。 When the structural unit (a4) is contained in the polymer compound (A1), the proportion of the structural unit (a4) is 1 to 30 mol% with respect to the total of all the structural units constituting the polymer compound (A1). Preferably, 10 to 20 mol% is more preferable.
[構成単位(a1’)]
構成単位(a1’)は、酸解離性溶解抑制基を有するアクリル酸エステルから誘導される構成単位であり、かつ前記構成単位(a1)に該当しない構成単位である。
構成単位(a1’)の酸解離性溶解抑制基としては、これまで、化学増幅型レジスト用のベース樹脂の酸解離性溶解抑制基として提案されているものを使用することができる。一般的には、(メタ)アクリル酸等におけるカルボキシ基と環状または鎖状の第3級アルキルエステルを形成する基;アルコキシアルキル基等のアセタール型酸解離性溶解抑制基などが広く知られている。
[Structural unit (a1 ′)]
The structural unit (a1 ′) is a structural unit derived from an acrylate ester having an acid dissociable, dissolution inhibiting group, and is a structural unit not corresponding to the structural unit (a1).
As the acid dissociable, dissolution inhibiting group for the structural unit (a1 ′), those proposed so far as the acid dissociable, dissolution inhibiting group for base resins for chemically amplified resists can be used. In general, a group that forms a cyclic or chain tertiary alkyl ester with a carboxy group in (meth) acrylic acid or the like; an acetal-type acid dissociable, dissolution inhibiting group such as an alkoxyalkyl group is widely known. .
ここで、「第3級アルキルエステル」とは、カルボキシ基の水素原子が、鎖状または環状のアルキル基で置換されることによりエステルを形成しており、そのカルボニルオキシ基(−C(O)−O−)の末端の酸素原子に、前記鎖状または環状のアルキル基の第3級炭素原子が結合している構造を示す。この第3級アルキルエステルにおいては、酸が作用すると、酸素原子と第3級炭素原子との間で結合が切断される。
なお、前記鎖状または環状のアルキル基は置換基を有していてもよい。
以下、カルボキシ基と第3級アルキルエステルを構成することにより、酸解離性となっている基を、便宜上、「第3級アルキルエステル型酸解離性溶解抑制基」という。
Here, the “tertiary alkyl ester” is an ester formed by replacing a hydrogen atom of a carboxy group with a chain or cyclic alkyl group, and the carbonyloxy group (—C (O)). A structure in which the tertiary carbon atom of the chain or cyclic alkyl group is bonded to the terminal oxygen atom of -O-). In this tertiary alkyl ester, when an acid acts, a bond is cut between an oxygen atom and a tertiary carbon atom.
The chain or cyclic alkyl group may have a substituent.
Hereinafter, a group that is acid dissociable by constituting a carboxy group and a tertiary alkyl ester is referred to as a “tertiary alkyl ester type acid dissociable, dissolution inhibiting group” for convenience.
第3級アルキルエステル型酸解離性溶解抑制基としては、脂肪族分岐鎖状酸解離性溶解抑制基、脂肪族環式基を含有する酸解離性溶解抑制基が挙げられる。
ここで、「脂肪族分岐鎖状」とは、芳香族性を持たない分岐鎖状の構造を有することを示す。
「脂肪族分岐鎖状酸解離性溶解抑制基」の構造は、炭素および水素からなる基(炭化水素基)であることに限定はされないが、炭化水素基であることが好ましい。また、「炭化水素基」は飽和または不飽和のいずれでもよいが、通常は飽和であることが好ましい。
脂肪族分岐鎖状酸解離性溶解抑制基としては、炭素数4〜8の第3級アルキル基が好ましく、具体的にはtert−ブチル基、tert−アミル基、tert−ヘプチル基等が挙げられる。
Examples of the tertiary alkyl ester type acid dissociable, dissolution inhibiting group include an aliphatic branched acid dissociable, dissolution inhibiting group and an acid dissociable, dissolution inhibiting group containing an aliphatic cyclic group.
Here, “aliphatic branched” means having a branched structure having no aromaticity.
The structure of the “aliphatic branched acid dissociable, dissolution inhibiting group” is not limited to a group consisting of carbon and hydrogen (hydrocarbon group), but is preferably a hydrocarbon group. The “hydrocarbon group” may be either saturated or unsaturated, but is usually preferably saturated.
As the aliphatic branched acid dissociable, dissolution inhibiting group, a tertiary alkyl group having 4 to 8 carbon atoms is preferable, and specific examples include a tert-butyl group, a tert-amyl group, and a tert-heptyl group. .
「脂肪族環式基を含有する酸解離性溶解抑制基」において、脂肪族環式基としては、上記一般式(II)中のZにおける脂肪族環式基として挙げたものと同様のものが挙げられる。該脂肪族環式基は、置換基を有していてもよいし、有していなくてもよい。置換基としては、炭素数1〜5の低級アルキル基、フッ素原子、フッ素原子で置換された炭素数1〜5のフッ素化低級アルキル基、酸素原子(=O)等が挙げられる。
脂肪族環式基を含有する酸解離性溶解抑制基としては、例えば環状のアルキル基の環骨格上に第3級炭素原子を有する基を挙げることができ、具体的には2−メチル−2−アダマンチル基や、2−エチル−2−アダマンチル基等が挙げられる。あるいは、下記一般式(a1”)で示す構成単位において、カルボニルオキシ基(−C(O)−O−)の酸素原子に結合した基の様に、アダマンチル基等の脂肪族環式基と、これに結合する、第3級炭素原子を有する分岐鎖状アルキレン基とを有する基が挙げられる。
In the “acid dissociable, dissolution inhibiting group containing an aliphatic cyclic group”, the aliphatic cyclic group is the same as those exemplified as the aliphatic cyclic group for Z in the general formula (II). Can be mentioned. The aliphatic cyclic group may or may not have a substituent. Examples of the substituent include a lower alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, a fluorine atom, a fluorinated lower alkyl group having 1 to 5 carbon atoms substituted with a fluorine atom, an oxygen atom (= O), and the like.
Examples of the acid dissociable, dissolution inhibiting group containing an aliphatic cyclic group include a group having a tertiary carbon atom on the ring skeleton of a cyclic alkyl group. Specifically, 2-methyl-2 -Adamantyl group, 2-ethyl-2-adamantyl group, etc. are mentioned. Alternatively, in a structural unit represented by the following general formula (a1 ″), an aliphatic cyclic group such as an adamantyl group, such as a group bonded to an oxygen atom of a carbonyloxy group (—C (O) —O—); And a group having a branched alkylene group having a tertiary carbon atom bonded thereto.
「アセタール型酸解離性溶解抑制基」は、一般的に、カルボキシ基、水酸基等のアルカリ可溶性基末端の水素原子と置換して酸素原子と結合している。そして、露光により酸が発生すると、この酸が作用して、アセタール型酸解離性溶解抑制基と、当該アセタール型酸解離性溶解抑制基が結合した酸素原子との間で結合が切断される。
アセタール型酸解離性溶解抑制基としては、たとえば、下記一般式(p1)で表される基が挙げられる。
The “acetal-type acid dissociable, dissolution inhibiting group” is generally bonded to an oxygen atom by substituting a hydrogen atom at the terminal of an alkali-soluble group such as a carboxy group or a hydroxyl group. When an acid is generated by exposure, the acid acts to break the bond between the acetal acid dissociable, dissolution inhibiting group and the oxygen atom to which the acetal acid dissociable, dissolution inhibiting group is bonded.
Examples of the acetal type acid dissociable, dissolution inhibiting group include a group represented by the following general formula (p1).
上記式中、nは、0〜2の整数であることが好ましく、0または1がより好ましく、0が最も好ましい。
R1’,R2’の低級アルキル基としては、上記Rの低級アルキル基と同様のものが挙げられ、メチル基またはエチル基が好ましく、メチル基が最も好ましい。
本発明においては、R1’,R2’のうち少なくとも1つが水素原子であることが好ましい。すなわち、酸解離性溶解抑制基(p1)が、下記一般式(p1−1)で表される基であることが好ましい。
In the above formula, n is preferably an integer of 0 to 2, more preferably 0 or 1, and most preferably 0.
Examples of the lower alkyl group for R 1 ′ and R 2 ′ include the same lower alkyl groups as those described above for R. A methyl group or an ethyl group is preferable, and a methyl group is most preferable.
In the present invention, at least one of R 1 ′ and R 2 ′ is preferably a hydrogen atom. That is, the acid dissociable, dissolution inhibiting group (p1) is preferably a group represented by the following general formula (p1-1).
Yの低級アルキル基としては、上記Rの低級アルキル基と同様のものが挙げられる。
Yの脂肪族環式基としては、従来ArFレジスト等において多数提案されている単環又は多環式の脂肪族環式基の中から適宜選択して用いることができ、たとえば上記「脂肪族環式基を含有する酸解離性溶解抑制基」において脂肪族環式基として挙げたもの(ただし、置換基としてフッ素原子、フッ素原子で置換された炭素数1〜5のフッ素化低級アルキル基を有するものを除く。)が例示できる。
Examples of the lower alkyl group for Y include the same lower alkyl groups as those described above for R.
The aliphatic cyclic group for Y can be appropriately selected from monocyclic or polycyclic aliphatic cyclic groups that have been proposed in a number of conventional ArF resists. For example, the above “aliphatic ring” What was mentioned as an aliphatic cyclic group in the "acid dissociable, dissolution inhibiting group containing a formula group" (however, it has a fluorine atom as a substituent, a fluorinated lower alkyl group having 1 to 5 carbon atoms substituted with a fluorine atom) Can be used as an example).
また、アセタール型酸解離性溶解抑制基としては、下記一般式(p2)で示される基も挙げられる。 Examples of the acetal type acid dissociable, dissolution inhibiting group also include a group represented by the following general formula (p2).
R17、R18において、アルキル基の炭素数は好ましくは1〜15であり、直鎖状、分岐鎖状のいずれでもよく、エチル基、メチル基が好ましく、メチル基が最も好ましい。特にR17、R18の一方が水素原子で、他方がメチル基であることが好ましい。
R19は直鎖状、分岐鎖状または環状のアルキル基であり、炭素数は好ましくは1〜15であり、直鎖状、分岐鎖状又は環状のいずれでもよい。
R19が直鎖状、分岐鎖状の場合は炭素数1〜5であることが好ましく、エチル基、メチル基がさらに好ましく、特にエチル基が最も好ましい。
R19が環状の場合は炭素数4〜15であることが好ましく、炭素数4〜12であることがさらに好ましく、炭素数5〜10が最も好ましい。具体的にはフッ素原子またはフッ素化アルキル基で置換されていてもよいし、されていなくてもよいモノシクロアルカン、ビシクロアルカン、トリシクロアルカン、テトラシクロアルカンなどのポリシクロアルカンから1個以上の水素原子を除いた基などを例示できる。具体的には、シクロペンタン、シクロヘキサン等のモノシクロアルカンや、アダマンタン、ノルボルナン、イソボルナン、トリシクロデカン、テトラシクロドデカンなどのポリシクロアルカンから1個以上の水素原子を除いた基などが挙げられる。中でもアダマンタンから1個以上の水素原子を除いた基が好ましい。
また、上記式においては、R17及びR19がそれぞれ独立に直鎖状または分岐鎖状のアルキレン基(好ましくは炭素数1〜5のアルキレン基)であってR19の末端とR17の末端とが結合していてもよい。
この場合、R17とR19と、R19が結合した酸素原子と、該酸素原子およびR17が結合した炭素原子とにより環式基が形成されている。該環式基としては、4〜7員環が好ましく、4〜6員環がより好ましい。該環式基の具体例としては、テトラヒドロピラニル基、テトラヒドロフラニル基等が挙げられる。
In R 17 and R 18 , the alkyl group preferably has 1 to 15 carbon atoms, may be linear or branched, and is preferably an ethyl group or a methyl group, and most preferably a methyl group. It is particularly preferable that one of R 17 and R 18 is a hydrogen atom and the other is a methyl group.
R 19 is a linear, branched or cyclic alkyl group, preferably having 1 to 15 carbon atoms, and may be any of linear, branched or cyclic.
When R 19 is linear or branched, it preferably has 1 to 5 carbon atoms, more preferably an ethyl group or a methyl group, and most preferably an ethyl group.
When R 19 is cyclic, it preferably has 4 to 15 carbon atoms, more preferably 4 to 12 carbon atoms, and most preferably 5 to 10 carbon atoms. Specifically, one or more polycycloalkanes such as monocycloalkane, bicycloalkane, tricycloalkane, and tetracycloalkane, which may or may not be substituted with a fluorine atom or a fluorinated alkyl group, are included. Examples include a group excluding a hydrogen atom. Specific examples include monocycloalkanes such as cyclopentane and cyclohexane, and groups obtained by removing one or more hydrogen atoms from polycycloalkanes such as adamantane, norbornane, isobornane, tricyclodecane, and tetracyclododecane. Among them, a group obtained by removing one or more hydrogen atoms from adamantane is preferable.
In the above formula, R 17 and R 19 are each independently a linear or branched alkylene group (preferably an alkylene group having 1 to 5 carbon atoms), and the end of R 19 and the end of R 17 And may be combined.
In this case, a cyclic group is formed by R 17 , R 19 , the oxygen atom to which R 19 is bonded, and the carbon atom to which the oxygen atom and R 17 are bonded. The cyclic group is preferably a 4- to 7-membered ring, and more preferably a 4- to 6-membered ring. Specific examples of the cyclic group include a tetrahydropyranyl group and a tetrahydrofuranyl group.
構成単位(a1’)としては、下記一般式(a1−0−1)で表される構成単位および下記一般式(a1−0−2)で表される構成単位からなる群から選ばれる1種以上を用いることが好ましい。 As the structural unit (a1 ′), one type selected from the group consisting of structural units represented by general formula (a1-0-1) shown below and structural units represented by general formula (a1-0-2) shown below. It is preferable to use the above.
一般式(a1−0−1)において、Rは、上記と同様である。
X1は、酸解離性溶解抑制基であれば特に限定することはなく、例えば上述した第3級アルキルエステル型酸解離性溶解抑制基、アセタール型酸解離性溶解抑制基などを挙げることができ、第3級アルキルエステル型酸解離性溶解抑制基が好ましい。
In general formula (a1-0-1), R is the same as defined above.
X 1 is not particularly limited as long as it is an acid dissociable, dissolution inhibiting group, and examples thereof include the above-described tertiary alkyl ester type acid dissociable, dissolution inhibiting group and acetal type acid dissociable, dissolution inhibiting group. A tertiary alkyl ester type acid dissociable, dissolution inhibiting group is preferred.
一般式(a1−0−2)において、Rは上記と同様である。
X2は、式(a1−0−1)中のX1と同様である。
Y2は好ましくは炭素数1〜4のアルキレン基又は2価の脂肪族環式基であり、該脂肪族環式基としては、水素原子が2個以上除かれた基が用いられる以外は前記「脂肪族環式基」の説明と同様のものを用いることができる。
In general formula (a1-0-2), R is the same as defined above.
X 2 is the same as X 1 in formula (a1-0-1).
Y 2 is preferably an alkylene group having 1 to 4 carbon atoms or a divalent aliphatic cyclic group, and the aliphatic cyclic group is the above except that a group in which two or more hydrogen atoms are removed is used. The thing similar to description of an "aliphatic cyclic group" can be used.
構成単位(a1’)として、より具体的には、下記一般式(a1−1)〜(a1−4)で表される構成単位が挙げられ、これらの中でも、一般式(a1−1)で表される構成単位が好ましい。 More specifically, examples of the structural unit (a1 ′) include structural units represented by the following general formulas (a1-1) to (a1-4). Among these, the general formula (a1-1) The structural unit represented is preferred.
前記R1’、R2’は好ましくは少なくとも1つが水素原子であり、より好ましくは共に水素原子である。nは好ましくは0または1である。 In the R 1 ′ and R 2 ′, at least one is preferably a hydrogen atom, and more preferably both are hydrogen atoms. n is preferably 0 or 1.
X’は前記X1において例示した第3級アルキルエステル型酸解離性溶解抑制基と同様のものである。
Yの脂肪族環式基については、上述の「脂肪族環式基」の説明において例示したものと同様のものが挙げられる。
X ′ is the same as the tertiary alkyl ester type acid dissociable, dissolution inhibiting group exemplified in X 1 above.
Examples of the aliphatic cyclic group for Y include the same groups as those exemplified above in the description of “aliphatic cyclic group”.
以下に、上記一般式(a1−1)〜(a1−4)で表される構成単位の具体例を示す。 Specific examples of the structural units represented by the general formulas (a1-1) to (a1-4) are shown below.
構成単位(a1’)としては、特に、上記式(a1−1−1)〜式(a1−1−4)の構成単位を包括する下記一般式(a1−1−01)で表される構成単位や、式(a1−1−35)〜(a1−1−41)の構成単位を包括する下記一般式(a1−1−02)で表される構成単位が好ましく、中でも、一般式(a1−1−01)で表される構成単位が好ましい。 As the structural unit (a1 ′), in particular, a structure represented by the following general formula (a1-1-01) including the structural units of the above formulas (a1-1-1) to (a1-1-4). The structural unit represented by the following general formula (a1-1-02) including the units and structural units of the formulas (a1-1-35) to (a1-1-41) is preferable, and among them, the general formula (a1 The structural unit represented by (1-1-01) is preferable.
一般式(a1−1−01)において、Rについては上記と同様である。R11の低級アルキル基はRにおける低級アルキル基と同様であり、メチル基又はエチル基が好ましい。 In general formula (a1-1-01), R is the same as defined above. The lower alkyl group for R 11 is the same as the lower alkyl group for R, and is preferably a methyl group or an ethyl group.
一般式(a1−1−02)において、Rについては上記と同様である。R12の低級アルキル基はRにおける低級アルキル基と同様であり、メチル基又はエチル基が好ましく、エチル基が最も好ましい。hは1又は2が好ましく、2が最も好ましい。 In general formula (a1-1-02), R is the same as defined above. The lower alkyl group for R 12 is the same as the lower alkyl group for R, preferably a methyl group or an ethyl group, and most preferably an ethyl group. h is preferably 1 or 2, and most preferably 2.
高分子化合物(A1)において、構成単位(a1’)は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
高分子化合物(A1)が構成単位(a1’)を含有する場合、高分子化合物(A1)中の構成単位(a1’)の割合は、高分子化合物(A1)を構成する全構成単位の合計に対し、1〜50モル%が好ましく、5〜50モル%がより好ましく、10〜40モル%がさらに好ましい。下限値以上とすることによって、ポジ型レジスト組成物とした際に容易にパターンを得ることができ、上限値以下とすることにより他の構成単位とのバランスをとることができる。
In the polymer compound (A1), as the structural unit (a1 ′), one type of structural unit may be used, or two or more types may be used in combination.
When the polymer compound (A1) contains the structural unit (a1 ′), the proportion of the structural unit (a1 ′) in the polymer compound (A1) is the sum of all the structural units constituting the polymer compound (A1). On the other hand, 1-50 mol% is preferable, 5-50 mol% is more preferable, and 10-40 mol% is further more preferable. By setting it to the lower limit value or more, a pattern can be easily obtained when the positive resist composition is obtained, and by setting the upper limit value or less, it is possible to balance with other structural units.
本発明において、高分子化合物(A1)は、少なくとも、構成単位(a1)および(a2)の2種の構成単位を有する共重合体であることが好ましい。係る共重合体としては、たとえば、上記構成単位(a1)および(a2)からなる2元共重合体、上記構成単位(a1)、(a2)および(a3)からなる3元共重合体上記構成単位(a1)、(a2)、(a3)および(a4)からなる4元共重合体等が例示できる。
本発明おいて、高分子化合物(A1)としては、特に、下記一般式(A−11)に示す組み合わせの2種の構成単位を含む共重合体が好ましい。
In the present invention, the polymer compound (A1) is preferably a copolymer having at least two types of structural units (a1) and (a2). Examples of the copolymer include a binary copolymer composed of the structural units (a1) and (a2), and a ternary copolymer composed of the structural units (a1), (a2) and (a3). Examples thereof include quaternary copolymers comprising units (a1), (a2), (a3) and (a4).
In the present invention, the polymer compound (A1) is particularly preferably a copolymer containing two types of structural units in the combination represented by the following general formula (A-11).
高分子化合物(A1)は、各構成単位を誘導するモノマーを、例えばアゾビスイソブチロニトリル(AIBN)のようなラジカル重合開始剤を用いた公知のラジカル重合等によって重合させることによって得ることができる。
また、高分子化合物(A1)には、上記重合の際に、たとえばHS−CH2−CH2−CH2−C(CF3)2−OHのような連鎖移動剤を併用して用いることにより、末端に−C(CF3)2−OH基を導入してもよい。このように、アルキル基の水素原子の一部がフッ素原子で置換されたヒドロキシアルキル基が導入された樹脂は、現像欠陥の低減やLER(ラインエッジラフネス:ライン側壁の不均一な凹凸)の低減に有効である。
The polymer compound (A1) can be obtained by polymerizing a monomer for deriving each structural unit by a known radical polymerization using a radical polymerization initiator such as azobisisobutyronitrile (AIBN). it can.
Further, in the polymer compound (A1), a chain transfer agent such as HS—CH 2 —CH 2 —CH 2 —C (CF 3 ) 2 —OH is used in combination in the above polymerization. it may be introduced -C (CF 3) 2 -OH group at the terminal. As described above, a resin having a hydroxyalkyl group in which a part of hydrogen atoms of an alkyl group is substituted with a fluorine atom reduces development defects and LER (line edge roughness: uneven unevenness of line side walls). It is effective for.
高分子化合物(A1)の質量平均分子量(Mw)(ゲルパーミエーションクロマトグラフィーによるポリスチレン換算基準)は、特に限定するものではないが、2000〜50000が好ましく、3000〜30000がより好ましく、5000〜20000が最も好ましい。この範囲の上限よりも小さいと、レジストとして用いるのに充分なレジスト溶剤への溶解性があり、この範囲の下限よりも大きいと、耐ドライエッチング性やレジストパターン断面形状が良好である。
また、高分子化合物(A1)の分散度(Mw/Mn)は1.0〜5.0が好ましく、1.0〜3.0がより好ましい。Mnは数平均分子量を示す。
Although the mass mean molecular weight (Mw) (polystyrene conversion standard by gel permeation chromatography) of a high molecular compound (A1) is not specifically limited, 2000-50000 are preferable, 3000-30000 are more preferable, 5000-20000 are preferable. Is most preferred. When it is smaller than the upper limit of this range, it has sufficient solubility in a resist solvent to be used as a resist. When it is larger than the lower limit of this range, dry etching resistance and resist pattern cross-sectional shape are good.
Moreover, 1.0-5.0 are preferable and, as for the dispersity (Mw / Mn) of a high molecular compound (A1), 1.0-3.0 are more preferable. Mn represents a number average molecular weight.
上記本発明の高分子化合物(A1)は、従来知られていない新規なものである。
高分子化合物(A1)は、化学増幅型のポジ型レジスト組成物のベース樹脂として有用であり、下記本発明のポジ型レジスト組成物の(A)成分として好適に用いることができる。
The polymer compound (A1) of the present invention is a novel compound not conventionally known.
The polymer compound (A1) is useful as a base resin for a chemically amplified positive resist composition, and can be suitably used as the component (A) in the positive resist composition of the present invention described below.
≪ポジ型レジスト組成物≫
本発明のポジ型レジスト組成物は、酸の作用によりアルカリ溶解性が増大する樹脂成分(A)(以下、(A)成分という。)および露光により酸を発生する酸発生剤成分(B)(以下、(B)成分という。)を含有するものである。
かかるポジ型レジスト組成物においては、放射線が照射(露光)されると、(B)成分から酸が発生し、該酸の作用により(A)成分のアルカリ溶解性が増大する。そのため、レジストパターンの形成において、当該ポジ型レジスト組成物を用いて得られるレジスト膜に対して選択的露光を行うと、露光部のアルカリ可溶性が増大する一方で、未露光部はアルカリ不溶性のまま変化しないため、アルカリ現像を行うことにより、レジストパターンを形成することができる。
≪Positive resist composition≫
The positive resist composition of the present invention comprises a resin component (A) whose alkali solubility is increased by the action of an acid (hereinafter referred to as “component (A)”) and an acid generator component (B) which generates an acid upon exposure ( (Hereinafter referred to as component (B)).
In such a positive resist composition, when radiation is irradiated (exposed), an acid is generated from the component (B), and the alkali solubility of the component (A) is increased by the action of the acid. Therefore, in the formation of a resist pattern, when selective exposure is performed on a resist film obtained using the positive resist composition, the alkali solubility of the exposed portion increases while the unexposed portion remains alkali-insoluble. Since it does not change, a resist pattern can be formed by performing alkali development.
<(A)成分>
(A)成分は、上述した本発明の高分子化合物(A1)を含有する。
高分子化合物(A1)は、(B)成分から酸が発生すると、該酸の作用により、構成単位(a1)中の−C(R1)(R2)−O−(CH2)n−Zが解離する。−C(R1)(R2)−O−(CH2)n−Zは、高分子化合物(A1)のアルカリ溶解性を抑制する溶解抑制基としての機能を有しており、該溶解抑制基が解離することにより、高分子化合物(A1)のアルカリ溶解性が増大する。
(A)成分において、高分子化合物(A1)は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
(A)成分中の高分子化合物(A1)の割合は、(A)成分の総質量に対し、50〜100質量%が好ましく、80〜100質量%がより好ましく、100質量%であってもよい。
<(A) component>
(A) A component contains the high molecular compound (A1) of this invention mentioned above.
In the polymer compound (A1), when an acid is generated from the component (B), due to the action of the acid, —C (R 1 ) (R 2 ) —O— (CH 2 ) n — Z dissociates. —C (R 1 ) (R 2 ) —O— (CH 2 ) n —Z has a function as a dissolution inhibiting group that suppresses alkali solubility of the polymer compound (A1), and this dissolution inhibition Dissociation of the group increases the alkali solubility of the polymer compound (A1).
In the component (A), the polymer compound (A1) may be used alone or in combination of two or more.
The proportion of the polymer compound (A1) in the component (A) is preferably 50 to 100% by mass, more preferably 80 to 100% by mass, and 100% by mass with respect to the total mass of the component (A). Good.
(A)成分は、本発明の効果を損なわない範囲で、上記高分子化合物(A1)以外の「酸の作用によりアルカリ可溶性が増大する樹脂」(以下、樹脂(A2)という。)を含有してもよい。
かかる樹脂(A2)としては、特に限定されず、化学増幅型ポジ型レジスト組成物用のベース樹脂として従来から知られている多数のもの、たとえばArFエキシマレーザー用、KrFエキシマレーザー用(好ましくはArFエキシマレーザー用)等のベース樹脂から任意に選択して用いればよい。
樹脂(A2)は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
The component (A) contains “resin whose alkali solubility is increased by the action of an acid” (hereinafter referred to as resin (A2)) other than the polymer compound (A1) as long as the effects of the present invention are not impaired. May be.
The resin (A2) is not particularly limited, and many resins conventionally known as base resins for chemically amplified positive resist compositions, for example, for ArF excimer laser, for KrF excimer laser (preferably ArF) Any base resin such as for excimer laser) may be selected and used.
Resin (A2) may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type.
<(B)成分>
(B)成分としては、特に限定されず、これまで化学増幅型レジスト用の酸発生剤として提案されているものを使用することができる。このような酸発生剤としては、これまで、ヨードニウム塩やスルホニウム塩などのオニウム塩系酸発生剤、オキシムスルホネート系酸発生剤、ビスアルキルまたはビスアリールスルホニルジアゾメタン類、ポリ(ビススルホニル)ジアゾメタン類などのジアゾメタン系酸発生剤、ニトロベンジルスルホネート系酸発生剤、イミノスルホネート系酸発生剤、ジスルホン系酸発生剤など多種のものが知られている。
<(B) component>
The component (B) is not particularly limited, and those that have been proposed as acid generators for chemically amplified resists can be used. Examples of such acid generators include onium salt acid generators such as iodonium salts and sulfonium salts, oxime sulfonate acid generators, bisalkyl or bisarylsulfonyldiazomethanes, and poly (bissulfonyl) diazomethanes. There are various known diazomethane acid generators, nitrobenzyl sulfonate acid generators, imino sulfonate acid generators, disulfone acid generators, and the like.
オニウム塩系酸発生剤として、例えば下記一般式(b−0)で表される酸発生剤が挙げられる。 Examples of the onium salt acid generator include an acid generator represented by the following general formula (b-0).
一般式(b−0)において、R51は、直鎖、分岐鎖若しくは環状のアルキル基、または直鎖、分岐鎖若しくは環状のフッ素化アルキル基を表す。
前記直鎖若しくは分岐鎖状のアルキル基としては、炭素数1〜10であることが好ましく、炭素数1〜8であることがさらに好ましく、炭素数1〜4であることが最も好ましい。
前記環状のアルキル基としては、炭素数4〜12であることが好ましく、炭素数5〜10であることがさらに好ましく、炭素数6〜10であることが最も好ましい。
前記フッ素化アルキル基としては、炭素数1〜10であることが好ましく、炭素数1〜8であることがさらに好ましく、炭素数1〜4であることが最も好ましい。また、該フッ化アルキル基のフッ素化率(アルキル基中全水素原子の個数に対する置換したフッ素原子の個数の割合)は、好ましくは10〜100%、さらに好ましくは50〜100%であり、特に水素原子をすべてフッ素原子で置換したものが、酸の強度が強くなるので好ましい。
R51としては、直鎖状のアルキル基またはフッ素化アルキル基であることが最も好ましい。
In the general formula (b-0), R 51 represents a linear, branched or cyclic alkyl group, or a linear, branched or cyclic fluorinated alkyl group.
The linear or branched alkyl group preferably has 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 8 carbon atoms, and most preferably 1 to 4 carbon atoms.
The cyclic alkyl group preferably has 4 to 12 carbon atoms, more preferably 5 to 10 carbon atoms, and most preferably 6 to 10 carbon atoms.
The fluorinated alkyl group preferably has 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 8 carbon atoms, and most preferably 1 to 4 carbon atoms. The fluorination rate of the fluorinated alkyl group (ratio of the number of substituted fluorine atoms to the total number of hydrogen atoms in the alkyl group) is preferably 10 to 100%, more preferably 50 to 100%, and particularly Those in which all hydrogen atoms are substituted with fluorine atoms are preferred because the strength of the acid is increased.
R 51 is most preferably a linear alkyl group or a fluorinated alkyl group.
R52は、水素原子、水酸基、ハロゲン原子、直鎖若しくは分岐鎖状のアルキル基、直鎖若しくは分岐鎖状のハロゲン化アルキル基、または直鎖若しくは分岐鎖状のアルコキシ基である。
R52において、ハロゲン原子としては、フッ素原子、臭素原子、塩素原子、ヨウ素原子などが挙げられ、フッ素原子が好ましい。
R52において、アルキル基は、直鎖または分岐鎖状であり、その炭素数は好ましくは1〜5、特に1〜4、さらには1〜3であることが望ましい。
R52において、ハロゲン化アルキル基は、アルキル基中の水素原子の一部または全部がハロゲン原子で置換された基である。ここでのアルキル基は、前記R52における「アルキル基」と同様のものが挙げられる。置換するハロゲン原子としては上記「ハロゲン原子」について説明したものと同様のものが挙げられる。ハロゲン化アルキル基において、水素原子の全個数の50〜100%がハロゲン原子で置換されていることが望ましく、全て置換されていることがより好ましい。
R52において、アルコキシ基としては、直鎖状または分岐鎖状であり、その炭素数は好ましくは1〜5、特に1〜4、さらには1〜3であることが望ましい。
R52としては、これらの中でも水素原子が好ましい。
R 52 is a hydrogen atom, a hydroxyl group, a halogen atom, a linear or branched alkyl group, a linear or branched alkyl halide group, or a linear or branched alkoxy group.
In R 52 , examples of the halogen atom include a fluorine atom, a bromine atom, a chlorine atom, and an iodine atom, and a fluorine atom is preferable.
In R 52 , the alkyl group is linear or branched, and the carbon number thereof is preferably 1 to 5, particularly 1 to 4, and more preferably 1 to 3.
In R 52 , the halogenated alkyl group is a group in which part or all of the hydrogen atoms in the alkyl group are substituted with halogen atoms. Examples of the alkyl group herein are the same as the “alkyl group” in R 52 . Examples of the halogen atom to be substituted include the same as those described above for the “halogen atom”. In the halogenated alkyl group, it is desirable that 50 to 100% of the total number of hydrogen atoms are substituted with halogen atoms, and it is more preferable that all are substituted.
In R 52 , the alkoxy group is linear or branched, and the carbon number thereof is preferably 1 to 5, particularly 1 to 4, and more preferably 1 to 3.
Among these, R 52 is preferably a hydrogen atom.
R53は置換基を有していてもよいアリール基であり、置換基を除いた基本環(母体環)の構造としては、ナフチル基、フェニル基、アントラセニル基などが挙げられ、本発明の効果やArFエキシマレーザーなどの露光光の吸収の観点から、フェニル基が望ましい。
置換基としては、水酸基、低級アルキル基(直鎖または分岐鎖状であり、その好ましい炭素数は5以下であり、特にメチル基が好ましい)などを挙げることができる。
R53のアリール基としては、置換基を有しないものがより好ましい。
u”は1〜3の整数であり、2または3であることが好ましく、特に3であることが望ましい。
R 53 is an aryl group which may have a substituent, and examples of the structure of the basic ring (matrix ring) excluding the substituent include a naphthyl group, a phenyl group, an anthracenyl group, and the like. From the viewpoint of absorption of exposure light such as ArF excimer laser, a phenyl group is desirable.
Examples of the substituent include a hydroxyl group and a lower alkyl group (straight or branched chain, preferably having 5 or less carbon atoms, particularly preferably a methyl group).
As the aryl group for R 53, an aryl group having no substituent is more preferable.
u ″ is an integer of 1 to 3, preferably 2 or 3, and particularly preferably 3.
一般式(b−0)で表される酸発生剤の好ましいものは以下の様なものを挙げることができる。 Preferable examples of the acid generator represented by the general formula (b-0) include the following.
また一般式(b−0)で表される酸発生剤の他のオニウム塩系酸発生剤としては、例えば下記一般式(b−1)または(b−2)で表される化合物が挙げられる。 Examples of other onium salt acid generators represented by the general formula (b-0) include compounds represented by the following general formula (b-1) or (b-2). .
式(b−1)中、R1”〜R3”はそれぞれ独立にアリール基またはアルキル基を表す。R1”〜R3”のうち、少なくとも1つはアリール基を表す。R1”〜R3”のうち、2以上がアリール基であることが好ましく、R1”〜R3”のすべてがアリール基であることが最も好ましい。
R1”〜R3”のアリール基としては、特に制限はなく、例えば、炭素数6〜20のアリール基であって、該アリール基は、その水素原子の一部または全部がアルキル基、アルコキシ基、ハロゲン原子等で置換されていてもよく、されていなくてもよい。アリール基としては、安価に合成可能なことから、炭素数6〜10のアリール基が好ましい。具体的には、たとえばフェニル基、ナフチル基が挙げられる。
前記アリール基の水素原子が置換されていても良いアルキル基としては、炭素数1〜5のアルキル基が好ましく、メチル基、エチル基、プロピル基、n−ブチル基、tert−ブチル基であることが最も好ましい。
前記アリール基の水素原子が置換されていても良いアルコキシ基としては、炭素数1〜5のアルコキシ基が好ましく、メトキシ基、エトキシ基が最も好ましい。
前記アリール基の水素原子が置換されていても良いハロゲン原子としては、フッ素原子であることが好ましい。
R1”〜R3”のアルキル基としては、特に制限はなく、例えば炭素数1〜10の直鎖状、分岐状または環状のアルキル基等が挙げられる。解像性に優れる点から、炭素数1〜5であることが好ましい。具体的には、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、n−ペンチル基、シクロペンチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、ノニル基、デカニル基等が挙げられ、解像性に優れ、また安価に合成可能なことから好ましいものとして、メチル基を挙げることができる。
これらの中で、R1”〜R3”は、それぞれ、フェニル基またはナフチル基であることが好ましく、中でも、R1”〜R3”のうちの1つがフェニル基であり、他の2つがナフチル基であることが最も好ましい。
In formula (b-1), R 1 ″ to R 3 ″ each independently represents an aryl group or an alkyl group. At least one of R 1 ″ to R 3 ″ represents an aryl group. Of R 1 ″ to R 3 ″, two or more are preferably aryl groups, and most preferably all R 1 ″ to R 3 ″ are aryl groups.
The aryl group for R 1 ″ to R 3 ″ is not particularly limited, and is, for example, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, in which part or all of the hydrogen atoms are alkyl groups, alkoxy groups It may or may not be substituted with a group, a halogen atom or the like. The aryl group is preferably an aryl group having 6 to 10 carbon atoms because it can be synthesized at a low cost. Specific examples include a phenyl group and a naphthyl group.
The alkyl group that may be substituted for the hydrogen atom of the aryl group is preferably an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and is a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an n-butyl group, or a tert-butyl group. Is most preferred.
The alkoxy group that may be substituted for the hydrogen atom of the aryl group is preferably an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms, and most preferably a methoxy group or an ethoxy group.
The halogen atom that may be substituted for the hydrogen atom of the aryl group is preferably a fluorine atom.
The alkyl group for R 1 "~R 3", is not particularly limited, for example, a straight, include alkyl groups such as branched or cyclic. It is preferable that it is C1-C5 from the point which is excellent in resolution. Specific examples include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, an n-pentyl group, a cyclopentyl group, a hexyl group, a cyclohexyl group, a nonyl group, and a decanyl group. A methyl group is preferable because it is excellent in resolution and can be synthesized at low cost.
Among these, R 1 ″ to R 3 ″ are each preferably a phenyl group or a naphthyl group, and among them, one of R 1 ″ to R 3 ″ is a phenyl group, and the other two are Most preferred is a naphthyl group.
R4”は、直鎖、分岐または環状のアルキル基またはフッ素化アルキル基を表す。
前記直鎖または分岐のアルキル基としては、炭素数1〜10であることが好ましく、炭素数1〜8であることがさらに好ましく、炭素数1〜4であることが最も好ましい。
前記環状のアルキル基としては、前記R1”で示したような環式基であって、炭素数4〜15であることが好ましく、炭素数4〜10であることがさらに好ましく、炭素数6〜10であることが最も好ましい。
前記フッ素化アルキル基としては、炭素数1〜10であることが好ましく、炭素数1〜8であることがさらに好ましく、炭素数1〜4であることが最も好ましい。また、該フッ化アルキル基のフッ素化率(アルキル基中のフッ素原子の割合)は、好ましくは10〜100%、さらに好ましくは50〜100%であり、特に水素原子をすべてフッ素原子で置換したものが、酸の強度が強くなるので好ましい。
R4”としては、直鎖または環状のアルキル基、またはフッ素化アルキル基であることが最も好ましい。
R 4 ″ represents a linear, branched or cyclic alkyl group or a fluorinated alkyl group.
The linear or branched alkyl group preferably has 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 8 carbon atoms, and most preferably 1 to 4 carbon atoms.
The cyclic alkyl group is a cyclic group as indicated by R 1 ″ and preferably has 4 to 15 carbon atoms, more preferably 4 to 10 carbon atoms, and more preferably 6 carbon atoms. Most preferably, it is -10.
The fluorinated alkyl group preferably has 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 8 carbon atoms, and most preferably 1 to 4 carbon atoms. The fluorination rate of the fluorinated alkyl group (ratio of fluorine atoms in the alkyl group) is preferably 10 to 100%, more preferably 50 to 100%. Particularly, all the hydrogen atoms are substituted with fluorine atoms. It is preferable because the strength of the acid is increased.
R 4 ″ is most preferably a linear or cyclic alkyl group or a fluorinated alkyl group.
式(b−2)中、R5”〜R6”はそれぞれ独立にアリール基またはアルキル基を表す。R5”〜R6”のうち、少なくとも1つはアリール基を表す。R5”〜R6”のすべてがアリール基であることが好ましい。
R5”〜R6”のアリール基としては、R1”〜R3”のアリール基と同様のものが挙げられる。
R5”〜R6”のアルキル基としては、R1”〜R3”のアルキル基と同様のものが挙げられる。
これらの中で、R5”〜R6”はすべてフェニル基であることが最も好ましい。
式(b−2)中のR4”としては上記式(b−1)のR4”と同様のものが挙げられる。
In formula (b-2), R 5 ″ to R 6 ″ each independently represents an aryl group or an alkyl group. At least one of R 5 ″ to R 6 ″ represents an aryl group. It is preferable that all of R 5 ″ to R 6 ″ are aryl groups.
As the aryl group for R 5 ″ to R 6 ″, the same as the aryl groups for R 1 ″ to R 3 ″ can be used.
Examples of the alkyl group for R 5 ″ to R 6 ″ include the same as the alkyl group for R 1 ″ to R 3 ″.
Among these, it is most preferable that all of R 5 ″ to R 6 ″ are phenyl groups.
"As R 4 in the formula (b-1)" R 4 in the In the formula (b-2) include the same as.
式(b−1)、(b−2)で表されるオニウム塩系酸発生剤の具体例としては、ジフェニルヨードニウムのトリフルオロメタンスルホネートまたはノナフルオロブタンスルホネート、ビス(4−tert−ブチルフェニル)ヨードニウムのトリフルオロメタンスルホネートまたは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のトリフルオロメタンスルホネート、そのヘプタフルオロプロパンスルホネートまたはそのノナフルオロブタンスルホネート、トリ(4−メチルフェニル)スルホニウムのトリフルオロメタンスルホネート、そのヘプタフルオロプロパンスルホネートまたはそのノナフルオロブタンスルホネート、ジメチル(4−ヒドロキシナフチル)スルホニウムのトリフルオロメタンスルホネート、そのヘプタフルオロプロパンスルホネートまたはそのノナフルオロブタンスルホネート、モノフェニルジメチルスルホニウムのトリフルオロメタンスルホネート、そのヘプタフルオロプロパンスルホネートまたはそのノナフルオロブタンスルホネート、ジフェニルモノメチルスルホニウムのトリフルオロメタンスルホネート、そのヘプタフルオロプロパンスルホネートまたはそのノナフルオロブタンスルホネート、(4−メチルフェニル)ジフェニルスルホニウムのトリフルオロメタンスルホネート、そのヘプタフルオロプロパンスルホネートまたはそのノナフルオロブタンスルホネート、(4−メトキシフェニル)ジフェニルスルホニウムのトリフルオロメタンスルホネート、そのヘプタフルオロプロパンスルホネートまたはそのノナフルオロブタンスルホネート、トリ(4−tert−ブチル)フェニルスルホニウムのトリフルオロメタンスルホネート、そのヘプタフルオロプロパンスルホネートまたはそのノナフルオロブタンスルホネート、ジフェニル(1−(4−メトキシ)ナフチル)スルホニウムのトリフルオロメタンスルホネート、そのヘプタフルオロプロパンスルホネートまたはそのノナフルオロブタンスルホネート、ジ(1−ナフチル)フェニルスルホニウムのトリフルオロメタンスルホネート、そのヘプタフルオロプロパンスルホネートまたはそのノナフルオロブタンスルホネートなどが挙げられる。また、これらのオニウム塩のアニオン部がメタンスルホネート、n−プロパンスルホネート、n−ブタンスルホネート、n−オクタンスルホネートに置き換えたオニウム塩も用いることができる。 Specific examples of the onium salt acid generators represented by formulas (b-1) and (b-2) include diphenyliodonium trifluoromethanesulfonate or nonafluorobutanesulfonate, bis (4-tert-butylphenyl) iodonium. Trifluoromethane sulfonate or nonafluorobutane sulfonate, triphenylsulfonium trifluoromethane sulfonate, its heptafluoropropane sulfonate or its nonafluorobutane sulfonate, tri (4-methylphenyl) sulfonium trifluoromethane sulfonate, its heptafluoropropane sulfonate or its Nonafluorobutanesulfonate, dimethyl (4-hydroxynaphthyl) sulfonium trifluoromethanesulfonate, its heptaful Lopropanesulfonate or its nonafluorobutanesulfonate, trifluoromethanesulfonate of monophenyldimethylsulfonium, its heptafluoropropanesulfonate or its nonafluorobutanesulfonate, trifluoromethanesulfonate of diphenylmonomethylsulfonium, its heptafluoropropanesulfonate or its nonafluorobutanesulfonate (4-methylphenyl) diphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate, its heptafluoropropane sulfonate or its nonafluorobutane sulfonate, (4-methoxyphenyl) diphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate, its heptafluoropropane sulfonate or its nonafluorobutane sulfonate , Trifluoromethanesulfonate of tri (4-tert-butyl) phenylsulfonium, its heptafluoropropanesulfonate or its nonafluorobutanesulfonate, trifluoromethanesulfonate of diphenyl (1- (4-methoxy) naphthyl) sulfonium, its heptafluoropropane Sulfonate or its nonafluorobutane sulfonate, di (1-naphthyl) phenylsulfonium trifluoromethane sulfonate, its heptafluoropropane sulfonate or its nonafluorobutane sulfonate. In addition, onium salts in which the anion portion of these onium salts is replaced with methanesulfonate, n-propanesulfonate, n-butanesulfonate, or n-octanesulfonate can also be used.
また、前記一般式(b−1)又は(b−2)において、アニオン部を下記一般式(b−3)又は(b−4)で表されるアニオン部に置き換えたオニウム塩系酸発生剤も用いることができる(カチオン部は(b−1)又は(b−2)と同様)。 In addition, in the general formula (b-1) or (b-2), an onium salt-based acid generator in which the anion moiety is replaced with an anion moiety represented by the following general formula (b-3) or (b-4). Can also be used (the cation moiety is the same as (b-1) or (b-2)).
X”は、少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換された直鎖状または分岐状のアルキレン基であり、該アルキレン基の炭素数は2〜6であり、好ましくは炭素数3〜5、最も好ましくは炭素数3である。
Y”、Z”は、それぞれ独立に、少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換された直鎖状または分岐状のアルキル基であり、該アルキル基の炭素数は1〜10であり、好ましくは炭素数1〜7、より好ましくは炭素数1〜3である。
X”のアルキレン基の炭素数またはY”、Z”のアルキル基の炭素数は、上記炭素数の範囲内において、レジスト溶媒への溶解性も良好である等の理由により、小さいほど好ましい。
また、X”のアルキレン基またはY”、Z”のアルキル基において、フッ素原子で置換されている水素原子の数が多いほど、酸の強度が強くなり、また200nm以下の高エネルギー光や電子線に対する透明性が向上するので好ましい。該アルキレン基またはアルキル基中のフッ素原子の割合、すなわちフッ素化率は、好ましくは70〜100%、さらに好ましくは90〜100%であり、最も好ましくは、全ての水素原子がフッ素原子で置換されたパーフルオロアルキレン基またはパーフルオロアルキル基である。
X ″ is a linear or branched alkylene group in which at least one hydrogen atom is substituted with a fluorine atom, and the alkylene group has 2 to 6 carbon atoms, preferably 3 to 5 carbon atoms, Preferably it is C3.
Y ″ and Z ″ are each independently a linear or branched alkyl group in which at least one hydrogen atom is substituted with a fluorine atom, and the alkyl group has 1 to 10 carbon atoms, preferably It is C1-C7, More preferably, it is C1-C3.
The carbon number of the alkylene group of X ″ or the carbon number of the alkyl group of Y ″ and Z ″ is preferably as small as possible because the solubility in the resist solvent is good within the above carbon number range.
In addition, in the alkylene group of X ″ or the alkyl group of Y ″ and Z ″, as the number of hydrogen atoms substituted with fluorine atoms increases, the strength of the acid increases, and high-energy light or electron beam of 200 nm or less The ratio of fluorine atoms in the alkylene group or alkyl group, that is, the fluorination rate is preferably 70 to 100%, more preferably 90 to 100%, and most preferably all. Are a perfluoroalkylene group or a perfluoroalkyl group in which a hydrogen atom is substituted with a fluorine atom.
本明細書において、オキシムスルホネート系酸発生剤とは、下記一般式(B−1)で表される基を少なくとも1つ有する化合物であって、放射線の照射によって酸を発生する特性を有するものである。この様なオキシムスルホネート系酸発生剤は、化学増幅型レジスト組成物用として多用されているので、任意に選択して用いることができる。 In this specification, the oxime sulfonate acid generator is a compound having at least one group represented by the following general formula (B-1), and has a property of generating an acid upon irradiation with radiation. is there. Such oxime sulfonate-based acid generators are frequently used for chemically amplified resist compositions, and can be arbitrarily selected and used.
R31、R32の有機基は、炭素原子を含む基であり、炭素原子以外の原子(たとえば水素原子、酸素原子、窒素原子、硫黄原子、ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子等)等)を有していてもよい。
R31の有機基としては、直鎖、分岐または環状のアルキル基またはアリール基が好ましい。これらのアルキル基、アリール基は置換基を有していても良い。該置換基としては、特に制限はなく、たとえばフッ素原子、炭素数1〜6の直鎖、分岐または環状のアルキル基等が挙げられる。ここで、「置換基を有する」とは、アルキル基またはアリール基の水素原子の一部または全部が置換基で置換されていることを意味する。
アルキル基としては、炭素数1〜20が好ましく、炭素数1〜10がより好ましく、炭素数1〜8がさらに好ましく、炭素数1〜6が特に好ましく、炭素数1〜4が最も好ましい。アルキル基としては、特に、部分的または完全にハロゲン化されたアルキル基(以下、ハロゲン化アルキル基ということがある)が好ましい。なお、部分的にハロゲン化されたアルキル基とは、水素原子の一部がハロゲン原子で置換されたアルキル基を意味し、完全にハロゲン化されたアルキル基とは、水素原子の全部がハロゲン原子で置換されたアルキル基を意味する。ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられ、特にフッ素原子が好ましい。すなわち、ハロゲン化アルキル基は、フッ素化アルキル基であることが好ましい。
アリール基は、炭素数4〜20が好ましく、炭素数4〜10がより好ましく、炭素数6〜10が最も好ましい。アリール基としては、特に、部分的または完全にハロゲン化されたアリール基が好ましい。なお、部分的にハロゲン化されたアリール基とは、水素原子の一部がハロゲン原子で置換されたアリール基を意味し、完全にハロゲン化されたアリール基とは、水素原子の全部がハロゲン原子で置換されたアリール基を意味する。
R31としては、特に、置換基を有さない炭素数1〜4のアルキル基、または炭素数1〜4のフッ素化アルキル基が好ましい。
The organic groups of R 31 and R 32 are groups containing carbon atoms, and atoms other than carbon atoms (for example, hydrogen atoms, oxygen atoms, nitrogen atoms, sulfur atoms, halogen atoms (fluorine atoms, chlorine atoms, etc.), etc.) You may have.
As the organic group for R 31 , a linear, branched, or cyclic alkyl group or aryl group is preferable. These alkyl groups and aryl groups may have a substituent. There is no restriction | limiting in particular as this substituent, For example, a fluorine atom, a C1-C6 linear, branched or cyclic alkyl group etc. are mentioned. Here, “having a substituent” means that part or all of the hydrogen atoms of the alkyl group or aryl group are substituted with a substituent.
As an alkyl group, C1-C20 is preferable, C1-C10 is more preferable, C1-C8 is more preferable, C1-C6 is especially preferable, and C1-C4 is the most preferable. As the alkyl group, a partially or completely halogenated alkyl group (hereinafter sometimes referred to as a halogenated alkyl group) is particularly preferable. The partially halogenated alkyl group means an alkyl group in which a part of hydrogen atoms is substituted with a halogen atom, and the fully halogenated alkyl group means that all of the hydrogen atoms are halogen atoms. Means an alkyl group substituted with Examples of the halogen atom include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom, and a fluorine atom is particularly preferable. That is, the halogenated alkyl group is preferably a fluorinated alkyl group.
The aryl group preferably has 4 to 20 carbon atoms, more preferably 4 to 10 carbon atoms, and most preferably 6 to 10 carbon atoms. As the aryl group, a partially or completely halogenated aryl group is particularly preferable. The partially halogenated aryl group means an aryl group in which a part of hydrogen atoms is substituted with a halogen atom, and the fully halogenated aryl group means that all of the hydrogen atoms are halogen atoms. Means an aryl group substituted with.
R 31 is particularly preferably an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms having no substituent or a fluorinated alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.
R32の有機基としては、直鎖、分岐または環状のアルキル基、アリール基またはシアノ基が好ましい。R32のアルキル基、アリール基としては、前記R31で挙げたアルキル基、アリール基と同様のものが挙げられる。
R32としては、特に、シアノ基、置換基を有さない炭素数1〜8のアルキル基、または炭素数1〜8のフッ素化アルキル基が好ましい。
As the organic group for R 32 , a linear, branched, or cyclic alkyl group, aryl group, or cyano group is preferable. As the alkyl group and aryl group for R 32, the same alkyl groups and aryl groups as those described above for R 31 can be used.
R 32 is particularly preferably a cyano group, an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms having no substituent, or a fluorinated alkyl group having 1 to 8 carbon atoms.
オキシムスルホネート系酸発生剤として、さらに好ましいものとしては、下記一般式(B−2)または(B−3)で表される化合物が挙げられる。 More preferable examples of the oxime sulfonate-based acid generator include compounds represented by the following general formula (B-2) or (B-3).
前記一般式(B−2)において、R33の置換基を有さないアルキル基またはハロゲン化アルキル基は、炭素数が1〜10であることが好ましく、炭素数1〜8がより好ましく、炭素数1〜6が最も好ましい。
R33としては、ハロゲン化アルキル基が好ましく、フッ素化アルキル基がより好ましい。
R33におけるフッ素化アルキル基は、アルキル基の水素原子が50%以上フッ素化されていることが好ましく、より好ましくは70%以上、さらに好ましくは90%以上フッ素化されていることが好ましい。
In the general formula (B-2), the alkyl group or halogenated alkyl group having no substituent of R 33 preferably has 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 8 carbon atoms, and carbon atoms. Numbers 1 to 6 are most preferable.
R 33 is preferably a halogenated alkyl group, more preferably a fluorinated alkyl group.
The fluorinated alkyl group for R 33 is preferably such that the hydrogen atom of the alkyl group is 50% or more fluorinated, more preferably 70% or more, and still more preferably 90% or more.
R34のアリール基としては、フェニル基、ビフェニル(biphenyl)基、フルオレニル(fluorenyl)基、ナフチル基、アントラセル(anthracyl)基、フェナントリル基等の、芳香族炭化水素の環から水素原子を1つ除いた基、およびこれらの基の環を構成する炭素原子の一部が酸素原子、硫黄原子、窒素原子等のヘテロ原子で置換されたヘテロアリール基等が挙げられる。これらのなかでも、フルオレニル基が好ましい。
R34のアリール基は、炭素数1〜10のアルキル基、ハロゲン化アルキル基、アルコキシ基等の置換基を有していても良い。該置換基におけるアルキル基またはハロゲン化アルキル基は、炭素数が1〜8であることが好ましく、炭素数1〜4がさらに好ましい。また、該ハロゲン化アルキル基は、フッ素化アルキル基であることが好ましい。
As the aryl group of R 34 , one hydrogen atom is removed from an aromatic hydrocarbon ring such as a phenyl group, a biphenyl group, a fluorenyl group, a naphthyl group, an anthracyl group, or a phenanthryl group. And a heteroaryl group in which a part of carbon atoms constituting the ring of these groups is substituted with a heteroatom such as an oxygen atom, a sulfur atom, or a nitrogen atom. Among these, a fluorenyl group is preferable.
The aryl group of R 34 may have a substituent such as an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a halogenated alkyl group, or an alkoxy group. The alkyl group or halogenated alkyl group in the substituent preferably has 1 to 8 carbon atoms, and more preferably 1 to 4 carbon atoms. The halogenated alkyl group is preferably a fluorinated alkyl group.
R35の置換基を有さないアルキル基またはハロゲン化アルキル基は、炭素数が1〜10であることが好ましく、炭素数1〜8がより好ましく、炭素数1〜6が最も好ましい。
R35としては、ハロゲン化アルキル基が好ましく、フッ素化アルキル基がより好ましく、部分的にフッ素化されたアルキル基が最も好ましい。
R35におけるフッ素化アルキル基は、アルキル基の水素原子が50%以上フッ素化されていることが好ましく、より好ましくは70%以上、さらに好ましくは90%以上フッ素化されていることが、発生する酸の強度が高まるため好ましい。最も好ましくは、水素原子が100%フッ素置換された完全フッ素化アルキル基である。
The alkyl group or halogenated alkyl group having no substituent of R 35 preferably has 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 8 carbon atoms, and most preferably 1 to 6 carbon atoms.
R 35 is preferably a halogenated alkyl group, more preferably a fluorinated alkyl group, and most preferably a partially fluorinated alkyl group.
The fluorinated alkyl group in R 35 preferably has 50% or more of the hydrogen atom of the alkyl group fluorinated, more preferably 70% or more, and even more preferably 90% or more. This is preferable because the strength of the acid is increased. Most preferably, it is a fully fluorinated alkyl group in which a hydrogen atom is 100% fluorine-substituted.
前記一般式(B−3)において、R36の置換基を有さないアルキル基またはハロゲン化アルキル基としては、上記R33の置換基を有さないアルキル基またはハロゲン化アルキル基と同様のものが挙げられる。
R37の2または3価の芳香族炭化水素基としては、上記R34のアリール基からさらに1または2個の水素原子を除いた基が挙げられる。
R38の置換基を有さないアルキル基またはハロゲン化アルキル基としては、上記R35の置換基を有さないアルキル基またはハロゲン化アルキル基と同様のものが挙げられる。
p’’は好ましくは2である。
In the general formula (B-3), the alkyl group or halogenated alkyl group having no substituent for R 36 is the same as the alkyl group or halogenated alkyl group having no substituent for R 33. Is mentioned.
Examples of the divalent or trivalent aromatic hydrocarbon group for R 37 include groups obtained by further removing one or two hydrogen atoms from the aryl group for R 34 .
Examples of the alkyl group or halogenated alkyl group having no substituent of R 38 include the same alkyl groups or halogenated alkyl groups as those having no substituent of R 35 .
p ″ is preferably 2.
オキシムスルホネート系酸発生剤の具体例としては、α−(p−トルエンスルホニルオキシイミノ)−ベンジルシアニド、α−(p−クロロベンゼンスルホニルオキシイミノ)−ベンジルシアニド、α−(4−ニトロベンゼンスルホニルオキシイミノ)−ベンジルシアニド、α−(4−ニトロ−2−トリフルオロメチルベンゼンスルホニルオキシイミノ)−ベンジルシアニド、α−(ベンゼンスルホニルオキシイミノ)−4−クロロベンジルシアニド、α−(ベンゼンスルホニルオキシイミノ)−2,4−ジクロロベンジルシアニド、α−(ベンゼンスルホニルオキシイミノ)−2,6−ジクロロベンジルシアニド、α−(ベンゼンスルホニルオキシイミノ)−4−メトキシベンジルシアニド、α−(2−クロロベンゼンスルホニルオキシイミノ)−4−メトキシベンジルシアニド、α−(ベンゼンスルホニルオキシイミノ)−チエン−2−イルアセトニトリル、α−(4−ドデシルベンゼンスルホニルオキシイミノ)−ベンジルシアニド、α−[(p−トルエンスルホニルオキシイミノ)−4−メトキシフェニル]アセトニトリル、α−[(ドデシルベンゼンスルホニルオキシイミノ)−4−メトキシフェニル]アセトニトリル、α−(トシルオキシイミノ)−4−チエニルシアニド、α−(メチルスルホニルオキシイミノ)−1−シクロペンテニルアセトニトリル、α−(メチルスルホニルオキシイミノ)−1−シクロヘキセニルアセトニトリル、α−(メチルスルホニルオキシイミノ)−1−シクロヘプテニルアセトニトリル、α−(メチルスルホニルオキシイミノ)−1−シクロオクテニルアセトニトリル、α−(トリフルオロメチルスルホニルオキシイミノ)−1−シクロペンテニルアセトニトリル、α−(トリフルオロメチルスルホニルオキシイミノ)−シクロヘキシルアセトニトリル、α−(エチルスルホニルオキシイミノ)−エチルアセトニトリル、α−(プロピルスルホニルオキシイミノ)−プロピルアセトニトリル、α−(シクロヘキシルスルホニルオキシイミノ)−シクロペンチルアセトニトリル、α−(シクロヘキシルスルホニルオキシイミノ)−シクロヘキシルアセトニトリル、α−(シクロヘキシルスルホニルオキシイミノ)−1−シクロペンテニルアセトニトリル、α−(エチルスルホニルオキシイミノ)−1−シクロペンテニルアセトニトリル、α−(イソプロピルスルホニルオキシイミノ)−1−シクロペンテニルアセトニトリル、α−(n−ブチルスルホニルオキシイミノ)−1−シクロペンテニルアセトニトリル、α−(エチルスルホニルオキシイミノ)−1−シクロヘキセニルアセトニトリル、α−(イソプロピルスルホニルオキシイミノ)−1−シクロヘキセニルアセトニトリル、α−(n−ブチルスルホニルオキシイミノ)−1−シクロヘキセニルアセトニトリル、α−(メチルスルホニルオキシイミノ)−フェニルアセトニトリル、α−(メチルスルホニルオキシイミノ)−p−メトキシフェニルアセトニトリル、α−(トリフルオロメチルスルホニルオキシイミノ)−フェニルアセトニトリル、α−(トリフルオロメチルスルホニルオキシイミノ)−p−メトキシフェニルアセトニトリル、α−(エチルスルホニルオキシイミノ)−p−メトキシフェニルアセトニトリル、α−(プロピルスルホニルオキシイミノ)−p−メチルフェニルアセトニトリル、α−(メチルスルホニルオキシイミノ)−p−ブロモフェニルアセトニトリルなどが挙げられる。
また、特開平9−208554号公報(段落[0012]〜[0014]の[化18]〜[化19])に開示されているオキシムスルホネート系酸発生剤、WO2004/074242A2(65〜85頁目のExample1〜40)に開示されているオキシムスルホネート系酸発生剤も好適に用いることができる。
また、好適なものとして以下のものを例示することができる。
Specific examples of the oxime sulfonate acid generator include α- (p-toluenesulfonyloxyimino) -benzyl cyanide, α- (p-chlorobenzenesulfonyloxyimino) -benzyl cyanide, α- (4-nitrobenzenesulfonyloxy). Imino) -benzylcyanide, α- (4-nitro-2-trifluoromethylbenzenesulfonyloxyimino) -benzylcyanide, α- (benzenesulfonyloxyimino) -4-chlorobenzylcyanide, α- (benzenesulfonyl) Oxyimino) -2,4-dichlorobenzyl cyanide, α- (benzenesulfonyloxyimino) -2,6-dichlorobenzyl cyanide, α- (benzenesulfonyloxyimino) -4-methoxybenzyl cyanide, α- ( 2-Chlorobenzenesulfonyloxyimino) 4-methoxybenzylcyanide, α- (benzenesulfonyloxyimino) -thien-2-ylacetonitrile, α- (4-dodecylbenzenesulfonyloxyimino) -benzylcyanide, α-[(p-toluenesulfonyloxyimino) -4-methoxyphenyl] acetonitrile, α-[(dodecylbenzenesulfonyloxyimino) -4-methoxyphenyl] acetonitrile, α- (tosyloxyimino) -4-thienyl cyanide, α- (methylsulfonyloxyimino) -1-cyclo Pentenyl acetonitrile, α- (methylsulfonyloxyimino) -1-cyclohexenylacetonitrile, α- (methylsulfonyloxyimino) -1-cycloheptenylacetonitrile, α- (methylsulfonyloxyimino) -1-cyclooctene Acetonitrile, α- (trifluoromethylsulfonyloxyimino) -1-cyclopentenylacetonitrile, α- (trifluoromethylsulfonyloxyimino) -cyclohexylacetonitrile, α- (ethylsulfonyloxyimino) -ethylacetonitrile, α- (propyl Sulfonyloxyimino) -propylacetonitrile, α- (cyclohexylsulfonyloxyimino) -cyclopentylacetonitrile, α- (cyclohexylsulfonyloxyimino) -cyclohexylacetonitrile, α- (cyclohexylsulfonyloxyimino) -1-cyclopentenylacetonitrile, α- ( Ethylsulfonyloxyimino) -1-cyclopentenylacetonitrile, α- (isopropylsulfonyloxyimino) -1-cyclope N-tenyl acetonitrile, α- (n-butylsulfonyloxyimino) -1-cyclopentenylacetonitrile, α- (ethylsulfonyloxyimino) -1-cyclohexenylacetonitrile, α- (isopropylsulfonyloxyimino) -1-cyclohexenylacetonitrile , Α- (n-butylsulfonyloxyimino) -1-cyclohexenylacetonitrile, α- (methylsulfonyloxyimino) -phenylacetonitrile, α- (methylsulfonyloxyimino) -p-methoxyphenylacetonitrile, α- (trifluoro Methylsulfonyloxyimino) -phenylacetonitrile, α- (trifluoromethylsulfonyloxyimino) -p-methoxyphenylacetonitrile, α- (ethylsulfonyloxyimino) -p- Butoxy phenylacetonitrile, alpha-(propylsulfonyl oxyimino)-p-methylphenyl acetonitrile, alpha-like (methylsulfonyloxyimino)-p-bromophenyl acetonitrile.
Further, an oxime sulfonate-based acid generator disclosed in JP-A-9-208554 (paragraphs [0012] to [0014] [chemical formula 18] to [chemical formula 19]), WO2004 / 074242A2 (pages 65 to 85). The oxime sulfonate acid generators disclosed in Examples 1 to 40) of No. 1 can also be suitably used.
Moreover, the following can be illustrated as a suitable thing.
上記例示化合物の中でも、下記の4つの化合物が好ましい。 Of the above exemplified compounds, the following four compounds are preferred.
ジアゾメタン系酸発生剤のうち、ビスアルキルまたはビスアリールスルホニルジアゾメタン類の具体例としては、ビス(イソプロピルスルホニル)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(1,1−ジメチルエチルスルホニル)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(2,4−ジメチルフェニルスルホニル)ジアゾメタン等が挙げられる。
また、特開平11−035551号公報、特開平11−035552号公報、特開平11−035573号公報に開示されているジアゾメタン系酸発生剤も好適に用いることができる。
また、ポリ(ビススルホニル)ジアゾメタン類としては、例えば、特開平11−322707号公報に開示されている、1,3−ビス(フェニルスルホニルジアゾメチルスルホニル)プロパン、1,4−ビス(フェニルスルホニルジアゾメチルスルホニル)ブタン、1,6−ビス(フェニルスルホニルジアゾメチルスルホニル)ヘキサン、1,10−ビス(フェニルスルホニルジアゾメチルスルホニル)デカン、1,2−ビス(シクロヘキシルスルホニルジアゾメチルスルホニル)エタン、1,3−ビス(シクロヘキシルスルホニルジアゾメチルスルホニル)プロパン、1,6−ビス(シクロヘキシルスルホニルジアゾメチルスルホニル)ヘキサン、1,10−ビス(シクロヘキシルスルホニルジアゾメチルスルホニル)デカンなどを挙げることができる。
Among diazomethane acid generators, specific examples of bisalkyl or bisarylsulfonyldiazomethanes include bis (isopropylsulfonyl) diazomethane, bis (p-toluenesulfonyl) diazomethane, bis (1,1-dimethylethylsulfonyl) diazomethane, Examples include bis (cyclohexylsulfonyl) diazomethane, bis (2,4-dimethylphenylsulfonyl) diazomethane, and the like.
Further, diazomethane acid generators disclosed in JP-A-11-035551, JP-A-11-035552, and JP-A-11-035573 can also be suitably used.
Examples of poly (bissulfonyl) diazomethanes include 1,3-bis (phenylsulfonyldiazomethylsulfonyl) propane and 1,4-bis (phenylsulfonyldiazo) disclosed in JP-A-11-322707. Methylsulfonyl) butane, 1,6-bis (phenylsulfonyldiazomethylsulfonyl) hexane, 1,10-bis (phenylsulfonyldiazomethylsulfonyl) decane, 1,2-bis (cyclohexylsulfonyldiazomethylsulfonyl) ethane, 1,3 -Bis (cyclohexylsulfonyldiazomethylsulfonyl) propane, 1,6-bis (cyclohexylsulfonyldiazomethylsulfonyl) hexane, 1,10-bis (cyclohexylsulfonyldiazomethylsulfonyl) decane, etc. Door can be.
(B)成分としては、これらの酸発生剤を1種単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
本発明においては、上記の中でも、(B)成分として、フッ素化アルキルスルホン酸イオンをアニオンとするオニウム塩系酸発生剤、および/またはジアゾメタン系酸発生剤を用いることが好ましい。
本発明のポジ型レジスト組成物における(B)成分の含有量は、(A)成分100質量部に対し、0.5〜30質量部が好ましく、1〜10質量部がより好ましい。上記範囲とすることでパターン形成が充分に行われる。また、均一な溶液が得られ、保存安定性が良好となるため好ましい。
(B) As a component, these acid generators may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type.
In the present invention, among the above, it is preferable to use, as the component (B), an onium salt acid generator and / or a diazomethane acid generator having a fluorinated alkyl sulfonate ion as an anion.
0.5-30 mass parts is preferable with respect to 100 mass parts of (A) component, and, as for content of (B) component in the positive resist composition of this invention, 1-10 mass parts is more preferable. By setting it within the above range, pattern formation is sufficiently performed. Moreover, since a uniform solution is obtained and storage stability becomes favorable, it is preferable.
<任意成分>
本発明のポジ型レジスト組成物は、レジストパターン形状、引き置き経時安定性などを向上させるために、さらに任意の成分として、含窒素有機化合物(D)(以下、(D)成分という)を含有することが好ましい。
この(D)成分は、既に多種多様なものが提案されているので、公知のものから任意に用いれば良いが、環式アミン、脂肪族アミン、特に第2級脂肪族アミンや第3級脂肪族アミンが好ましい。ここで、脂肪族アミンとは、1つ以上の脂肪族基を有するアミンであり、該脂肪族基は炭素数が1〜12であることが好ましい。
脂肪族アミンとしては、アンモニアNH3の水素原子の少なくとも1つを、炭素数12以下のアルキル基またはヒドロキシアルキル基で置換したアミン(アルキルアミンまたはアルキルアルコールアミン)又は環式アミンが挙げられる。
アルキルアミンおよびアルキルアルコールアミンの具体例としては、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;ジエチルアミン、ジ−n−プロピルアミン、ジ−n−ヘプチルアミン、ジ−n−オクチルアミン、ジシクロヘキシルアミン等のジアルキルアミン;トリメチルアミン、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−ヘキシルアミン、トリ−n−ペンチルアミン、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−デカニルアミン、トリ−n−ドデシルアミン等のトリアルキルアミン;ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、ジイソプロパノールアミン、トリイソプロパノールアミン、ジ−n−オクタノールアミン、トリ−n−オクタノールアミン等のアルキルアルコールアミンが挙げられる。これらの中でも、アルキルアルコールアミンおよび/またはトリアルキルアミンが好ましく、アルキルアルコールアミンが最も好ましい。アルキルアルコールアミンの中でもトリエタノールアミンやトリイソプロパノールアミンが最も好ましい。
環式アミンとしては、たとえば、ヘテロ原子として窒素原子を含む複素環化合物が挙げられる。該複素環化合物としては、単環式のもの(脂肪族単環式アミン)であっても多環式のもの(脂肪族多環式アミン)であってもよい。
脂肪族単環式アミンとして、具体的には、ピペリジン、ピペラジン等が挙げられる。
脂肪族多環式アミンとしては、炭素数が6〜10のものが好ましく、具体的には、1,5−ジアザビシクロ[4.3.0]−5−ノネン、1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]−7−ウンデセン、ヘキサメチレンテトラミン、1,4−ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン等が挙げられる。
これらは単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
(D)成分は、(A)成分100質量部に対して、通常0.01〜5.0質量部の範囲で用いられる。
<Optional component>
The positive resist composition of the present invention further contains a nitrogen-containing organic compound (D) (hereinafter referred to as “component (D)”) as an optional component in order to improve the resist pattern shape, stability over time, etc. It is preferable to do.
Since a wide variety of components (D) have already been proposed, any known one may be used. Cyclic amines, aliphatic amines, particularly secondary aliphatic amines and tertiary fats may be used. Group amines are preferred. Here, the aliphatic amine is an amine having one or more aliphatic groups, and the aliphatic groups preferably have 1 to 12 carbon atoms.
Examples of the aliphatic amine include an amine (alkyl amine or alkyl alcohol amine) or a cyclic amine in which at least one hydrogen atom of ammonia NH 3 is substituted with an alkyl group or hydroxyalkyl group having 12 or less carbon atoms.
Specific examples of alkylamines and alkyl alcohol amines include monoalkylamines such as n-hexylamine, n-heptylamine, n-octylamine, n-nonylamine, n-decylamine; diethylamine, di-n-propylamine, di- -Dialkylamines such as n-heptylamine, di-n-octylamine, dicyclohexylamine; trimethylamine, triethylamine, tri-n-propylamine, tri-n-butylamine, tri-n-hexylamine, tri-n-pentylamine , Tri-n-heptylamine, tri-n-octylamine, tri-n-nonylamine, tri-n-decanylamine, tri-n-dodecylamine, etc .; diethanolamine, triethanolamine, diisopropanolamine Triisopropanolamine, di -n- octanol amines, alkyl alcohol amines tri -n- octanol amine. Among these, alkyl alcohol amines and / or trialkyl amines are preferable, and alkyl alcohol amines are most preferable. Of the alkyl alcohol amines, triethanolamine and triisopropanolamine are most preferred.
Examples of the cyclic amine include heterocyclic compounds containing a nitrogen atom as a hetero atom. The heterocyclic compound may be monocyclic (aliphatic monocyclic amine) or polycyclic (aliphatic polycyclic amine).
Specific examples of the aliphatic monocyclic amine include piperidine and piperazine.
As the aliphatic polycyclic amine, those having 6 to 10 carbon atoms are preferable. Specifically, 1,5-diazabicyclo [4.3.0] -5-nonene, 1,8-diazabicyclo [5. 4.0] -7-undecene, hexamethylenetetramine, 1,4-diazabicyclo [2.2.2] octane, and the like.
These may be used alone or in combination of two or more.
(D) component is normally used in 0.01-5.0 mass parts with respect to 100 mass parts of (A) component.
本発明のポジ型レジスト組成物には、感度劣化の防止や、レジストパターン形状、引き置き経時安定性等の向上の目的で、任意の成分として、有機カルボン酸、ならびにリンのオキソ酸およびその誘導体からなる群から選択される少なくとも1種の化合物(E)(以下、(E)成分という)を含有させることができる。
有機カルボン酸としては、例えば、酢酸、マロン酸、クエン酸、リンゴ酸、コハク酸、安息香酸、サリチル酸等が挙げられ、これらの中でも特にサリチル酸が好ましい。
リンのオキソ酸およびその誘導体としては、リン酸、ホスホン酸、ホスフィン酸等が挙げられ、これらの中でも特にホスホン酸が好ましい。
リンのオキソ酸の誘導体としては、たとえば、上記オキソ酸の水素原子を炭化水素基で置換したエステル等が挙げられ、前記炭化水素基としては、炭素数1〜5のアルキル基、炭素数6〜15のアリール基等が挙げられる。
リン酸の誘導体としては、リン酸ジ−n−ブチルエステル、リン酸ジフェニルエステル等のリン酸エステルなどが挙げられる。
ホスホン酸の誘導体としては、ホスホン酸ジメチルエステル、ホスホン酸−ジ−n−ブチルエステル、フェニルホスホン酸、ホスホン酸ジフェニルエステル、ホスホン酸ジベンジルエステル等のホスホン酸エステルなどが挙げられる。
ホスフィン酸の誘導体としては、フェニルホスフィン酸等のホスフィン酸エステルなどが挙げられる。
これらは単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
(E)成分は、(A)成分100質量部当り0.01〜5.0質量部の割合で用いられる。
The positive resist composition of the present invention includes, as optional components, organic carboxylic acids, phosphorus oxoacids and derivatives thereof for the purpose of preventing sensitivity deterioration, improving the resist pattern shape, retention stability over time, etc. At least one compound (E) selected from the group consisting of (hereinafter referred to as component (E)) can be contained.
Examples of the organic carboxylic acid include acetic acid, malonic acid, citric acid, malic acid, succinic acid, benzoic acid, and salicylic acid. Among these, salicylic acid is particularly preferable.
Examples of phosphorus oxo acids and derivatives thereof include phosphoric acid, phosphonic acid, phosphinic acid and the like, and among these, phosphonic acid is particularly preferable.
Examples of the oxo acid derivative of phosphorus include esters in which the hydrogen atom of the oxo acid is substituted with a hydrocarbon group, and the hydrocarbon group includes an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms and 6 to 6 carbon atoms. 15 aryl groups and the like.
Examples of phosphoric acid derivatives include phosphoric acid esters such as di-n-butyl phosphate and diphenyl phosphate.
Examples of phosphonic acid derivatives include phosphonic acid esters such as phosphonic acid dimethyl ester, phosphonic acid-di-n-butyl ester, phenylphosphonic acid, phosphonic acid diphenyl ester, and phosphonic acid dibenzyl ester.
Examples of the phosphinic acid derivatives include phosphinic acid esters such as phenylphosphinic acid.
These may be used alone or in combination of two or more.
(E) A component is used in the ratio of 0.01-5.0 mass parts per 100 mass parts of (A) component.
本発明のポジ型レジスト組成物には、さらに所望により、混和性のある添加剤、例えばレジスト膜の性能を改良するための付加的樹脂、塗布性を向上させるための界面活性剤、溶解抑制剤、可塑剤、安定剤、着色剤、ハレーション防止剤、染料などを適宜、添加含有させることができる。 If desired, the positive resist composition of the present invention may further contain miscible additives such as an additional resin for improving the performance of the resist film, a surfactant for improving coatability, and a dissolution inhibitor. , Plasticizers, stabilizers, colorants, antihalation agents, dyes, and the like can be added as appropriate.
<有機溶剤>
本発明のポジ型レジスト組成物は、材料を有機溶剤(以下、(S)成分ということがある)に溶解させて製造することができる。
(S)成分としては、使用する各成分を溶解し、均一な溶液とすることができるものであればよく、従来、化学増幅型レジストの溶剤として公知のものの中から任意のものを1種または2種以上適宜選択して用いることができる。
例えば、γ−ブチロラクトン等のラクトン類;
アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、メチル−n−アミルケトン、メチルイソアミルケトン、2−ヘプタノンなどのケトン類;
エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコールなどの多価アルコール類;
エチレングリコールモノアセテート、ジエチレングリコールモノアセテート、プロピレングリコールモノアセテート、またはジプロピレングリコールモノアセテート等のエステル結合を有する化合物、前記多価アルコール類または前記エステル結合を有する化合物のモノメチルエーテル、モノエチルエーテル、モノプロピルエーテル、モノブチルエーテル等のモノアルキルエーテルまたはモノフェニルエーテル等のエーテル結合を有する化合物等の多価アルコール類の誘導体[これらの中では、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)、プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)が好ましい];
ジオキサンのような環式エーテル類や、乳酸メチル、乳酸エチル(EL)、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、メトキシプロピオン酸メチル、エトキシプロピオン酸エチルなどのエステル類;
アニソール、エチルベンジルエーテル、クレジルメチルエーテル、ジフェニルエーテル、ジベンジルエーテル、フェネトール、ブチルフェニルエーテル、エチルベンゼン、ジエチルベンゼン、アミルベンゼン、イソプロピルベンゼン、トルエン、キシレン、シメン、メシチレン等の芳香族系有機溶剤などを挙げることができる。
これらの有機溶剤は単独で用いてもよく、2種以上の混合溶剤として用いてもよい。
中でも、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)、プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)、ELが好ましい。
また、PGMEAと極性溶剤とを混合した混合溶媒は好ましい。その配合比(質量比)は、PGMEAと極性溶剤との相溶性等を考慮して適宜決定すればよいが、好ましくは1:9〜9:1、より好ましくは2:8〜8:2の範囲内とすることが好ましい。
より具体的には、極性溶剤としてELを配合する場合は、PGMEA:ELの質量比は、好ましくは1:9〜9:1、より好ましくは2:8〜8:2である。また、極性溶剤としてPGMEを配合する場合は、PGMEA:PGMEの質量比は、好ましくは1:9〜9:1、より好ましくは2:8〜8:2、さらに好ましくは3:7〜7:3である。
また、(S)成分として、その他には、PGMEA及びELの中から選ばれる少なくとも1種とγ−ブチロラクトンとの混合溶剤も好ましい。この場合、混合割合としては、前者と後者の質量比が好ましくは70:30〜95:5とされる。
(S)成分の使用量は特に限定しないが、基板等に塗布可能な濃度で、塗布膜厚に応じて適宜設定されるものであるが、一般的にはレジスト組成物の固形分濃度が2〜20質量%、好ましくは3〜15質量%の範囲内となる様に用いられる。
<Organic solvent>
The positive resist composition of the present invention can be produced by dissolving the material in an organic solvent (hereinafter sometimes referred to as (S) component).
As the component (S), any component can be used as long as it can dissolve each component to be used to form a uniform solution. Conventionally, any one of known solvents for chemically amplified resists can be used. Two or more types can be appropriately selected and used.
For example, lactones such as γ-butyrolactone;
Ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, methyl-n-amyl ketone, methyl isoamyl ketone, 2-heptanone;
Polyhydric alcohols such as ethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol, dipropylene glycol;
Compounds having an ester bond such as ethylene glycol monoacetate, diethylene glycol monoacetate, propylene glycol monoacetate or dipropylene glycol monoacetate, monomethyl ether, monoethyl ether, monopropyl of the polyhydric alcohols or the compound having an ester bond Derivatives of polyhydric alcohols such as ethers, monoalkyl ethers such as monobutyl ether or compounds having an ether bond such as monophenyl ether [in these, propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA), propylene glycol monomethyl ether (PGME) Is preferred];
Cyclic ethers such as dioxane and esters such as methyl lactate, ethyl lactate (EL), methyl acetate, ethyl acetate, butyl acetate, methyl pyruvate, ethyl pyruvate, methyl methoxypropionate, ethyl ethoxypropionate;
Examples include aromatic organic solvents such as anisole, ethyl benzyl ether, cresyl methyl ether, diphenyl ether, dibenzyl ether, phenetol, butyl phenyl ether, ethylbenzene, diethylbenzene, amylbenzene, isopropylbenzene, toluene, xylene, cymene, and mesitylene. be able to.
These organic solvents may be used independently and may be used as 2 or more types of mixed solvents.
Among these, propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA), propylene glycol monomethyl ether (PGME), and EL are preferable.
Moreover, the mixed solvent which mixed PGMEA and the polar solvent is preferable. The blending ratio (mass ratio) may be appropriately determined in consideration of the compatibility between PGMEA and the polar solvent, preferably 1: 9 to 9: 1, more preferably 2: 8 to 8: 2. It is preferable to be within the range.
More specifically, when EL is blended as a polar solvent, the mass ratio of PGMEA: EL is preferably 1: 9 to 9: 1, more preferably 2: 8 to 8: 2. Moreover, when mix | blending PGME as a polar solvent, the mass ratio of PGMEA: PGME becomes like this. Preferably it is 1: 9-9: 1, More preferably, it is 2: 8-8: 2, More preferably, it is 3: 7-7: 3.
In addition, as the component (S), a mixed solvent of at least one selected from PGMEA and EL and γ-butyrolactone is also preferable. In this case, the mixing ratio of the former and the latter is preferably 70:30 to 95: 5.
The amount of the component (S) used is not particularly limited, but is a concentration that can be applied to a substrate or the like, and is appropriately set according to the coating film thickness. In general, the solid content concentration of the resist composition is 2 -20% by mass, preferably 3-15% by mass.
上記本発明のポジ型レジスト組成物は、従来知られていない新規なものである。
また、本発明のポジ型レジスト組成物は、構成単位(a1)がフッ素原子を含有することから、フッ素原子を含まない場合に比べて、当該ポジ型レジスト組成物を用いて形成されるレジスト膜の疎水性が高い。そのため、後述する液浸露光用として好適である。
また、本発明のポジ型レジスト組成物は、感度、解像性、エッチング耐性等のリソグラフィー特性も良好である。たとえば、本発明のポジ型レジスト組成物を用いることにより、ラインアンドスペース(L/S)パターンのライン幅が120nm以下の微細なレジストパターンを形成できる。また、本発明のポジ型レジスト組成物は、脂肪族環式基を有することからエッチング耐性に優れており、該エッチング耐性は、特に式(II)中のZにおける脂肪族環式基が多環式基である場合に特に良好である。
また、本発明のポジ型レジスト組成物によれば、発生する酸の強度が弱い酸発生剤を用いても良好にレジストパターンを形成できる。すなわち、従来のポジ型レジスト組成物にあっては、発生する酸の強度が弱い酸発生剤を用いた場合、酸解離性溶解抑制基が充分に解離せず、レジストパターンが充分に解像しない場合があるため、使用できる酸発生剤の種類が限られるという問題がある。そのため、現在、酸発生剤としては、発生する酸の強度が強い、フッ素化アルキルスルホン酸イオンをアニオン部に有するオニウム塩系酸発生剤が最も一般的に用いられている。本発明においては、該オニウム塩系酸発生剤と比べて、比較的、発生する酸の強度が弱い酸発生剤(たとえばジアゾメタン系酸発生剤、オキシムスルホネート系酸発生剤等の非イオン性の酸発生剤)を用いてもレジストパターンを形成できるため、(B)成分として、その種類を限定されることなく、これまで提案されている多数の酸発生剤のなかから任意のものを選択して用いることができる。したがって、本発明のポジ型レジスト組成物は、リソグラフィー分野において、幅広い用途で利用が可能である。
The positive resist composition of the present invention is a novel one that has not been known so far.
In addition, since the structural unit (a1) contains a fluorine atom in the positive resist composition of the present invention, the resist film formed using the positive resist composition as compared with the case where no fluorine atom is contained. Is highly hydrophobic. Therefore, it is suitable for immersion exposure described later.
The positive resist composition of the present invention also has good lithography properties such as sensitivity, resolution, and etching resistance. For example, by using the positive resist composition of the present invention, a fine resist pattern having a line width of a line and space (L / S) pattern of 120 nm or less can be formed. Further, since the positive resist composition of the present invention has an aliphatic cyclic group, it has excellent etching resistance, and the etching resistance is particularly high when the aliphatic cyclic group in Z in formula (II) is polycyclic. It is particularly good when it is a formula group.
Further, according to the positive resist composition of the present invention, a resist pattern can be satisfactorily formed even when an acid generator having a weak acid strength is used. That is, in the conventional positive resist composition, when an acid generator having a weak acid strength is used, the acid dissociable, dissolution inhibiting group is not sufficiently dissociated and the resist pattern is not sufficiently resolved. In some cases, the type of acid generator that can be used is limited. Therefore, at present, as an acid generator, an onium salt acid generator having a strong fluorinated alkyl sulfonate ion in the anion portion and having a strong acid strength is most commonly used. In the present invention, compared to the onium salt acid generator, an acid generator having a relatively weak acid strength (for example, a nonionic acid such as a diazomethane acid generator or an oxime sulfonate acid generator). Since the resist pattern can be formed using (generator), the type of component (B) is not limited, and any one of many acid generators proposed so far can be selected. Can be used. Therefore, the positive resist composition of the present invention can be used in a wide range of applications in the lithography field.
本発明のポジ型レジスト組成物は、上記のような種々の優れた特性を有しており、特に、形成されるレジスト膜の疎水性が高いこと、非イオン性の酸発生剤を用いてもレジストパターンが形成できること等の点から、液浸露光用として好適である。
液浸露光は、上述したように、露光時に、従来は空気や窒素等の不活性ガスで満たされているレンズとウェーハ上のレジスト膜との間の部分を、空気の屈折率よりも大きい屈折率を有する溶媒(液浸媒体)で満たした状態で露光(浸漬露光)を行う工程を有する方法である。
液浸露光においては、レジスト膜と液浸溶媒とが接触すると、レジスト膜中の物質((B)成分、(D)成分等)の液浸溶媒中への溶出(物質溶出)が生じる。物質溶出は、レジスト層の変質、液浸溶媒の屈折率の変化等の現象を生じさせ、リソグラフィー特性を悪化させる。この物質溶出の量は、レジスト膜表面の特性(たとえば親水性・疎水性等)の影響を受ける。そのため、たとえばレジスト膜表面の疎水性が高まることによって、物質溶出が低減されると推測される。
本発明のポジ型レジスト組成物を用いて形成されるレジスト膜は、構成単位(a1)がフッ素原子を含有することにより、従来のポジ型レジスト組成物を用いた場合と比較して、レジスト膜の疎水性が高まり、水に対する接触角、たとえば静的接触角(水平状態のレジスト膜上の水滴表面とレジスト膜表面とのなす角度)、動的接触角(レジスト膜を傾斜させていった際に水滴が転落しはじめたときの接触角。水滴の転落方向前方の端点における接触角(前進角)と、転落方向後方の端点における接触角(後退角)とがある。)、転落角(レジスト膜を傾斜させていった際に水滴が転落しはじめたときのレジスト膜の傾斜角度)が変化する。たとえばレジスト膜の疎水性が高いほど、静的接触角および動的接触角は大きくなり、一方、転落角は小さくなる。
したがって、本発明のポジ型レジスト組成物によれば、浸漬露光時の物質溶出を抑制できる。
The positive resist composition of the present invention has various excellent properties as described above. In particular, the formed resist film has high hydrophobicity, and even when a nonionic acid generator is used. From the viewpoint that a resist pattern can be formed, it is suitable for immersion exposure.
As described above, in immersion exposure, during exposure, a portion between a lens, which is conventionally filled with an inert gas such as air or nitrogen, and a resist film on the wafer is refracted larger than the refractive index of air. It is the method which has the process of performing exposure (immersion exposure) in the state satisfy | filled with the solvent (immersion medium) which has a rate.
In immersion exposure, when the resist film and the immersion solvent come into contact with each other, elution (substance elution) of substances ((B) component, (D) component, etc.) in the resist film into the immersion solvent occurs. Substance elution causes phenomena such as alteration of the resist layer and change in the refractive index of the immersion solvent, thereby deteriorating the lithography properties. The amount of this substance elution is affected by the characteristics of the resist film surface (for example, hydrophilicity / hydrophobicity). Therefore, for example, it is presumed that elution of the substance is reduced by increasing the hydrophobicity of the resist film surface.
The resist film formed using the positive resist composition of the present invention has a resist film that contains a fluorine atom in the structural unit (a1), as compared with the case where a conventional positive resist composition is used. The contact angle with water, for example, the static contact angle (the angle between the water droplet surface on the horizontal resist film and the resist film surface), the dynamic contact angle (when the resist film is inclined) The contact angle when the water droplet starts to fall in. There are the contact angle (advance angle) at the end point in front of the water drop direction and the contact angle (retreat angle) at the end point in the rear direction of the drop.) When the film is inclined, the inclination angle of the resist film when the water droplet starts to fall changes). For example, the higher the hydrophobicity of the resist film, the larger the static contact angle and dynamic contact angle, while the smaller the falling angle.
Therefore, according to the positive resist composition of the present invention, substance elution during immersion exposure can be suppressed.
ここで、前進角は、図1に示すように、その上に液滴1が置かれた平面2を次第に傾けていった際に、当該液滴1が平面2上を移動(落下)し始めるときの当該液滴1の下端1aにおける液滴表面と、平面2とがなす角度θ1である。また、このとき(当該液滴1が平面2上を移動(落下)し始めるとき)、当該液滴1の上端1bにおける液滴表面と、平面2とがなす角度θ2が後退角であり、当該平面2の傾斜角度θ3が転落角である。
Here, as shown in FIG. 1, when the plane 2 on which the droplet 1 is placed is gradually inclined, the advance angle starts to move (drop) on the plane 2 when the droplet 1 is gradually inclined. Is the angle θ 1 formed by the surface of the droplet at the lower end 1 a of the droplet 1 and the plane 2. At this time (when the droplet 1 starts moving (falling) on the plane 2), the angle θ2 formed by the droplet surface at the
本明細書において、静的接触角、動的接触角および転落角は、以下の様にして測定するものである。
まず、シリコン基板上に、レジスト組成物溶液をスピンコートした後、90℃の温度条件で90秒間加熱してレジスト膜を形成する。
次に、上記レジスト膜に対して、DROP MASTER−700(協和界面科学社製)、AUTO SLIDING ANGLE:SA−30DM(協和界面科学社製)、AUTO DISPENSER:AD−31(協和界面科学社製)等の市販の測定装置を用いて測定することができる。
In this specification, the static contact angle, the dynamic contact angle, and the sliding angle are measured as follows.
First, a resist composition solution is spin-coated on a silicon substrate, and then heated at 90 ° C. for 90 seconds to form a resist film.
Next, DROP MASTER-700 (manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd.), AUTO SLIDING ANGLE: SA-30DM (manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd.), AUTO DISPENSER: AD-31 (manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd.) It can measure using commercially available measuring apparatuses, such as.
さらに、本発明においては、上述したように、非イオン性の酸発生剤を用いた場合であってもレジストパターンを形成できる。非イオン性の酸は、イオン性のものと比べて、レジスト膜から溶出しにくい。そのため、(B)成分が非イオン性の酸発生剤(ジアゾメタン系酸発生剤、オキシムスルホネート系酸発生剤等)であると、物質溶出量がさらに低減される。 Furthermore, in the present invention, as described above, a resist pattern can be formed even when a nonionic acid generator is used. Nonionic acids are less likely to elute from the resist film than ionic acids. Therefore, when the component (B) is a nonionic acid generator (such as a diazomethane acid generator or an oxime sulfonate acid generator), the amount of substance elution is further reduced.
上述のように、本発明においては、液浸溶媒中への物質溶出が抑制される。そのため、液浸露光において、本発明のポジ型レジスト組成物を用いることにより、レジスト膜の変質や、液浸溶媒の屈折率の変化を抑制できる。したがって、液浸溶媒の屈折率の変動が抑制される等により、形成されるレジストパターンの形状等が良好となる。
また、露光装置のレンズの汚染を低減でき、そのため、これらに対する保護対策を行わなくてもよく、プロセスや露光装置の簡便化に貢献できる。
さらに、上述したように、非特許文献1に記載されているようなスキャン式の液浸露光機を用いて浸漬露光を行う場合には、液浸媒体がレンズの移動に追随して移動する水追随性が求められるが、本発明においては、レジスト膜の疎水性が高く、水追随性が高い。しかも、本発明のポジ型レジスト組成物は、リソグラフィー特性も良好で、液浸露光においてレジストとして使用した際に、実用上問題なくレジストパターンを形成できる。
このように、本発明のポジ型レジスト組成物は、通常求められるリソグラフィー特性(感度、解像性、エッチング耐性等)が良好であることに加え、液浸露光においてレジスト材料に求められる特性(疎水性、物質溶出抑制能、水追随性等)にも優れている。したがって、本発明のポジ型レジスト組成物は、液浸露光用として好適である。
As described above, in the present invention, substance elution into the immersion solvent is suppressed. Therefore, by using the positive resist composition of the present invention in immersion exposure, it is possible to suppress the alteration of the resist film and the change in the refractive index of the immersion solvent. Therefore, the shape of the resist pattern to be formed is improved, for example, by suppressing fluctuations in the refractive index of the immersion solvent.
In addition, contamination of the lens of the exposure apparatus can be reduced, and therefore protection measures for these can be omitted, contributing to simplification of the process and the exposure apparatus.
Further, as described above, when performing immersion exposure using a scanning immersion exposure machine as described in Non-Patent Document 1, the immersion medium moves following the movement of the lens. Although followability is required, in the present invention, the resist film has high hydrophobicity and high water followability. Moreover, the positive resist composition of the present invention has good lithography characteristics, and can be used to form a resist pattern without any practical problems when used as a resist in immersion exposure.
As described above, the positive resist composition of the present invention has good lithography characteristics (sensitivity, resolution, etching resistance, etc.) that are usually required, and characteristics (hydrophobic properties) that are required for resist materials in immersion exposure. Property, substance elution suppression ability, water followability, etc.). Therefore, the positive resist composition of the present invention is suitable for immersion exposure.
≪レジストパターン形成方法≫
次に、本発明のレジストパターンの形成方法について説明する。
本態様のレジストパターン形成方法は、上記本発明のレジスト組成物を用いて基板上にレジスト膜を形成する工程、前記レジスト膜を露光する工程、および前記レジスト膜を現像してレジストパターンを形成する工程を含む。
本発明のレジストパターン形成方法は、例えば以下の様にして行うことができる。
すなわち、まずシリコンウェーハのような基板上に、上記本発明のレジスト組成物をスピンナーなどで塗布し、80〜150℃の温度条件下、プレベーク(ポストアプライベーク(PAB))を40〜120秒間、好ましくは60〜90秒間施し、レジスト膜を形成する。該レジスト膜に対し、所定の露光光源を用いて、所望のマスクパターンを介してまたは介さずに選択的に露光する。すなわちマスクパターンを介して露光する、またはマスクパターンを介さずに電子線を直接照射して描画する。
選択的露光後、80〜150℃の温度条件下、加熱処理(ポストエクスポージャーベーク(PEB))を40〜120秒間、好ましくは60〜90秒間施す。次いで、これをアルカリ現像液、例えば0.1〜10質量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)水溶液を用いて現像処理することにより、レジストパターンを形成できる。
基板とレジスト組成物の塗布層との間には、有機系または無機系の反射防止膜を設けることもできる。
露光に用いる波長は、特に限定されず、KrFエキシマレーザー、ArFエキシマレーザー、F2エキシマレーザー、EUV(極紫外線)、VUV(真空紫外線)、EB(電子線)、X線、軟X線などの放射線を用いて行うことができる。これらの中でも、本発明のレジスト組成物は、ArFエキシマレーザーに対して特に有効である。
≪Resist pattern formation method≫
Next, the resist pattern forming method of the present invention will be described.
The method for forming a resist pattern according to this aspect includes a step of forming a resist film on a substrate using the resist composition of the present invention, a step of exposing the resist film, and developing the resist film to form a resist pattern. Process.
The resist pattern forming method of the present invention can be performed, for example, as follows.
That is, first, the resist composition of the present invention is applied onto a substrate such as a silicon wafer with a spinner or the like, and pre-baking (post-apply baking (PAB)) is performed at a temperature of 80 to 150 ° C. for 40 to 120 seconds. Preferably, it is applied for 60 to 90 seconds to form a resist film. The resist film is selectively exposed using a predetermined exposure light source with or without a desired mask pattern. That is, exposure is performed through the mask pattern, or drawing is performed by direct irradiation with an electron beam without using the mask pattern.
After the selective exposure, heat treatment (post-exposure baking (PEB)) is performed for 40 to 120 seconds, preferably 60 to 90 seconds, at a temperature of 80 to 150 ° C. Subsequently, a resist pattern can be formed by developing this using an alkali developing solution, for example, 0.1-10 mass% tetramethylammonium hydroxide (TMAH) aqueous solution.
An organic or inorganic antireflection film may be provided between the substrate and the coating layer of the resist composition.
The wavelength used for exposure is not particularly limited, and includes KrF excimer laser, ArF excimer laser, F 2 excimer laser, EUV (extreme ultraviolet), VUV (vacuum ultraviolet), EB (electron beam), X-ray, soft X-ray, etc. Can be done using radiation. Among these, the resist composition of the present invention is particularly effective for ArF excimer laser.
<液浸露光>
本発明のポジ型レジスト組成物は、上述したように、液浸露光用として好適に使用することができる。
液浸露光において、レジストパターンは、上記レジストパターン形成方法におけるレジスト膜を露光する工程において、露光を、浸漬露光により行う、つまりレジスト膜を浸漬露光する工程を行うことによって形成できる。
レジスト膜を浸漬露光する工程は、例えば以下の様にして行うことができる。
まず、上記のようにして得られたレジスト膜と露光装置の最下位置のレンズ間を、空気の屈折率よりも大きい屈折率を有する溶媒(液浸媒体)で満たし、その状態で、所望のマスクパターンを介して、または介さずに、露光(浸漬露光)を行う。
露光に用いる波長は、特に限定されず、上記で挙げたものと同様のものを用いることができる。
<Immersion exposure>
As described above, the positive resist composition of the present invention can be suitably used for immersion exposure.
In the immersion exposure, the resist pattern can be formed by performing exposure by immersion exposure, that is, performing a step of immersion exposure of the resist film in the step of exposing the resist film in the resist pattern forming method.
The step of immersing and exposing the resist film can be performed, for example, as follows.
First, the space between the resist film obtained as described above and the lens at the lowest position of the exposure apparatus is filled with a solvent (immersion medium) having a refractive index larger than the refractive index of air. Exposure (immersion exposure) is performed with or without a mask pattern.
The wavelength used for exposure is not particularly limited, and the same ones as mentioned above can be used.
液浸媒体としては、空気の屈折率よりも大きく、かつ本発明のポジ型レジスト組成物を用いて形成されるレジスト膜の有する屈折率よりも小さい屈折率を有する溶媒が好ましい。かかる溶媒の屈折率としては、前記範囲内であれば特に制限されない。
空気の屈折率よりも大きく、かつレジスト膜の屈折率よりも小さい屈折率を有する溶媒としては、例えば、水、フッ素系不活性液体、シリコン系溶剤等が挙げられる。
フッ素系不活性液体の具体例としては、C3HCl2F5、C4F9OCH3、C4F9OC2H5、C5H3F7等のフッ素系化合物を主成分とする液体等が挙げられ、沸点が70〜180℃のものが好ましく、80〜160℃のものがより好ましい。フッ素系不活性液体が上記範囲の沸点を有するものであると、露光終了後に、液浸に用いた媒体の除去を、簡便な方法で行えることから好ましい。
フッ素系不活性液体としては、特に、アルキル基の水素原子が全てフッ素原子で置換されたパーフロオロアルキル化合物が好ましい。パーフロオロアルキル化合物としては、具体的には、パーフルオロアルキルエーテル化合物やパーフルオロアルキルアミン化合物を挙げることができる。
さらに、具体的には、前記パーフルオロアルキルエーテル化合物としては、パーフルオロ(2−ブチル−テトラヒドロフラン)(沸点102℃)を挙げることができ、前記パーフルオロアルキルアミン化合物としては、パーフルオロトリブチルアミン(沸点174℃)を挙げることができる。
As the immersion medium, a solvent having a refractive index larger than the refractive index of air and smaller than the refractive index of the resist film formed using the positive resist composition of the present invention is preferable. The refractive index of such a solvent is not particularly limited as long as it is within the above range.
Examples of the solvent having a refractive index larger than the refractive index of air and smaller than the refractive index of the resist film include water, a fluorine-based inert liquid, and a silicon-based solvent.
Specific examples of the fluorine-based inert liquid, mainly composed of C 3 HC l2 F 5, C 4 F 9 OCH 3, C 4 F 9 OC 2 H 5, C 5 H 3 F 7 , etc. A fluorine- Examples thereof include liquids, and those having a boiling point of 70 to 180 ° C are preferable, and those having a boiling point of 80 to 160 ° C are more preferable. It is preferable that the fluorine-based inert liquid has a boiling point in the above range since the medium used for immersion can be removed by a simple method after the exposure is completed.
As the fluorine-based inert liquid, a perfluoroalkyl compound in which all hydrogen atoms of the alkyl group are substituted with fluorine atoms is particularly preferable. Specific examples of the perfluoroalkyl compound include a perfluoroalkyl ether compound and a perfluoroalkylamine compound.
More specifically, examples of the perfluoroalkyl ether compound include perfluoro (2-butyl-tetrahydrofuran) (boiling point: 102 ° C.). Examples of the perfluoroalkylamine compound include perfluorotributylamine ( Boiling point of 174 ° C.).
本発明のポジ型レジスト組成物は、特に水による悪影響を受けにくく、感度、レジストパターン形状に優れることから、空気の屈折率よりも大きい屈折率を有する溶媒として、水が好ましく用いられる。また、水はコスト、安全性、環境問題および汎用性の観点からも好ましい。 Since the positive resist composition of the present invention is not particularly adversely affected by water and is excellent in sensitivity and resist pattern shape, water is preferably used as a solvent having a refractive index larger than that of air. Water is also preferable from the viewpoints of cost, safety, environmental problems, and versatility.
次に、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの例によって限定されるものではない。
実施例1
[1−1:化合物1の合成]
パラホルムアルデヒドに2−トリフルオロメチル−2−ヒドロキシメチルノルボルナンを加え、2−トリフルオロメチル−2−ヒドロキシメチルノルボルナンに対して2.5当量の塩化水素ガスを吹き込み、50℃にて反応させた。反応終了後、生成物を減圧蒸留し、下記に示す構造の化合物1[2−(クロロメトキシメチル)−2−トリフルオロメチルノルボルナン]を得た。
EXAMPLES Next, although an Example demonstrates this invention further in detail, this invention is not limited by these examples.
Example 1
[1-1: Synthesis of Compound 1]
2-trifluoromethyl-2-hydroxymethylnorbornane was added to paraformaldehyde, and 2.5 equivalents of hydrogen chloride gas was blown into 2-trifluoromethyl-2-hydroxymethylnorbornane and reacted at 50 ° C. After completion of the reaction, the product was distilled under reduced pressure to obtain Compound 1 [2- (chloromethoxymethyl) -2-trifluoromethylnorbornane] having the structure shown below.
[1−2:化合物2の合成]
3.9gのメタクリル酸を50mLのテトラヒドロフランに溶解し、トリエチルアミン5.0gを加えた。この溶液を室温で撹拌した後、当該溶液中に、10.0gの化合物1を溶解させたテトラヒドロフラン50mLを滴下した。これを室温で12時間撹拌した後、析出した塩を濾別した。得られた濾液を溶媒留去し、酢酸エチルに100mLに溶解させた後、純粋(50mL×3回)で洗浄し、溶媒留去して化合物2[2−メチル(2−トリフルオロメチルノルボルニル)オキシメチルメタクリレート]を得た。
化合物2について、赤外吸収スペクトル(IR)の測定、プロトン核磁気共鳴スペクトル(1H−NMR)の測定、および元素分析を行った。その結果を以下に示す。
なお、下記1H−NMRおよび13C−NMRの結果において、当該数値が示す水素原子(H)または炭素原子(C)に下線を付した。
IR(cm−1):2991,2911,2854(νC−H),1712(νC=O,ester),1638(νC=C,vinyl),1172,1098(νC−O,ester),931(νO−C−O,ether).
1H−NMR(400MHz,CDCl3,TMS): δ0.80−1.75(8H,m,3−H2,5−H2,6−H2,7−H2 norbornyl),1.55(3H,s,CH2=C(CH 3)−),2.20(1H,m,1−H norbornyl),2.45(1H,m,4−H norbornyl),3.49−3.80(2H,m,−O−CH 2−norbornyl),5.28−5.30(2H,m,−COOCH 2−O−),5.50(1H,s,CH 2=C(CH3)−),6.05(1H,s,CH 2=C(CH3)−).
13C−NMR(400MHz,CDCl3,TMS):δ18.7(CH3),51.3(quaternary,2−C norbornyl),72.3(−O−CH2−norbornyl),90.2(COOCH2O),126.8(CH2=),126.9,127.8,128.9,130.8(CF3),137.0(=C(CH3)−),167.3(carbonyl).
元素分析:計算値C14H19F3O3(292.13):C,57.53%;H,6.55%;F,19.50%;O,16.42%.実測値:C,57.28%;H,6.52%;F,18.64%.
上記結果から、化合物2が下記に示す構造を有することが確認できた。
[1-2: Synthesis of Compound 2]
3.9 g of methacrylic acid was dissolved in 50 mL of tetrahydrofuran and 5.0 g of triethylamine was added. After stirring this solution at room temperature, 50 mL of tetrahydrofuran in which 10.0 g of Compound 1 was dissolved was dropped into the solution. After stirring this at room temperature for 12 hours, the deposited salt was filtered off. The obtained filtrate was evaporated, dissolved in 100 mL of ethyl acetate, washed with pure (50 mL × 3 times), evaporated to remove compound 2 [2-methyl (2-trifluoromethylnorbornyl). Nyl) oxymethyl methacrylate] was obtained.
Compound 2 was subjected to infrared absorption spectrum (IR) measurement, proton nuclear magnetic resonance spectrum ( 1 H-NMR) measurement, and elemental analysis. The results are shown below.
In the following 1 H-NMR and 13 C-NMR results, the hydrogen atom (H) or carbon atom (C) indicated by the numerical value was underlined.
IR (cm −1 ): 2991, 2911, 2854 (νC—H), 1712 (νC═O, ester), 1638 (νC = C, vinyl), 1172, 1098 (νC—O, ester), 931 (νO) -CO, ether).
1 H-NMR (400 MHz, CDCl 3 , TMS): δ 0.80-1.75 (8H, m, 3-H 2 , 5-H 2 , 6-H 2 , 7-H 2 norbornyl), 1.55 (3H, s, CH 2 = C (C H 3) -), 2.20 (1H, m, 1H norbornyl), 2.45 (1H, m, 4-H norbornyl), 3.49-3 .80 (2H, m, —O—C H 2 —norbornyl), 5.28-5.30 (2H, m, —COOC H 2 —O—), 5.50 (1H, s, C H 2 = C (CH 3) -), 6.05 (1H, s, C H 2 = C (CH 3) -).
13 C-NMR (400MHz, CDCl 3, TMS): δ18.7 (CH 3), 51.3 (quaternary, 2-C norbornyl), 72.3 (-O- C H 2 -norbornyl), 90.2 (COO C H 2 O), 126.8 (CH 2 =), 126.9, 127.8, 128.9, 130.8 (CF 3 ), 137.0 (= C (CH 3 )-), 167.3 (carbonyl).
Calcd C 14 H 19 F 3 O 3 (292.13): C, 57.53%; H, 6.55%; F, 19.50%; O, 16.42%. Found: C, 57.28%; H, 6.52%; F, 18.64%.
From the above results, it was confirmed that the compound 2 had the structure shown below.
実施例2[樹脂1の合成]
8.5gの化合物2と、γ−ブチロラクトンメタクリル酸エステル4.4gとを50mLのテトラヒドロフランに溶解し、アゾビスイソブチロニトリル0.21gを加えた。24時間還流した後、メタノールに滴下し、析出した樹脂について、濾別を2回行い、減圧乾燥を行い白色な粉体樹脂を得た。この樹脂を樹脂1とする。
樹脂1の構造式を以下に示す。樹脂1の分子量(Mw)は11000であり、分散度(Mw/Mn)は1.55であった。また、カーボン13核磁気共鳴スペクトル(13C−NMR)を測定した結果、組成比[下記構造式中のm1とn1との比]は、m1:n2=0.42:0.58(モル比)であった。また、Tg(ガラス転移点)は125℃であり、Td(熱分解点)は240℃であった。Tgは、熱分析装置TG/DTA6200(Seiko Instrument社製)にて10℃/minの昇温条件で測定を行った。Tdは、熱分析装置DSC6200(Seiko Instrument社製)にて10℃/minの昇温条件で測定を行った。
Example 2 [Synthesis of Resin 1]
8.5 g of Compound 2 and 4.4 g of γ-butyrolactone methacrylate were dissolved in 50 mL of tetrahydrofuran, and 0.21 g of azobisisobutyronitrile was added. After refluxing for 24 hours, the solution was dropped into methanol, and the precipitated resin was filtered twice and dried under reduced pressure to obtain a white powder resin. This resin is referred to as Resin 1.
The structural formula of Resin 1 is shown below. Resin 1 had a molecular weight (Mw) of 11000 and a dispersity (Mw / Mn) of 1.55. Moreover, as a result of measuring the carbon 13 nuclear magnetic resonance spectrum ( 13 C-NMR), the composition ratio [ratio of m1 and n1 in the following structural formula] was m1: n2 = 0.42: 0.58 (molar ratio). )Met. Moreover, Tg (glass transition point) was 125 degreeC and Td (thermal decomposition point) was 240 degreeC. Tg was measured with a thermal analyzer TG / DTA6200 (manufactured by Seiko Instrument) under a temperature rising condition of 10 ° C./min. Td was measured with a thermal analyzer DSC6200 (manufactured by Seiko Instrument) under a temperature rising condition of 10 ° C./min.
<接触角測定>
シリコン基板上に、スピンコート法により、100質量部の樹脂1を乳酸エチル1550質量部に溶解した樹脂溶液を塗布し、100℃、60秒間のベーク処理を行って、樹脂1の高分子薄膜(膜厚150nm)を作製した。
その薄膜表面に、水(2μL:静的接触角測定、50μL:動的接触角測定)を滴下し、協和界面科学株式会社製DROP MASTER−700を用いて接触角測定を行った。得られた結果を表1に示す。
<Contact angle measurement>
On a silicon substrate, a resin solution in which 100 parts by mass of resin 1 is dissolved in 1550 parts by mass of ethyl lactate is applied by spin coating, and a baking process is performed at 100 ° C. for 60 seconds. A film thickness of 150 nm) was produced.
Water (2 μL: static contact angle measurement, 50 μL: dynamic contact angle measurement) was dropped on the surface of the thin film, and contact angle measurement was performed using DROP MASTER-700 manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd. The obtained results are shown in Table 1.
比較例1
樹脂1に代えて下記構造式で表される比較樹脂1(Mw=9700,Mw/Mn=1.62,m2:n2=0.46:0.54(モル比))を用いた以外は実施例2と同様にして接触角測定を行った。得られた結果を表1に示す。
Comparative Example 1
Implemented except that instead of Resin 1, Comparative Resin 1 represented by the following structural formula (Mw = 9700, Mw / Mn = 1.62, m2: n2 = 0.46: 0.54 (molar ratio)) was used. The contact angle was measured in the same manner as in Example 2. The obtained results are shown in Table 1.
実施例3〜4,比較例2
表2に示す各成分を混合、溶解してポジ型レジスト組成物を調製した。
Examples 3-4, Comparative Example 2
Each component shown in Table 2 was mixed and dissolved to prepare a positive resist composition.
表2中の各略号は以下の意味を有し、[]内の数値は配合量(質量部)である。
(B)−1:下記式(B)−1で表される化合物。
(B)−2:下記式(B)−2で表される化合物。
(D)−1:トリエタノールアミン。
Each abbreviation in Table 2 has the following meaning, and the numerical value in [] is a blending amount (part by mass).
(B) -1: a compound represented by the following formula (B) -1.
(B) -2: A compound represented by the following formula (B) -2.
(D) -1: Triethanolamine.
<解像性および感度>
得られたポジ型レジスト組成物について、それぞれ、以下の手順でレジストパターンを形成し、解像性および感度を評価した。
有機系反射防止膜組成物「ARC−29A」(商品名、ブリュワーサイエンス社製)を、スピンナーを用いて8インチシリコンウェーハ上に塗布し、ホットプレート上で205℃、60秒間焼成して乾燥させることにより、膜厚77nmの有機系反射防止膜を形成した。該反射防止膜上に、ポジ型レジスト組成物を、スピンナーを用いて塗布し、ホットプレート上で、100℃で60秒間のプレベーク(PAB)処理を行い、乾燥することにより、表3に示す膜厚のレジスト膜を形成した。
ついで、ArF露光装置NSR−S−302(ニコン社製;NA(開口数)=0.60,2/3輪帯照明)により、ArFエキシマレーザー(193nm)を、マスクパターンを介して選択的に照射した。
そして、100℃で60秒間のPEB処理を行い、さらに23℃にて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30秒間現像した。
その結果、いずれのポジ型レジスト組成物を用いた例でも、ライン幅120nm、ピッチ240nmのラインアンドスペースのレジストパターン(以下、LSパターンという。)が形成された。
また、このときライン幅120nm、ピッチ240nmのLSパターンが形成される最適露光量(Eop)(単位:mJ/cm2(単位面積当たりのエネルギー量))、すなわち感度を求めた。その結果、表3に示すように、実施例3〜4および比較例2のいずれの例においても、Eopはほぼ同等であった。
<Resolution and sensitivity>
About the obtained positive resist composition, the resist pattern was formed in the following procedures, respectively, and resolution and sensitivity were evaluated.
An organic antireflection film composition “ARC-29A” (trade name, manufactured by Brewer Science Co., Ltd.) is applied onto an 8-inch silicon wafer using a spinner, and baked on a hot plate at 205 ° C. for 60 seconds to be dried. Thereby, an organic antireflection film having a thickness of 77 nm was formed. On the antireflection film, a positive resist composition is applied using a spinner, prebaked (PAB) at 100 ° C. for 60 seconds on a hot plate, and dried to form a film shown in Table 3 A thick resist film was formed.
Next, an ArF excimer laser (193 nm) is selectively passed through a mask pattern by an ArF exposure apparatus NSR-S-302 (manufactured by Nikon Corporation; NA (numerical aperture) = 0.60, 2/3 annular illumination). Irradiated.
Then, PEB treatment was performed at 100 ° C. for 60 seconds, and further developed with an aqueous 2.38 mass% tetramethylammonium hydroxide (TMAH) solution at 23 ° C. for 30 seconds.
As a result, in any example using any positive resist composition, a line-and-space resist pattern (hereinafter referred to as LS pattern) having a line width of 120 nm and a pitch of 240 nm was formed.
Further, at this time, the optimum exposure amount (Eop) (unit: mJ / cm 2 (energy amount per unit area)) at which an LS pattern having a line width of 120 nm and a pitch of 240 nm is formed, that is, sensitivity was obtained. As a result, as shown in Table 3, Eop was almost equal in any of Examples 3 to 4 and Comparative Example 2.
上記結果に示すように、本発明の化合物2を用いて得られた樹脂1は、比較樹脂1と比較して、形成した膜の水に対する静的接触角、前進角および後退角が大きく、転落角が小さかった。この結果から、樹脂1を用いて得られる膜が、比較樹脂1を用いて得られる膜よりも疎水性の高い膜であることが確認できた。
また、樹脂1を含有する実施例3〜4のポジ型レジスト組成物は、比較樹脂1を用いた比較例2のポジ型レジスト組成物と同等のリソグラフィー特性(感度、解像性等)を有していた。
さらに、実施例3で用いた(B)−1は、オニウム塩系酸発生剤である(B)−2よりも、発生する酸の強度が弱いが、本発明においては、(B)成分として、かかる弱酸を発生する酸発生剤を用いても、レジストパターンを形成できた。
As shown in the above results, the resin 1 obtained using the compound 2 of the present invention has a larger static contact angle, advancing angle, and receding angle with respect to the water of the formed film than the comparative resin 1, and falls. The corner was small. From this result, it was confirmed that the film obtained using the resin 1 was a more hydrophobic film than the film obtained using the comparative resin 1.
Further, the positive resist compositions of Examples 3 to 4 containing the resin 1 have the same lithography characteristics (sensitivity, resolution, etc.) as the positive resist composition of the comparative example 2 using the comparative resin 1. Was.
Furthermore, although (B) -1 used in Example 3 is weaker in strength of the acid generated than (B) -2, which is an onium salt acid generator, in the present invention, as (B) component A resist pattern could be formed even using an acid generator that generates such a weak acid.
Claims (8)
前記樹脂成分(A)が、請求項3〜5のいずれか一項に記載の高分子化合物を含有することを特徴とするポジ型レジスト組成物。 A positive resist composition comprising a resin component (A) whose alkali solubility is increased by the action of an acid and an acid generator component (B) which generates an acid upon exposure,
The said resin component (A) contains the high molecular compound as described in any one of Claims 3-5, The positive resist composition characterized by the above-mentioned.
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