JP5678449B2 - Radiation sensitive composition - Google Patents
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Description
本発明は感放射線性組成物に関する。更に詳しくは、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等の(極)遠紫外線、シンクロトロン放射線等のX線、電子線等の荷電粒子線の如き各種の放射線による微細加工に適した化学増幅型レジストとして使用される感放射線性組成物に関する。 The present invention relates to a radiation-sensitive composition. More specifically, for microfabrication by various types of radiation such as KrF excimer laser, ArF excimer laser, F 2 excimer laser, EUV (extreme) deep ultraviolet rays, synchrotron radiation, etc., X-rays, electron beams, etc. It relates to radiation-sensitive compositions used as suitable chemically amplified resist.
従来、ICやLSI等の半導体デバイスの製造プロセスにおいては、フォトレジスト組成物を用いたリソグラフィーによる微細加工が行われている。近年、集積回路の高集積化に伴い、サブミクロン領域やクオーターミクロン領域の超微細パターン形成が要求されるようになってきている。それに伴い、露光波長もg線から、i線、KrFエキシマレーザー光、更にはArFエキシマレーザー光というように短波長化の傾向が見られる。更に、現在では、エキシマレーザー光以外にも、電子線やX線、或いはEUV光を用いたリソグラフィーも開発が進んでいる。 Conventionally, in a manufacturing process of a semiconductor device such as an IC or LSI, fine processing by lithography using a photoresist composition has been performed. In recent years, with the high integration of integrated circuits, the formation of ultrafine patterns in the submicron region and the quarter micron region has been required. Along with this, there is a tendency to shorten the exposure wavelength from g-line to i-line, KrF excimer laser light, and further ArF excimer laser light. Further, in addition to excimer laser light, lithography using electron beams, X-rays, or EUV light is also being developed.
EUV光を用いたリソグラフィーは、次世代若しくは次々世代のパターン形成技術として位置付けられ、高感度、高解像性のポジ型レジストが望まれている。特に、ウェハー処理時間の短縮化のために高感度化は非常に重要な課題である。しかし、EUV用のポジ型レジストにおいては、高感度化を追求しようとすると、解像力の低下のみならず、ナノエッジラフネスの悪化が起こるため、これらの特性を同時に満足するレジストの開発が強く望まれている。尚、ナノエッジラフネスとは、レジストのパターンと基板界面のエッジがレジストの特性に起因して、ライン方向と垂直な方向に不規則に変動するために、パターンを真上から見たときに設計寸法と実際のパターン寸法に生じるずれのことをいう。この設計寸法からのずれがレジストをマスクとするエッチング工程により転写され、電気特性を劣化させるため、歩留りを低下させることになる。特に、EUVが適用されようとしている32nm以下の超微細領域では、ナノエッジラフネスは極めて重要な改良課題となっている。高感度と、高解像性、良好なパターン形状及び良好なナノエッジラフネスとはトレードオフの関係にあり、これを如何にして同時に満足させるかが非常に重要である。 Lithography using EUV light is positioned as a next-generation or next-generation pattern forming technique, and a positive resist with high sensitivity and high resolution is desired. In particular, high sensitivity is a very important issue for shortening the wafer processing time. However, in the positive resist for EUV, if high sensitivity is pursued, not only the resolution is lowered but also the nano edge roughness is deteriorated. Therefore, it is strongly desired to develop a resist that simultaneously satisfies these characteristics. ing. Nano edge roughness is designed when the pattern is viewed from directly above because the resist pattern and the edge of the substrate interface vary irregularly in the direction perpendicular to the line direction due to the characteristics of the resist. This refers to the deviation that occurs between the dimensions and the actual pattern dimensions. Since the deviation from the design dimension is transferred by an etching process using a resist as a mask and the electrical characteristics are deteriorated, the yield is lowered. In particular, in the ultrafine region of 32 nm or less where EUV is about to be applied, nano edge roughness is an extremely important improvement issue. High sensitivity, high resolution, good pattern shape, and good nanoedge roughness are in a trade-off relationship, and how to satisfy them simultaneously is very important.
EUV用のポジ型レジストに関しては、これまで主にKrFエキシマレーザー用のレジスト技術が転用されて検討されてきた。例えば、特許文献1には、4−ヒドロキシスチレンと2−メチル−2−アダマンチルアクリレートとの共重合体を含有する感放射線性樹脂組成物が開示されている。また、特許文献2には、光酸発生剤を2種用いる感放射線性樹脂組成物が開示されている。更に、特許文献3には、強酸を発生する光酸発生剤と、弱酸を発生する光酸発生剤を併用する感放射線性樹脂組成物が開示され、特許文献4及び特許文献5にはオキソ酸以外の酸を発生させる化合物を用いる感放射線性樹脂組成物が開示されている。
As for the positive resist for EUV, the resist technology for KrF excimer laser has been mainly diverted so far. For example, Patent Document 1 discloses a radiation-sensitive resin composition containing a copolymer of 4-hydroxystyrene and 2-methyl-2-adamantyl acrylate.
しかしながら、特許文献1〜5に開示された感放射線性樹脂組成物を用いても、高感度と、高解像性、良好なパターン形状及び良好なナノエッジラフネスとは同時に満足できないのが現状である。 However, even if the radiation-sensitive resin compositions disclosed in Patent Documents 1 to 5 are used, at present, high sensitivity, high resolution, good pattern shape, and good nanoedge roughness cannot be satisfied at the same time. is there.
本発明は、このような従来技術の有する問題点に鑑みてなされたものであり、その課題とするところは、KrFエキシマレーザー、ArFエキシマレーザー、EUV等の(極)遠紫外線、シンクロトロン放射線等のX線、電子線に有効に感応し、感度に優れ、微細パターンを高精度に且つ安定して形成可能な化学増幅型ポジ型レジスト膜を成膜することができる感放射線性組成物を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and the problem is that KrF excimer laser, ArF excimer laser, EUV and other (ultra) far ultraviolet rays, synchrotron radiation, etc. A radiation-sensitive composition capable of forming a chemically amplified positive resist film that can effectively form X-rays and electron beams, has excellent sensitivity, and can form fine patterns with high accuracy and stability. There is to do.
本発明者らは上記課題を達成すべく鋭意検討した結果、特定の構造式で表されるスルホンイミド化合物を含有することによって、上記課題を達成することが可能であることを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of intensive studies to achieve the above problems, the present inventors have found that the above problems can be achieved by containing a sulfonimide compound represented by a specific structural formula. It came to be completed.
即ち、本発明によれば、以下に示す感放射線性組成物が提供される。 That is, according to this invention, the radiation sensitive composition shown below is provided.
[1]下記一般式(1−a)で表されるスルホンイミド化合物(以下、「化合物(C)」ともいう)と、酸解離性基含有化合物と、溶剤と、を含有する感放射線性組成物。 [1] A radiation-sensitive composition containing a sulfonimide compound represented by the following general formula (1- a ) (hereinafter also referred to as “compound (C)”), an acid-dissociable group-containing compound, and a solvent. object.
[2]前記酸解離性基含有化合物が、下記一般式(2)で表される繰り返し単位、及び一般式(3)で表される繰り返し単位のうちの少なくとも一の繰り返し単位(以下、「繰り返し単位(1)」ともいう)を有する樹脂である前記[1]に記載の感放射線性組成物。 [2] The acid dissociable group-containing compound is a repeating unit represented by the following general formula (2) and at least one repeating unit represented by the following general formula (3) (hereinafter, “repeating” The radiation-sensitive composition according to [1], which is a resin having a unit (1) ”.
[3]下記一般式(4)で表されるオニウム塩(以下、「酸発生剤(B)」ともいう)を含む感放射線性酸発生剤を更に含有する前記[1]又は[2]に記載の感放射線性組成物。
A+B− :(4)
(前記一般式(4)中、A+は1価のオニウムカチオンを示す。B−は、下記一般式(B−1)又は下記一般式(B−2)で表される一価のアニオンを示す。)
[3] In the above [1] or [2], further containing a radiation-sensitive acid generator including an onium salt represented by the following general formula (4) (hereinafter also referred to as “acid generator (B)”) The radiation-sensitive composition described.
A + B − : (4)
(In the general formula (4), A + represents a monovalent onium cation. B − represents a monovalent anion represented by the following general formula (B-1) or the following general formula (B-2). Show.)
R3CnF2nSO3 − :(B−1)
R4SO3 − :(B−2)
(前記一般式(B−1)中のR3及び前記一般式(B−2)中のR4は、フッ素原子又は置換されていても良い炭素数1〜12の炭化水素基を示す。前記一般式(B−1)中、nは、1〜10の整数を示す。)
R 3 C n F 2n SO 3 − : (B-1)
R 4 SO 3 − : (B-2)
(R 3 in the general formula (B-1) and R 4 in the general formula (B-2) represent a fluorine atom or an optionally substituted hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms. In general formula (B-1), n represents an integer of 1 to 10.)
本発明の感放射線性組成物は、KrFエキシマレーザー、ArFエキシマレーザー、EUV等の(極)遠紫外線、シンクロトロン放射線等のX線、電子線に有効に感応し、ナノエッジラフネス、感度及び解像度に優れ、微細パターンを高精度に且つ安定して形成可能な化学増幅型ポジ型レジスト膜を成膜することができるという効果を奏するものである。 The radiation sensitive composition of the present invention is sensitive to X-rays such as KrF excimer laser, ArF excimer laser, EUV (extreme) deep ultraviolet rays, synchrotron radiation, and electron beams, and nano edge roughness, sensitivity and resolution. It is possible to form a chemically amplified positive resist film capable of forming a fine pattern with high accuracy and stability.
以下、本発明の実施の形態について説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、当業者の通常の知識に基づいて、以下の実施の形態に対し適宜変更、改良等が加えられたものも本発明の範囲に入ることが理解されるべきである。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described. However, the present invention is not limited to the following embodiments, and based on ordinary knowledge of those skilled in the art without departing from the spirit of the present invention. It should be understood that modifications, improvements, and the like appropriately added to the embodiments described above fall within the scope of the present invention.
I.スルホンイミド化合物:
スルホンイミド化合物は、前記一般式(1)で表される化合物である。化合物(C)は、通常は塩基性を示すが、リソグラフィープロセスにおいて、レジスト被膜に電子線や放射線等を照射することによってレジスト被膜内でスルホンイミドを発生し、塩基性を失う。そのため、露光部においては分解して酸解離性基の解離反応に影響を及ぼさないが、未露光部においては酸発生剤から発生した酸と反応して未露光部での解離反応を抑制することができる。
I. Sulfonimide compounds:
Scan Ruhon'imido compound is a compound represented by the general formula (1). The compound (C) usually exhibits basicity, but in the lithography process, by irradiating the resist film with an electron beam, radiation or the like, a sulfonimide is generated in the resist film and loses basicity. Therefore, it will decompose in the exposed area and will not affect the dissociation reaction of the acid dissociable group, but it will react with the acid generated from the acid generator in the unexposed area to suppress the dissociation reaction in the unexposed area. Can do.
前記一般式(1−a)中、M+は一価のオニウムカチオンであり、スルホニウムカチオン、ヨードニウムカチオンであることが好ましいが、一般式(5)で表されるスルホニウムカチオンであることが特に好ましい。 In the general formula (1- a ), M + is a monovalent onium cation, preferably a sulfonium cation or an iodonium cation, and particularly preferably a sulfonium cation represented by the general formula (5). .
前記一般式(1−a)中のRxは、炭素数1〜12の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基、アリール基、アラルキル基、アシル基、又は脂環式炭化水素基を示す。一般式(1−a)中、xは、0〜2の整数を示す。) R x in the formula (1-a) shows a linear or branched alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, an aryl group, an aralkyl group, an acyl group, or an alicyclic hydrocarbon group. In general formula (1-a) , x represents an integer of 0-2. )
前記一般式(1−a)で表される化合物の具体例としては、下記式(1−1)で表される化合物等を挙げることができる。 Specific examples of the compound represented by the general formula (1- a) include compounds represented by the following formula (1-1 ) .
(合成方法)
化合物(C)は、例えば、下記反応式のように合成することができる。先ず、一般式(6)で表される化合物を、水溶液中で炭酸水素ナトリウムと反応させることにより、一般式(7)で表される化合物とする。次に、所望のオニウムカチオンM+のハロゲン化物(例えば、M+Br−)と水溶液中で反応させることにより合成することができる。
(Synthesis method)
Compound (C) can be synthesized, for example, as shown in the following reaction formula. First, the compound represented by the general formula (6) is reacted with sodium hydrogen carbonate in an aqueous solution to obtain a compound represented by the general formula (7). Next, it can be synthesized by reacting with a desired onium cation M + halide (for example, M + Br − ) in an aqueous solution.
II.感放射線性組成物:
本発明の感放射線性組成物は、「I.スルホンイミド化合物」に記載のスルホンイミド化合物と、酸解離性基含有化合物と、溶剤と、を含有するものであり、通常、感放射線性酸発生剤を更に含有するものである。化合物(C)を含有することで、放射線の照射領域では感放射線性酸発生剤から発生した酸による解離反応が進行し、非照射領域においては、照射領域で発生した酸の拡散による解離反応を抑制することができる。そのため、形成されるレジストパターンの寸法精度がきわめて良好なものとなる。
II. Radiation sensitive composition:
The radiation-sensitive composition of the present invention contains the sulfonimide compound described in “I. Sulfonimide compound”, an acid-dissociable group-containing compound, and a solvent, and usually generates a radiation-sensitive acid. It further contains an agent. By containing compound (C), the dissociation reaction due to the acid generated from the radiation-sensitive acid generator proceeds in the radiation-irradiated region, and in the non-irradiated region, the dissociation reaction due to the diffusion of the acid generated in the irradiated region. Can be suppressed. Therefore, the dimensional accuracy of the formed resist pattern is very good.
1.酸解離性基含有化合物:
酸解離性基含有化合物としては、酸解離性基含有樹脂(以下、「樹脂(A)」という)、又は分子量5000以下の酸解離性基含有低分子化合物がある。これらの中でも、樹脂(A)が好ましい。
1. Acid-dissociable group-containing compound:
Examples of the acid-dissociable group-containing compound include an acid-dissociable group-containing resin (hereinafter referred to as “resin (A)”) or an acid-dissociable group-containing low molecular compound having a molecular weight of 5000 or less. Among these, resin (A) is preferable.
(樹脂(A))
樹脂(A)は、酸解離性基を有する繰り返し単位を有する樹脂であり、通常、アルカリ不溶性又はアルカリ難溶性であり、酸の作用によりアルカリ易溶性となる樹脂である。なお、ここでいう「アルカリ不溶性又はアルカリ難溶性」とは、樹脂(A)を含有する感放射線性組成物を用いて形成したレジスト被膜からレジストパターンを形成する際に採用されるアルカリ現像条件下で、レジスト被膜の代わりに樹脂(A)のみを用いた膜厚100nmの被膜を現像した場合に、被膜の初期膜厚の50%以上が現像後に残存する性質をいう。
(Resin (A))
The resin (A) is a resin having a repeating unit having an acid-dissociable group, and is usually a resin that is insoluble in alkali or hardly soluble in alkali and easily soluble in alkali by the action of an acid. The term “alkali insoluble or alkali insoluble” as used herein refers to the alkali development conditions employed when a resist pattern is formed from a resist film formed using a radiation-sensitive composition containing the resin (A). Thus, when a 100 nm-thick film using only the resin (A) is developed instead of the resist film, 50% or more of the initial film thickness remains after development.
感放射線性組成物が、このような樹脂(A)を含有する場合、特に感度に優れるものとなる。そのため、リソグラフィープロセスにおいて、電子線又は極紫外線に有効に感応し、低ラフネスであり、感度及び解像度に優れ、微細パターンを高精度に且つ安定して形成することができる化学増幅型ポジ型レジスト膜を成膜可能である。 When the radiation sensitive composition contains such a resin (A), the sensitivity is particularly excellent. Therefore, in a lithography process, a chemically amplified positive resist film that is sensitive to electron beams or extreme ultraviolet rays, has low roughness, is excellent in sensitivity and resolution, and can form fine patterns with high accuracy and stability. Can be formed.
(1)構成成分:
樹脂(A)は、前記繰り返し単位(1)を有する樹脂であることが好ましい。
(1) Component:
The resin (A) is preferably a resin having the repeating unit (1).
前記一般式(2)中、R2として表される基のうち、炭素数1〜4の直鎖状又は分岐状のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、2−メチルプロピル基、1−メチルプロピル基、t−ブチル基等がある。また、炭素数4〜20の一価の脂環式炭化水素基としては、例えば、ノルボルナン、トリシクロデカン、テトラシクロドデカン、アダマンタンや、シクロブタン、シクロペンタン、シクロヘキサン、シクロヘプタン、シクロオクタン等のシクロアルカン類等に由来する脂環族環からなる基;これらの脂環族環からなる基を、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、2−メチルプロピル基、1−メチルプロピル基、t−ブチル基等の炭素数1〜4の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基、又はシクロアルキル基の1種以上で置換した基等がある。更に、いずれか2つのR2が相互に結合して、それぞれが結合している炭素原子と共に形成される脂環式炭化水素基としては、例えば、ノルボルナン、トリシクロデカン、テトラシクロドデカン、アダマンタン、シクロペンタン、シクロヘキサンに由来する脂環族環からなる基や、これらの脂環族環からなる基を前記アルキル基で置換した基等がある。 Among the groups represented by R 2 in the general formula (2), examples of the linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, and i. -Propyl group, n-butyl group, 2-methylpropyl group, 1-methylpropyl group, t-butyl group and the like. Examples of the monovalent alicyclic hydrocarbon group having 4 to 20 carbon atoms include cyclohexane such as norbornane, tricyclodecane, tetracyclododecane, adamantane, cyclobutane, cyclopentane, cyclohexane, cycloheptane, and cyclooctane. Groups composed of alicyclic rings derived from alkanes and the like; groups composed of these alicyclic rings are, for example, methyl group, ethyl group, n-propyl group, i-propyl group, n-butyl group, 2- Examples thereof include a group substituted with one or more of a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms such as a methylpropyl group, a 1-methylpropyl group, and a t-butyl group, or a cycloalkyl group. Furthermore, as the alicyclic hydrocarbon group formed together with the carbon atom to which any two R 2 are bonded to each other, for example, norbornane, tricyclodecane, tetracyclododecane, adamantane, Examples thereof include groups composed of alicyclic rings derived from cyclopentane and cyclohexane, and groups obtained by substituting these alicyclic rings with the alkyl group.
前記一般式(3)中、R2として表される基の具体例としては、一般式(2)中、R2として表される基と同様のことがいえる。 In the general formula (3), specific examples of the group represented by R 2 has the general formula (2), it can be said as with the group represented as R 2.
繰り返し単位(1)の中でも、一般式(2−1)〜(2−7)で表される繰り返し単位、及び一般式(3−1)で表される繰り返し単位が好ましく、一般式(2−2)〜(2−4)で表される繰り返し単位が特に好ましい。 Among the repeating units (1), the repeating units represented by the general formulas (2-1) to (2-7) and the repeating unit represented by the general formula (3-1) are preferable, and the general formula (2- The repeating units represented by 2) to (2-4) are particularly preferable.
なお、樹脂(A)は、繰り返し単位(1)を1種のみ有しても良く、2種以上有しても良い。 In addition, resin (A) may have only 1 type of repeating units (1), and may have 2 or more types.
樹脂(A)は、繰り返し単位(1)のみにより構成されていても良いが、繰り返し単位(1)以外に、一般式(9)で表される繰り返し単位(以下、「繰り返し単位(2)」という)、一般式(10)で表される繰り返し単位(以下、「繰り返し単位(3)」という)、及び一般式(11)で表される繰り返し単位(以下、「繰り返し単位(4)」という)からなる群より選択される少なくとも一の繰り返し単位を有することが更に好ましい。 The resin (A) may be composed only of the repeating unit (1), but in addition to the repeating unit (1), the repeating unit represented by the general formula (9) (hereinafter referred to as “repeating unit (2)”). The repeating unit represented by the general formula (10) (hereinafter referred to as “repeating unit (3)”) and the repeating unit represented by the general formula (11) (hereinafter referred to as “repeating unit (4)”). It is further preferred to have at least one repeating unit selected from the group consisting of
一般式(9)中、R8として表される基のうち、炭素数1〜12の直鎖状又は分岐状のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、2−メチルプロピル基、1−メチルプロピル基、t−ブチル基等がある。また、炭素数1〜12の直鎖状又は分岐状のアルコキシル基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、i−プロポキシ基、n−ブトキシ基、2−メチルプロポキシ基、1−メチルプロポキシ基、t−ブトキシ基等がある。これらの中でも、R8として表される基は、メチル基、エチル基、n−ブチル基、又はt−ブチル基であることが好ましい。 Among the groups represented by R 8 in the general formula (9), examples of the linear or branched alkyl group having 1 to 12 carbon atoms include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, and i- Examples include propyl group, n-butyl group, 2-methylpropyl group, 1-methylpropyl group, t-butyl group and the like. Moreover, as a C1-C12 linear or branched alkoxyl group, a methoxy group, an ethoxy group, n-propoxy group, i-propoxy group, n-butoxy group, 2-methylpropoxy group, 1 -Methylpropoxy group, t-butoxy group and the like. Among these, the group represented as R 8 is preferably a methyl group, an ethyl group, an n-butyl group, or a t-butyl group.
一般式(9)中、iは、0〜3の整数であり、1又は2であることがより好ましい。また、jは、0〜3の整数であり、0〜2の整数であることがより好ましい。 In general formula (9), i is an integer of 0 to 3, and is more preferably 1 or 2. Moreover, j is an integer of 0-3, and it is more preferable that it is an integer of 0-2.
繰り返し単位(2)の具体例としては、式(9−1)〜(9−4)で表される繰り返し単位等を挙げることができる。なお、樹脂(A)が繰り返し単位(2)を有する場合、繰り返し単位(2)を1種のみ有しても良く、2種以上有しても良い。 Specific examples of the repeating unit (2) include repeating units represented by formulas (9-1) to (9-4). In addition, when resin (A) has a repeating unit (2), it may have only 1 type of repeating unit (2), and may have 2 or more types.
一般式(10)中、R8として表される基のうち、炭素数1〜12の直鎖状又は分岐状のアルキル基及び炭素数1〜12の直鎖状又は分岐状のアルコキシル基の具体例としては、一般式(9)中、R8として表される基と同様のことがいえる。 Specific examples of the linear or branched alkyl group having 1 to 12 carbon atoms and the linear or branched alkoxyl group having 1 to 12 carbon atoms among the groups represented by R 8 in general formula (10). As an example, the same thing as the group represented by R 8 in general formula (9) can be said.
一般式(10)中、kは、0〜3の整数であり、1又は2であることがより好ましい。また、lは、0〜3の整数であり、0又は1であることがより好ましい。 In general formula (10), k is an integer of 0 to 3, and is more preferably 1 or 2. L is an integer of 0 to 3, and is more preferably 0 or 1.
繰り返し単位(3)の具体例としては、式(10−1)及び(10−2)で表される繰り返し単位等を挙げることができる。なお、樹脂(A)が繰り返し単位(3)を有する場合、繰り返し単位(3)を1種のみ有しても良く、2種以上有しても良い。 Specific examples of the repeating unit (3) include repeating units represented by formulas (10-1) and (10-2). In addition, when resin (A) has a repeating unit (3), it may have only 1 type of repeating units (3), and may have 2 or more types.
一般式(11)中、R8として表される基のうち、炭素数1〜12の直鎖状又は分岐状のアルキル基及び炭素数1〜12の直鎖状又は分岐状のアルコキシル基の具体例としては、一般式(9)中、R8として表される基と同様のことがいえる。 Specific examples of the linear or branched alkyl group having 1 to 12 carbon atoms and the linear or branched alkoxyl group having 1 to 12 carbon atoms among the groups represented by R 8 in general formula (11). As an example, the same thing as the group represented by R 8 in general formula (9) can be said.
一般式(11)中、mは、0〜3の整数であり、1又は2であることがより好ましい。また、nは、0〜3の整数であり、0又は1であることがより好ましい。 In general formula (11), m is an integer of 0 to 3, and is more preferably 1 or 2. N is an integer of 0 to 3, more preferably 0 or 1.
繰り返し単位(4)の具体例としては、式(11−1)及び(11−2)で表される繰り返し単位等を挙げることができる。なお、樹脂(A)が繰り返し単位(4)を有する場合、繰り返し単位(4)を1種のみ有しても良く、2種以上有しても良い。 Specific examples of the repeating unit (4) include repeating units represented by formulas (11-1) and (11-2). In addition, when resin (A) has a repeating unit (4), it may have only 1 type of repeating units (4), and may have 2 or more types.
式(9−1)〜(9−3)で表される繰り返し単位を有する重合体は、対応するヒドロキシスチレン誘導体を単量体として用いて重合することにより得ることができる。更には、加水分解することにより、ヒドロキシスチレン誘導体が得られる化合物を単量体として用いて重合することにより得ることもできる。式(9−1)〜(9−3)で表される繰り返し単位を有する重合体を得るために用いられる単量体としては、p−アセトキシスチレン、p−(1−エトキシエトキシ)スチレン等が好ましい。これらの単量体を用いた場合には、重合した後、側鎖を加水分解することにより、式(9−1)〜(9−3)で表される繰り返し単位を有する重合体が得られる。 The polymer which has a repeating unit represented by Formula (9-1)-(9-3) can be obtained by superposing | polymerizing using a corresponding hydroxy styrene derivative as a monomer. Furthermore, it can also obtain by superposing | polymerizing using the compound which can obtain a hydroxy styrene derivative as a monomer by hydrolyzing. As monomers used for obtaining a polymer having a repeating unit represented by the formulas (9-1) to (9-3), p-acetoxystyrene, p- (1-ethoxyethoxy) styrene, and the like can be given. preferable. When these monomers are used, a polymer having repeating units represented by the formulas (9-1) to (9-3) is obtained by polymerizing and then hydrolyzing the side chain. .
また、式(9−4)、(10−1)、(10−2)、(11−1)、及び(11−2)で表される繰り返し単位を有する重合体は、対応する単量体を用いて重合することにより得ることができる。式(9−4)、(10−1)、(10−2)、(11−1)、及び(11−2)で表される繰り返し単位を有する重合体を得るために用いられる単量体としては、p−イソプロペニルフェノール、4−ヒドロキシフェニルアクリレート、4−ヒドロキシフェニルメタクリレート、N−(4−ヒドロキシフェニル)アクリルアミド、N−(4−ヒドロキシフェニル)メタクリルアミド等が好ましい。 Moreover, the polymer which has a repeating unit represented by Formula (9-4), (10-1), (10-2), (11-1), and (11-2) is a corresponding monomer. It can obtain by superposing | polymerizing using. Monomer used to obtain a polymer having repeating units represented by formulas (9-4), (10-1), (10-2), (11-1), and (11-2) As such, p-isopropenylphenol, 4-hydroxyphenyl acrylate, 4-hydroxyphenyl methacrylate, N- (4-hydroxyphenyl) acrylamide, N- (4-hydroxyphenyl) methacrylamide and the like are preferable.
樹脂(A)は、繰り返し単位(1)〜(4)以外に、非酸解離性化合物に由来する繰り返し単位(以下、「繰り返し単位(5)」という)を更に有しても良い。 The resin (A) may further have a repeating unit derived from a non-acid dissociable compound (hereinafter referred to as “repeating unit (5)”) in addition to the repeating units (1) to (4).
非酸解離性化合物としては、例えば、スチレン、α−メチルスチレン、4−メチルスチレン、2−メチルスチレン、3−メチルスチレン、イソボロニルアクリレート、トリシクロデカニル(メタ)アクリレート、テトラシクロドデセニル(メタ)アクリレート、式(12)で表される化合物等がある。これらの中でも、スチレン、α−メチルスチレン、4−メチルスチレン、2−メチルスチレン、3−メチルスチレン、トリシクロデカニルアクリレート、式(12)で表される化合物が好ましい。なお、樹脂(A)が繰り返し単位(5)を有する場合、繰り返し単位(5)を1種のみ有しても良く、2種以上有しても良い。 Non-acid dissociable compounds include, for example, styrene, α-methylstyrene, 4-methylstyrene, 2-methylstyrene, 3-methylstyrene, isobornyl acrylate, tricyclodecanyl (meth) acrylate, and tetracyclodode. Examples thereof include senyl (meth) acrylate and a compound represented by the formula (12). Among these, styrene, α-methylstyrene, 4-methylstyrene, 2-methylstyrene, 3-methylstyrene, tricyclodecanyl acrylate, and a compound represented by the formula (12) are preferable. In addition, when resin (A) has a repeating unit (5), it may have only 1 type of repeating units (5), and may have 2 or more types.
繰り返し単位(1)の含有率は、樹脂(A)における全繰り返し単位の合計を100mol%とした場合に、1mol%以上であることが好ましく、20〜70mol%であることがより好ましく、20〜60mol%であることが更に好ましい。繰り返し単位(1)の含有率が1mol%以上であると、ナノエッジラフネスに優れるものとすることができる。 The content of the repeating unit (1) is preferably 1 mol% or more, more preferably 20 to 70 mol%, when the total of all repeating units in the resin (A) is 100 mol%, more preferably 20 to 70 mol%. More preferably, it is 60 mol%. When the content of the repeating unit (1) is 1 mol% or more, the nano edge roughness can be excellent.
また、繰り返し単位(2)〜(4)の含有率の合計は、樹脂(A)における全繰り返し単位の合計を100mol%とした場合に、1〜95mol%であることが好ましく、10〜95mol%であることがより好ましく、40〜80mol%であることが更に好ましい。繰り返し単位(2)〜(4)の含有率の合計が95mol%超であると、ナノエッジラフネスが悪化する場合がある。 The total content of the repeating units (2) to (4) is preferably 1 to 95 mol% when the total of all repeating units in the resin (A) is 100 mol%, and preferably 10 to 95 mol%. It is more preferable that it is 40 to 80 mol%. When the total content of the repeating units (2) to (4) is more than 95 mol%, the nano edge roughness may be deteriorated.
更に、繰り返し単位(1)〜(4)の含有率の合計は、樹脂(A)における全繰り返し単位の合計を100mol%とした場合に、10mol%以上であることが好ましく、40〜100mol%であることがより好ましく、50〜100mol%であることが更に好ましい。繰り返し単位(1)〜(4)の含有率の合計が10mol%以上であると、ナノエッジラフネスに優れるものとすることができる。 Furthermore, the total content of the repeating units (1) to (4) is preferably 10 mol% or more when the total of all repeating units in the resin (A) is 100 mol%, and is 40 to 100 mol%. More preferably, it is more preferably 50 to 100 mol%. When the total content of the repeating units (1) to (4) is 10 mol% or more, the nano edge roughness can be excellent.
また、繰り返し単位(5)の含有率は、樹脂(A)における全繰り返し単位の合計を100mol%とした場合に、通常、60mol%以下であり、50mol%以下であることが好ましい。繰り返し単位(5)の含有率が60mol%以下であると、解像性能とナノエッジラフネスとの性能バランスに優れるものとすることができる。 The content of the repeating unit (5) is usually 60 mol% or less and preferably 50 mol% or less when the total of all repeating units in the resin (A) is 100 mol%. When the content of the repeating unit (5) is 60 mol% or less, the performance balance between the resolution performance and the nano edge roughness can be excellent.
(2)調製方法:
樹脂(A)の調製方法は特に限定されないが、例えば、公知のラジカル重合又はアニオン重合により行うことができる。また、繰り返し単位(2)〜(4)における側鎖のヒドロキシスチレン単位は、重合反応終了後、有機溶媒中で塩基又は酸の存在下でアセトキシ基等の加水分解を行なうことにより得ることもできる。
(2) Preparation method:
Although the preparation method of resin (A) is not specifically limited, For example, it can carry out by well-known radical polymerization or anionic polymerization. Further, the side chain hydroxystyrene units in the repeating units (2) to (4) can be obtained by hydrolysis of an acetoxy group or the like in the presence of a base or an acid in an organic solvent after completion of the polymerization reaction. .
ラジカル重合は、例えば、窒素雰囲気下、適当な有機溶媒中で、ラジカル重合開始剤の存在下において、繰り返し単位(1)を与える単量体等の必要な単量体を攪拌し、加熱することにより実施することができる。 In the radical polymerization, for example, a necessary monomer such as a monomer giving the repeating unit (1) is stirred and heated in a suitable organic solvent in a nitrogen atmosphere in the presence of a radical polymerization initiator. Can be implemented.
ラジカル重合開始剤としては、例えば、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、2,2’−アゾビス−(2,4−ジメチルバレロニトリル)等のアゾ化合物;過酸化ベンゾイル、ラウロイルペルオキシド等の有機過酸化物;過酸化水素等がある。なお、この重合の際には、必要に応じて、2,2,6,6−テトラメチル−1−ピペリジニルオキシ、沃素、メルカプタン、スチレンダイマー等の重合助剤を添加することもできる。 Examples of the radical polymerization initiator include azo compounds such as 2,2′-azobisisobutyronitrile and 2,2′-azobis- (2,4-dimethylvaleronitrile); benzoyl peroxide, lauroyl peroxide, and the like. Organic peroxides; hydrogen peroxide, etc. In this polymerization, a polymerization aid such as 2,2,6,6-tetramethyl-1-piperidinyloxy, iodine, mercaptan, styrene dimer may be added as necessary.
ラジカル重合における反応温度は特に限定されず、ラジカル重合開始剤の種類等により適宜選定される(例えば、50〜200℃)。特に、アゾ系開始剤やパーオキサイド系開始剤を用いる場合には、ラジカル重合開始剤の半減期が10分〜30時間程度になる温度が好ましく、ラジカル重合開始剤の半減期が30分〜10時間程度になる温度がより好ましい。また、反応時間は、ラジカル重合開始剤の種類や反応温度により異なるが、ラジカル重合開始剤が50%以上消費される反応時間が望ましく、通常、0.5〜24時間程度である。 The reaction temperature in radical polymerization is not particularly limited, and is appropriately selected depending on the type of radical polymerization initiator (for example, 50 to 200 ° C.). In particular, when an azo initiator or a peroxide initiator is used, a temperature at which the half-life of the radical polymerization initiator is about 10 minutes to 30 hours is preferable, and the half-life of the radical polymerization initiator is 30 minutes to 10 minutes. A temperature that is on the order of hours is more preferable. The reaction time varies depending on the type of radical polymerization initiator and the reaction temperature, but the reaction time during which 50% or more of the radical polymerization initiator is consumed is desirable, and is usually about 0.5 to 24 hours.
また、アニオン重合は、例えば、窒素雰囲気下、適当な有機溶媒中で、アニオン重合開始剤の存在下において、繰り返し単位(1)等の必要な単量体を攪拌し、所定の温度で維持することにより実施することができる。 In the anionic polymerization, for example, necessary monomers such as the repeating unit (1) are stirred and maintained at a predetermined temperature in a suitable organic solvent in a nitrogen atmosphere in the presence of an anionic polymerization initiator. Can be implemented.
アニオン重合開始剤としては、例えば、n−ブチルリチウム、s−ブチルリチウム、t−ブチルリチウム、エチルリチウム、エチルナトリウム、1,1−ジフェニルヘキシルリチウム、1,1−ジフェニル−3−メチルペンチルリチウム等の有機アルカリ金属がある。 Examples of the anionic polymerization initiator include n-butyl lithium, s-butyl lithium, t-butyl lithium, ethyl lithium, ethyl sodium, 1,1-diphenylhexyl lithium, 1,1-diphenyl-3-methylpentyl lithium, and the like. There are organic alkali metals.
アニオン重合における反応温度は特に限定されず、アニオン重合開始剤の種類等により適宜選定される。特に、アルキルリチウムをアニオン重合開始剤として用いる場合には、−100〜50℃であることが好ましく、−78〜30℃であることがより好ましい。また、反応時間は、アニオン重合開始剤の種類や反応温度により異なるが、アニオン重合開始剤が50%以上消費される反応時間が望ましく、通常、0.5〜24時間程度である。 The reaction temperature in anionic polymerization is not particularly limited, and is appropriately selected depending on the type of anionic polymerization initiator and the like. In particular, when alkyllithium is used as an anionic polymerization initiator, the temperature is preferably −100 to 50 ° C., more preferably −78 to 30 ° C. The reaction time varies depending on the type of anionic polymerization initiator and the reaction temperature, but the reaction time during which 50% or more of the anionic polymerization initiator is consumed is desirable, and is usually about 0.5 to 24 hours.
なお、樹脂(A)の調製においては、重合開始剤を用いずに、加熱により重合反応を行なうことや、カチオン重合を行なうことも可能である。 In the preparation of the resin (A), it is possible to carry out a polymerization reaction by heating or cationic polymerization without using a polymerization initiator.
樹脂(A)の側鎖を加水分解することでヒドロキシスチレン単位を導入する場合、加水分解の反応に用いられる酸としては、例えば、p−トルエンスルホン酸及びその水和物、メタンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸等の無機酸;ピリジニウムp−トルエンスルホネート等の塩等がある。また、塩基としては、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム等の無機塩基;トリエチルアミン、ピペリジン等の有機塩基等がある。 When the hydroxystyrene unit is introduced by hydrolyzing the side chain of the resin (A), examples of the acid used for the hydrolysis reaction include p-toluenesulfonic acid and its hydrate, methanesulfonic acid, trifluoro Inorganic acids such as lomethanesulfonic acid; salts such as pyridinium p-toluenesulfonate. Examples of the base include inorganic bases such as potassium hydroxide and sodium hydroxide; organic bases such as triethylamine and piperidine.
また、重合や加水分解に用いられる有機溶剤としては、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、メチルアミルケトン等のケトン類;ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン(THF)等のエーテル類;メタノール、エタノール、プロパノール等のアルコール類;ヘキサン、ヘプタン、オクタン等の脂肪族炭化水素類;ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類;クロロホルム、ブロモホルム、塩化メチレン、臭化メチレン、四塩化炭素等のハロゲン化アルキル類;酢酸エチル、酢酸ブチル、乳酸エチル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、セロソルブ類等のエステル類;ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、ヘキサメチルホスホロアミド等の非プロトン性極性溶剤類等がある。これらの中でも、アセトン、メチルアミルケトン、メチルエチルケトン、テトラヒドロフラン、メタノール、エタノール、プロパノール、酢酸エチル、酢酸ブチル、乳酸エチル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等が好ましい。 Examples of the organic solvent used for polymerization and hydrolysis include ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, and methyl amyl ketone; ethers such as diethyl ether and tetrahydrofuran (THF); alcohols such as methanol, ethanol, and propanol; Aliphatic hydrocarbons such as hexane, heptane and octane; aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene and xylene; halogenated alkyls such as chloroform, bromoform, methylene chloride, methylene bromide and carbon tetrachloride; ethyl acetate, Esters such as butyl acetate, ethyl lactate, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, cellosolves; non-protons such as dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, hexamethyl phosphoramide There is a polar solvent, and the like. Among these, acetone, methyl amyl ketone, methyl ethyl ketone, tetrahydrofuran, methanol, ethanol, propanol, ethyl acetate, butyl acetate, ethyl lactate, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate and the like are preferable.
(3)物性:
樹脂(A)の、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)で測定したポリスチレン換算の重量平均分子量(以下、「Mw」ともいう)は、3000〜100000であることが好ましく、3000〜40000であることがより好ましく、3000〜25000であることが更に好ましい。また、樹脂(A)のMwと、GPCで測定したポリスチレン換算の数平均分子量(以下、「Mn」ともいう)との比(Mw/Mn)は、通常、1〜5であり、1〜3であることが好ましく、1〜2.5であることが更に好ましい。
(3) Physical properties:
The polystyrene equivalent weight average molecular weight (hereinafter also referred to as “Mw”) of the resin (A) measured by gel permeation chromatography (GPC) is preferably 3000 to 100,000, and preferably 3000 to 40000. More preferably, it is 3000-25000. Moreover, ratio (Mw / Mn) of Mw of resin (A) and the number average molecular weight (henceforth "Mn") of polystyrene conversion measured by GPC is 1-5 normally, and 1-3 It is preferable that it is 1 and 2.5.
(酸解離性基含有低分子化合物)
本明細書において、酸解離性基含有低分子化合物とは、分子量5000以下であり、その構造中に酸解離性基を少なくとも2個有し、酸解離性基間の距離が最も離れた位置において、酸解離性基を除く結合原子を少なくとも4個経由する化合物をいう(以下、「化合物(A’)」という)。
(Low molecular weight compounds containing acid dissociable groups)
In this specification, the acid dissociable group-containing low molecular weight compound has a molecular weight of 5000 or less, has at least two acid dissociable groups in its structure, and is located at a position where the distance between the acid dissociable groups is farthest. And a compound that passes through at least four bonding atoms excluding an acid dissociable group (hereinafter referred to as “compound (A ′)”).
化合物(A’)は、その構造中に酸解離性基を2個有する場合、酸解離性基を除く結合原子を少なくとも10個経由することが好ましく、少なくとも11個経由することが更に好ましく、少なくとも12個経由することが特に好ましい。また、その構造中に酸解離性基を3個以上有する場合、酸解離性基を除く結合原子を少なくとも9個経由することが好ましく、少なくとも10個経由することが更に好ましく、少なくとも11個経由することが特に好ましい。なお、酸解離性基を除く結合原子の上限は、50個以下であることが好ましく、30個以下であることが更に好ましい。 When the compound (A ′) has two acid-dissociable groups in its structure, it preferably passes through at least 10 bonding atoms excluding the acid-dissociable group, more preferably through at least 11, It is particularly preferable to pass 12 pieces. Further, when the structure has 3 or more acid-dissociable groups, it is preferable that at least 9 bonding atoms excluding the acid-dissociable group are passed, more preferably at least 10 are passed, and at least 11 are passed. It is particularly preferred. The upper limit of bond atoms excluding the acid dissociable group is preferably 50 or less, and more preferably 30 or less.
化合物(A’)が、酸解離性基を3個以上、好ましくは4個以上有する場合、又は酸解離性基を2個有する場合においても、酸解離性基が互いにある一定の距離以上離れていれば、アルカリ可溶性樹脂に対する溶解阻止性が著しく向上する。なお、化合物(A’)における酸解離性基間の距離は、酸解離性基を除く、経由結合原子数で示される。例えば、下記一般式(A’−1)及び(A’−2)で表される化合物の場合、酸解離性基間の距離である、経由結合原子数はそれぞれ4であり、下記一般式(A’−3)で表される化合物の場合、経由結合原子数は12である。 Even when the compound (A ′) has 3 or more, preferably 4 or more acid dissociable groups, or 2 acid dissociable groups, the acid dissociable groups are separated from each other by a certain distance or more. If so, the dissolution inhibiting property for the alkali-soluble resin is remarkably improved. In addition, the distance between the acid dissociable groups in the compound (A ′) is indicated by the number of via-bonded atoms excluding the acid dissociable group. For example, in the case of the compounds represented by the following general formulas (A′-1) and (A′-2), the number of via bond atoms, which is the distance between the acid dissociable groups, is 4, respectively. In the case of the compound represented by A′-3), the number of via-bonding atoms is 12.
また、化合物(A’)は、1つのベンゼン環上に複数個の酸解離性基を有していても良く、1つのベンゼン環上に1つ又は2つの酸解離性基を有する骨格から構成されることが好ましい。更に、化合物(A’)の分子量は5,000以下であり、500〜4,000であることが好ましく、1,000〜2,500であることが更に好ましい。 In addition, the compound (A ′) may have a plurality of acid-dissociable groups on one benzene ring and is composed of a skeleton having one or two acid-dissociable groups on one benzene ring. It is preferred that Furthermore, the molecular weight of the compound (A ′) is 5,000 or less, preferably 500 to 4,000, and more preferably 1,000 to 2,500.
化合物(A’)は、酸解離性基、即ち、−COO−A0基、−O−B0基を含む基として、−R0−COO−A0基、又は−Ar−O−B0基で表される基を有することが好ましい。 Compound (A '), the acid dissociable group, i.e., -COO-A 0 group, a group containing -O-B 0 group, -R 0 -COO-A 0 group or -Ar-O-B 0 It is preferable to have a group represented by a group.
ここで、R0は、置換基を有していても良い2価以上の、脂肪族炭化水素基又は芳香族炭化水素基を示す。Arは、単環又は多環の置換基を有していても良い2価以上の芳香族炭化水素基を示す。A0は、−C(R01)(R02)(R03)、−Si(R01)(R02)(R03)、又は−C(R04)(R05)−O−R06で表される基を示す。B0は、A0、又は−CO−O−A0で表される基を示す。 Here, R 0 represents a divalent or higher aliphatic hydrocarbon group or aromatic hydrocarbon group which may have a substituent. Ar represents a divalent or higher-valent aromatic hydrocarbon group which may have a monocyclic or polycyclic substituent. A 0 is —C (R 01 ) (R 02 ) (R 03 ), —Si (R 01 ) (R 02 ) (R 03 ), or —C (R 04 ) (R 05 ) —O—R 06. The group represented by these is shown. B 0 represents a group represented by A 0, or -CO-O-A 0.
R01〜R05は、相互に独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、又はアリール基を示す(但し、R01〜R03の内、少なくとも2つは水素原子以外の基である)。R06は、アルキル基又はアリール基を示す。なお、R01〜R03の内の2つが結合して環状構造を形成してもよい。また、R04〜R06の内の2つが結合して環状構造を形成してもよい。 R 01 to R 05 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkenyl group, or an aryl group (provided that at least two of R 01 to R 03 are groups other than hydrogen atoms). Is). R 06 represents an alkyl group or an aryl group. Two of R 01 to R 03 may be bonded to form a cyclic structure. Moreover, two of R 04 to R 06 may be bonded to form a cyclic structure.
R01〜R05として表される基のうち、アルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、t−ブチル基等の炭素数1〜4のアルキル基が好ましい。また、シクロアルキル基としては、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロヘキシル基、アダマンチル基等の炭素数3〜10のシクロアルキル基が好ましい。更に、アルケニル基としては、ビニル基、プロペニル基、アリル基、ブテニル基等の炭素数2〜4のアルケニル基が好ましい。また、アリール基としては、フェニル基、キシリル基、トルイル基、クメニル基、ナフチル基、アントラセニル基等の炭素数6〜14のアリール基が好ましい。 Among the groups represented by R 01 to R 05 , the alkyl group includes an alkyl having 1 to 4 carbon atoms such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an n-butyl group, a sec-butyl group, and a t-butyl group. Groups are preferred. Moreover, as a cycloalkyl group, C3-C10 cycloalkyl groups, such as a cyclopropyl group, a cyclobutyl group, a cyclohexyl group, an adamantyl group, are preferable. Furthermore, as an alkenyl group, C2-C4 alkenyl groups, such as a vinyl group, a propenyl group, an allyl group, a butenyl group, are preferable. Moreover, as an aryl group, C6-C14 aryl groups, such as a phenyl group, a xylyl group, a toluyl group, a cumenyl group, a naphthyl group, an anthracenyl group, are preferable.
R0やArが有していても良い置換基としては、水酸基;フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等のハロゲン原子;ニトロ基;シアノ基;アルキル基;メトキシ基、エトキシ基、ヒドロキシエトキシ基、プロポキシ基、ヒドロキシプロポキシ基、n−ブトキシ基、イソブトキシ基、sec−ブトキシ基、t−ブトキシ基等のアルコキシ基;メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基等のアルコキシカルボニル基;ベンジル基、フェネチル基、クミル基等のアラルキル基;アラルキルオキシ基;ホルミル基、アセチル基、ブチリル基、ベンゾイル基、シアナミル基、バレリル基等のアシル基;ブチリルオキシ基等のアシロキシ基;アルケニル基;ビニルオキシ基、プロペニルオキシ基、アリルオキシ基、ブテニルオキシ基等のアルケニルオキシ基;アリール基;フェノキシ基等のアリールオキシ基;ベンゾイルオキシ基等のアリールオキシカルボニル基がある。 The substituents that R 0 and Ar may have include: hydroxyl group; halogen atom such as fluorine atom, chlorine atom, bromine atom and iodine atom; nitro group; cyano group; alkyl group; methoxy group, ethoxy group, hydroxy Alkoxy groups such as ethoxy group, propoxy group, hydroxypropoxy group, n-butoxy group, isobutoxy group, sec-butoxy group and t-butoxy group; alkoxycarbonyl groups such as methoxycarbonyl group and ethoxycarbonyl group; benzyl group and phenethyl group Aralkyl group such as cumyl group; Aralkyloxy group; Acyl group such as formyl group, acetyl group, butyryl group, benzoyl group, cyanamyl group, valeryl group; Acyloxy group such as butyryloxy group; Alkenyl group; Vinyloxy group, propenyloxy group , Allyloxy group, butenyloxy group, etc. An aryloxy group such as a phenoxy group; an aryloxycarbonyl group such as a benzoyloxy group.
酸解離性基として、好ましくは、シリルエーテル基、クミルエステル基、アセタール基、テトラヒドロピラニルエーテル基、エノールエーテル基、エノールエステル基、第3級のアルキルエーテル基、第3級のアルキルエステル基、第3級のアルキルカーボネート基等である。更に好ましくは、第3級アルキルエステル基、第3級アルキルカーボネート基、クミルエステル基、テトラヒドロピラニルエーテル基である。 As the acid dissociable group, a silyl ether group, a cumyl ester group, an acetal group, a tetrahydropyranyl ether group, an enol ether group, an enol ester group, a tertiary alkyl ether group, a tertiary alkyl ester group, Tertiary alkyl carbonate groups and the like. More preferred are tertiary alkyl ester groups, tertiary alkyl carbonate groups, cumyl ester groups, and tetrahydropyranyl ether groups.
化合物(A’)には、特開平1−289946号公報、特開平1−289947号公報、特開平2−2560号公報、特開平3−128959号公報、特開平3−158855号公報、特開平3−179353号公報、特開平3−191351号公報、特開平3−200251号公報、特開平3−200252号公報、特開平3−200253号公報、特開平3−200254号公報、特開平3−200255号公報、特開平3−259149号公報、特開平3−279958号公報、特開平3−279959号公報、特開平4−1650号公報、特開平4−1651号公報、特開平4−11260号公報、特開平4−12356号公報、特開平4−12357号公報、特開平4−271349号公報、特開平5−45869号公報、特開平5−158233号公報、特開平5−224409号公報、特開平5−257275号公報、特開平5−297583号公報、特開平5−303200号公報、特開平5−341510号公報等に記載されたポリヒドロキシ化合物のフェノール性水酸基の一部若しくは全部を、−R0−COO−A0又は−Ar−O−B0基で結合し、保護した化合物が含まれる。 Examples of the compound (A ′) include JP-A-1-289946, JP-A-1-289947, JP-A-2-2560, JP-A-3-128959, JP-A-3-158855, JP-A-3-158855. JP-A-3-179353, JP-A-3-191351, JP-A-3-200251, JP-A-3-200252, JP-A-3-200263, JP-A-3-200254, JP-A-3-200341. Japanese Patent Laid-Open No. 200225, Japanese Patent Laid-Open No. 3-259149, Japanese Patent Laid-Open No. 3-279958, Japanese Patent Laid-Open No. 3-279959, Japanese Patent Laid-Open No. 4-1650, Japanese Patent Laid-Open No. 4-1651, Japanese Patent Laid-Open No. 4-11260 JP-A-4-12356, JP-A-4-12357, JP-A-4-271349, JP-A-5-45869, JP-A-5 No. 158233, JP-A-5-224409, JP-A-5-257275, JP-A-5-297583, JP-A-5-303200, JP-A-5-341510, etc. A compound in which part or all of the phenolic hydroxyl group of a hydroxy compound is bonded with a —R 0 —COO—A 0 or —Ar—O—B 0 group and protected is included.
また、化合物(A’)としては、例えば、下記一般式(A’−4)で表される化合物もある。 In addition, examples of the compound (A ′) include a compound represented by the following general formula (A′-4).
2.感放射線性酸発生剤:
感放射線性酸発生剤は、リソグラフィープロセスにおいて、本発明の感放射線性組成物に電子線や放射線等を照射したときに、感放射線性組成物内で酸を発生する物質である。感放射線性酸発生剤から発生した酸の作用によって酸解離性基含有化合物中の酸解離性基が解離することになる。
2. Radiation sensitive acid generator:
The radiation-sensitive acid generator is a substance that generates an acid in the radiation-sensitive composition when the radiation-sensitive composition of the present invention is irradiated with an electron beam or radiation in a lithography process. The acid dissociable group in the acid dissociable group-containing compound is dissociated by the action of the acid generated from the radiation sensitive acid generator.
感放射線性酸発生剤としては、酸発生効率、耐熱性等が良好であるという観点から、例えば、オニウム塩、ジアゾメタン化合物、及びスルホンイミド化合物(但し、前記一般式(1)で表される化合物を除く)からなる群より選択される少なくとも一種であることが好ましい。なお、これらは、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。 Examples of the radiation sensitive acid generator include an onium salt, a diazomethane compound, and a sulfonimide compound (however, the compound represented by the general formula (1)) from the viewpoint of good acid generation efficiency, heat resistance, and the like. It is preferably at least one selected from the group consisting of: In addition, these may be used individually by 1 type and may be used in combination of 2 or more type.
オニウム塩としては、例えば、ヨードニウム塩、スルホニウム塩、ホスホニウム塩、ジアゾニウム塩、ピリジニウム塩等がある。これらの中でも、前記一般式(4)で表されるオニウム塩が好ましい。 Examples of onium salts include iodonium salts, sulfonium salts, phosphonium salts, diazonium salts, pyridinium salts, and the like. Among these, the onium salt represented by the general formula (4) is preferable.
良好な感度を得るために、前記一般式(4)中、A+は、スルホニウムカチオン又はヨードニウムカチオンであることが好ましい。これらの具体例としては、前記一般式(5)で表されるスルホニウムカチオン、下記一般式(13)で表されるヨードニウムカチオン等を挙げることができる。 In order to obtain good sensitivity, in the general formula (4), A + is preferably a sulfonium cation or an iodonium cation. Specific examples thereof include a sulfonium cation represented by the general formula (5) and an iodonium cation represented by the following general formula (13).
A+で表される1価のオニウムカチオンの部分は、例えば、Advances in Polymer Sciences,Vol.62,p.1−48(1984)に記載されている公知の方法に準じて製造することができる。 A monovalent onium cation moiety represented by A + is described in, for example, Advances in Polymer Sciences, Vol. 62, p. 1-48 (1984).
前記一般式(4)中、B−で表される1価のアニオンの具体例としては、前記一般式(B−1)及び(B−2)で表されるアニオンや、下記一般式(B−3)及び(B−4)で表されるアニオン等を挙げることができる。これらの中でも、前記一般式(B−1)及び(B−2)で表されるアニオンであることが好ましい。 Specific examples of the monovalent anion represented by B − in the general formula (4) include the anions represented by the general formulas (B-1) and (B-2), and the following general formula (B -3) and anions represented by (B-4). Among these, the anions represented by the general formulas (B-1) and (B-2) are preferable.
また、ジアゾメタン化合物としては、例えば、下記一般式(14)で表される化合物等がある。 Examples of the diazomethane compound include a compound represented by the following general formula (14).
一般式(14)中、R12として表される1価の有機基としては、例えば、アルキル基、アリール基、ハロゲン置換アルキル基、ハロゲン置換アリール基等がある。アルキル基の具体例としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、2−メチルプロピル基、1−メチルプロピル基、t−ブチル基等の炭素数1〜12の直鎖状又は分岐状のアルキル基を挙げることができる。アリール基の具体例としては、フェニル基、トリル基、ナフチル基、アントリル基等の炭素数6〜22のアリール基を挙げることができる。 In the general formula (14), examples of the monovalent organic group represented by R 12 include an alkyl group, an aryl group, a halogen-substituted alkyl group, and a halogen-substituted aryl group. Specific examples of the alkyl group include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an i-propyl group, an n-butyl group, a 2-methylpropyl group, a 1-methylpropyl group, and a t-butyl group. -12 linear or branched alkyl groups can be mentioned. Specific examples of the aryl group include aryl groups having 6 to 22 carbon atoms such as a phenyl group, a tolyl group, a naphthyl group, and an anthryl group.
ハロゲン置換アルキル基の具体例としては、上述のアルキル基における少なくとも1つ以上の水素原子がハロゲン(フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等)で置換された基を挙げることができる。ハロゲン置換アリール基の具体例としては、上述のアリール基における少なくとも1つ以上の水素原子がハロゲン(フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等)で置換された基を挙げることができる。 Specific examples of the halogen-substituted alkyl group include groups in which at least one hydrogen atom in the above-described alkyl group is substituted with a halogen (a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, an iodine atom, etc.). Specific examples of the halogen-substituted aryl group include groups in which at least one hydrogen atom in the above-described aryl group is substituted with a halogen (a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, an iodine atom, etc.).
更に、スルホンイミド化合物としては、例えば、下記一般式(15)で表される化合物等がある。 Furthermore, examples of the sulfonimide compound include a compound represented by the following general formula (15).
一般式(15)中、Dとして表される2価の基としては、メチレン基、アルキレン基、アリーレン基、又はアルコキシレン基等がある。アルキレン基の具体例としては、エチレン基、1−メチルエチレン基、n−ブチレン基等の炭素数2〜12の直鎖状又は分岐状のアルキレン基を挙げることができる。アリーレン基の具体例としては、フェニレン基、ナフチレン基、メチルフェニレン基、エチルフェニレン基、クロロフェニレン基、ブロモフェニレン基、フルオロフェニレン基等の炭素数6〜22のアリーレン基を挙げることができる。アルコキシレン基の具体例としては、エトキシレン基、プロポキシレン基、ブトキシレン基等の炭素数2〜12の直鎖状又は分岐状のアルコキシレン基を挙げることができる。 In the general formula (15), examples of the divalent group represented by D include a methylene group, an alkylene group, an arylene group, and an alkoxylene group. Specific examples of the alkylene group include linear or branched alkylene groups having 2 to 12 carbon atoms such as an ethylene group, a 1-methylethylene group, and an n-butylene group. Specific examples of the arylene group include arylene groups having 6 to 22 carbon atoms such as phenylene group, naphthylene group, methylphenylene group, ethylphenylene group, chlorophenylene group, bromophenylene group, and fluorophenylene group. Specific examples of the alkoxylene group include linear or branched alkoxylene groups having 2 to 12 carbon atoms such as an ethoxylene group, a propoxyxylene group, and a butylenexylene group.
また、一般式(15)中、R13として表される1価の有機基としては、アルキル基、アリール基、ハロゲン置換アルキル基、ハロゲン置換アリール基等が挙げられる。これらの説明は、一般式(14)のR12として表される1価の有機基における各説明をそのまま適用することができる。 In the general formula (15), examples of the monovalent organic group represented by R 13 include an alkyl group, an aryl group, a halogen-substituted alkyl group, and a halogen-substituted aryl group. These explanations can be applied as they are for the monovalent organic group represented as R 12 in the general formula (14).
感放射線性酸発生剤の含有量は、酸解離性基含有化合物100質量部に対して、0.1〜40質量部であることが好ましく、0.5〜30質量部であることが更に好ましい。含有量が0.1質量部未満であると、感度及び現像性が低下するおそれがある。一方、40質量部超であると、放射線に対する透明性、パターン形状、耐熱性等が低下するおそれがある。 The content of the radiation-sensitive acid generator is preferably 0.1 to 40 parts by mass, more preferably 0.5 to 30 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the acid dissociable group-containing compound. . There exists a possibility that a sensitivity and developability may fall that content is less than 0.1 mass part. On the other hand, if it exceeds 40 parts by mass, transparency to radiation, pattern shape, heat resistance and the like may be reduced.
3.一般式(1)で表される化合物:
一般式(1)で表される化合物は、「I.スルホンイミド化合物」に記載のスルホンイミド化合物である。
3. Compound represented by general formula (1):
The compound represented by the general formula (1) is a sulfonimide compound described in “I. Sulfonimide compound”.
化合物(C)の含有量は、酸解離性基含有化合物100質量部に対して、30質量部以下であることが好ましく、5〜25質量部であることがより好ましく、5〜20質量部であることが更に好ましい。化合物(C)の含有量が30質量部超であると、形成したレジスト被膜の解像度が低下するおそれがある。一方、5質量部未満であると、解像度が低下するおそれがある。 The content of the compound (C) is preferably 30 parts by mass or less, more preferably 5 to 25 parts by mass, and 5 to 20 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the acid dissociable group-containing compound. More preferably it is. There exists a possibility that the resolution of the formed resist film may fall that content of a compound (C) is more than 30 mass parts. On the other hand, if it is less than 5 parts by mass, the resolution may be lowered.
4.溶剤:
本発明の感放射線性組成物は、通常、酸解離性基含有化合物、感放射線性酸発生剤、及び化合物(C)を、溶剤に溶解させた組成物溶液として使用する。
4). solvent:
The radiation-sensitive composition of the present invention is usually used as a composition solution in which an acid-dissociable group-containing compound, a radiation-sensitive acid generator, and compound (C) are dissolved in a solvent.
溶剤としては、直鎖状又は分岐状のケトン類、環状のケトン類、プロピレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類、2−ヒドロキシプロピオン酸アルキル類、3−アルコキシプロピオン酸アルキル類、及びγ−ブチロラクトン等からなる群から選択される少なくとも1種であることが好ましい。 Examples of the solvent include linear or branched ketones, cyclic ketones, propylene glycol monoalkyl ether acetates, alkyl 2-hydroxypropionate, alkyl 3-alkoxypropionate, and γ-butyrolactone. It is preferably at least one selected from the group.
溶剤の使用量は、感放射線性組成物中の全固形分濃度が、1〜70質量%となる量であることが好ましく、1〜15質量%となる量であることがより好ましく、1〜10質量%となる量であることが更に好ましい。 The amount of the solvent used is preferably such that the total solid concentration in the radiation-sensitive composition is 1 to 70% by mass, more preferably 1 to 15% by mass. The amount is more preferably 10% by mass.
本発明の感放射線性組成物を使用する際の組成物溶液は、酸解離性基含有化合物、感放射線性酸発生剤、化合物(C)、及び必要によりその他の成分(溶剤を除く)を、全固形分濃度が前記範囲となるように、溶剤に均一に溶解した後、例えば、孔径0.2μm程度のフィルターでろ過することが好ましい。 The composition solution when using the radiation-sensitive composition of the present invention comprises an acid-dissociable group-containing compound, a radiation-sensitive acid generator, a compound (C), and other components (excluding the solvent) as necessary. It is preferable to filter with a filter having a pore size of about 0.2 μm, for example, after being uniformly dissolved in the solvent so that the total solid content concentration falls within the above range.
5.酸拡散制御剤:
本発明の感放射線性組成物は、酸拡散制御剤を更に含有してもよい。酸拡散制御剤は、露光により感放射線性酸発生剤から生じる酸の、レジスト被膜中における拡散現象を制御し、非露光領域における好ましくない化学反応を抑制する作用を有するものである。
5. Acid diffusion control agent:
The radiation-sensitive composition of the present invention may further contain an acid diffusion controller. The acid diffusion control agent has a function of controlling a diffusion phenomenon in the resist film of an acid generated from the radiation-sensitive acid generator by exposure and suppressing an undesirable chemical reaction in a non-exposed region.
このような酸拡散制御剤を含有させることにより、得られる感放射線性組成物の貯蔵安定性が向上し、露光後からその後の加熱処理までの引き置き時間(PED)の変動に起因するレジストパターンの線幅変化を抑えることができる。そのため、プロセス安定性に極めて優れる感放射線性組成物が得られる。 By containing such an acid diffusion control agent, the storage stability of the resulting radiation-sensitive composition is improved, and the resist pattern resulting from fluctuations in the holding time (PED) from after exposure to the subsequent heat treatment It is possible to suppress the change in the line width. Therefore, a radiation sensitive composition having extremely excellent process stability can be obtained.
酸拡散制御剤としては、例えば、含窒素有機化合物がある。含窒素有機化合物としては、例えば、下記一般式(16)で表される化合物(以下、「含窒素化合物(i)」という)、同一分子内に窒素原子を2個有する化合物(以下、「含窒素化合物(ii)」という)、窒素原子を3個以上有するポリアミノ化合物や重合体(以下、これらをまとめて「含窒素化合物(iii)」という)、アミド基含有化合物、ウレア化合物、含窒素複素環化合物等がある。 Examples of the acid diffusion controller include nitrogen-containing organic compounds. Examples of the nitrogen-containing organic compound include a compound represented by the following general formula (16) (hereinafter referred to as “nitrogen-containing compound (i)”), a compound having two nitrogen atoms in the same molecule (hereinafter referred to as “containing“ Nitrogen compound (ii) ”), polyamino compounds and polymers having 3 or more nitrogen atoms (hereinafter collectively referred to as“ nitrogen-containing compounds (iii) ”), amide group-containing compounds, urea compounds, nitrogen-containing complexes Examples include ring compounds.
含窒素化合物(i)としては、モノ(シクロ)アルキルアミン類;ジ(シクロ)アルキルアミン類;トリ(シクロ)アルキルアミン類;トリエタノールアミン等の置換アルキルアミン;芳香族アミン類がある。 Examples of the nitrogen-containing compound (i) include mono (cyclo) alkylamines; di (cyclo) alkylamines; tri (cyclo) alkylamines; substituted alkylamines such as triethanolamine; and aromatic amines.
含窒素化合物(ii)としては、例えば、エチレンジアミン、N,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、4,4’−ジアミノベンゾフェノン、4,4’−ジアミノジフェニルアミン、2,2−ビス(4−アミノフェニル)プロパン、2−(3−アミノフェニル)−2−(4−アミノフェニル)プロパン、1,4−ビス〔1−(4−アミノフェニル)−1−メチルエチル〕ベンゼン、1,3−ビス〔1−(4−アミノフェニル)−1−メチルエチル〕ベンゼン、ビス(2−ジメチルアミノエチル)エーテル、ビス(2−ジエチルアミノエチル)エーテル、1−(2−ヒドロキシエチル)−2−イミダゾリジノン、2−キノキサリノール、N,N,N’,N’−テトラキス(2−ヒドロキシプロピル)エチレンジアミン等がある。 Examples of the nitrogen-containing compound (ii) include ethylenediamine, N, N, N ′, N′-tetramethylethylenediamine, tetramethylenediamine, hexamethylenediamine, 4,4′-diaminodiphenylmethane, and 4,4′-diaminodiphenylether. 4,4′-diaminobenzophenone, 4,4′-diaminodiphenylamine, 2,2-bis (4-aminophenyl) propane, 2- (3-aminophenyl) -2- (4-aminophenyl) propane, , 4-bis [1- (4-aminophenyl) -1-methylethyl] benzene, 1,3-bis [1- (4-aminophenyl) -1-methylethyl] benzene, bis (2-dimethylaminoethyl) ) Ether, bis (2-diethylaminoethyl) ether, 1- (2-hydroxyethyl) -2-y Dazorijinon, 2 quinoxalinium linoleic, N, N, N ', there is N'- tetrakis (2-hydroxypropyl) ethylenediamine and the like.
含窒素化合物(iii)としては、例えば、ポリエチレンイミン、ポリアリルアミン、2−ジメチルアミノエチルアクリルアミドの重合体等がある。 Examples of the nitrogen-containing compound (iii) include polymers of polyethyleneimine, polyallylamine, 2-dimethylaminoethylacrylamide, and the like.
アミド基含有化合物としては、例えば、N−t−ブトキシカルボニルジ−n−オクチルアミン、N−t−ブトキシカルボニルジ−n−ノニルアミン、N−t−ブトキシカルボニルジ−n−デシルアミン、N−t−ブトキシカルボニルジシクロヘキシルアミン、N−t−ブトキシカルボニル−1−アダマンチルアミン、N−t−ブトキシカルボニル−2−アダマンチルアミン、N−t−ブトキシカルボニル−N−メチル−1−アダマンチルアミン、(S)−(−)−1−(t−ブトキシカルボニル)−2−ピロリジンメタノール、(R)−(+)−1−(t−ブトキシカルボニル)−2−ピロリジンメタノール、N−t−ブトキシカルボニル−4−ヒドロキシピペリジン、N−t−ブトキシカルボニルピロリジン、N−t−ブトキシカルボニルピペラジン、N,N−ジ−t−ブトキシカルボニル−1−アダマンチルアミン、N,N−ジ−t−ブトキシカルボニル−N−メチル−1−アダマンチルアミン、N−t−ブトキシカルボニル−4,4’−ジアミノジフェニルメタン、N,N’−ジ−t−ブトキシカルボニルヘキサメチレンジアミン、N,N,N’,N’−テトラ−t−ブトキシカルボニルヘキサメチレンジアミン、N,N’−ジ−t−ブトキシカルボニル−1,7−ジアミノヘプタン、N,N’−ジ−t−ブトキシカルボニル−1,8−ジアミノオクタン、N,N’−ジ−t−ブトキシカルボニル−1,9−ジアミノノナン、N,N’−ジ−t−ブトキシカルボニル−1,10−ジアミノデカン、N,N’−ジ−t−ブトキシカルボニル−1,12−ジアミノドデカン、N,N’−ジ−t−ブトキシカルボニル−4,4’−ジアミノジフェニルメタン、N−t−ブトキシカルボニルベンズイミダゾール、N−t−ブトキシカルボニル−2−メチルベンズイミダゾール、N−t−ブトキシカルボニル−2−フェニルベンズイミダゾール等のN−t−ブトキシカルボニル基含有アミノ化合物の他、ホルムアミド、N−メチルホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、アセトアミド、N−メチルアセトアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、プロピオンアミド、ベンズアミド、ピロリドン、N−メチルピロリドン、N−アセチル−1−アダマンチルアミン、イソシアヌル酸トリス(2−ヒドロキシエチル)等がある。 Examples of the amide group-containing compound include Nt-butoxycarbonyldi-n-octylamine, Nt-butoxycarbonyldi-n-nonylamine, Nt-butoxycarbonyldi-n-decylamine, Nt- Butoxycarbonyldicyclohexylamine, Nt-butoxycarbonyl-1-adamantylamine, Nt-butoxycarbonyl-2-adamantylamine, Nt-butoxycarbonyl-N-methyl-1-adamantylamine, (S)-( -)-1- (t-butoxycarbonyl) -2-pyrrolidinemethanol, (R)-(+)-1- (t-butoxycarbonyl) -2-pyrrolidinemethanol, Nt-butoxycarbonyl-4-hydroxypiperidine Nt-butoxycarbonylpyrrolidine, Nt-butoxycarbonyl Perazine, N, N-di-t-butoxycarbonyl-1-adamantylamine, N, N-di-t-butoxycarbonyl-N-methyl-1-adamantylamine, Nt-butoxycarbonyl-4,4′- Diaminodiphenylmethane, N, N′-di-t-butoxycarbonylhexamethylenediamine, N, N, N ′, N′-tetra-t-butoxycarbonylhexamethylenediamine, N, N′-di-t-butoxycarbonyl- 1,7-diaminoheptane, N, N′-di-t-butoxycarbonyl-1,8-diaminooctane, N, N′-di-t-butoxycarbonyl-1,9-diaminononane, N, N′-di -T-butoxycarbonyl-1,10-diaminodecane, N, N'-di-t-butoxycarbonyl-1,12-diaminododecane, N, '-Di-t-butoxycarbonyl-4,4'-diaminodiphenylmethane, Nt-butoxycarbonylbenzimidazole, Nt-butoxycarbonyl-2-methylbenzimidazole, Nt-butoxycarbonyl-2-phenylbenz In addition to Nt-butoxycarbonyl group-containing amino compounds such as imidazole, formamide, N-methylformamide, N, N-dimethylformamide, acetamide, N-methylacetamide, N, N-dimethylacetamide, propionamide, benzamide, pyrrolidone N-methylpyrrolidone, N-acetyl-1-adamantylamine, isocyanuric acid tris (2-hydroxyethyl), and the like.
ウレア化合物としては、例えば、尿素、メチルウレア、1,1−ジメチルウレア、1,3−ジメチルウレア、1,1,3,3−テトラメチルウレア、1,3−ジフェニルウレア、トリ−n−ブチルチオウレア等がある。 Examples of urea compounds include urea, methylurea, 1,1-dimethylurea, 1,3-dimethylurea, 1,1,3,3-tetramethylurea, 1,3-diphenylurea, tri-n-butylthiourea. Etc.
含窒素複素環化合物としては、例えば、イミダゾール類;ピリジン類;ピペラジン類の他、ピラジン、ピラゾール、ピリダジン、キノザリン、プリン、ピロリジン、ピペリジン、ピペリジンエタノール、3−ピペリジノ−1,2−プロパンジオール、モルホリン、4−メチルモルホリン、1−(4−モルホリニル)エタノール、4−アセチルモルホリン、3−(N−モルホリノ)−1,2−プロパンジオール、1,4−ジメチルピペラジン、1,4−ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン等がある。 Examples of the nitrogen-containing heterocyclic compound include imidazoles; pyridines; piperazines, pyrazine, pyrazole, pyridazine, quinosaline, purine, pyrrolidine, piperidine, piperidine ethanol, 3-piperidino-1,2-propanediol, morpholine. 4-methylmorpholine, 1- (4-morpholinyl) ethanol, 4-acetylmorpholine, 3- (N-morpholino) -1,2-propanediol, 1,4-dimethylpiperazine, 1,4-diazabicyclo [2. 2.2] Octane and the like.
なお、感放射線性組成物は、酸拡散制御剤を1種単独で又は2種以上を組み合わせて含有しても良い。 In addition, a radiation sensitive composition may contain an acid diffusion control agent individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
酸拡散制御剤の含有量は、酸解離性基含有化合物100質量部に対して、15質量部以下であることが好ましく、0.001〜10質量部であることが更に好ましく、0.005〜5質量部であることが特に好ましい。酸拡散制御剤の含有量が15質量部超であると、形成したレジスト被膜の感度や露光部の現像性が低下するおそれがある。一方、0.001質量部未満であると、プロセス条件によっては、形成したレジスト被膜のパターン形状や寸法忠実度が低下するおそれがある。 The content of the acid diffusion controller is preferably 15 parts by mass or less, more preferably 0.001 to 10 parts by mass, and more preferably 0.005 to 100 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the acid dissociable group-containing compound. 5 parts by mass is particularly preferable. There exists a possibility that the sensitivity of the formed resist film and the developability of an exposure part may fall that content of an acid diffusion control agent exceeds 15 mass parts. On the other hand, if it is less than 0.001 part by mass, the pattern shape and dimensional fidelity of the formed resist film may be lowered depending on the process conditions.
6.その他の成分:
本発明の感放射線性組成物は、その他の成分として、必要に応じて、界面活性剤、増感剤、脂肪族添加剤等の各種の添加剤を更に含有させることができる。
6). Other ingredients:
The radiation-sensitive composition of the present invention may further contain various additives such as a surfactant, a sensitizer, and an aliphatic additive as other components as necessary.
界面活性剤は、塗布性、ストリエーション、現像性等を改良する作用を示す成分である。このような界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル等のノニオン系界面活性剤の他、以下商品名で、KP341(信越化学工業社製)、ポリフローNo.75、同No.95(以上、共栄社化学社製)、エフトップEF301、同EF303、同EF352(以上、トーケムプロダクツ社製)、メガファックF171、同F173(以上、大日本インキ化学工業社製)、フロラードFC430、同FC431(以上、住友スリーエム社製)、アサヒガードAG710、サーフロンS−382、同SC−101、同SC−102、同SC−103、同SC−104、同SC−105、同SC−106(以上、旭硝子社製)等がある。なお、これらの界面活性剤は、1種単独で用いても良く、2種以上を組み合わせて用いても良い。また、界面活性剤の含有量は、酸解離性基含有化合物100質量部に対して、0.001〜2質量部であることが好ましい。 A surfactant is a component that exhibits an effect of improving coating properties, striation, developability, and the like. Examples of such surfactants include nonionic surfactants such as polyoxyethylene lauryl ether and polyoxyethylene stearyl ether, as well as KP341 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), Polyflow No. 75, no. 95 (above, manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd.), F-top EF301, EF303, EF352 (above, manufactured by Tochem Products), MegaFuck F171, F173 (above, manufactured by Dainippon Ink and Chemicals), Florad FC430, FC431 (above, manufactured by Sumitomo 3M), Asahi Guard AG710, Surflon S-382, SC-101, SC-102, SC-103, SC-104, SC-105, SC-106 ( As mentioned above, manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.). In addition, these surfactants may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type. Moreover, it is preferable that content of surfactant is 0.001-2 mass parts with respect to 100 mass parts of acid dissociable group containing compounds.
増感剤は、放射線のエネルギーを吸収して、そのエネルギーを感放射線性酸発生剤に伝達し、それにより酸の生成量を増加させる作用を示すもので、感放射線性組成物のみかけの感度を向上させる効果を有する。このような増感剤としては、例えば、カルバゾール類、アセトフェノン類、ベンゾフェノン類、ナフタレン類、フェノール類、ビアセチル、エオシン、ローズベンガル、ピレン類、アントラセン類、フェノチアジン類等がある。なお、これらの増感剤は、1種単独で用いても良く、2種以上を組み合わせて用いても良い。また、増感剤の含有量は、酸解離性基含有化合物100質量部に対して、0.1〜10質量部であることが好ましい。 A sensitizer absorbs the energy of radiation and transmits the energy to the radiation-sensitive acid generator, thereby increasing the amount of acid produced. The apparent sensitivity of the radiation-sensitive composition. Has the effect of improving. Examples of such sensitizers include carbazoles, acetophenones, benzophenones, naphthalenes, phenols, biacetyl, eosin, rose bengal, pyrenes, anthracenes, and phenothiazines. In addition, these sensitizers may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type. Moreover, it is preferable that content of a sensitizer is 0.1-10 mass parts with respect to 100 mass parts of acid dissociable group containing compounds.
また、染料又は顔料を配合することにより、露光部の潜像を可視化させて、露光時のハレーションの影響を緩和することができる。また、接着助剤を含有させることにより、レジスト被膜と基板との接着性を改善することができる。 Further, by blending a dye or a pigment, the latent image in the exposed area can be visualized, and the influence of halation during exposure can be reduced. Moreover, the adhesiveness of a resist film and a board | substrate can be improved by containing an adhesion aid.
脂環族添加剤は、ドライエッチング耐性、パターン形状、基板との接着性等を更に改善する作用を有する成分である。このような脂環族添加剤としては、例えば、1−アダマンタンカルボン酸、2−アダマンタノン、1−アダマンタンカルボン酸t−ブチル等のアダマンタン誘導体類;デオキシコール酸t−ブチル、デオキシコール酸t−ブトキシカルボニルメチル、等のデオキシコール酸エステル類;リトコール酸t−ブチル、リトコール酸t−ブトキシカルボニルメチル、等のリトコール酸エステル類や、3−(2−ヒドロキシ−2,2−ビス(トリフルオロメチル)エチル)テトラシクロ(6.2.1.13,6.02,7)ドデカン等がある。なお、これらの脂環族添加剤は、1種単独で用いても良く、2種以上を組み合わせて用いても良い。 The alicyclic additive is a component having an action of further improving dry etching resistance, pattern shape, adhesion to the substrate, and the like. Examples of such alicyclic additives include adamantane derivatives such as 1-adamantanecarboxylic acid, 2-adamantanone, and 1-adamantanecarboxylic acid t-butyl; deoxycholic acid t-butyl, deoxycholic acid t- Deoxycholic acid esters such as butoxycarbonylmethyl; lithocholic acid esters such as tert-butyl lithocholic acid, t-butoxycarbonylmethyl lithocholic acid, and 3- (2-hydroxy-2,2-bis (trifluoromethyl) ) ethyl) tetracyclo (6.2.1.1 3,6 .0 2,7) there is a dodecane. In addition, these alicyclic additives may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type.
脂環族添加剤の含有量は、酸解離性基含有化合物100質量部に対して、0.5〜20質量部であることが好ましい。この脂環族添加剤の含有量が20質量部超であると、形成したレジスト被膜の耐熱性が低下するおそれがある。 It is preferable that content of an alicyclic additive is 0.5-20 mass parts with respect to 100 mass parts of acid dissociable group containing compounds. There exists a possibility that the heat resistance of the formed resist film may fall that content of this alicyclic additive exceeds 20 mass parts.
更に、これ以外にも、アルカリ可溶性重合体、酸解離性の保護基を有する低分子のアルカリ溶解性制御剤、ハレーション防止剤、保存安定化剤、消泡剤等を含有させることができる。 In addition to these, an alkali-soluble polymer, a low-molecular alkali solubility control agent having an acid-dissociable protecting group, an antihalation agent, a storage stabilizer, an antifoaming agent, and the like can be contained.
(レジストパターンの形成方法)
本発明の感放射線性組成物は、化学増幅型ポジ型レジスト膜を成膜可能な材料として有用である。化学増幅型ポジ型レジスト膜においては、露光により感放射線性酸発生剤から発生した酸の作用によって、酸解離性基含有化合物中の酸解離性基が解離し、酸解離性基含有化合物がアルカリ可溶性となる。即ち、レジスト被膜に、アルカリ可溶性部位が生じる。このアルカリ可溶性部位は、レジストの露光部であり、この露光部はアルカリ現像液によって溶解、除去することができる。このようにして所望の形状のポジ型のレジストパターンを形成することができる。以下、具体的に説明する。
(Method for forming resist pattern)
The radiation-sensitive composition of the present invention is useful as a material capable of forming a chemically amplified positive resist film. In the chemically amplified positive resist film, the acid-dissociable group in the acid-dissociable group-containing compound is dissociated by the action of the acid generated from the radiation-sensitive acid generator by exposure, and the acid-dissociable group-containing compound is alkalinized. It becomes soluble. That is, an alkali-soluble site is generated in the resist film. This alkali-soluble portion is an exposed portion of the resist, and this exposed portion can be dissolved and removed by an alkali developer. In this way, a positive resist pattern having a desired shape can be formed. This will be specifically described below.
本発明の感放射線性組成物を用いてレジストパターンを形成するには、先ず、本発明の感放射線性組成物によってレジスト被膜を形成する。感放射線性組成物としては、例えば、上述したように、全固形分濃度を調整した後、孔径0.2μm程度のフィルターでろ過した組成物溶液を用いることができる。この組成物溶液を、回転塗布、流延塗布、ロール塗布等の適宜の塗布手段によって、例えば、シリコンウエハー、アルミニウムで被覆されたウェハー等の基板上に塗布することにより、レジスト被膜を形成する。その後、場合により、予め70〜160℃程度の温度で加熱処理(以下、「PB」という)を行っても良い。 In order to form a resist pattern using the radiation-sensitive composition of the present invention, first, a resist film is formed using the radiation-sensitive composition of the present invention. As the radiation-sensitive composition, for example, as described above, after adjusting the total solid content concentration, a composition solution filtered with a filter having a pore size of about 0.2 μm can be used. A resist film is formed by applying this composition solution onto a substrate such as a silicon wafer or a wafer coated with aluminum by an appropriate application means such as spin coating, cast coating or roll coating. Thereafter, in some cases, heat treatment (hereinafter referred to as “PB”) may be performed at a temperature of about 70 to 160 ° C. in advance.
次いで、所定のレジストパターンが形成されるように、このレジスト被膜を露光する。この露光に使用することができる放射線としては、例えば、KrFエキシマレーザー(波長248nm)、ArFエキシマレーザー(波長193nm)、EUV(極紫外線、波長13.5nm等)等の(極)遠紫外線、シンクロトロン放射線等のX線、電子線等の荷電粒子線等がある。また、露光量等の露光条件は、感放射線性組成物の配合組成や添加剤の種類等に応じて適宜選定することができる。なお、この露光は、液浸露光とすることもできる。 Next, the resist film is exposed so that a predetermined resist pattern is formed. Examples of radiation that can be used for this exposure include (extreme) far ultraviolet rays such as KrF excimer laser (wavelength 248 nm), ArF excimer laser (wavelength 193 nm), EUV (extreme ultraviolet light, wavelength 13.5 nm, etc.), and synchro Examples include X-rays such as tron radiation, and charged particle beams such as electron beams. Moreover, exposure conditions, such as exposure amount, can be suitably selected according to the compounding composition of a radiation sensitive composition, the kind of additive, etc. This exposure can also be immersion exposure.
露光後には、加熱処理(以下、「PEB」という)を行うことが好ましい。このPEBにより、酸解離性基含有化合物の酸解離性基の解離を円滑に進行させることが可能となる。PEBの加熱条件は、感放射線性組成物の配合組成によって適宜選定することができるが、30〜200℃であることが好ましく、50〜170℃であることがより好ましい。 After the exposure, heat treatment (hereinafter referred to as “PEB”) is preferably performed. This PEB makes it possible to smoothly dissociate the acid dissociable group of the acid dissociable group-containing compound. Although the heating conditions for PEB can be appropriately selected depending on the composition of the radiation-sensitive composition, it is preferably 30 to 200 ° C, more preferably 50 to 170 ° C.
本発明においては、感放射線性組成物の潜在能力を最大限に引き出すため、例えば、特公平6−12452号公報(特開昭59−93448号公報)等に開示されているように、使用される基板上に有機系又は無機系の反射防止膜を形成することもできる。また、環境雰囲気中に含まれる塩基性不純物等の影響を防止するため、例えば、特開平5−188598号公報等に開示されているように、レジスト被膜上に保護膜を設けることもできる。なお、これらの技術は併用することもできる。 In the present invention, in order to maximize the potential of the radiation-sensitive composition, it is used, for example, as disclosed in Japanese Patent Publication No. 6-12452 (Japanese Patent Laid-Open No. 59-93448). An organic or inorganic antireflection film can also be formed on the substrate. Further, in order to prevent the influence of basic impurities contained in the environmental atmosphere, a protective film can be provided on the resist film as disclosed in, for example, JP-A-5-188598. These techniques can be used in combination.
次いで、露光したレジスト被膜を現像することにより、所定のレジストパターンを形成する。現像に使用される現像液としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、1,8−ジアザビシクロ−[5.4.0]−7−ウンデセン、1,5−ジアザビシクロ−[4.3.0]−5−ノネン等のアルカリ性化合物の少なくとも一種を溶解したアルカリ性水溶液が好ましい。 Next, a predetermined resist pattern is formed by developing the exposed resist film. Examples of the developer used for development include sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, tetramethylammonium hydroxide, 1,8-diazabicyclo- [5.4.0] -7-undecene, 1,5. An alkaline aqueous solution in which at least one alkaline compound such as diazabicyclo- [4.3.0] -5-nonene is dissolved is preferable.
アルカリ性水溶液の濃度は、10質量%以下であることが好ましい。アルカリ性水溶液の濃度が10質量%超であると、非露光部も現像液に溶解するおそれがある。また、現像液は、pH8〜14であることが好ましく、pH9〜14であることがより好ましい。 The concentration of the alkaline aqueous solution is preferably 10% by mass or less. If the concentration of the alkaline aqueous solution is more than 10% by mass, the unexposed area may be dissolved in the developer. Further, the developer is preferably pH 8 to 14, more preferably pH 9 to 14.
また、アルカリ性水溶液からなる現像液には、例えば、有機溶媒を添加することもできる。有機溶媒としては、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、メチルi−ブチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、3−メチルシクロペンタノン、2,6−ジメチルシクロヘキサノン等のケトン類;メタノール、エタノール、n−プロピルアルコール、i−プロピルアルコール、n−ブチルアルコール、t−ブチルアルコール、シクロペンタノール、シクロヘキサノール、1,4−ヘキサンジオール、1,4−ヘキサンジメチロール等のアルコール類;テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル類;酢酸エチル、酢酸n−ブチル、酢酸i−アミル等のエステル類;トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類や、フェノール、アセトニルアセトン、ジメチルホルムアミド等がある。これらの有機溶媒は、1種単独で用いても良く、2種以上を組み合わせて用いても良い。 Moreover, an organic solvent can also be added to the developing solution which consists of alkaline aqueous solution, for example. Examples of the organic solvent include ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, methyl i-butyl ketone, cyclopentanone, cyclohexanone, 3-methylcyclopentanone, and 2,6-dimethylcyclohexanone; methanol, ethanol, n-propyl alcohol, i Alcohols such as propyl alcohol, n-butyl alcohol, t-butyl alcohol, cyclopentanol, cyclohexanol, 1,4-hexanediol, 1,4-hexanedimethylol; ethers such as tetrahydrofuran and dioxane; ethyl acetate And esters such as n-butyl acetate and i-amyl acetate; aromatic hydrocarbons such as toluene and xylene; phenol, acetonylacetone and dimethylformamide. These organic solvents may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type.
有機溶媒の配合量は、アルカリ性水溶液100体積部に対して、100体積部以下が好ましい。有機溶媒の配合量が100体積部超であると、現像性が低下して、露光部の現像残りが多くなるおそれがある。また、アルカリ性水溶液からなる現像液には、界面活性剤等を適量添加することもできる。なお、アルカリ性水溶液からなる現像液で現像した後は、水で洗浄して乾燥することもできる。 The blending amount of the organic solvent is preferably 100 parts by volume or less with respect to 100 parts by volume of the alkaline aqueous solution. If the blending amount of the organic solvent is more than 100 parts by volume, the developability is lowered, and there is a possibility that the remaining development in the exposed part increases. In addition, an appropriate amount of a surfactant or the like can be added to the developer composed of an alkaline aqueous solution. In addition, after developing with the developing solution which consists of alkaline aqueous solution, it can also wash with water and can be dried.
以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。なお、実施例、比較例中の「部」は、特に断らない限り質量基準である。また、各種物性値の測定方法、及び諸特性の評価方法を以下に示す。また、本実施例においては、レジスト被膜の露光にEB(電子線)を使用している。しかしながら、EUV等の短波長放射線を使用した場合でも、基本的なレジスト特性は類似しており、それらの間に相関性があることも知られているため、特別除外されるわけではない。 EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated concretely based on an Example, this invention is not limited to these Examples. “Parts” in Examples and Comparative Examples are based on mass unless otherwise specified. Moreover, the measuring method of various physical-property values and the evaluation method of various characteristics are shown below. In this embodiment, EB (electron beam) is used for exposure of the resist film. However, even when short wavelength radiation such as EUV is used, the basic resist characteristics are similar, and it is known that there is a correlation between them.
[重量平均分子量(Mw)及び数平均分子量(Mn)]:東ソー社製GPCカラム(G2000HXL2本、G3000HXL1本、G4000HXL1本)を用い、流量:1.0ミリリットル/分、溶出溶剤:テトラヒドロフラン、カラム温度:40℃の分析条件で、単分散ポリスチレンを標準とするゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定した。また、分散度Mw/Mnは測定結果より算出した。 [Weight average molecular weight (Mw) and number average molecular weight (Mn)]: GPC columns (2 G2000HXL, 1 G3000HXL, 1 G4000HXL) manufactured by Tosoh Corporation, flow rate: 1.0 ml / min, elution solvent: tetrahydrofuran, column temperature : Measured by gel permeation chromatography (GPC) using monodisperse polystyrene as a standard under analysis conditions of 40 ° C. Further, the degree of dispersion Mw / Mn was calculated from the measurement results.
[13C−NMR分析]:日本電子社製、型式「JNM−EX270」を用いて測定した。 [ 13 C-NMR analysis]: Measured using a model “JNM-EX270” manufactured by JEOL Ltd.
[1H−NMR分析]:日本電子社製、型式「JNM−Delta400」を用いて測定した。 [ 1 H-NMR analysis]: Measured using a model “JNM-Delta400” manufactured by JEOL Ltd.
[感度(L/S)(μC/cm2)]:線幅150nmのライン部と、隣り合うライン部によって形成される間隔が150nmのスペース部(即ち、溝)と、からなるパターン(いわゆる、ライン・アンド・スペースパターン(1L1S))を1対1の線幅に形成する露光量を最適露光量とし、この最適露光量により感度を評価した。 [Sensitivity (L / S) (μC / cm 2 )]: A pattern (so-called “pattern”) including a line part having a line width of 150 nm and a space part (that is, a groove) having an interval of 150 nm formed by adjacent line parts. The exposure amount for forming a line-and-space pattern (1L1S) with a one-to-one line width was taken as the optimum exposure amount, and the sensitivity was evaluated based on this optimum exposure amount.
[ナノエッジラフネス(nm)]:設計線幅150nmのライン・アンド・スペースパターン(1L1S)のラインパターンを、半導体用走査電子顕微鏡(高分解能FEB測長装置、商品名「S−9220」、日立製作所社製)にて観察した。観察された形状について、図1に示すように、シリコンウエハー1上に形成したレジスト被膜のライン部の横側面2aに沿って生じた凹凸の最も著しい箇所における線幅と設計線幅150nmの差「ΔCD」を、CD−SEM(日立ハイテクノロジーズ社製、「S−9220」)にて測定することによりナノエッジラフネスを評価した。なお、図1で示す凹凸は、実際より誇張している。
[Nano edge roughness (nm)]: A line-and-space pattern (1L1S) having a designed line width of 150 nm is scanned with a scanning electron microscope for semiconductors (high-resolution FEB measuring device, trade name “S-9220”, Hitachi, Ltd.) (Manufactured by Seisakusho). Regarding the observed shape, as shown in FIG. 1, the difference between the line width at the most conspicuous portion of the unevenness generated along the lateral side surface 2 a of the line portion of the resist film formed on the silicon wafer 1 and the
[解像度(L/S)(nm)]:ライン・アンド・スペースパターン(1L1S)について、最適露光量により解像されるラインパターンの最小線幅を解像度とした。 [Resolution (L / S) (nm)]: For the line-and-space pattern (1L1S), the minimum line width of the line pattern resolved with the optimum exposure dose was taken as the resolution.
(合成例1:樹脂(A−1)の調製)
p−アセトキシスチレン56g、式(M−1)で表される化合物(以下、「化合物(M−1)」ともいう)44g、アゾビスイソブチロニトリル(以下、「AIBN」という)4g、及びt−ドデシルメルカプタン1gを、プロピレングリコールモノメチルエーテル100gに溶解した後、窒素雰囲気下、反応温度を70℃に保持して、16時間重合させた。重合後、反応溶液を1000gのn−ヘキサン中に滴下して、共重合体を凝固精製した。
(Synthesis Example 1: Preparation of Resin (A-1))
56 g of p-acetoxystyrene, 44 g of a compound represented by the formula (M-1) (hereinafter also referred to as “compound (M-1)”), 4 g of azobisisobutyronitrile (hereinafter referred to as “AIBN”), and 1 g of t-dodecyl mercaptan was dissolved in 100 g of propylene glycol monomethyl ether, and then the polymerization was carried out for 16 hours while maintaining the reaction temperature at 70 ° C. in a nitrogen atmosphere. After the polymerization, the reaction solution was dropped into 1000 g of n-hexane to coagulate and purify the copolymer.
次いで、この共重合体に、再度プロピレングリコールモノメチルエーテル150gを加えた後、更に、メタノール150g、トリエチルアミン35g、及び水7gを加えて、沸点にて還流させながら、8時間加水分解反応を行なった。反応後、溶剤及びトリエチルアミンを減圧留去し、得られた共重合体をアセトン150gに溶解した後、2000gの水中に滴下して凝固させ、生成した白色粉末をろ過して、減圧下50℃で一晩乾燥した。得られた共重合体は、Mwが11000であり、Mw/Mnが2.0であり、13C−NMR分析の結果、p−ヒドロキシスチレンに由来する繰り返し単位及び化合物(M−1)に由来する繰り返し単位の含有比(mol比)が65:35の共重合体であった。以下、この共重合体を、樹脂(A−1)とする。 Next, 150 g of propylene glycol monomethyl ether was added to the copolymer again, and then 150 g of methanol, 35 g of triethylamine, and 7 g of water were further added, and a hydrolysis reaction was performed for 8 hours while refluxing at the boiling point. After the reaction, the solvent and triethylamine were distilled off under reduced pressure, and the obtained copolymer was dissolved in 150 g of acetone, then dropped into 2000 g of water to solidify, and the resulting white powder was filtered and filtered at 50 ° C. under reduced pressure. Dried overnight. The obtained copolymer has Mw of 11000, Mw / Mn of 2.0, and as a result of 13 C-NMR analysis, it is derived from the repeating unit derived from p-hydroxystyrene and the compound (M-1). It was a copolymer having a content ratio (mol ratio) of the repeating unit of 65:35. Hereinafter, this copolymer is referred to as “resin (A-1)”.
(実施例1:化合物(C)の合成)
下記式(C’−1)で表される化合物(40mmol)を水に溶解し、30分攪拌した。そこに、下記式(C’−2)で表される化合物(30mmol)の水溶液を加え、1.5時間攪拌した。反応液に塩化メチレン500gを加え、更に1時間攪拌した後、塩化メチレン層を回収し、水500gで5回洗浄した。その後、塩化メチレンを減圧留去し、乾燥させることで化合物を得た。
(Example 1: Synthesis of compound (C))
A compound (40 mmol) represented by the following formula (C′-1) was dissolved in water and stirred for 30 minutes. Thereto was added an aqueous solution of a compound (30 mmol) represented by the following formula (C′-2), and the mixture was stirred for 1.5 hours. After adding 500 g of methylene chloride to the reaction solution and further stirring for 1 hour, the methylene chloride layer was recovered and washed 5 times with 500 g of water. Thereafter, methylene chloride was distilled off under reduced pressure and dried to obtain a compound.
得られた化合物の1H−NMRを測定した。測定結果を以下に示す。なお、測定試料は得られた化合物(0.03mmol)を重ジメチルスルホキシド(1.0ml)に溶解して調製した。 1 H-NMR of the obtained compound was measured. The measurement results are shown below. The measurement sample was prepared by dissolving the obtained compound (0.03 mmol) in deuterated dimethyl sulfoxide (1.0 ml).
1H−NMR(400MHz、溶媒DMSO−d6、内部標準TMS):δ(ppm)=7.75−7.90(15H,m)、5.25(1H,s)、1.90(3H,s)。 1 H-NMR (400 MHz, solvent DMSO-d6, internal standard TMS): δ (ppm) = 7.75-7.90 (15H, m), 5.25 (1H, s), 1.90 (3H, s).
1H−NMRの結果より、得られた化合物の構造は下記式(C−1)で表される構造であることがわかった。以下、この化合物を化合物(C−1)とする。 From the result of 1 H-NMR, it was found that the structure of the obtained compound was a structure represented by the following formula (C-1). Hereinafter, this compound is referred to as “compound (C-1)”.
(実施例2)
合成例1で調製した樹脂(A−1)100部、酸発生剤(B−1)15部、実施例1で合成した化合物(C−1)5部、酸拡散制御剤(D−1)2部、溶剤(E−1)1100部、及び溶剤(E−2)2500部を混合し、得られた混合液を孔径200nmのメンブランフィルターでろ過することにより、感放射線性組成物の組成物溶液を調製した。
(Example 2)
100 parts of resin (A-1) prepared in Synthesis Example 1, 15 parts of acid generator (B-1), 5 parts of compound (C-1) synthesized in Example 1, acid diffusion controller (D-1) 2 parts, 1100 parts of solvent (E-1), and 2500 parts of solvent (E-2) are mixed, and the resulting mixture is filtered through a membrane filter having a pore size of 200 nm, whereby a composition of a radiation sensitive composition is prepared. A solution was prepared.
(実施例3〜4及び比較例1〜2)
表1に示す仕込み量にて、樹脂(A)、酸発生剤(B)、化合物(C)、酸拡散制御剤(D)、及び溶剤(E)を混合し、得られた混合液を孔径200nmのメンブランフィルターでろ過することにより、各感放射線性組成物の組成物溶液を調製した。
(Examples 3-4 and Comparative Examples 1-2)
Resin (A), acid generator (B), compound (C), acid diffusion controller (D), and solvent (E) were mixed in the amounts shown in Table 1, and the resulting mixture was mixed with pore size. The composition solution of each radiation sensitive composition was prepared by filtering with a 200 nm membrane filter.
なお、酸発生剤(B)、酸拡散制御剤(D)、溶剤(E)の詳細を以下に示す。 Details of the acid generator (B), the acid diffusion controller (D), and the solvent (E) are shown below.
(酸発生剤(B))
(B−1):式(B−1)で表される化合物
(B−2):式(B−2)で表される化合物
(Acid generator (B))
(B-1): Compound represented by formula (B-1) (B-2): Compound represented by formula (B-2)
(酸拡散制御剤(D))
(D−1):トリ−n−オクチルアミン
(Acid diffusion control agent (D))
(D-1): Tri-n-octylamine
(溶剤(E))
(E−1):乳酸エチル
(E−2):プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート
(Solvent (E))
(E-1): Ethyl lactate (E-2): Propylene glycol monomethyl ether acetate
(感放射線性組成物の評価)
東京エレクトロン社製の商品名「クリーントラックACT−8」内で、シリコンウエハー上に感放射線性組成物の組成物溶液をスピンコートした後、表2に示す条件でPB(加熱処理)を行い、膜厚50nmのレジスト被膜を形成した。その後、簡易型の電子線描画装置(日立製作所社製、型式「HL800D」、出力;50KeV、電流密度;5.0アンペア/cm2)を用いてレジスト被膜に電子線を照射した。電子線の照射後、表2に示す条件でPEBを行った。その後、2.38%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液を用い、23℃で1分間、パドル法により現像した。その後、純水で水洗し、乾燥して、レジストパターンを形成した。このようにして形成したレジストパターンについて評価試験を行った。評価結果を表2に示す。
(Evaluation of radiation-sensitive composition)
Within the trade name “Clean Track ACT-8” manufactured by Tokyo Electron Co., Ltd., a composition solution of a radiation sensitive composition was spin coated on a silicon wafer, and then PB (heat treatment) was performed under the conditions shown in Table 2. A resist film having a thickness of 50 nm was formed. Thereafter, the resist film was irradiated with an electron beam using a simple electron beam drawing apparatus (manufactured by Hitachi, Ltd., model “HL800D”, output: 50 KeV, current density: 5.0 amperes / cm 2 ). After the electron beam irradiation, PEB was performed under the conditions shown in Table 2. Thereafter, development was performed by a paddle method at 2.degree. C. for 1 minute using a 2.38% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution. Thereafter, it was washed with pure water and dried to form a resist pattern. An evaluation test was performed on the resist pattern thus formed. The evaluation results are shown in Table 2.
表2からわかるように、化合物(C−1)を含有する実施例2〜4の感放射線性組成物は、化合物(C)を含有しない比較例1及び2の感放射線性組成物に比べて、電子線に有効に感応し、低ラフネスであると共に感度にも優れており、微細パターンを高精度に且つ安定して形成することが可能な化学増幅型ポジ型レジスト膜を成膜することができる。特に、化合物(C−1)を含有し、酸拡散制御剤(D)を含有しない実施例3〜4の感放射線性組成物は、化合物(C−1)と酸拡散制御剤(D)を含有する実施例2の感放射線性組成物と比較して、感度が特に優れるものであった。 As can be seen from Table 2, the radiation sensitive compositions of Examples 2 to 4 containing the compound (C-1) are compared to the radiation sensitive compositions of Comparative Examples 1 and 2 not containing the compound (C). It is possible to form a chemically amplified positive resist film that is sensitive to electron beams, has low roughness, is excellent in sensitivity, and can form fine patterns with high accuracy and stability. it can. In particular, the radiation-sensitive compositions of Examples 3 to 4 containing the compound (C-1) and not containing the acid diffusion controller (D) include the compound (C-1) and the acid diffusion controller (D). Compared with the radiation-sensitive composition of Example 2 contained, the sensitivity was particularly excellent.
本発明の感放射線性組成物は、レジストパターン形成時におけるライン・アンド・スペースパターンの解像度に優れるだけでなく、ナノエッジラフネスにも優れるので、EB、EUVやX線による微細パターン形成に有用である。従って、本発明の感放射線性組成物は、今後更に微細化が進行すると予想される半導体デバイス製造用の化学増幅型レジストを形成可能なものとして極めて有用である。 The radiation-sensitive composition of the present invention is not only excellent in the resolution of the line and space pattern at the time of resist pattern formation, but also excellent in nano edge roughness, so it is useful for fine pattern formation by EB, EUV and X-rays. is there. Therefore, the radiation-sensitive composition of the present invention is extremely useful as a material capable of forming a chemically amplified resist for manufacturing semiconductor devices, which is expected to be further miniaturized in the future.
1;シリコンウエハー、2;レジストパターン、2a;レジストパターンの横側面。 1; silicon wafer; 2; resist pattern; 2a; lateral side of resist pattern.
Claims (3)
酸解離性基含有化合物と、
溶剤と、を含有する感放射線性組成物。
An acid dissociable group-containing compound;
A radiation-sensitive composition comprising a solvent.
A+B− :(4)
(前記一般式(4)中、A+は1価のオニウムカチオンを示す。B−は、下記一般式(B−1)又は下記一般式(B−2)で表される一価のアニオンを示す。)
R3CnF2nSO3 − :(B−1)
R4SO3 − :(B−2)
(前記一般式(B−1)中のR3及び(B−2)中のR4は、フッ素原子又は炭素数1〜12の炭化水素基を示す。前記一般式(B−1)中、nは、1〜10の整数を示す。) The radiation sensitive composition of Claim 1 or 2 which further contains the radiation sensitive acid generator containing the onium salt represented by following General formula (4).
A + B − : (4)
(In the general formula (4), A + represents a monovalent onium cation. B − represents a monovalent anion represented by the following general formula (B-1) or the following general formula (B-2). Show.)
R 3 C n F 2n SO 3 − : (B-1)
R 4 SO 3 − : (B-2)
(R 3 in the general formula (B-1) and R 4 in (B-2) represent a fluorine atom or a hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms. In the general formula (B-1), n represents an integer of 1 to 10.)
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