JP5613738B2 - Fluorine-containing compounds - Google Patents
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Description
本発明は、液浸露光用レジスト組成物用の添加剤として有用な含フッ素化合物に関する。 The present invention relates to a fluorine-containing compound useful as an additive for a resist composition for immersion exposure.
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現像液に対する溶解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 improve 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 that satisfies such requirements, a chemically amplified resist containing a base resin whose solubility in an alkaline developer 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 under investigation. 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)が充分でなかったり等の欠点がある。
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(たとえば、非特許文献2参照)。
In recent years, with respect to fluorine-containing compounds, their water repellency, transparency and other characteristics have attracted attention, and research and development in various fields has been actively conducted. For example, in the field of resist materials, acid instability such as a methoxymethyl group, tert-butyl group, tert-butyloxycarbonyl group, etc. is added to a fluorine-containing polymer compound for use as a base resin of a positive chemically amplified resist. Introducing groups. However, when such a fluorine-based polymer compound is used as a base resin for a positive resist composition, there are disadvantages such as generation of a large amount of outgas after exposure and insufficient resistance to dry etching gas (etching resistance). is there.
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。例えば、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(例えば親水性・疎水性等)の影響を受けるため、例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得る。また、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。 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, in immersion exposure, when the resist film and the immersion solvent come into contact with each other, elution of the substance in the resist film into the immersion solvent (substance elution) 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. Since the amount of this substance elution is affected by the characteristics (for example, hydrophilicity / hydrophobicity) of the resist film surface, for example, the elution of the substance can be reduced by increasing the hydrophobicity of the resist film surface. In the case where the immersion medium is water, when immersion exposure is performed using a scanning immersion exposure machine as described in Non-Patent Document 1, the immersion medium follows the movement of the lens. Therefore, the water following ability to move is required. 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 of the resist film.
このように、レジスト膜表面の疎水性を高めることにより、物質溶出の低減や水追随性の向上等の、液浸露光技術に特有の問題を解決することができると考えられる。しかしながら、単にレジスト膜を疎水化しても、リソグラフィー特性等に対する悪影響がみられる。たとえば、レジスト膜の疎水性が高まると、アルカリ現像後のレジスト膜に欠陥(ディフェクト)が発生しやすくなるという問題がある。特にポジ型レジスト組成物の場合、未露光部でディフェクトが発生しやすい。ディフェクトとは、例えばKLAテンコール社の表面欠陥観察装置(商品名「KLA」)により、現像後のレジスト膜を真上から観察した際に検知される不具合全般のことである。この不具合とは、例えば現像後のスカム、泡、ゴミ、ブリッジ(レジストパターン間の橋掛け構造)、色むら、析出物、残渣物等である。
浸漬露光時には疎水性であって、現像時には親水性となる特性を有する材料であれば、これらの問題を解決することができるのではないかと推測される。しかし、このような特性を備える材料は、ほとんど知られていないのが現状である。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、液浸露光用レジスト組成物用の添加剤として有用な新規な含フッ素化合物を提供することを目的とする。
Thus, it is considered that by increasing the hydrophobicity of the resist film surface, it is possible to solve problems peculiar to the immersion exposure technique such as reduction of substance elution and improvement of water followability. However, even if the resist film is simply hydrophobized, there is an adverse effect on lithography characteristics and the like. For example, when the hydrophobicity of the resist film is increased, there is a problem that defects (defects) are likely to occur in the resist film after alkali development. In particular, in the case of a positive resist composition, defects are likely to occur in unexposed areas. Defects are general defects detected when a developed resist film is observed from directly above with, for example, a surface defect observation apparatus (trade name “KLA”) manufactured by KLA Tencor. Examples of the defects include scum, bubbles, dust, bridges (bridge structures between resist patterns), color unevenness, precipitates, and residues after development.
It is presumed that these problems can be solved if the material has characteristics that are hydrophobic during immersion exposure and hydrophilic during development. However, at present, there are few known materials having such characteristics.
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a novel fluorine-containing compound useful as an additive for a resist composition for immersion exposure.
上記の目的を達成するために、本発明は以下の構成を採用した。
本発明の第一の態様は、下記一般式(C−1)で表される化合物である含フッ素化合物である。
In order to achieve the above object, the present invention employs the following configuration.
1st aspect of this invention is a fluorine-containing compound which is a compound represented by the following general formula (C-1).
本発明の第二の態様は、下記一般式(C−1−1))〜(C−1−4)からなる群より選択される1の一般式で表される含フッ素化合物である。 A second aspect of the present invention is a fluorine-containing compound represented by one general formula selected from the group consisting of the following general formulas (C-1-1)) to (C-1-4).
本発明の第三の態様は、第一の態様の含フッ素化合物のエチレン性二重結合が開裂した構造の構成単位を有する高分子化合物である含フッ素化合物である。
本発明の第四の態様は、下記一般式(c1−1−1)〜(c−1−4)からなる群より選択される1の一般式で表される構成単位を有する高分子化合物である含フッ素化合物である。
The third aspect of the present invention is a fluorine-containing compound which is a polymer compound having a structural unit having a structure in which the ethylenic double bond of the fluorine-containing compound of the first aspect is cleaved.
A fourth aspect of the present invention is a polymer compound having a structural unit represented by one general formula selected from the group consisting of the following general formulas (c1-1-1) to (c-1-4). It is a certain fluorine-containing compound.
本明細書および特許請求の範囲において、「構成単位」とは、樹脂成分(重合体、共重合体)を構成するモノマー単位(単量体単位)を意味する。
「露光」とは、放射線の照射全般を含む概念とする。
「アルキル基」は、特に断りがない限り、直鎖状、分岐鎖状および環状の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のアルキル基を意味する。
In the present specification and claims, the “structural unit” means a monomer unit (monomer unit) constituting a resin component (polymer, copolymer).
“Exposure” is a concept that includes radiation exposure in general.
The “alkyl group” includes linear, branched and cyclic monovalent saturated hydrocarbon groups unless otherwise specified.
“Lower alkyl group” means an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms.
本発明によれば、液浸露光用レジスト組成物用の添加剤として有用な新規な含フッ素化合物を提供できる。 According to the present invention, a novel fluorine-containing compound useful as an additive for a resist composition for immersion exposure can be provided.
≪含フッ素化合物≫
まず、本発明の含フッ素化合物(以下、含フッ素化合物(C)という。)について説明する。含フッ素化合物(C)は、本発明の液浸露光用レジスト組成物の構成成分となる化合物であり、液浸露光用レジスト組成物の添加剤として好適に用いられるものである。
含フッ素化合物(C)は、下記一般式(c)で表される基を有し、少なくとも1つのフッ素原子を含む。
≪Fluorine-containing compounds≫
First, the fluorine-containing compound of the present invention (hereinafter referred to as fluorine-containing compound (C)) will be described. The fluorine-containing compound (C) is a compound that is a constituent component of the resist composition for immersion exposure according to the present invention, and is suitably used as an additive for the resist composition for immersion exposure.
The fluorine-containing compound (C) has a group represented by the following general formula (c) and contains at least one fluorine atom.
式(c)中、Qにおいて、1価の親水基としては、少なくとも1つの水素原子を有するものであればよく、たとえば水酸基(−OH)、カルボキシ基(−C(=O)OH)、アミノ基(−NH2)等が挙げられる。
Qは、上述のような1価の親水基から水素原子1つを除いた基であり、たとえば1価の親水基が−OHである場合、Qは−O−である。また、Qが−C(=O)OHである場合、Qは−C(=O)O−である。また、Qが−NH2である場合、Qは−NH−である。
Qとしては、−O−または−C(=O)O−が好ましく、−O−が最も好ましい。
In formula (c), in Q, the monovalent hydrophilic group may be any group having at least one hydrogen atom, such as a hydroxyl group (—OH), a carboxy group (—C (═O) OH), amino group (-NH 2), and the like.
Q is a group obtained by removing one hydrogen atom from a monovalent hydrophilic group as described above. For example, when the monovalent hydrophilic group is —OH, Q is —O—. When Q is -C (= O) OH, Q is -C (= O) O-. When Q is —NH 2 , Q is —NH—.
Q is preferably —O— or —C (═O) O—, and most preferably —O—.
R1はフッ素原子を有していてもよい炭素数2以上の炭化水素基である。
含フッ素化合物(C)は、その構造中に少なくとも1つのフッ素原子を有するものである。そのため、該含フッ素化合物(C)のR1以外の部分(たとえば後述する一般式(C−1)中のR2)にフッ素原子が含まれない場合は、R1はフッ素置換炭化水素基である。該含フッ素化合物(C)のR1以外の部分にフッ素原子が含まれる場合は、R1は無置換の炭化水素基であってもよく、フッ素置換炭化水素基であってもよい。
R 1 is a hydrocarbon group having 2 or more carbon atoms which may have a fluorine atom.
The fluorine-containing compound (C) has at least one fluorine atom in its structure. Therefore, when a portion other than R 1 of the fluorine-containing compound (C) (for example, R 2 in formula (C-1) described later) does not contain a fluorine atom, R 1 is a fluorine-substituted hydrocarbon group. is there. If it contains a fluorine atom in the portion other than the R 1 of the fluorine-containing compound (C), R 1 may be an unsubstituted hydrocarbon group may be a fluorine-substituted hydrocarbon group.
R1の炭化水素基は、炭素原子および水素原子のみからなる無置換の炭化水素基であってもよく、該無置換の炭化水素基の水素原子の一部または全部がフッ素原子で置換されたフッ素置換炭化水素基であってもよい。
炭化水素基は、脂肪族炭化水素基であってもよく、芳香族炭化水素基であってもよい。
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される。
脂肪族炭化水素基は、芳香族性を有さない炭化水素基である。脂肪族炭化水素基は、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。すなわち、脂肪族炭化水素基としては、無置換のアルキル基またはフッ素置換アルキル基が好ましい。
The hydrocarbon group for R 1 may be an unsubstituted hydrocarbon group consisting of only a carbon atom and a hydrogen atom, and a part or all of the hydrogen atoms of the unsubstituted hydrocarbon group are substituted with a fluorine atom. It may be a fluorine-substituted hydrocarbon group.
The hydrocarbon group may be an aliphatic hydrocarbon group or an aromatic hydrocarbon group.
Here, “aliphatic” in the claims and the specification is a relative concept with respect to aromatics, and is defined to mean groups, compounds, and the like that do not have aromaticity.
The aliphatic hydrocarbon group is a hydrocarbon group having no aromaticity. The aliphatic hydrocarbon group may be saturated or unsaturated, but is usually preferably saturated. That is, the aliphatic hydrocarbon group is preferably an unsubstituted alkyl group or a fluorine-substituted alkyl group.
無置換のアルキル基としては、直鎖状、分岐鎖状または環状のいずれであってもよく、また、直鎖状または分岐鎖状のアルキル基と環状アルキル基との組み合わせであってもよい。
無置換の直鎖状のアルキル基としては、炭素数2〜10が好ましく、炭素数2〜8がより好ましい。具体的には、たとえば、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、n−ヘプチル基、n−オクチル基、n−ノニル基、n−デカニル基等が挙げられる。
無置換の分岐鎖状のアルキル基としては、炭素数3〜10が好ましく、炭素数3〜8がより好ましい。分岐鎖状のアルキル基としては、第3級アルキル基が好ましく、特に、下記一般式(c−1)で表される基が好ましい。
The unsubstituted alkyl group may be linear, branched or cyclic, or a combination of a linear or branched alkyl group and a cyclic alkyl group.
As an unsubstituted linear alkyl group, C2-C10 is preferable and C2-C8 is more preferable. Specifically, for example, ethyl group, n-propyl group, n-butyl group, n-pentyl group, n-hexyl group, n-heptyl group, n-octyl group, n-nonyl group, n-decanyl group, etc. Is mentioned.
As an unsubstituted branched alkyl group, C3-C10 is preferable and C3-C8 is more preferable. As the branched alkyl group, a tertiary alkyl group is preferable, and a group represented by the following general formula (c-1) is particularly preferable.
R7〜R9のアルキル基としては、エチル基またはメチル基が好ましく、特にメチル基が好ましい。 As the alkyl group for R 7 to R 9 , an ethyl group or a methyl group is preferable, and a methyl group is particularly preferable.
無置換の環状のアルキル基としては、例えば、モノシクロアルカン、また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のポリ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。具体的には、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等のモノシクロアルキル基;アダマンチル基、ノルボルニル基、イソボルニル基、トリシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基等のポリシクロアルキル基などが挙げられる。
無置換の直鎖状または分岐鎖状のアルキル基と環状アルキル基との組み合わせとしては、直鎖状または分岐鎖状のアルキル基に置換基として環状のアルキル基が結合した基、環状のアルキル基に置換基として直鎖状または分岐鎖状のアルキル基が結合した基等が挙げられる。
Examples of the unsubstituted cyclic alkyl group include groups in which one hydrogen atom has been removed from a monocycloalkane or a polycycloalkane such as bicycloalkane, tricycloalkane, and tetracycloalkane. Specific examples include monocycloalkyl groups such as cyclopentyl group and cyclohexyl group; polycycloalkyl groups such as adamantyl group, norbornyl group, isobornyl group, tricyclodecanyl group, and tetracyclododecanyl group.
A combination of an unsubstituted linear or branched alkyl group and a cyclic alkyl group includes a group in which a cyclic alkyl group is bonded as a substituent to a linear or branched alkyl group, or a cyclic alkyl group And a group having a linear or branched alkyl group bonded thereto as a substituent.
フッ素置換アルキル基としては、上述した無置換のアルキル基の水素原子の一部または全部がフッ素原子で置換された基が挙げられる。
フッ素置換アルキル基は、無置換の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基であってもよく、無置換の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基(パーフルオロアルキル基)であってもよい。
R1において、フッ素置換アルキル基としては、直鎖状または分岐鎖状のフッ素置換アルキル基が好ましく、特に、−R41−R42[式中、R41は無置換の炭素数1〜9のアルキレン基であり、R42は炭素数1〜9のフッ素置換アルキル基である。但し、R41とR42との炭素数の合計は10以下である。]で表される基が好ましい。
式中、R41としては、炭素数1〜5の直鎖状または分岐鎖状のアルキレン基が好ましく、特にメチレン基、エチレン基、プロピレン基が好ましい。
R42としては、炭素数1〜5の直鎖状または分岐鎖状のフッ素置換アルキル基が好ましく、特にパーフルオロアルキル基が好ましい。なかでも、トリフルオロメチル基、テトラフルオロエチル基が好ましい。
Examples of the fluorine-substituted alkyl group include groups in which some or all of the hydrogen atoms of the above-described unsubstituted alkyl group are substituted with fluorine atoms.
The fluorine-substituted alkyl group may be a group in which part of the hydrogen atoms of the unsubstituted alkyl group is substituted with fluorine atoms, or a group in which all of the hydrogen atoms of the unsubstituted alkyl group are substituted with fluorine atoms ( Perfluoroalkyl group).
In R 1 , the fluorine-substituted alkyl group is preferably a linear or branched fluorine-substituted alkyl group, particularly —R 41 —R 42 [wherein R 41 is an unsubstituted C 1-9 carbon atom. An alkylene group, and R 42 is a fluorine-substituted alkyl group having 1 to 9 carbon atoms. However, the total number of carbon atoms of R 41 and R 42 is 10 or less. ] Is preferable.
In the formula, R 41 is preferably a linear or branched alkylene group having 1 to 5 carbon atoms, particularly preferably a methylene group, an ethylene group or a propylene group.
R 42 is preferably a linear or branched fluorine-substituted alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and particularly preferably a perfluoroalkyl group. Of these, a trifluoromethyl group and a tetrafluoroethyl group are preferable.
本発明の含フッ素化合物(C)は、上記一般式(c)で表される基を有し、かつフッ素原子を含むものであればよく、その構造は特に限定されない。たとえば一般式(c)で表される基を側鎖に有する高分子化合物(重合体、共重合体)であってもよく、低分子化合物(非重合体)であってもよい。
含フッ素化合物(C)が低分子化合物である場合、該含フッ素化合物(C)としては、下記一般式(C−1)で表される化合物(以下、化合物(C−1)という。)が好ましい。
含フッ素化合物(C)が高分子化合物である場合、該含フッ素化合物(C)としては、下記一般式(c1−1−1)、(c1−1−2)、(c1−1−3)または(c1−1−4)で表される構成単位を有する高分子化合物(以下、高分子化合物(C1)という。)が好ましい。
The fluorine-containing compound (C) of the present invention is not particularly limited as long as it has a group represented by the general formula (c) and contains a fluorine atom. For example, it may be a high molecular compound (polymer, copolymer) having a group represented by the general formula (c) in the side chain, or may be a low molecular compound (non-polymer).
When the fluorine-containing compound (C) is a low molecular compound, the fluorine-containing compound (C) is a compound represented by the following general formula (C-1) (hereinafter referred to as compound (C-1)). preferable.
When the fluorine-containing compound (C) is a polymer compound, examples of the fluorine-containing compound (C) include the following general formulas (c1-1-1), (c1-1-2), and (c1-1-3) Alternatively, a polymer compound having a structural unit represented by (c1-1-4) (hereinafter referred to as polymer compound (C1)) is preferable.
以下、化合物(C−1)、高分子化合物(C1)について、より詳細に説明する。 Hereinafter, the compound (C-1) and the polymer compound (C1) will be described in more detail.
[化合物(C−1)]
式(C−1)中、R2の有機基としては、芳香族環式基を含むものであり、芳香族環式基のみから構成されてもよく、芳香族環式基と、芳香族環式基以外の他の基とから構成されてもよい。
[Compound (C-1)]
In the formula (C-1), the organic group represented by R 2 includes an aromatic cyclic group, and may be composed only of an aromatic cyclic group. An aromatic cyclic group and an aromatic ring You may be comprised from other groups other than a formula group.
R2の有機基としては、置換基を有する芳香族炭化水素環から1個の水素原子を除いた基が好ましい。
前記芳香族炭化水素環の環骨格は、炭素数が6〜15であることが好ましく、例えば、ベンゼン環、ナフタレン環、フェナントレン環、アントラセン環等が挙げられる。これらの中でも、ベンゼン環が特に好ましい。
芳香族炭化水素環が有する置換基の数は、1つであってもよく、2つ以上であってもよく、好ましくは1つである。
As the organic group for R 2, a group in which one hydrogen atom has been removed from an aromatic hydrocarbon ring having a substituent is preferable.
The ring skeleton of the aromatic hydrocarbon ring preferably has 6 to 15 carbon atoms, and examples thereof include a benzene ring, a naphthalene ring, a phenanthrene ring, and an anthracene ring. Among these, a benzene ring is particularly preferable.
The number of substituents that the aromatic hydrocarbon ring has may be one, two or more, and preferably one.
前記芳香族炭化水素環が有する置換基として、好ましいものとしては、重合性基を含む置換基が挙げられる。
重合性基は、当該重合性基を有する化合物を、ラジカル重合等の重合を可能とする基である。重合性基としては、一般的に、単量体に用いられている重合性基を用いることができ、たとえば、エチレン性不飽和二重結合を有する基等が挙げられる。
エチレン性不飽和二重結合を有する基としては、たとえば、CH2=C(R03)−(CH2)b−で表される基、CH2=C(R03)−C(=O)−O−で表される基等が挙げられる。これらの中でも、CH2=C(R03)−(CH2)b−で表される基、CH2=C(R03)−C(=O)−O−で表される基が好ましい。
式中、R03は水素原子、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。
R03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鎖状のアルキル基が挙げられる。
また、R03のハロゲン化低級アルキル基として、具体的には、上記低級アルキル基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が挙げられる。該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。
R03は、水素原子、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、水素原子またはメチル基であることがさらに好ましい。
bは0〜2の整数であり、0または1が好ましく、0が最も好ましい。
Preferable examples of the substituent that the aromatic hydrocarbon ring has include a substituent containing a polymerizable group.
The polymerizable group is a group that allows the compound having the polymerizable group to undergo polymerization such as radical polymerization. Generally as a polymeric group, the polymeric group used for the monomer can be used, For example, the group etc. which have an ethylenically unsaturated double bond are mentioned.
Examples of the group having an ethylenically unsaturated double bond include a group represented by CH 2 ═C (R 03 ) — (CH 2 ) b —, CH 2 ═C (R 03 ) —C (═O). Group represented by -O-, etc. are mentioned. Among these, a group represented by CH 2 ═C (R 03 ) — (CH 2 ) b — and a group represented by CH 2 ═C (R 03 ) —C (═O) —O— are preferable.
In the formula, R 03 represents a hydrogen atom, a lower alkyl group or a halogenated lower alkyl group.
Specific examples of the lower alkyl group for R 03 include lower groups such as 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. Examples thereof include a linear or branched alkyl group.
Specific examples of the halogenated lower alkyl group for R 03 include groups in which some or all of the hydrogen atoms of the lower alkyl group have been substituted with halogen atoms. 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.
R 03 is more preferably a hydrogen atom, a lower alkyl group or a fluorinated lower alkyl group, and further preferably a hydrogen atom or a methyl group.
b is an integer of 0 to 2, preferably 0 or 1, and most preferably 0.
重合性基を含む置換基は、重合性基のみから構成される基であってもよく、重合性基と、重合性基以外の他の基とから構成される基であってもよい。
重合性基と、重合性基以外の他の基とから構成される基としては、たとえば、上述したような重合性基と、2価の連結基とから構成されるものが挙げられる。2価の連結基としては、たとえば、炭化水素基、ヘテロ原子を含む基等が挙げられる。炭化水素基としては、たとえば、上述したR01のアルキレン基と同様のものが挙げられる。ヘテロ原子とは、炭素原子および水素原子以外原子であり、たとえば酸素原子、窒素原子、硫黄原子、ハロゲン原子等が挙げられる。ヘテロ原子を含む基としては、たとえば、−O−、−C(=O)−、−C(=O)−O−、−NH−、−NR04(R04はアルキル基)−、−NH−C(=O)−、=N−、これらの基と2価の炭化水素基との組み合わせ等が挙げられる。
The substituent containing a polymerizable group may be a group composed only of a polymerizable group, or may be a group composed of a polymerizable group and another group other than the polymerizable group.
Examples of the group composed of a polymerizable group and a group other than the polymerizable group include those composed of a polymerizable group as described above and a divalent linking group. Examples of the divalent linking group include a hydrocarbon group and a group containing a hetero atom. Examples of the hydrocarbon group include those similar to the alkylene group of R 01 described above. A hetero atom is an atom other than a carbon atom and a hydrogen atom, and examples thereof include an oxygen atom, a nitrogen atom, a sulfur atom, and a halogen atom. As the group containing a hetero atom, for example, —O—, —C (═O) —, —C (═O) —O—, —NH—, —NR 04 (R 04 is an alkyl group) —, —NH -C (= O)-, = N-, combinations of these groups with divalent hydrocarbon groups, and the like.
本発明において、R2の有機基は、置換基として、重合性基を含む置換基を有する芳香族炭化水素環から1個の水素原子を除いた基が好ましい。中でも、重合性基を含む置換基として、一般式CH2=C(R03)−(CH2)b−で表される基、または一般式CH2=C(R03)−C(=O)−O−で表される基を有することが好ましい。式中、R03、bはそれぞれ前記と同じである。 In the present invention, the organic group of R 2 is preferably a group obtained by removing one hydrogen atom from an aromatic hydrocarbon ring having a substituent containing a polymerizable group as a substituent. Among them, as a substituent containing a polymerizable group, a group represented by the general formula CH 2 ═C (R 03 ) — (CH 2 ) b — or a general formula CH 2 ═C (R 03 ) —C (═O ) It is preferable to have a group represented by —O—. In the formula, R 03 and b are the same as defined above.
また、R2において、前記重合性基を含む置換基以外に、前記芳香族炭化水素環が有してもよい置換基としては、たとえば、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、ハロゲン化低級アルキル基、酸素原子(=O)等が挙げられる。
本発明においては、前記芳香族炭化水素環が、置換基として、少なくとも1つのフッ素原子を有することが好ましい。この場合、芳香族炭化水素環のフッ素化率、つまり該芳香族炭化水素環に含まれる水素原子およびフッ素原子の合計数に対するフッ素原子数の割合(%)は、10〜100%が好ましく、50〜100%がさらに好ましく、100%が最も好ましい。すなわち、芳香族炭化水素環における水素原子が全てフッ素原子で置換されていることが最も好ましい。
Further, in R 2 , in addition to the substituent containing the polymerizable group, examples of the substituent that the aromatic hydrocarbon ring may have include a halogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, and a halogenated lower alkyl group. Oxygen atom (= O) and the like.
In the present invention, the aromatic hydrocarbon ring preferably has at least one fluorine atom as a substituent. In this case, the fluorination rate of the aromatic hydrocarbon ring, that is, the ratio (%) of the number of fluorine atoms to the total number of hydrogen atoms and fluorine atoms contained in the aromatic hydrocarbon ring is preferably 10 to 100%, -100% is more preferable, and 100% is most preferable. That is, it is most preferable that all the hydrogen atoms in the aromatic hydrocarbon ring are substituted with fluorine atoms.
R3としては、前記R1と同様のものが挙げられる。 Examples of R 3 include the same as R 1 described above.
化合物(C−1)は、その構造中に少なくとも1つのフッ素原子を有するものである。そのため、前記R2がフッ素原子を有さない場合は、R3がフッ素原子を有する。前記R2がフッ素原子を有する場合、R3はフッ素原子を有していてもよく、フッ素原子を有していなくてもよい。また、前記R3がフッ素原子を有さない場合は、R2がフッ素原子を有する。前記R3がフッ素原子を有する場合、R2はフッ素原子を有していてもよく、フッ素原子を有していなくてもよい。 Compound (C-1) has at least one fluorine atom in its structure. Therefore, when R 2 does not have a fluorine atom, R 3 has a fluorine atom. When R 2 has a fluorine atom, R 3 may have a fluorine atom or may not have a fluorine atom. When R 3 does not have a fluorine atom, R 2 has a fluorine atom. When R 3 has a fluorine atom, R 2 may have a fluorine atom or may not have a fluorine atom.
化合物(C−1)としては、特に、下記一般式(C−1−1)、(C−1−2)、(C−1−3)または(C−1−4)で表される化合物が好ましい。 As the compound (C-1), in particular, a compound represented by the following general formula (C-1-1), (C-1-2), (C-1-3) or (C-1-4) Is preferred.
R51としては、前記R03と同様のものが挙げられる。R51は、水素原子、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好ましく、水素原子またはメチル基であることがより好ましい。
R52〜R55はそれぞれ独立に水素原子またはフッ素原子であって、R52〜R55のうちの少なくとも1つはフッ素原子である。R52〜R55は、製造しやすさ等を考慮すると、すべてフッ素原子であることが最も好ましい。
R56としては、前記R3と同様のものが挙げられる。特に、無置換またはフッ素置換の分岐鎖状のアルキル基が好ましく、無置換またはフッ素置換の第3級アルキル基、または前記−R41−R42で表される基がより好ましい。無置換またはフッ素置換の第3級アルキル基としては、前記一般式(c−1)で表される基が最も好ましい。
Examples of R 51 include the same as R 03 described above. R 51 is preferably a hydrogen atom, a lower alkyl group or a fluorinated lower alkyl group, more preferably a hydrogen atom or a methyl group.
R 52 to R 55 are each independently a hydrogen atom or a fluorine atom, and at least one of R 52 to R 55 is a fluorine atom. R 52 to R 55 are most preferably all fluorine atoms in view of ease of production.
Examples of R 56 include the same as R 3 described above. In particular, an unsubstituted or fluorine-substituted branched alkyl group is preferable, and an unsubstituted or fluorine-substituted tertiary alkyl group or a group represented by the above-mentioned —R 41 —R 42 is more preferable. As the unsubstituted or fluorine-substituted tertiary alkyl group, the group represented by the general formula (c-1) is most preferable.
R61としては、前記R51と同様のものが挙げられる。
R62〜R65はそれぞれ独立に水素原子またはフッ素原子である。R62〜R65は、製造しやすさ等を考慮すると、すべてフッ素原子であるか、またはすべて水素原子であることが好ましい。
R66としては、前記R56で挙げたフッ素原子を有していてもよい炭素数2以上の炭化水素基のうち、フッ素原子を有するものと同様のものが挙げられる。
Examples of R 61 include the same as R 51 .
R 62 to R 65 are each independently a hydrogen atom or a fluorine atom. R 62 to R 65 are preferably all fluorine atoms or all hydrogen atoms in consideration of ease of production.
Examples of R 66 include those similar to those having a fluorine atom among the hydrocarbon groups having 2 or more carbon atoms which may have a fluorine atom as described in R 56 .
化合物(C−1)としては、上記の中でも、一般式(C−1−1)または(C−1−4)で表される化合物が好ましい。中でも、下記一般式(C−1−11)、(C−1−12)、(C−1−41)、または(C−1−42)で表される化合物がより好ましい。 Among the above, the compound (C-1) is preferably a compound represented by the general formula (C-1-1) or (C-1-4). Especially, the compound represented by the following general formula (C-1-11), (C-1-12), (C-1-41), or (C-1-42) is more preferable.
化合物(C−1)は、そのまま、レジスト組成物の添加剤として好適に用いることができる。
また、化合物(C−1)が、前記一般式(C−1−1)、(C−1−2)、(C−1−3)または(C−1−4)で表される化合物のように、重合性基を含む化合物である場合、該化合物(C−1)は、単独で重合させるか、または他の重合性化合物と共重合させることにより、高分子化合物とすることができる。かかる高分子化合物は、化合物(C−1)と同様、液浸露光用レジスト組成物の添加剤として好適に用いることができる。
上記のうち、一般式(C−1−1)、(C−1−2)、(C−1−3)または(C−1−4)で表される化合物は、後述する高分子化合物(C1)の製造用としても有用である。
Compound (C-1) can be suitably used as it is as an additive for a resist composition.
The compound (C-1) is a compound represented by the general formula (C-1-1), (C-1-2), (C-1-3) or (C-1-4). Thus, when it is a compound containing a polymeric group, this compound (C-1) can be made into a high molecular compound by polymerizing alone or copolymerizing with another polymerizable compound. Such a polymer compound can be suitably used as an additive for a resist composition for immersion exposure, like the compound (C-1).
Among the above, the compound represented by the general formula (C-1-1), (C-1-2), (C-1-3) or (C-1-4) is a polymer compound (described later) It is also useful for the production of C1).
[高分子化合物(C1)]
高分子化合物(C1)は、前記一般式(c1−1−1)、(c1−1−2)、(c1−1−3)または(c1−1−4)で表される構成単位(以下、構成単位(c1)という。)を有する。
一般式(c1−1−1)〜(c1−1−4)中のR51〜R56、R61〜R66はそれぞれ前記一般式(C−1−1)〜(C−1−4)中のR51〜R56、R61〜R66と同じである。
[Polymer Compound (C1)]
The polymer compound (C1) is a structural unit represented by the general formula (c1-1-1), (c1-1-2), (c1-1-3) or (c1-1-4) And a structural unit (c1)).
R 51 to R 56 and R 61 to R 66 in the general formulas (c1-1-1) to (c1-1-4) are respectively the general formulas (C-1-1) to (C-1-4). R 51 to R 56 and R 61 to R 66 are the same.
高分子化合物(C1)は、構成単位(c1)として、前記一般式(c1−1−1)または(c1−1−2)で表される構成単位を有することが好ましく、一般式(c1−1−1)で表される構成単位を有することがより好ましい。特に、下記一般式(c1−1−11)または(c1−1−12)で表される構成単位を有することが好ましい。 The polymer compound (C1) preferably has a structural unit represented by the general formula (c1-1-1) or (c1-1-2) as the structural unit (c1). It is more preferable to have the structural unit represented by 1-1). In particular, it is preferable to have a structural unit represented by the following general formula (c1-1-11) or (c1-1-12).
高分子化合物(C1)中、構成単位(c1)の割合は、高分子化合物(C1)を構成する全構成単位の合計に対し、30〜100モル%が好ましく、50〜100モル%がより好ましく、60〜100モル%がさらに好ましい。 In the polymer compound (C1), the proportion of the structural unit (c1) is preferably from 30 to 100 mol%, more preferably from 50 to 100 mol%, based on the total of all the structural units constituting the polymer compound (C1). 60 to 100 mol% is more preferable.
高分子化合物(C1)は、本発明の効果を損なわない範囲で、構成単位(c1)以外の構成単位を有していてもよい。かかる構成単位としては、特に限定されないが、前記一般式(C−1−1)〜(C−1−4)のいずれかで表される化合物と共重合可能な化合物から誘導される構成単位が好ましい。かかる構成単位としては、たとえば、後述する液浸露光用レジスト組成物において、樹脂成分(A1)が有していてもよいものとして挙げた構成単位(a1)〜(a4)、ヒドロキシスチレンから誘導される構成単位、スチレンから誘導される構成単位等が挙げられる。特に、構成単位(a1)であることが好ましい。 The polymer compound (C1) may have a structural unit other than the structural unit (c1) as long as the effects of the present invention are not impaired. Such a structural unit is not particularly limited, but there is a structural unit derived from a compound copolymerizable with the compound represented by any one of the general formulas (C-1-1) to (C-1-4). preferable. Examples of such structural units are derived from the structural units (a1) to (a4) and hydroxystyrene listed as the resin component (A1) may have in the resist composition for immersion exposure described later. And structural units derived from styrene. In particular, the structural unit (a1) is preferable.
高分子化合物(C1)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、特に限定されるものではないが、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がより好ましく、1.2〜2.5が最も好ましい。なお、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 (C1) is not specifically limited, 2000-50000 are preferable, 3000-30000 are more preferable, 5000- 20000 is most preferred. If it is smaller than the upper limit of this range, there is sufficient solubility in a resist solvent to be used as a resist, and if it is larger than the lower limit of this range, dry etching resistance and resist pattern cross-sectional shape are good.
Further, the dispersity (Mw / Mn) is preferably 1.0 to 5.0, more preferably 1.0 to 3.0, and most preferably 1.2 to 2.5. In addition, Mn shows a number average molecular weight.
高分子化合物(C1)は、液浸露光用レジスト組成物の添加剤として好適に用いることができる。 The polymer compound (C1) can be suitably used as an additive for a resist composition for immersion exposure.
<含フッ素化合物(C)の製造方法>
本発明の含フッ素化合物(C)は、たとえば、−QH[Qは前記と同じである。]で表される親水基を有する化合物の親水基に、−C(=O)−R1[R1は前記と同じである。]で表される基を導入することにより製造できる。
−C(=O)−R1で表される基の導入は、従来公知の方法を利用して行うことができる。たとえば前記一般式(C−1)で表される化合物(C−1)を例に挙げると、下記一般式(I)で表される化合物(以下、化合物(I)という。)と、下記一般式(II)で表される化合物(II)とを反応させることにより化合物(C−1)を製造できる。
<Method for producing fluorine-containing compound (C)>
In the fluorine-containing compound (C) of the present invention, for example, -QH [Q is the same as described above. In the hydrophilic group of the compound having a hydrophilic group represented by the formula: —C (═O) —R 1 [R 1 is as defined above. It can manufacture by introduce | transducing group represented by this.
Introduction of the group represented by —C (═O) —R 1 can be carried out using a conventionally known method. For example, taking the compound (C-1) represented by the general formula (C-1) as an example, a compound represented by the following general formula (I) (hereinafter referred to as compound (I)) and the following general formula Compound (C-1) can be produced by reacting compound (II) represented by formula (II).
Xhのハロゲン原子としては、臭素原子、塩素原子、ヨウ素原子、フッ素原子等が挙げられる。Xhとしては、反応性に優れることから、臭素原子または塩素原子が好ましく、塩素原子が特に好ましい。
化合物(I)と化合物(II)とを反応させる方法としては、特に限定されないが、たとえば、反応溶媒中、塩基の存在下で、化合物(I)および化合物(II)を接触させる方法が挙げられる。該方法は、Xhがハロゲン原子である場合は、たとえば、塩基の存在下、化合物(I)が反応溶媒に溶解した溶液に、化合物(II)を添加することにより実施できる。また、Xhが水酸基である場合は、たとえば、塩基および縮合剤の存在下、化合物(II)が反応溶媒に溶解した溶液に、化合物(I)を添加することにより、化合物(I)と化合物(II)とを反応(縮合反応)させることができる。また、Xhが水酸基である場合は、たとえば、酸の存在下、化合物(II)が反応溶媒に溶解した溶液に、化合物(I)を添加することにより、化合物(I)と化合物(II)とを反応(縮合反応)させることができる。
化合物(I)、化合物(II)としては、市販のものを用いてもよく、合成してもよい。
反応溶媒としては、原料である化合物(I)および化合物(II)を溶解できるものであればよく、具体的には、テトラヒドロフラン(THF)、アセトン、ジメチルホルムアミド(DMF)、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド(DMSO)、アセトニトリル等が挙げられる。
塩基としては、たとえばトリエチルアミン、4−ジメチルアミノピリジン(DMAP)、ピリジン等の有機塩基;水素化ナトリウム、K2CO3、Cs2CO3等の無機塩基等が挙げられる。
酸としては、脱水縮合で通常用いられるものを使用することができ、具体的には塩酸、硫酸、リン酸等の無機酸類や、メタンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、p−トルエンスルホン酸等の有機酸類が挙げられる。これらは単独で使用しても良いし、2種類以上を組み合わせて使用しても良い。
縮合剤としては、例えばエチルジイソプロピルアミノカルボジイミド塩酸塩(EDCI)、ジシクロヘキシルカルボキシイミド(DCC)、ジイソプロピルカルボジイミド、カルボジイミダゾール等のカルボジイミド試薬やテトラエチルピロホスフェイト、ベンゾトリアゾール−N−ヒドロキシトリスジメチルアミノホスホニウムヘキサフルオロリン化物塩(Bop試薬)等が挙げられる。
化合物(II)の添加量は、化合物(I)に対し、およそ1〜3モル倍量が好ましく、1〜2モル倍量がより好ましい。
反応温度は、−20〜40℃が好ましく、0〜30℃がより好ましい。
反応時間は、化合物(I)および化合物(II)の反応性や反応温度等によっても異なるが、通常、30〜240分間が好ましく、60〜180分間がより好ましい。
Examples of the halogen atom for X h, a bromine atom, a chlorine atom, an iodine atom and a fluorine atom. X h is preferably a bromine atom or a chlorine atom because of excellent reactivity, and a chlorine atom is particularly preferred.
The method of reacting compound (I) and compound (II) is not particularly limited, and examples thereof include a method of bringing compound (I) and compound (II) into contact in the reaction solvent in the presence of a base. . The method if X h is a halogen atom, for example, the presence of a base, to a solution compound (I) is dissolved in a reaction solvent can be carried out by adding the compound (II). When Xh is a hydroxyl group, for example, compound (I) and compound are added by adding compound (I) to a solution in which compound (II) is dissolved in a reaction solvent in the presence of a base and a condensing agent. (II) can be reacted (condensation reaction). When X h is a hydroxyl group, for example, compound (I) and compound (II) are added by adding compound (I) to a solution in which compound (II) is dissolved in a reaction solvent in the presence of an acid. Can be reacted (condensation reaction).
As compound (I) and compound (II), commercially available products may be used or synthesized.
Any reaction solvent may be used as long as it can dissolve the starting compounds (I) and (II). Specifically, tetrahydrofuran (THF), acetone, dimethylformamide (DMF), dimethylacetamide, dimethylsulfoxide ( DMSO), acetonitrile and the like.
Examples of the base include organic bases such as triethylamine, 4-dimethylaminopyridine (DMAP) and pyridine; inorganic bases such as sodium hydride, K 2 CO 3 and Cs 2 CO 3 .
As the acid, those usually used in dehydration condensation can be used. Specifically, inorganic acids such as hydrochloric acid, sulfuric acid, phosphoric acid, methanesulfonic acid, trifluoromethanesulfonic acid, benzenesulfonic acid, p-toluene. Examples include organic acids such as sulfonic acid. These may be used alone or in combination of two or more.
Examples of the condensing agent include carbodiimide reagents such as ethyldiisopropylaminocarbodiimide hydrochloride (EDCI), dicyclohexylcarboimide (DCC), diisopropylcarbodiimide, carbodiimidazole, tetraethylpyrophosphate, benzotriazole-N-hydroxytrisdimethylaminophosphonium hexa Fluorophosphide salt (Bop reagent) and the like.
The amount of compound (II) added is preferably about 1 to 3 mol times, more preferably 1 to 2 mol times the amount of compound (I).
The reaction temperature is preferably -20 to 40 ° C, more preferably 0 to 30 ° C.
The reaction time varies depending on the reactivity of compound (I) and compound (II), the reaction temperature, etc., but is usually preferably 30 to 240 minutes, more preferably 60 to 180 minutes.
また、含フッ素化合物(C)が高分子化合物である場合、所望の構成単位を誘導するモノマー(たとえば前記一般式(C−1−1)〜(C−1−4)のいずれかで表される化合物)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、−QH[Qは前記と同じである。]で表される親水基を有する高分子化合物(ポチヒドロキシスチレン等のヒドロキシスチレン系樹脂、アクリル系樹脂等)の親水基に、上述のように、−C(=O)−R1[R1は前記と同じである。]で表される基を導入することによっても製造できる。
Further, when the fluorine-containing compound (C) is a polymer compound, it is represented by any of the monomers (for example, the general formulas (C-1-1) to (C-1-4) that derive a desired structural unit). For example, by known radical polymerization using a radical polymerization initiator such as azobisisobutyronitrile (AIBN).
Further, -QH [Q is the same as described above. The hydrophilic groups of the polymer compound having a hydrophilic group represented by (hydroxystyrene-based resin such as spots hydroxystyrene, acrylic resin, etc.), as described above, -C (= O) -R 1 [R 1 Is the same as above. It can also be produced by introducing a group represented by
上述した本発明の含フッ素化合物(C)は、従来知られていない新規なものである。
含フッ素化合物(C)は、レジスト組成物の添加剤として好適に用いることができ、含フッ素化合物(C)が添加されたレジスト組成物は、液浸露光用として有用である。
含フッ素化合物(C)が添加されるレジスト組成物としては、液浸露光用として用いられるものであればよく、特に限定されないが、酸の作用によりアルカリ現像液に対する溶解性が変化する基材成分、および放射線の照射により酸を発生する酸発生剤成分を含有する化学増幅型のレジスト組成物が好適である。
含フッ素化合物(C)は、特に、下記本発明の液浸露光用レジスト組成物用として好適である。
The above-described fluorine-containing compound (C) of the present invention is a novel compound that has not been known so far.
The fluorine-containing compound (C) can be suitably used as an additive for the resist composition, and the resist composition to which the fluorine-containing compound (C) is added is useful for immersion exposure.
The resist composition to which the fluorine-containing compound (C) is added is not particularly limited as long as it is used for immersion exposure, but the base material component whose solubility in an alkaline developer is changed by the action of an acid. A chemically amplified resist composition containing an acid generator component that generates an acid upon irradiation with radiation is suitable.
The fluorine-containing compound (C) is particularly suitable for the resist composition for immersion exposure of the present invention described below.
≪液浸露光用レジスト組成物≫
本発明の液浸露光用レジスト組成物は、酸の作用によりアルカリ現像液に対する溶解性が変化する基材成分(A)(以下、(A)成分という。)、放射線の照射により酸を発生する酸発生剤成分(B)(以下、(B)成分という。)、および前記一般式(c)で表される基を有し、少なくとも1つのフッ素原子を含む含フッ素化合物(C)(以下、(C)成分という。)を含有する。
≪Resist composition for immersion exposure≫
The resist composition for immersion exposure of the present invention generates a base component (A) (hereinafter referred to as component (A)) whose solubility in an alkaline developer is changed by the action of an acid, and generates an acid upon irradiation with radiation. An acid generator component (B) (hereinafter referred to as (B) component), and a fluorine-containing compound (C) having a group represented by the general formula (c) and containing at least one fluorine atom (hereinafter, (Referred to as component (C)).
<(A)成分>
(A)成分としては、通常、化学増幅型レジスト用の基材成分として用いられている有機化合物を1種単独で、又は2種以上を混合して使用することができる。
ここで、「基材成分」とは、膜形成能を有する有機化合物であり、好ましくは分子量が500以上の有機化合物が用いられる。該有機化合物の分子量が500以上であることにより、膜形成能が向上し、また、ナノレベルのレジストパターンを形成しやすい。
前記分子量が500以上の有機化合物は、分子量が500以上2000未満の低分子量の有機化合物(以下、低分子化合物という。)と、分子量が2000以上の高分子量の樹脂(高分子材料)とに大別される。前記低分子化合物としては、通常、非重合体が用いられる。樹脂(重合体、共重合体)の場合は、「分子量」としてGPC(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の質量平均分子量を用いるものとする。以下、単に「樹脂」という場合は、分子量が2000以上の樹脂を示すものとする。
(A)成分としては、酸の作用によりアルカリ溶解性が変化する樹脂を用いることができ、酸の作用によりアルカリ溶解性が変化する低分子材料を用いることもできる。
<(A) component>
As the component (A), organic compounds that are usually used as base material components for chemically amplified resists can be used singly or in combination of two or more.
Here, the “base material component” is an organic compound having a film forming ability, and an organic compound having a molecular weight of 500 or more is preferably used. When the molecular weight of the organic compound is 500 or more, the film-forming ability is improved and a nano-level resist pattern is easily formed.
The organic compound having a molecular weight of 500 or more is largely classified into a low molecular weight organic compound having a molecular weight of 500 or more and less than 2000 (hereinafter referred to as a low molecular compound) and a high molecular weight resin having a molecular weight of 2000 or more (polymer material). Separated. As the low molecular weight compound, a non-polymer is usually used. In the case of a resin (polymer, copolymer), a polystyrene-reduced mass average molecular weight by GPC (gel permeation chromatography) is used as the “molecular weight”. Hereinafter, the term “resin” refers to a resin having a molecular weight of 2000 or more.
As the component (A), a resin whose alkali solubility is changed by the action of an acid can be used, and a low molecular weight material whose alkali solubility is changed by the action of an acid can also be used.
本発明の液浸露光用レジスト組成物がネガ型レジスト組成物である場合、(A)成分としてはアルカリ現像液に可溶性の基材成分が用いられ、さらに当該ネガ型レジスト組成物に架橋剤が配合される。
かかるネガ型レジスト組成物は、露光により(B)成分から酸が発生すると、当該酸が作用して基材成分と架橋剤との間で架橋が起こり、アルカリ現像液に対して難溶性へ変化する。そのため、レジストパターンの形成において、当該ネガ型レジスト組成物を基板上に塗布して得られるレジスト膜を選択的に露光すると、露光部はアルカリ現像液に対して難溶性へ転じる一方で、未露光部はアルカリ現像液に対して可溶性のまま変化しないので、アルカリ現像することによりレジストパターンが形成できる。
ネガ型レジスト組成物の(A)成分としては、通常、アルカリ現像液に対して可溶性の樹脂(以下、アルカリ可溶性樹脂という。)が用いられる。
アルカリ可溶性樹脂としては、α−(ヒドロキシアルキル)アクリル酸、またはα−(ヒドロキシアルキル)アクリル酸の低級アルキルエステルから選ばれる少なくとも一つから誘導される単位を有する樹脂が、膨潤の少ない良好なレジストパターンが形成でき、好ましい。なお、α−(ヒドロキシアルキル)アクリル酸は、カルボキシ基が結合するα位の炭素原子に水素原子が結合しているアクリル酸と、このα位の炭素原子にヒドロキシアルキル基(好ましくは炭素数1〜5のヒドロキシアルキル基)が結合しているα−ヒドロキシアルキルアクリル酸の一方または両方を示す。
架橋剤としては、例えば、通常は、メチロール基またはアルコキシメチル基を有するグリコールウリルなどのアミノ系架橋剤を用いると、膨潤の少ない良好なレジストパターンが形成でき、好ましい。架橋剤の配合量は、アルカリ可溶性樹脂100質量部に対し、1〜50質量部であることが好ましい。
When the resist composition for immersion exposure of the present invention is a negative resist composition, as the component (A), a base material component that is soluble in an alkali developer is used, and a cross-linking agent is added to the negative resist composition. Blended.
In such a negative resist composition, when an acid is generated from the component (B) by exposure, the acid acts to cause crosslinking between the base material component and the crosslinking agent, resulting in poor solubility in an alkali developer. To do. Therefore, in the formation of the resist pattern, when the resist film obtained by applying the negative resist composition on the substrate is selectively exposed, the exposed portion turns into poorly soluble in an alkaline developer, while unexposed. Since the portion remains soluble in the alkali developer and does not change, a resist pattern can be formed by alkali development.
As the component (A) of the negative resist composition, a resin that is soluble in an alkali developer (hereinafter referred to as an alkali-soluble resin) is usually used.
As the alkali-soluble resin, a resin having a unit derived from at least one selected from α- (hydroxyalkyl) acrylic acid or a lower alkyl ester of α- (hydroxyalkyl) acrylic acid is a good resist with little swelling. A pattern can be formed, which is preferable. Α- (Hydroxyalkyl) acrylic acid includes acrylic acid in which a hydrogen atom is bonded to the α-position carbon atom to which the carboxy group is bonded, and a hydroxyalkyl group (preferably having 1 carbon atom) in the α-position carbon atom. One or both of [alpha] -hydroxyalkylacrylic acids to which (5) hydroxyalkyl groups) are attached.
As the crosslinking agent, for example, it is usually preferable to use an amino crosslinking agent such as glycoluril having a methylol group or an alkoxymethyl group because a good resist pattern with less swelling can be formed. It is preferable that the compounding quantity of a crosslinking agent is 1-50 mass parts with respect to 100 mass parts of alkali-soluble resin.
本発明の液浸露光用レジスト組成物がポジ型レジスト組成物である場合、(A)成分としては、酸の作用によりアルカリ現像液に対する溶解性が増大する基材成分が用いられる。該(A)成分は、露光前はアルカリ現像液に対して難溶性であり、露光により前記(B)成分から酸が発生すると、該酸の作用によりアルカリ現像液に対する溶解性が増大する。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基板上に塗布して得られるレジスト膜に対して選択的に露光すると、露光部は、アルカリ現像液に対して難溶性から可溶性に変化する一方で、未露光部はアルカリ難溶性のまま変化しないので、アルカリ現像することによりレジストパターンが形成できる。 When the resist composition for immersion exposure according to the present invention is a positive resist composition, as the component (A), a base material component whose solubility in an alkaline developer is increased by the action of an acid is used. The component (A) is hardly soluble in an alkali developer before exposure. When an acid is generated from the component (B) by exposure, the solubility in the alkali developer is increased by the action of the acid. Therefore, in the formation of the resist pattern, when the resist film obtained by applying the positive resist composition on the substrate is selectively exposed, the exposed portion changes from poorly soluble to soluble in an alkaline developer. On the other hand, since the unexposed portion remains hardly soluble in alkali and does not change, a resist pattern can be formed by alkali development.
本発明のレジスト組成物において、(A)成分は、酸の作用によりアルカリ現像液に対する溶解性が増大する基材成分であることが好ましい。すなわち、本発明のレジスト組成物は、ポジ型レジスト組成物であることが好ましい。
該(A)成分は、酸の作用によりアルカリ現像液に対する溶解性が増大する樹脂成分(A1)(以下、(A1)成分ということがある。)であってもよく、酸の作用によりアルカリ現像液に対する溶解性が増大する低分子化合物(A2)(以下、(A2)成分ということがある。)であってもよく、これらの混合物であってもよい。
In the resist composition of the present invention, the component (A) is preferably a base material component whose solubility in an alkaline developer is increased by the action of an acid. That is, the resist composition of the present invention is preferably a positive resist composition.
The component (A) may be a resin component (A1) (hereinafter also referred to as component (A1)) whose solubility in an alkaline developer is increased by the action of an acid. It may be a low molecular compound (A2) (hereinafter sometimes referred to as the component (A2)) whose solubility in a liquid is increased, or a mixture thereof.
[(A1)成分]
(A1)成分としては、通常、化学増幅型レジスト用の基材成分として用いられている樹脂成分(ベース樹脂)を1種単独で、又は2種以上を混合して使用することができる。
本発明において、(A1)成分としては、アクリル酸エステルから誘導される構成単位を含有するものが好ましい。
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、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。
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を意味する。
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鎖状のアルキル基が挙げられる。
また、ハロゲン化低級アルキル基として、具体的には、上記「α位の置換基としての低級アルキル基」の水素原子の一部または全部を、ハロゲン原子で置換した基が挙げられる。該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。
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、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、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。
[(A1) component]
As the component (A1), resin components (base resins) that are usually used as base components for chemically amplified resists can be used alone or in combination of two or more.
In the present invention, the component (A1) preferably contains a structural unit derived from an acrylate ester.
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 lower alkyl group and a halogenated lower alkyl group.
Note that the α-position (α-position carbon atom) of a structural unit derived from an acrylate ester means 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.
Specific examples of the halogenated lower alkyl group include groups in which part or all of the hydrogen atoms in the above-mentioned “lower alkyl group as a substituent at the α-position” are substituted with halogen atoms. 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.
In the present invention, the α-position of the acrylate ester is preferably a hydrogen atom, a lower alkyl group or a halogenated lower alkyl group, and is a hydrogen atom, a lower alkyl group or a fluorinated lower alkyl group. In view of industrial availability, a hydrogen atom or a methyl group is most preferable.
(A1)成分は、特に、酸解離性溶解抑制基を含むアクリル酸エステルから誘導される構成単位(a1)を有することが好ましい。
また、(A1)成分は、構成単位(a1)に加えて、さらに、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。
(A1)成分は、構成単位(a1)に加えて、または構成単位(a1)および(a2)に加えて、さらに、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)を有することが好ましい。
The component (A1) particularly preferably has a structural unit (a1) derived from an acrylate ester containing an acid dissociable, dissolution inhibiting group.
In addition to the structural unit (a1), the component (A1) preferably further has a structural unit (a2) derived from an acrylate ester containing a lactone-containing cyclic group.
The component (A1) is a structural unit 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 units (a1) and (a2). It is preferable to have (a3).
・構成単位(a1)
構成単位(a1)における酸解離性溶解抑制基は、解離前は(A1)成分全体をアルカリ現像液に対して難溶とするアルカリ溶解抑制性を有するとともに、酸により解離してこの(A1)成分全体のアルカリ現像液に対する溶解性を増大させるものであり、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 acid dissociable, dissolution inhibiting group in the structural unit (a1) has an alkali dissolution inhibiting property that makes the entire component (A1) difficult to dissolve in an alkali developer before dissociation, and dissociates with an acid. This increases the solubility of the entire component in an alkaline developer, and those that have been proposed as acid dissociable, dissolution inhibiting groups 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。
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。
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.
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.
「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−ペンチル基、tert−ヘプチル基等が挙げられる。
“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-pentyl group, and a tert-heptyl group. .
「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。
構成単位(a1)における「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」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。「脂肪族環式基」は、多環式基であることが好ましい。
脂肪族環式基としては、例えば、低級アルキル基、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が挙げられる。より具体的には、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。
The “aliphatic cyclic group” means a monocyclic group or a polycyclic group having no aromaticity.
The “aliphatic cyclic group” in the structural unit (a1) 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.
The basic ring structure excluding the substituent of the “aliphatic cyclic 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. The “aliphatic cyclic group” is preferably a polycyclic group.
Examples of the aliphatic cyclic group include monocycloalkanes, bicycloalkanes, tricycloalkanes, tetracycloalkanes which may or may not be substituted with a lower alkyl group, a fluorine atom or a fluorinated alkyl group. And groups obtained by removing one or more hydrogen atoms from a polycycloalkane. More specifically, 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 are exemplified. .
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”−1)〜(a1”−6)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、シクロヘキシル基、シクロペンチル基、ノルボルニル基、トリシクロデカニル基、テトラシクロドデカニ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。 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 the structural units represented by the following general formulas (a1 ″ -1) to (a1 ″ -6), an adamantyl group like a group bonded to an oxygen atom of a carbonyloxy group (—C (O) —O—) An aliphatic cyclic group such as a cyclohexyl group, a cyclopentyl group, a norbornyl group, a tricyclodecanyl group, or a tetracyclododecanyl group, and a branched alkylene group having a tertiary carbon atom bonded thereto. Groups.
一般式(a1”−1)〜(a1”−6)において、Rの低級アルキル基またはハロゲン化低級アルキル基は、上記アクリル酸エステルのα位に結合していてよい低級アルキル基またはハロゲン化低級アルキル基と同様である。 In the general formulas (a1 ″ -1) to (a1 ″ -6), the lower alkyl group or halogenated lower alkyl group of R is a lower alkyl group or halogenated lower alkyl which may be bonded to the α-position of the acrylate ester. It is the same as the alkyl group.
「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, it is preferable that at least one of R 1 ′ and R 2 ′ is 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」と同様のものが例示できる。
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” Examples thereof are the same as those in the formula group.
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. In particular, it is 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 or more selected from the group consisting of structural units represented by the following general formula (a1-0-1) and structural units represented by the following general formula (a1-0-2): Is preferably used.
一般式(a1−0−1)において、Rの低級アルキル基またはハロゲン化低級アルキル基は、上記アクリル酸エステルのα位に結合していてよい低級アルキル基またはハロゲン化低級アルキル基と同様である。
X1は、酸解離性溶解抑制基であれば特に限定されることはなく、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), the lower alkyl group or halogenated lower alkyl group for R is the same as the lower alkyl group or halogenated lower alkyl group that may be bonded to the α-position of the acrylate ester. .
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. And tertiary alkyl ester type acid dissociable, dissolution inhibiting groups are 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1〜10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こと以外は前記「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。
Y2が炭素数1〜10のアルキレン基である場合、炭素数1〜6であることが更に好ましく、炭素数1〜4であることが特に好ましく、炭素数1〜3であることが最も好ましい。
Y2が2価の脂肪族環式基である場合、シクロペンタン、シクロヘキサン、ノルボルナン、イソボルナン、アダマンタン、トリシクロデカン、テトラシクロドデカンから水素原子が二個以上除かれた基であることが特に好ましい。
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 10 carbon atoms or a divalent aliphatic cyclic group, and a group in which two or more hydrogen atoms are removed is used as the aliphatic cyclic group. Except for the above, the same “aliphatic cyclic group” as described above can be used.
When Y 2 is an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, it is more preferably 1 to 6 carbon atoms, particularly preferably 1 to 4 carbon atoms, and most preferably 1 to 3 carbon atoms. .
When Y 2 is a divalent aliphatic cyclic group, a group in which two or more hydrogen atoms have been removed from cyclopentane, cyclohexane, norbornane, isobornane, adamantane, tricyclodecane, or tetracyclododecane is particularly preferable. .
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る。 More specifically, examples of the structural unit (a1) include structural units represented by the following general formulas (a1-1) to (a1-4).
式中、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が挙げられる。
R1’、R2’、n、Yとしては、それぞれ、上述の「アセタール型酸解離性溶解抑制基」の説明において挙げた一般式(p1)におけるR1’、R2’、n、Yと同様のものが挙げられる。
Y2としては、上述の一般式(a1−0−2)におけるY2と同様のものが挙げられる。
Wherein, X 'include those of the same tertiary alkyl ester-type acid dissociable, dissolution inhibiting groups as those described above for X 1.
R 1 ', R 2', n, as the Y, respectively, R 1 in the general formula listed in the description of "acetal-type acid dissociable, dissolution inhibiting group" described above (p1) ', R 2' , n, Y The same thing is mentioned.
The Y 2, the same groups as those described above for Y 2 in the general formula (a1-0-2).
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.
上記の中でも、一般式(a1−1)で表される構成単位が好ましく、具体的には(a1−1−1)〜(a1−1−6)および(a1−1−35)〜(a1−1−41)なる群から選択される少なくとも1種を用いることがより好ましい。
さらに、構成単位(a1)としては、特に式(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)で表されるものや、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)も好ましい。
Among the above, the structural unit represented by the general formula (a1-1) is preferable, and specifically, (a1-1-1) to (a1-1-6) and (a1-1-35) to (a1). It is more preferable to use at least one selected from the group -1-41).
Furthermore, as the structural unit (a1), in particular, those represented by the following general formula (a1-1-01) including the structural units of the formulas (a1-1-1) to (a1-1-4) The following general formula (a1-1-02) including the structural units of formulas (a1-1-35) to (a1-1-41) is also 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、メチル基またはエチル基が好ましい。
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または2が好ましく、2が最も好ましい。
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.
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.
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。
(A1)成分中、構成単位(a1)の割合は、(A1)成分を構成する全構成単位に対し、10〜80モル%が好ましく、20〜70モル%がより好ましく、25〜50モル%がさらに好ましい。下限値以上とすることによって、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。
As the structural unit (a1), one type may be used alone, or two or more types may be used in combination.
In the component (A1), the proportion of the structural unit (a1) is preferably 10 to 80 mol%, more preferably 20 to 70 mol%, more preferably 25 to 50 mol%, based on all structural units constituting the component (A1). Is more preferable. By setting it to the lower limit value or more, a pattern can be easily obtained when the resist composition is used, and by setting it to the upper limit value or less, it is possible to balance with other structural units.
・構成単位(a2)
構成単位(a2)は、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である。
ここで、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、(A1)成分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、水を含有する現像液との親和性を高めたりするうえで有効なものである。
-Structural unit (a2)
The structural unit (a2) is a structural unit derived from an acrylate ester containing a lactone-containing cyclic group.
Here, 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.
When the component (A1) is used for forming a resist film, the lactone cyclic group of the structural unit (a2) increases the adhesion of the resist film to the substrate or has an affinity for a developer containing water. It is effective in raising.
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一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は前記構成単位(a1)におけるRと同様である。
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。
R in the general formulas (a2-1) to (a2-5) is the same as R in the structural unit (a1).
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.
構成単位(a2)としては、前記一般式(a2−1)〜(a2−5)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種が好ましく、一般式(a2−1)〜(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種がより好ましい。なかでも、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)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種が好ましい。 As the structural unit (a2), at least one selected from the group consisting of structural units represented by the general formulas (a2-1) to (a2-5) is preferable, and the general formulas (a2-1) to ( At least one selected from the group consisting of structural units represented by a2-3) is more preferred. Among them, chemical formulas (a2-1-1), (a2-1-2), (a2-2-1), (a2-2-2), (a2-3-1), (a2-3-2) ), (A2-3-9) and (a2-3-10), at least one selected from the group consisting of structural units represented by (a2-3-10) is preferred.
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。
(A1)成分中、構成単位(a2)の割合は、(A1)成分を構成する全構成単位の合計に対して、5〜60モル%が好ましく、10〜50モル%がより好ましく、20〜50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 (a2), one type may be used alone, or two or more types may be used in combination.
In the component (A1), the proportion of the structural unit (a2) is preferably 5 to 60 mol%, more preferably 10 to 50 mol%, with respect to the total of all the structural units constituting the component (A1). 50 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)
構成単位(a3)は、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である。
(A1)成分が構成単位(a3)を有することにより、(A1)成分の親水性が高まり、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鎖状の炭化水素基(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2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2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 structural unit (a3) is a structural unit derived from an acrylate ester containing a polar group-containing aliphatic hydrocarbon group.
When the component (A1) has the structural unit (a3), the hydrophilicity of the component (A1) is increased, the affinity with the developer is increased, the alkali solubility in the exposed area is improved, and the resolution is improved. Contributes to improvement.
Examples of the polar group include a hydroxyl group, a cyano group, a carboxy group, and a hydroxyalkyl group in which part of hydrogen atoms of an alkyl group is substituted with a fluorine atom, and 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). It is done. 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 two or more hydrogen atoms have been removed from bicycloalkane, tricycloalkane, tetracycloalkane and the like. Specific examples include groups in which two or more hydrogen atoms have been removed from a polycycloalkane such as adamantane, norbornane, isobornane, tricyclodecane, and 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鎖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) ) Is preferable.
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。
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。
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 (a3-1), 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.
In formula (a3-2), k is preferably 1. The cyano group is preferably bonded to the 5th or 6th position of the norbornyl group.
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。
(A1)成分中、構成単位(a3)の割合は、(A1)成分を構成する全構成単位に対し、5〜50モル%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(a3)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.
In the component (A1), the proportion of the structural unit (a3) is preferably 5 to 50 mol%, more preferably 5 to 40 mol%, and more preferably 5 to 25 mol% with respect to all the structural units constituting the component (A1). Is more preferable. By setting it to the lower limit value or more, the effect of containing the structural unit (a3) can be sufficiently obtained, and by setting it to the upper limit value or less, it is possible to balance with other structural units.
・構成単位(a4)
(A1)成分は、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(a4)を含んでいてもよい。
構成単位(a4)は、上述の構成単位(a1)〜(a3)に分類されない他の構成単位であれば特に限定されるものではなく、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。
構成単位(a4)としては、例えば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などが好ましい。該多環式基は、例えば、前記の構成単位(a1)の場合に例示した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の直鎖状又は分岐鎖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 component (A1) may contain other structural units (a4) other than the structural units (a1) to (a3) as long as the effects of the present invention are not impaired.
The structural unit (a4) is not particularly limited as long as it is another structural unit that is not classified into the structural units (a1) to (a3) described above, and is for ArF excimer laser and KrF excimer laser (preferably ArF excimer). A number of hitherto known materials can be used for resist resins such as lasers.
As the structural unit (a4), for example, a structural unit derived from an acrylate ester containing a non-acid-dissociable aliphatic polycyclic group is preferable. Examples of the polycyclic group include those exemplified in the case of the structural unit (a1), and for ArF excimer laser and KrF excimer laser (preferably for ArF excimer laser). A number of hitherto known materials can be used as the resin component of the resist composition.
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).
かかる構成単位(a4)を(A1)成分に含有させる場合、(A1)成分中の構成単位(a4)の割合は、(A1)成分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 component (A1), the proportion of the structural unit (a4) in the component (A1) is 1 to 30 with respect to the total of all the structural units constituting the component (A1). Mol% is preferable and 10 to 20 mol% is more preferable.
本発明において、(A1)成分は、構成単位(a1)、(a2)および(a3)を有する共重合体を含有することが好ましい。該共重合体としては、構成単位(a1)、(a2)および(a3)からなる共重合体、構成単位(a1)、(a2)、(a3)および(a4)からなる共重合体等が挙げられる。 In the present invention, the component (A1) preferably contains a copolymer having the structural units (a1), (a2) and (a3). Examples of the copolymer include copolymers composed of the structural units (a1), (a2) and (a3), copolymers composed of the structural units (a1), (a2), (a3) and (a4). Can be mentioned.
(A1)成分は、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、(A1)成分には、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共重合体は、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 component (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).
Further, for the component (A1), in the polymerization, a chain transfer agent such as HS—CH 2 —CH 2 —CH 2 —C (CF 3 ) 2 —OH is used in combination, so that the terminal A —C (CF 3 ) 2 —OH group may be introduced into the. As described above, a copolymer introduced with 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 in reducing
(A1)成分の質量平均分子量(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、特に限定されるものではないが、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がより好ましく、1.2〜2.5が最も好ましい。なお、Mnは数平均分子量を示す。
The mass average molecular weight (Mw) of the component (A1) (polystyrene conversion standard by gel permeation chromatography) is not particularly limited, but is preferably 2000 to 50000, more preferably 3000 to 30000, and 5000 to 20000. Most preferred. If it is smaller than the upper limit of this range, there is sufficient solubility in a resist solvent to be used as a resist, and if it is larger than the lower limit of this range, dry etching resistance and resist pattern cross-sectional shape are good.
Further, the dispersity (Mw / Mn) is preferably 1.0 to 5.0, more preferably 1.0 to 3.0, and most preferably 1.2 to 2.5. In addition, Mn shows a number average molecular weight.
[(A2)成分]
(A2)成分としては、分子量が500以上2000未満であって、上述の(A1)成分の説明で例示したような酸解離性溶解抑制基と、親水性基とを有する低分子化合物が好ましい。具体的には、複数のフェノール骨格を有する化合物の水酸基の水素原子の一部が上記酸解離性溶解抑制基で置換されたものが挙げられる。
(A2)成分は、たとえば、非化学増幅型のg線やi線レジストにおける増感剤や、耐熱性向上剤として知られている低分子量フェノール化合物の水酸基の水素原子の一部を上記酸解離性溶解抑制基で置換したものが好ましく、そのようなものから任意に用いることができる。
かかる低分子量フェノール化合物としては、たとえば、ビス(4−ヒドロキシフェニル)メタン、ビス(2,3,4−トリヒドロキシフェニル)メタン、2−(4−ヒドロキシフェニル)−2−(4’−ヒドロキシフェニル)プロパン、2−(2,3,4−トリヒドロキシフェニル)−2−(2’,3’,4’−トリヒドロキシフェニル)プロパン、トリス(4−ヒドロキシフェニル)メタン、ビス(4−ヒドロキシ−3,5−ジメチルフェニル)−2−ヒドロキシフェニルメタン、ビス(4−ヒドロキシ−2,5−ジメチルフェニル)−2−ヒドロキシフェニルメタン、ビス(4−ヒドロキシ−3,5−ジメチルフェニル)−3,4−ジヒドロキシフェニルメタン、ビス(4−ヒドロキシ−2,5−ジメチルフェニル)−3,4−ジヒドロキシフェニルメタン、ビス(4−ヒドロキシ−3−メチルフェニル)−3,4−ジヒドロキシフェニルメタン、ビス(3−シクロヘキシル−4−ヒドロキシ−6−メチルフェニル)−4−ヒドロキシフェニルメタン、ビス(3−シクロヘキシル−4−ヒドロキシ−6−メチルフェニル)−3,4−ジヒドロキシフェニルメタン、1−[1−(4−ヒドロキシフェニル)イソプロピル]−4−[1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)エチル]ベンゼン、フェノール、m−クレゾール、p−クレゾールまたはキシレノールなどのフェノール類のホルマリン縮合物の2、3、4核体などが挙げられる。勿論これらに限定されるものではない。
酸解離性溶解抑制基も特に限定されず、上記したものが挙げられる。
[(A2) component]
As the component (A2), a low molecular compound having a molecular weight of 500 or more and less than 2000 and having an acid dissociable, dissolution inhibiting group and a hydrophilic group as exemplified in the description of the component (A1) above is preferable. Specifically, a compound in which a part of hydrogen atoms of a hydroxyl group of a compound having a plurality of phenol skeletons is substituted with the acid dissociable, dissolution inhibiting group can be mentioned.
The component (A2) is, for example, a part of the hydrogen atom of the hydroxyl group of a low molecular weight phenol compound known as a sensitizer in a non-chemically amplified g-line or i-line resist or a heat resistance improver. Those substituted with a soluble dissolution inhibiting group are preferred and can be arbitrarily used.
Examples of such low molecular weight phenol compounds include bis (4-hydroxyphenyl) methane, bis (2,3,4-trihydroxyphenyl) methane, 2- (4-hydroxyphenyl) -2- (4′-hydroxyphenyl). ) Propane, 2- (2,3,4-trihydroxyphenyl) -2- (2 ′, 3 ′, 4′-trihydroxyphenyl) propane, tris (4-hydroxyphenyl) methane, bis (4-hydroxy-) 3,5-dimethylphenyl) -2-hydroxyphenylmethane, bis (4-hydroxy-2,5-dimethylphenyl) -2-hydroxyphenylmethane, bis (4-hydroxy-3,5-dimethylphenyl) -3, 4-dihydroxyphenylmethane, bis (4-hydroxy-2,5-dimethylphenyl) -3,4-dihydroxyph Phenylmethane, bis (4-hydroxy-3-methylphenyl) -3,4-dihydroxyphenylmethane, bis (3-cyclohexyl-4-hydroxy-6-methylphenyl) -4-hydroxyphenylmethane, bis (3-cyclohexyl- 4-hydroxy-6-methylphenyl) -3,4-dihydroxyphenylmethane, 1- [1- (4-hydroxyphenyl) isopropyl] -4- [1,1-bis (4-hydroxyphenyl) ethyl] benzene, Examples include 2, 3, 4 nuclei of formalin condensates of phenols such as phenol, m-cresol, p-cresol or xylenol. Of course, it is not limited to these.
The acid dissociable, dissolution inhibiting group is not particularly limited, and examples thereof include those described above.
(A)成分としては、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
本発明のレジスト組成物中、(A)成分の含有量は、形成しようとするレジスト膜厚等に応じて調整すればよい。
As the component (A), one type may be used alone, or two or more types may be used in combination.
In the resist composition of the present invention, the content of the component (A) may be adjusted according to the resist film thickness to be formed.
<(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, poly (bissulfonyl) diazomethanes, and the like. 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−1)または(b−2)で表される化合物を用いることができる。 As the onium salt acid generator, for example, a compound represented by the following general formula (b-1) or (b-2) can be used.
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。なお、式(b−1)におけるR1”〜R3”のうち、いずれか2つが相互に結合して式中のイオウ原子と共に環を形成してもよい。
また、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。
In formula (b-1), R 1 ″ to R 3 ″ each independently represents an aryl group or an alkyl group. In addition, any two of R 1 ″ to R 3 ″ in formula (b-1) may be bonded to each other to form a ring together with the sulfur atom in the formula.
Further, 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.
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、水酸基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よ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よ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、n−プロポキシ基、iso−プロポキシ基、n−ブトキシ基、tert−ブトキシ基が好ましく、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よいハロゲン原子としては、フッ素原子が好ましい。
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, a hydroxyl group 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.
As the alkoxy group that may be substituted for the hydrogen atom of the aryl group, an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms is preferable, and a methoxy group, an ethoxy group, an n-propoxy group, an iso-propoxy group, an n-butoxy group, A tert-butoxy group is preferable, and a methoxy group and an ethoxy group are most preferable.
The halogen atom that may be substituted with the hydrogen atom of the aryl group is preferably a fluorine atom.
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、分岐鎖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。 The alkyl group for R 1 "~R 3", is not particularly limited, for example, linear C1-10, branched or cyclic alkyl group, and the like. 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.
式(b−1)におけるR1”〜R3”のうち、いずれか2つが相互に結合して式中のイオウ原子と共に環を形成する場合、イオウ原子を含めて3〜10員環を形成していることが好ましく、5〜7員環を形成していることが特に好ましい。
式(b−1)におけるR1”〜R3”のうち、いずれか2つが相互に結合して式中のイオウ原子と共に環を形成する場合、残りの1つは、アリール基であることが好ましい。前記アリール基は、前記R1”〜R3”のアリール基と同様のものが挙げられる。
When any two of R 1 ″ to R 3 ″ in the formula (b-1) are bonded to each other to form a ring together with the sulfur atom in the formula, a 3 to 10 membered ring including the sulfur atom is formed. It is preferable that a 5- to 7-membered ring is formed.
When any two of R 1 ″ to R 3 ″ in formula (b-1) are bonded to each other to form a ring together with the sulfur atom in the formula, the remaining one may be an aryl group preferable. Examples of the aryl group include the same aryl groups as those described above for R 1 ″ to R 3 ″.
R4”は、置換基を有していても良いアルキル基、ハロゲン化アルキル基、アリール基、またはアルケニル基を表す。
R4”におけるアルキル基は、直鎖状、分岐鎖状、環状のいずれであっても良い。
前記直鎖状また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4〜15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。
R 4 ″ represents an alkyl group, a halogenated alkyl group, an aryl group, or an alkenyl group which may have a substituent.
The alkyl group for R 4 ″ may be linear, branched or cyclic.
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 15 carbon atoms, more preferably 4 to 10 carbon atoms, and most preferably 6 to 10 carbon atoms.
R4”におけるハロゲン化アルキル基としては、前記直鎖状、分岐鎖状若しくは環状のアルキル基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が挙げられる。該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、フッ素原子が好ましい。
ハロゲン化アルキル基においては、当該ハロゲン化アルキル基に含まれるハロゲン原子および水素原子の合計数に対するハロゲン原子の数の割合(ハロゲン化率(%))が、10〜100%であることが好ましく、50〜100%であることが好ましく、100%が最も好ましい。該ハロゲン化率が高いほど、酸の強度が強くなるので好ましい。
Examples of the halogenated alkyl group for R 4 ″ include groups in which part or all of the hydrogen atoms of the linear, branched, or cyclic alkyl group have been substituted with halogen atoms. A fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, an iodine atom, etc. are mentioned, A fluorine atom is preferable.
In the halogenated alkyl group, the ratio of the number of halogen atoms to the total number of halogen atoms and hydrogen atoms contained in the halogenated alkyl group (halogenation rate (%)) is preferably 10 to 100%. 50 to 100% is preferable, and 100% is most preferable. The higher the halogenation rate, the better the acid strength.
前記R4”におけるアリール基は、炭素数6〜20のアリール基であることが好ましい。
前記R4”におけるアルケニル基は、炭素数2〜10のアルケニル基であることが好ましい。
The aryl group for R 4 ″ is preferably an aryl group having 6 to 20 carbon atoms.
The alkenyl group in R 4 ″ is preferably an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms.
前記R4”において、「置換基を有していても良い」とは、前記直鎖状、分岐鎖状若しくは環状のアルキル基、ハロゲン化アルキル基、アリール基、またはアルケニル基における水素原子の一部または全部が置換基(水素原子以外の他の原子または基)で置換されていても良いことを意味する。
R4”における置換基の数は1つであってもよく、2つ以上であってもよい。
In the above R 4 ″, “optionally substituted” means one of hydrogen atoms in the linear, branched or cyclic alkyl group, halogenated alkyl group, aryl group, or alkenyl group. It means that part or all may be substituted with a substituent (an atom or group other than a hydrogen atom).
The number of substituents in R 4 ″ may be one or two or more.
前記置換基としては、例えば、ハロゲン原子、ヘテロ原子、アルキル基、R5−O−[式中、R5は1価の芳香族有機基、1価の脂肪族炭化水素基またはヒドロキシアルキル基である。]で表される基等が挙げられる。
前記ハロゲン原子、アルキル基としては、R4”において、ハロゲン化アルキル基におけるハロゲン原子、アルキル基として挙げたもの同様のものが挙げられる。
ヘテロ原子としては、酸素原子、窒素原子、硫黄原子等が挙げられる。
Examples of the substituent include a halogen atom, a hetero atom, an alkyl group, R 5 —O— [wherein R 5 is a monovalent aromatic organic group, a monovalent aliphatic hydrocarbon group, or a hydroxyalkyl group. is there. ] Etc. which are represented by these.
Examples of the halogen atom and alkyl group include the same groups as those described above for R 4 ″ as the halogen atom and alkyl group in the halogenated alkyl group.
Examples of the hetero atom include an oxygen atom, a nitrogen atom, and a sulfur atom.
前記R5−O−で表される基において、R5の1価の芳香族有機基としては、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、アントリル(anthryl)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つ除いたアリール基;これらのアリール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;ベンジル基、フェネチル基、1−ナフチルメチル基、2−ナフチルメチル基、1−ナフチルエチル基、2−ナフチルエチル基等のアリールアルキル基等が挙げられる。
前記アリールアルキル基中のアルキル鎖の炭素数は、1〜4であることが好ましく、1〜2であることがより好ましく、1であることが特に好ましい。
これらのアリール基、ヘテロアリール基、アリールアルキル基は、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、水酸基、ハロゲン原子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、炭素数が1〜4であることがさらに好ましい。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。該ハロゲン原子は、フッ素原子、塩素原子、ヨウ素原子、臭素原子などが挙げられ、フッ素原子であることが好ましい。
R5の1価の芳香族有機基としては、アリールアルキル基が好ましく、アリールメチル基がより好ましく、ナフチルメチル基が最も好ましい。
In the group represented by R 5 —O—, the monovalent aromatic organic group represented by R 5 includes a phenyl group, a biphenyl group, a fluorenyl group, a naphthyl group, an anthryl group, An aryl group such as a phenanthryl group obtained by removing one hydrogen atom from an aromatic hydrocarbon ring; a part of carbon atoms constituting the ring of the aryl group is a heteroatom such as an oxygen atom, a sulfur atom, or a nitrogen atom Substituted heteroaryl groups; arylalkyl groups such as benzyl group, phenethyl group, 1-naphthylmethyl group, 2-naphthylmethyl group, 1-naphthylethyl group, 2-naphthylethyl group and the like.
The number of carbon atoms in the alkyl chain in the arylalkyl group is preferably 1 to 4, more preferably 1 to 2, and particularly preferably 1.
These aryl group, heteroaryl group, and arylalkyl group may have a substituent such as an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a halogenated alkyl group, an alkoxy group, a hydroxyl group, or a halogen atom. 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. Examples of the halogen atom include a fluorine atom, a chlorine atom, an iodine atom, and a bromine atom, and a fluorine atom is preferable.
The monovalent aromatic organic group for R 5 is preferably an arylalkyl group, more preferably an arylmethyl group, and most preferably a naphthylmethyl group.
R5の1価の脂肪族炭化水素基としては、例えば、炭素数1〜15の直鎖状、分岐鎖状若しくは環状の1価の飽和炭化水素基、又は、炭素数2〜5の直鎖状若しくは分岐鎖状の1価の脂肪族不飽和炭化水素基が挙げられる。
直鎖状の1価の飽和炭化水素基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デカニル基などが挙げられる。
分岐鎖状の1価の飽和炭化水素基としては、例えば、1−メチルエチル基、1−メチルプロピル基、2−メチルプロピル基、1−メチルブチル基、2−メチルブチル基、3−メチルブチル基、1−エチルブチル基、2−エチルブチル基、1−メチルペンチル基、2−メチルペンチル基、3−メチルペンチル基、4−メチルペンチル基などが挙げられる。
環状の1価の飽和炭化水素基としては、多環式基、単環式基のいずれでもよく、例えば、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個の水素原子を除いた基などが挙げられる。より具体的には、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個の水素原子を除いた基などが挙げられる。
直鎖状の1価の不飽和炭化水素基としては、例えば、ビニル基、プロペニル基(アリル基)、ブチニル基などが挙げられる。
分岐鎖状の1価の不飽和炭化水素基としては、例えば、1−メチルプロペニル基、2−メチルプロペニル基などが挙げられる。
R5の1価の脂肪族炭化水素基の炭素数は、2〜4が好ましく、3が特に好ましい。
Examples of the monovalent aliphatic hydrocarbon group for R 5 include a linear, branched or cyclic monovalent saturated hydrocarbon group having 1 to 15 carbon atoms, or a linear chain having 2 to 5 carbon atoms. Or branched monovalent aliphatic unsaturated hydrocarbon group.
Examples of the linear monovalent saturated hydrocarbon group include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a pentyl group, a hexyl group, a heptyl group, an octyl group, a nonyl group, and a decanyl group.
Examples of the branched monovalent saturated hydrocarbon group include 1-methylethyl group, 1-methylpropyl group, 2-methylpropyl group, 1-methylbutyl group, 2-methylbutyl group, 3-methylbutyl group, 1 -Ethylbutyl group, 2-ethylbutyl group, 1-methylpentyl group, 2-methylpentyl group, 3-methylpentyl group, 4-methylpentyl group and the like can be mentioned.
The cyclic monovalent saturated hydrocarbon group may be either a polycyclic group or a monocyclic group, for example, one from a polycycloalkane such as a monocycloalkane, a bicycloalkane, a tricycloalkane, or a tetracycloalkane. And a group in which a hydrogen atom is removed. More specifically, one hydrogen atom was removed from a monocycloalkane such as cyclopentane, cyclohexane, cycloheptane, cyclooctane, or a polycycloalkane such as adamantane, norbornane, isobornane, tricyclodecane, or tetracyclododecane. Group and the like.
Examples of the linear monovalent unsaturated hydrocarbon group include a vinyl group, a propenyl group (allyl group), and a butynyl group.
Examples of the branched monovalent unsaturated hydrocarbon group include a 1-methylpropenyl group and a 2-methylpropenyl group.
R The number of carbon atoms of the monovalent aliphatic hydrocarbon group having 5, 2 to 4 and most preferably 3.
R5のヒドロキシアルキル基は、直鎖状、分岐鎖状又は環状の1価の飽和炭化水素基の少なくとも1つの水素原子が水酸基に置換されたものである。直鎖状又は分岐鎖状の1価の飽和炭化水素基の1つまたは2つの水素原子が水酸基に置換されたものが好ましい。具体的にはヒドロキシメチル基、ヒドロキシエチル基、1−ヒドロキシプロピル基、2−ヒドロキシプロピル基、3−ヒドロキシプロピル基、2,3−ジヒドロキシプロピル基等が挙げられる。
R5の1価のヒドロキシアルキル基の炭素数は1〜10が好ましく、1〜8がより好ましく、1〜6が特に好ましく、1〜3が最も好ましい。
The hydroxyalkyl group for R 5 is a group in which at least one hydrogen atom of a linear, branched, or cyclic monovalent saturated hydrocarbon group is substituted with a hydroxyl group. Those in which one or two hydrogen atoms of a linear or branched monovalent saturated hydrocarbon group are substituted with a hydroxyl group are preferred. Specific examples include a hydroxymethyl group, a hydroxyethyl group, a 1-hydroxypropyl group, a 2-hydroxypropyl group, a 3-hydroxypropyl group, and a 2,3-dihydroxypropyl group.
R The number of carbon atoms of the monovalent hydroxyalkyl group 5, preferably 1 to 10, more preferably 1 to 8, particularly preferably 1 to 6, 1 to 3 is most preferred.
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;1−フェニルテトラヒドロチオフェ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;1−(4−メチルフェニル)テトラヒドロチオフェ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;1−(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)テトラヒドロチオフェ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;1−(4−メトキシナフタレン−1−イル)テトラヒドロチオフェ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;1−(4−エトキシナフタレン−1−イル)テトラヒドロチオフェ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;1−(4−n−ブトキシナフタレン−1−イル)テトラヒドロチオフェ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;1−フェニルテトラヒドロチオピラ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;1−(4−ヒドロキシフェニル)テトラヒドロチオピラ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;1−(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)テトラヒドロチオピラ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;1−(4−メチルフェニル)テトラヒドロチオピラ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等が挙げられる。
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 trifluoromethanesulfonate, its heptafluoropropane sulfonate or its nonafluorobutane sulfonate; 1-phenyltetrahydrothiophenium trifluoromethanesulfonate, its heptafluoropropane sulfonate Or nonafluorobutanesulfonate thereof; 1- (4-methylphenyl) ) Tetrahydrothiophenium trifluoromethanesulfonate, its heptafluoropropane sulfonate or its nonafluorobutane sulfonate; 1- (3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl) tetrahydrothiophenium trifluoromethanesulfonate, its heptafluoropropane sulfonate 1- (4-methoxynaphthalen-1-yl) tetrahydrothiophenium trifluoromethanesulfonate, its heptafluoropropanesulfonate or its nonafluorobutanesulfonate; 1- (4-ethoxynaphthalene-1- Yl) tetrahydrothiophenium trifluoromethanesulfonate, its heptafluoropropanesulfonate or its nonaflu 1- (4-n-butoxynaphthalen-1-yl) tetrahydrothiophenium trifluoromethanesulfonate, its heptafluoropropanesulfonate or its nonafluorobutanesulfonate; 1-phenyltetrahydrothiopyranium trifluoromethanesulfonate , Its heptafluoropropane sulfonate or its nonafluorobutane sulfonate; 1- (4-hydroxyphenyl) tetrahydrothiopyranium trifluoromethane sulfonate, its heptafluoropropane sulfonate or its nonafluorobutane sulfonate; 1- (3,5-dimethyl -4-Hydroxyphenyl) tetrahydrothiopyranium trifluoromethanesulfonate, its heptafluoropropanes Honeto or nonafluorobutanesulfonate; 1- (4-methylphenyl) trifluoromethanesulfonate tetrahydrothiophenium Pila chloride, heptafluoropropane sulfonate or its nonafluorobutane sulfonate, and the like.
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鎖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鎖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, Most preferably, it has 3 carbon atoms.
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 Has 1 to 7 carbon atoms, more preferably 1 to 3 carbon atoms.
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.
また、下記一般式(b−5)または(b−6)で表されるカチオン部を有するスルホニウム塩をオニウム塩系酸発生剤として用いることもできる。 Moreover, the sulfonium salt which has a cation part represented by the following general formula (b-5) or (b-6) can also be used as an onium salt type | system | group acid generator.
R41〜R46において、アルキル基は、炭素数1〜5のアルキル基が好ましく、なかでも直鎖または分岐鎖状のアルキル基がより好ましく、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、又はtert−ブチル基であることが特に好ましい。
アルコキシ基は、炭素数1〜5のアルコキシ基が好ましく、なかでも直鎖または分岐鎖状のアルコキシ基がより好ましく、メトキシ基、エトキシ基が特に好ましい。
ヒドロキシアルキル基は、上記アルキル基中の一個又は複数個の水素原子がヒドロキシ基に置換した基が好ましく、ヒドロキシメチル基、ヒドロキシエチル基、ヒドロキシプロピル基等が挙げられる。
R41〜R46に付された符号n1〜n6が2以上の整数である場合、複数のR41〜R46はそれぞれ同じであってもよく、異なっていてもよい。
n1は、好ましくは0〜2であり、より好ましくは0又は1であり、さらに好ましくは0である。
n2およびn3は、好ましくはそれぞれ独立して0又は1であり、より好ましくは0である。
n4は、好ましくは0〜2であり、より好ましくは0又は1である。
n5は、好ましくは0又は1であり、より好ましくは0である。
n6は、好ましくは0又は1であり、より好ましくは1である。
In R 41 to R 46 , the alkyl group is preferably an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, more preferably a linear or branched alkyl group, and a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, n A butyl group or a tert-butyl group is particularly preferable.
The alkoxy group is preferably an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms, more preferably a linear or branched alkoxy group, and particularly preferably a methoxy group or an ethoxy group.
The hydroxyalkyl group is preferably a group in which one or more hydrogen atoms in the alkyl group are substituted with a hydroxy group, and examples thereof include a hydroxymethyl group, a hydroxyethyl group, and a hydroxypropyl group.
When the symbols n 1 to n 6 attached to R 41 to R 46 are integers of 2 or more, the plurality of R 41 to R 46 may be the same or different.
n 1 is preferably 0 to 2, more preferably 0 or 1, and still more preferably 0.
n 2 and n 3 are preferably each independently 0 or 1, more preferably 0.
n 4 is preferably 0 to 2, more preferably 0 or 1.
n 5 is preferably 0 or 1, more preferably 0.
n 6 is preferably 0 or 1, more preferably 1.
式(b−5)または(b−6)で表されるカチオン部を有するスルホニウム塩のアニオン部は、特に限定されず、これまで提案されているオニウム塩系酸発生剤のアニオン部と同様のものであってよい。かかるアニオン部としては、たとえば上記一般式(b−1)または(b−2)で表されるオニウム塩系酸発生剤のアニオン部(R4”SO3 −)等のフッ素化アルキルスルホン酸イオン;上記一般式(b−3)又は(b−4)で表されるアニオン部等が挙げられる。 The anion part of the sulfonium salt having a cation part represented by the formula (b-5) or (b-6) is not particularly limited, and is the same as the anion part of the onium salt acid generators proposed so far. It may be a thing. Examples of the anion moiety include fluorinated alkyl sulfonate ions such as the anion moiety (R 4 ″ SO 3 − ) of the onium salt acid generator represented by the general formula (b-1) or (b-2). The anion part represented by the general formula (b-3) or (b-4) and the like.
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、直鎖状、分岐鎖状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の直鎖状、分岐鎖状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、直鎖状、分岐鎖状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、70%以上フッ素化されていることがより好ましく、90%以上フッ素化されていることが特に好ましい。
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 fluorinated, and 90% or more fluorinated. Particularly preferred.
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、アントリル(anthryl)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 anthryl 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、70%以上フッ素化されていることがより好ましく、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特に好ましい。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.
The fluorinated alkyl group for R 35 is preferably such that the hydrogen atom of the alkyl group is 50% or more fluorinated, more preferably 70% or more fluorinated, and 90% or more fluorinated. Particularly preferred is the strength of the acid generated. 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。
これらの中でも、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 Nthenyl 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.
Among these, the following can be illustrated as suitable ones.
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、(B)成分として、置換基を有していてもよい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を用いることが好ましい。
本発明の液浸露光用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, as the component (B), it is preferable to use an onium salt acid generator having an anion of a fluorinated alkyl sulfonate ion which may have a substituent.
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 resist composition for immersion exposure 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.
<(C)成分>
(C)成分は、上述した本発明の含フッ素化合物(C)である。
(C)成分は、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。
本発明の液浸露光用レジスト組成物における(C)成分の含有量は、(A)成分100質量部に対し、0.1〜20質量部が好ましく、0.5〜15質量部がより好ましく、0.5〜10質量部がさらに好ましく、1〜5質量部が最も好ましい。上記範囲の下限値以上であると、当該液浸露光用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向上し、液浸露光用として好適な疎水性を有するものとなり、上限値以下であると、リソグラフィー特性が向上する。
<(C) component>
(C) A component is the fluorine-containing compound (C) of this invention mentioned above.
As the component (C), one type may be used alone, or two or more types may be used in combination.
The content of the component (C) in the resist composition for immersion exposure according to the present invention is preferably 0.1 to 20 parts by mass, more preferably 0.5 to 15 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the component (A). 0.5 to 10 parts by mass is more preferable, and 1 to 5 parts by mass is most preferable. When it is at least the lower limit of the above range, the hydrophobicity of the resist film formed using the resist composition for immersion exposure is improved, and the hydrophobicity suitable for immersion exposure is obtained. If so, the lithography properties are improved.
<任意成分>
本発明の液浸露光用レジスト組成物には、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。)を配合させることができる。
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く、なかでも脂肪族アミン、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、炭素数5〜10のトリアルキルアミンが好ましく、トリ−n−ペンチ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>
In the resist composition for immersion exposure according to the present invention, a nitrogen-containing organic compound (D) (hereinafter referred to as the (D) component) is further added as an optional component in order to improve the resist pattern shape, the stability over time. .) Can be blended.
Since a wide variety of components (D) have already been proposed, any known one may be used. Among them, aliphatic amines, particularly secondary aliphatic amines and tertiary aliphatic amines are used. preferable. 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, a C5-C10 trialkylamine is preferable and a tri-n-pentylamine is the most preferable.
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.
本発明の液浸露光用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、サリチル酸などが好適である。
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。
(E)成分は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
(E)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。
In the resist composition for immersion exposure according to the present invention, an organic carboxylic acid, a phosphorus oxoacid, and a phosphorus oxoacid can be used as optional components for the purpose of preventing sensitivity deterioration and improving the resist pattern shape, stability over time, etc. At least one compound (E) selected from the group consisting of derivatives thereof (hereinafter referred to as component (E)) can be contained.
As the organic carboxylic acid, for example, acetic acid, malonic acid, citric acid, malic acid, succinic acid, benzoic acid, salicylic acid and the like are suitable.
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.
(E) A component may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together.
(E) A component is normally used in 0.01-5.0 mass parts with respect to 100 mass parts of (A) component.
本発明の液浸露光用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。 The resist composition for immersion exposure according to the present invention further contains miscible additives as desired, for example, additional resins for improving the performance of the resist film, surfactants for improving coating properties, and dissolution inhibition. An agent, a plasticizer, a stabilizer, a colorant, an antihalation agent, a dye, and the like can be appropriately added and contained.
<有機溶剤(S)>
本発明の液浸露光用レジスト組成物は、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−ペンチルケトン、メチルイソペンチルケトン、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、ペンチルベンゼン、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も好ましい。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5〜15質量%の範囲内となる様に用いられる。
<Organic solvent (S)>
The resist composition for immersion exposure according to the present invention can be produced by dissolving a 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-pentyl ketone, methyl isopentyl 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, 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;
Aromatic organic solvents such as anisole, ethyl benzyl ether, cresyl methyl ether, diphenyl ether, dibenzyl ether, phenetol, butyl phenyl ether, ethylbenzene, diethylbenzene, pentylbenzene, isopropylbenzene, toluene, xylene, cymene, mesitylene, etc. 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 also 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 5-15% by mass.
材料の(S)成分への溶解としては、たとえば、上記各成分を通常の方法で混合、撹拌するだけでも行うことができ、また、必要に応じディゾルバー、ホモジナイザー、3本ロールミルなどの分散機を用い分散、混合させてもよい。また、混合した後で、さらにメッシュ、メンブレンフィルターなどを用いてろ過してもよい。 The dissolution of the material in the component (S) can be carried out, for example, by simply mixing and stirring each of the above components by a normal method. If necessary, a disperser such as a dissolver, a homogenizer, or a three roll mill You may use and disperse and mix. Moreover, after mixing, you may further filter using a mesh, a membrane filter, etc.
上記本発明の液浸露光用レジスト組成物は、液浸露光に用いられるレジスト組成物に求められる特性である、良好なリソグラフィー特性と、液浸露光用として好適な疎水性(親水性)とを有することから、液浸露光用として好適に用いられる。
すなわち、本発明の液浸露光用レジスト組成物を用いて形成されるレジスト膜は、上記(C)成分(すなわち本発明の含フッ素化合物(C))を含有する。
(C)成分は、フッ素原子を有することから高い疎水性を有するとともに、Qに結合した基−CO−R2を有することにより、塩基性条件下にて親水性が増大する性質を有する。これは、塩基の作用により−CO−R2が解離し、親水基(−QH)が生成するためである。
したがって、(C)成分が(A)成分および(B)成分とともに配合されている本発明の液浸露光用レジスト組成物を用いて形成されたレジスト膜は、アルカリ現像液と接触する前(たとえば浸漬露光時)は高い疎水性を有する一方、アルカリ現像液との接触により親水性が高まる。
このように、浸漬露光時における疎水性が高いことから、本発明の液浸露光用レジスト組成物を用いて形成されるレジスト膜は、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等に求められる水追随性に非常に優れている。
また、アルカリ現像時に親水性が高まることから、本発明の液浸露光用レジスト組成物によれば、液浸露光におけるディフェクトを効果的に低減できる。すなわち、液浸露光においては、レジスト膜に対して浸漬露光を行うと、露光部のアルカリ現像液に対する溶解性が変化する。たとえばポジ型の場合は露光部のアルカリ現像液に対する溶解性が高まり、ネガ型の場合は露光部のアルカリ現像液に対する溶解性が低下する。そして、アルカリ現像を行うことにより、ポジ型の場合は露光部が除去され、ネガ型の場合は未露光部が除去されてレジストパターンが形成される。
このとき、レジスト膜の、浸漬露光により放射線が照射されなかった部分(たとえばポジ型の場合は未露光部)の表面には、現像後に、水等の浸漬媒体の影響によるディフェクト(ウォーターマークディフェクト等)が生じやすいが、本発明の液浸露光用レジスト組成物を用いて形成されるレジスト膜は、現像時に親水性が高まることから、ディフェクトの発生を低減できる。
The resist composition for immersion exposure according to the present invention has good lithography characteristics, which are characteristics required for a resist composition used for immersion exposure, and hydrophobicity (hydrophilicity) suitable for immersion exposure. Therefore, it is suitably used for immersion exposure.
That is, a resist film formed using the resist composition for immersion exposure of the present invention contains the component (C) (that is, the fluorine-containing compound (C) of the present invention).
Since the component (C) has a fluorine atom and has high hydrophobicity, it has a property of increasing hydrophilicity under basic conditions by having a group —CO—R 2 bonded to Q. This is because —CO—R 2 is dissociated by the action of a base to produce a hydrophilic group (—QH).
Therefore, the resist film formed using the resist composition for immersion exposure according to the present invention in which the component (C) is blended with the component (A) and the component (B) is contacted with an alkali developer (for example, While having a high hydrophobicity during immersion exposure, the hydrophilicity is increased by contact with an alkaline developer.
Thus, since the hydrophobicity at the time of immersion exposure is high, the resist film formed using the resist composition for immersion exposure according to the present invention is a scan type liquid as described in Non-Patent Document 1. It is very excellent in water followability required for immersion exposure using an immersion exposure machine.
Moreover, since hydrophilicity increases at the time of alkali development, according to the resist composition for immersion exposure of the present invention, defects in immersion exposure can be effectively reduced. That is, in the immersion exposure, when immersion exposure is performed on the resist film, the solubility of the exposed portion in the alkaline developer changes. For example, in the case of the positive type, the solubility of the exposed portion in the alkaline developer increases, and in the case of the negative type, the solubility of the exposed portion in the alkaline developer decreases. Then, by performing alkali development, in the case of the positive type, the exposed portion is removed, and in the case of the negative type, the unexposed portion is removed to form a resist pattern.
At this time, on the surface of the resist film where the radiation is not irradiated by immersion exposure (for example, the unexposed portion in the case of a positive type), after development, a defect due to the influence of an immersion medium such as water (watermark defect etc.) However, the resist film formed using the resist composition for immersion exposure according to the present invention has increased hydrophilicity during development, so that the occurrence of defects can be reduced.
また、本発明の液浸露光用レジスト組成物を用いることにより、浸漬露光時のレジスト膜中からの物質溶出を抑制することができる。
すなわち、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。
本発明の液浸露光用レジスト組成物を用いて形成されるレジスト膜は、フッ素原子を有する(C)成分を含むことから、該(C)成分を含まない場合に比べて、露光および現像を行う前の疎水性が高い。したがって、本発明の液浸露光用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。
物質溶出を抑制できることから、本発明の液浸露光用レジスト組成物を用いることにより、液浸露光において、レジスト膜の変質や、液浸溶媒の屈折率の変化を抑制することができる。液浸溶媒の屈折率の変動が抑制されること等により、形状等が良好なレジストパターンを形成することができる。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することができる。
また、本発明の液浸露光用レジスト組成物により形成されたレジスト膜は、水により膨潤しにくいため、微細なレジストパターンを精度よく形成することができる。
さらに、本発明の液浸露光用レジスト組成物は、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り、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。例えば、本発明の液浸露光用レジスト組成物を用いることにより、寸法120nm以下の微細なレジストパターンを形成できる。
Moreover, by using the resist composition for immersion exposure of the present invention, substance elution from the resist film during immersion exposure can be suppressed.
That is, as described above, the immersion exposure is performed by exposing the portion between the lens and the resist film on the wafer, which is conventionally filled with an inert gas such as air or nitrogen, at a time higher than the refractive index of air. This is a method including a step of performing exposure (immersion exposure) in a state filled with a solvent (immersion medium) having a large refractive index. 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 lithography characteristics.
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.
Since the resist film formed using the resist composition for immersion exposure of the present invention contains a component (C) having a fluorine atom, exposure and development can be performed as compared with the case where the component (C) is not included. High hydrophobicity before performing. Therefore, according to the resist composition for immersion exposure of the present invention, substance elution during immersion exposure can be suppressed.
Since elution of the substance can be suppressed, the use of the resist composition for immersion exposure according to the present invention can suppress the alteration of the resist film and the change in the refractive index of the immersion solvent in the immersion exposure. A resist pattern having a good shape and the like can be formed by suppressing fluctuations in the refractive index of the immersion solvent. Further, the contamination of the lens of the exposure apparatus can be reduced, and therefore, it is not necessary to take protective measures against these, and it is possible to contribute to the simplification of the process and the exposure apparatus.
In addition, since the resist film formed from the resist composition for immersion exposure according to the present invention hardly swells with water, a fine resist pattern can be formed with high accuracy.
Furthermore, the resist composition for immersion exposure of the present invention has good lithography properties such as sensitivity, resolution and etching resistance, and forms a resist pattern without any practical problems when used as a resist in immersion exposure. it can. For example, by using the resist composition for immersion exposure according to the present invention, a fine resist pattern having a dimension of 120 nm or less can be formed.
レジスト膜の疎水性は、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始めたときの接触角(転落角)、水滴の転落方向前方の端点における接触角(前進角)、転落方向後方の端点における接触角(後退角)、とがある。)等を測定することにより評価できる。たとえばレジスト膜の疎水性が高いほど、静的接触角、前進角、および後退角は大きくなり、一方、転落角は小さくなる。
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。
本明細書において、前進角、後退角および転落角は以下の様にして測定される。
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、110℃の温度条件で60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(製品名、協和界面科学社製)、AUTO SLIDING ANGLE:SA−30DM(製品名、協和界面科学社製)、AUTO DISPENSER:AD−31(製品名、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。
The hydrophobicity of the resist film includes the contact angle with water, for example, the static contact angle (the angle between the surface of the water droplet on the resist film in the horizontal state and the resist film surface), and the dynamic contact angle (the tilted resist film). (Contact angle when the water droplet starts to fall (fall angle), contact angle at the front end of the water drop direction (advance angle), contact angle at the rear end of the drop direction (retreat angle)). It can evaluate by measuring etc. For example, the higher the hydrophobicity of the resist film, the larger the static contact angle, advancing angle, and receding angle, while the falling angle becomes smaller.
Here, as shown in FIG. 1, when the
In this specification, the advancing angle, the receding angle, and the falling angle are measured as follows.
First, a resist composition solution is spin-coated on a silicon substrate, and then heated at 110 ° C. for 60 seconds to form a resist film.
Next, with respect to the resist film, DROP MASTER-700 (product name, manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd.), AUTO SLIDING ANGLE: SA-30DM (product name, manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd.), AUTO DISPENSER: AD-31 ( It can be measured using a commercial measuring device such as a product name (manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd.)
本発明の液浸露光用レジスト組成物は、当該レジスト組成物を用いて得られるレジスト膜における露光および現像を行う前の後退角の測定値が50度以上であることが好ましく、50〜150度であることがより好ましく、50〜130度であることが特に好ましく、53〜100度であることが最も好ましい。該後退角が下限値度以上であると、浸漬露光時の物質溶出抑制効果が向上する。その理由は明らかではないが、主な要因の1つとして、レジスト膜の疎水性との関連が考えられる。つまり、液浸媒体は水等の水性のものが用いられているため、疎水性が高いことにより、浸漬露光を行った後、液浸媒体を除去した際に速やかにレジスト膜表面から液浸媒体を除去できることが影響していると推測される。また、後退角が上限値以下であると、リソグラフィー特性等が良好である。
同様の理由により、本発明の液浸露光用レジスト組成物は、当該レジスト組成物を用いて得られるレジスト膜における露光および現像を行う前の静的接触角の測定値が60度以上であることが好ましく、63〜95度であることがより好ましく、65〜95度であることが特に好ましい。
また、本発明の液浸露光用レジスト組成物は、当該レジスト組成物を用いて得られるレジスト膜における露光および現像を行う前の転落角の測定値が36度以下であることが好ましく、10〜36度であることがより好ましく、7〜30度であることが特に好ましく、14〜27度であることが最も好ましい。転落角が上限値以下であると、浸漬露光時の物質溶出抑制効果が向上する。また、転落角が下限値以上であると、リソグラフィー特性等が良好である。
上述の各種角度(動的接触角(前進角、後退角、転落角等)、静的接触角)の大きさは、液浸露光用レジスト組成物の組成、たとえば(C)成分の種類や配合量、(A)成分の種類等を調整することにより調整できる。たとえば(C)成分の含有量が多いほど、得られるレジスト組成物の疎水性が高まり、前進角、後退角、静的接触角が大きくなり、転落角が小さくなる。
In the resist composition for immersion exposure according to the present invention, the measured value of the receding angle before exposure and development in a resist film obtained using the resist composition is preferably 50 degrees or more, and 50 to 150 degrees. Is more preferably 50 to 130 degrees, and most preferably 53 to 100 degrees. When the receding angle is greater than or equal to the lower limit value, the substance elution suppression effect during immersion exposure is improved. The reason for this is not clear, but one of the main factors may be related to the hydrophobicity of the resist film. That is, since the immersion medium is water-based, such as water, it has high hydrophobicity. Therefore, after immersion exposure is performed, the immersion medium is quickly removed from the resist film surface after the immersion medium is removed. It is presumed that the fact that it can be removed has an effect. Further, when the receding angle is not more than the upper limit value, the lithography characteristics and the like are good.
For the same reason, the resist composition for immersion exposure of the present invention has a measured value of a static contact angle of 60 degrees or more before performing exposure and development in a resist film obtained using the resist composition. Is preferable, it is more preferable that it is 63 to 95 degrees, and it is especially preferable that it is 65 to 95 degrees.
Moreover, the resist composition for immersion exposure according to the present invention preferably has a measured value of a falling angle of 36 degrees or less before performing exposure and development in a resist film obtained using the resist composition. It is more preferably 36 degrees, particularly preferably 7 to 30 degrees, and most preferably 14 to 27 degrees. When the sliding angle is less than or equal to the upper limit value, the substance elution suppression effect during immersion exposure is improved. Further, when the sliding angle is at least the lower limit value, the lithography properties and the like are good.
The size of the above-mentioned various angles (dynamic contact angle (advance angle, receding angle, sliding angle, etc.), static contact angle) is the composition of the resist composition for immersion exposure, for example, the type and composition of component (C) The amount can be adjusted by adjusting the type of component (A). For example, as the content of the component (C) increases, the hydrophobicity of the resulting resist composition increases, the advancing angle, the receding angle, and the static contact angle increase, and the sliding angle decreases.
このように、本発明の液浸露光用レジスト組成物は、液浸露光においてレジスト材料に求められる種々の特性を充分に備えたものであるから、液浸露光用として好適に用いられる。 As described above, the resist composition for immersion exposure according to the present invention is suitably used for immersion exposure because it sufficiently has various characteristics required for resist materials in immersion exposure.
≪レジストパターン形成方法≫
本発明のレジストパターン形成方法は、上記本発明の液浸露光用レジスト組成物を用いて支持体上にレジスト膜を形成する工程、前記レジスト膜を浸漬露光する工程、および前記レジスト膜をアルカリ現像してレジストパターンを形成する工程を含む。
≪Resist pattern formation method≫
The resist pattern forming method of the present invention comprises a step of forming a resist film on a support using the resist composition for immersion exposure of the present invention, a step of immersing the resist film, and an alkali development of the resist film. And a step of forming a resist pattern.
本発明のレジストパターンの形成方法の好ましい一例を下記に示す。
まず、支持体上に、本発明の液浸露光用レジスト組成物をスピンナーなどで塗布した後、プレベーク(ポストアプライベーク(PAB)処理)を行うことにより、レジスト膜を形成する。
A preferred example of the method for forming a resist pattern of the present invention is shown below.
First, after applying the resist composition for immersion exposure of the present invention on a support with a spinner or the like, a resist film is formed by performing pre-baking (post-apply baking (PAB) treatment).
支持体としては、特に限定されず、従来公知のものを用いることができ、例えば、電子部品用の基板や、これに所定の配線パターンが形成されたもの等を例示することができる。より具体的には、シリコンウェーハ、銅、クロム、鉄、アルミニウム等の金属製の基板や、ガラス基板等が挙げられる。配線パターンの材料としては、例えば銅、アルミニウム、ニッケル、金等が使用可能である。
また、支持体としては、上述のような基板上に、無機系および/または有機系の膜が設けられたものであってもよい。無機系の膜としては、無機反射防止膜(無機BARC)が挙げられる。有機系の膜としては、有機反射防止膜(有機BARC)や多層レジスト法における下層有機膜等の有機膜が挙げられる。
ここで、多層レジスト法とは、基板上に、少なくとも一層の有機膜(下層有機膜)と、少なくとも一層のレジスト膜(上層レジスト膜)とを設け、上層レジスト膜に形成したレジストパターンをマスクとして下層有機膜のパターニングを行う方法であり、高アスペクト比のパターンを形成できるとされている。すなわち、多層レジスト法によれば、下層有機膜により所要の厚みを確保できるため、レジスト膜を薄膜化でき、高アスペクト比の微細パターン形成が可能となる。
多層レジスト法には、基本的に、上層レジスト膜と、下層有機膜との二層構造とする方法(2層レジスト法)と、上層レジスト膜と下層有機膜との間に一層以上の中間層(金属薄膜等)を設けた三層以上の多層構造とする方法(3層レジスト法)とに分けられる。
The support is not particularly limited, and a conventionally known one can be used, and examples thereof include a substrate for electronic components and a substrate on which a predetermined wiring pattern is formed. More specifically, a silicon substrate, a metal substrate such as copper, chromium, iron, and aluminum, a glass substrate, and the like can be given. As a material for the wiring pattern, for example, copper, aluminum, nickel, gold or the like can be used.
Further, the support may be a substrate in which an inorganic and / or organic film is provided on the above-described substrate. An inorganic antireflection film (inorganic BARC) is an example of the inorganic film. Examples of the organic film include organic films such as an organic antireflection film (organic BARC) and a lower organic film in a multilayer resist method.
Here, the multilayer resist method is a method in which at least one organic film (lower organic film) and at least one resist film (upper resist film) are provided on a substrate, and the resist pattern formed on the upper resist film is used as a mask. This is a method of patterning a lower organic film, and it is said that a pattern with a high aspect ratio can be formed. That is, according to the multilayer resist method, the required thickness can be secured by the lower organic film, so that the resist film can be thinned and a fine pattern with a high aspect ratio can be formed.
In the multilayer resist method, basically, a method of forming a two-layer structure of an upper resist film and a lower organic film (two-layer resist method), and one or more intermediate layers between the upper resist film and the lower organic film And a method of forming a multilayer structure of three or more layers (metal thin film etc.) (three-layer resist method).
レジスト膜の形成後、レジスト膜上にさらに有機系の反射防止膜を設けて、支持体と、レジスト膜と、反射防止膜とからなる3層積層体とすることもできる。レジスト膜上に設ける反射防止膜はアルカリ現像液に可溶であるものが好ましい。 After the resist film is formed, an organic antireflection film may be further provided on the resist film to form a three-layer laminate including a support, a resist film, and an antireflection film. The antireflection film provided on the resist film is preferably soluble in an alkali developer.
ここまでの工程は、周知の手法を用いて行うことができる。操作条件等は、使用する液浸露光用レジスト組成物の組成や特性に応じて適宜設定することが好ましい。 The steps so far can be performed using a known method. The operating conditions and the like are preferably set as appropriate according to the composition and characteristics of the resist composition for immersion exposure to be used.
次いで、上記で得られたレジスト膜に対して、所望のマスクパターンを介して選択的に液浸露光(Liquid Immersion Lithography)を行う。このとき、予め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、ArFエキシマレーザー、KrFエキシマレーザー、F2レーザーなどの放射線を用いて行うことができる。本発明にかかるレジスト組成物は、KrFまたはArFエキシマレーザー、特にArFエキシマレーザーに対して有効である。
Next, liquid immersion lithography is selectively performed on the resist film obtained above through a desired mask pattern. At this time, the space between the resist film and the lens at the lowest position of the exposure apparatus is previously filled with a solvent (immersion medium) having a refractive index larger than that of air, and exposure (immersion exposure) is performed in this state.
The wavelength used for the exposure is not particularly limited, and can be performed using radiation such as an ArF excimer laser, a KrF excimer laser, or an F 2 laser. The resist composition according to the present invention is effective for a KrF or ArF excimer laser, particularly an ArF excimer laser.
液浸媒体としては、空気の屈折率よりも大きく、かつ上記本発明の液浸露光用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、かつ前記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、炭化水素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。
本発明の液浸露光用レジスト組成物は、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等のリソグラフィー特性にも優れることから、本発明においては、液浸媒体として、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。
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 resist composition for immersion exposure 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, a silicon-based solvent, and a hydrocarbon-based solvent.
Specific examples of the fluorine-based inert liquid include a fluorine-based compound such as C 3 HCl 2 F 5 , C 4 F 9 OCH 3 , C 4 F 9 OC 2 H 5 , and C 5 H 3 F 7 as a main component. 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.).
The resist composition for immersion exposure according to the present invention is not particularly adversely affected by water, and is excellent in lithography properties such as sensitivity and resist pattern shape. Therefore, in the present invention, water is preferably used as the immersion medium. . Water is also preferable from the viewpoints of cost, safety, environmental problems, and versatility.
次いで、浸漬露光工程を終えた後、露光後加熱(ポストエクスポージャーベーク(PEB))を行い、続いて、アルカリ性水溶液からなるアルカリ現像液を用いて現像処理する。そして、好ましくは純水を用いて水リンスを行う。水リンスは、例えば、支持体を回転させながら、該支持体表面に水を滴下または噴霧して、支持体上の現像液および該現像液によって溶解した液浸露光用レジスト組成物を洗い流すことにより実施できる。そして、乾燥を行うことにより、レジスト膜(液浸露光用レジスト組成物の塗膜)がマスクパターンに応じた形状にパターニングされたレジストパターンが得られる。 Next, after the immersion exposure step is completed, post-exposure heating (post-exposure baking (PEB)) is performed, and subsequently, development processing is performed using an alkaline developer composed of an alkaline aqueous solution. And preferably, water rinsing is performed using pure water. The water rinse is performed, for example, by dropping or spraying water on the surface of the support while rotating the support to wash away the developer on the support and the resist composition for immersion exposure dissolved by the developer. Can be implemented. Then, drying is performed to obtain a resist pattern in which the resist film (the coating film of the resist composition for immersion exposure) is patterned into a shape corresponding to the mask pattern.
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。
[参考例1]
窒素雰囲気下、0℃にて、2,3,5,6−テトラフルオロ−4−ヒドロキシスチレン5g(26mmol)、トリエチルアミン5.3g(52mmol)が溶解したテトラヒドロフラン(THF)溶液15mlに、ピバロイルクロライド3.8g(31.2mmol)のTHF溶液6mlを滴下した。滴下終了後、反応液の温度を室温まで戻し、さらに1時間撹拌した。薄層クロマトグラフィー(TLC)にて原料の消失を確認した後、反応液を0℃に冷却し、水を加えて反応を停止した。その後、反応液に水及び酢酸エチルを加えて抽出を3回行い、得られた有機層を飽和塩化アンモニウム水溶液、水、飽和食塩水でそれぞれ1回ずつ洗浄し、無水硫酸ナトリウムを加えて乾燥した。その後、減圧下で溶媒留去して得られた生成物をヘプタン−酢酸エチルで再結晶して、2,3,5,6−テトラフルオロ−4−トリメチルアセトキシスチレン(以下、化合物(1)という。)を無色固体として5.9g得た(収率82%)。
EXAMPLES Next, although an Example demonstrates this invention further in detail, this invention is not limited by these examples.
[Reference Example 1]
Under a nitrogen atmosphere at 0 ° C., pivaloyl was added to 15 ml of tetrahydrofuran (THF) solution in which 5 g (26 mmol) of 2,3,5,6-tetrafluoro-4-hydroxystyrene and 5.3 g (52 mmol) of triethylamine were dissolved. 6 ml of a THF solution of 3.8 g (31.2 mmol) of chloride was added dropwise. After completion of the dropwise addition, the temperature of the reaction solution was returned to room temperature and further stirred for 1 hour. After confirming disappearance of the raw materials by thin layer chromatography (TLC), the reaction solution was cooled to 0 ° C., and water was added to stop the reaction. Thereafter, water and ethyl acetate were added to the reaction solution and extraction was performed three times. The obtained organic layer was washed once each with a saturated aqueous ammonium chloride solution, water and saturated brine, and dried over anhydrous sodium sulfate. . Thereafter, the product obtained by distilling off the solvent under reduced pressure was recrystallized from heptane-ethyl acetate to obtain 2,3,5,6-tetrafluoro-4-trimethylacetoxystyrene (hereinafter referred to as compound (1)). ) Was obtained as a colorless solid (yield 82%).
得られた化合物(1)について、1H−NMRを測定した。その結果を以下に示す。
1H−NMR(溶媒:CDCl3、400MHz):δ(ppm)=6.6(dd,1H(Hb)),6.1(d,1H(Ha)),5.7(d,1H(Ha)),1.4(s,9H(Hc))。
上記の結果から、化合物(1)が下記に示す構造を有することが確認できた。
1 H-NMR of the obtained compound (1) was measured. The results are shown below.
1 H-NMR (solvent: CDCl 3 , 400 MHz): δ (ppm) = 6.6 (dd, 1H (H b )), 6.1 (d, 1 H (H a )), 5.7 (d, 1H (H a )), 1.4 (s, 9H (H c )).
From the results described above, it was confirmed that the compound (1) had a structure shown below.
得られた化合物(1)について、以下の評価を行った。
[塩基性条件下での反応]
化合物(1)20mgに対し、THF/2.38質量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液=1/1(質量比)の混合液0.5mlを加え、10秒間振とうした。その後、取り出した有機層および脱保護体と予想される2,3,5,6−テトラフルオロ−4−ヒドロキシスチレンをTLC(ヘプタン:酢酸エチル=8:2)にて展開した。
その結果、一部の化合物(1)で脱保護(ピバロイル基(−CO−C(CH3)3)の解離)が生じ、脱保護体(2,3,5,6−テトラフルオロ−4−ヒドロキシスチレン)が生成したことが確認できた(脱保護体と2,3,5,6−テトラフルオロ−4−ヒドロキシスチレンのRf値が同じであった。化合物(1)のRf値:0.77、脱保護体のRf値:0.42)。
The following evaluation was performed about the obtained compound (1).
[Reaction under basic conditions]
To 20 mg of compound (1), 0.5 ml of a mixed solution of THF / 2.38 mass% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution = 1/1 (mass ratio) was added and shaken for 10 seconds. Then, the extracted organic layer and 2,3,5,6-tetrafluoro-4-hydroxystyrene expected to be a deprotected body were developed with TLC (heptane: ethyl acetate = 8: 2).
As a result, deprotection (dissociation of the pivaloyl group (—CO—C (CH 3 ) 3 )) occurs in some compounds (1), and the deprotected product (2,3,5,6-tetrafluoro-4- It was confirmed that (hydroxystyrene) was produced (the Rf values of the deprotected product and 2,3,5,6-tetrafluoro-4-hydroxystyrene were the same. Rf value of the compound (1)): 77, Rf value of deprotected body: 0.42).
[参考例2]
参考例1で合成した1.00g(3.62mmol)の化合物(1)を、1.00gのトルエンに溶解させた。この溶液に、重合開始剤V−601(和光純薬製)を0.54mmol加え、溶解させた。この溶液を、窒素雰囲気下にて80℃−2時間重合反応を行った。反応終了反応液を室温まで冷却した。その後、反応液を大量のメタノール溶液に滴下し、重合体を析出させる操作を2回繰り返した。
このようにして得られた重合体を室温下で減圧乾燥し、白色粉体を0.6g得た(収率60%)。これを含フッ素化合物(C)−1とする。
この(C)−1について、GPC測定により求めた標準ポリスチレン換算の質量平均分子量は9,900であり、分散度は2.29であった。
[Reference Example 2]
1.00 g (3.62 mmol) of the compound (1) synthesized in Reference Example 1 was dissolved in 1.00 g of toluene. To this solution, 0.54 mmol of polymerization initiator V-601 (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added and dissolved. This solution was subjected to a polymerization reaction at 80 ° C. for 2 hours in a nitrogen atmosphere. The reaction solution after the reaction was cooled to room temperature. Thereafter, the operation of dropping the reaction solution into a large amount of methanol solution and precipitating the polymer was repeated twice.
The polymer thus obtained was dried under reduced pressure at room temperature to obtain 0.6 g of white powder (yield 60%). This is designated as a fluorine-containing compound (C) -1.
With regard to (C) -1, the standard polystyrene equivalent weight average molecular weight determined by GPC measurement was 9,900, and the degree of dispersion was 2.29.
[比較合成例1]
撹拌機、温度計、滴下ロートを取り付けた4つ口フラスコに、7,7,7−トリフルオロ−3−エチル−3−ヘプタノール7.9g、4−ジメチルアミノピリジン0.2g、トリエチルアミン7.1g、アセトリトニル10gを入れ、撹拌溶解した。その溶解液にメタクリル酸クロリド6.7gを約75℃で30分間かけて滴下し、さらに同温度で2時間撹拌した。反応液を室温まで冷却したのち、炭酸カリウム8.8gと水100mlの混合液で1回、10%食塩水で1回洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥後、減圧濃縮した。濃縮物をシリカゲルカラムクロマトグラフィで精製し、7,7,7−トリフルオロ−3−エチル−3−ヘプチルメタクリレート5.7gを得た。
得られた7,7,7−トリフルオロ−3−エチル−3−ヘプチルメタクリレートの1H−NMRデータは以下の通りである。
1H−NMR(CDCl3)δ: 0.82〜0.87(tr,6H,−CH3)、1.46〜1.58(m,2H,−CH2−)、1.78〜1.97(m,9H,=C−CH3,−C−CH2−)、1.98〜2.16(m,2H,CF3CH2−)、5.49(s,1H,C=CH2)、6.01(s,1H,C=CH2)
上記の結果より、下記式で示される構造であることが認められた。
[Comparative Synthesis Example 1]
In a four-necked flask equipped with a stirrer, a thermometer and a dropping funnel, 7.9 g of 7,7,7-trifluoro-3-ethyl-3-heptanol, 0.2 g of 4-dimethylaminopyridine, 7.1 g of triethylamine Then, 10 g of acetritonyl was added and dissolved by stirring. To the solution, 6.7 g of methacrylic acid chloride was dropped at about 75 ° C. over 30 minutes, and further stirred at the same temperature for 2 hours. The reaction solution was cooled to room temperature, washed once with a mixed solution of 8.8 g of potassium carbonate and 100 ml of water, once with 10% brine, dried over anhydrous magnesium sulfate, and concentrated under reduced pressure. The concentrate was purified by silica gel column chromatography to obtain 5.7 g of 7,7,7-trifluoro-3-ethyl-3-heptyl methacrylate.
1 H-NMR data of the obtained 7,7,7-trifluoro-3-ethyl-3-heptyl methacrylate are as follows.
1 H-NMR (CDCl 3 ) δ: 0.82 to 0.87 (tr, 6H, —CH 3 ), 1.46 to 1.58 (m, 2H, —CH 2 —), 1.78 to 1 .97 (m, 9H, ═C—CH 3 , —C—CH 2 —), 1.98 to 2.16 (m, 2H, CF 3 CH 2 —), 5.49 (s, 1H, C = CH 2), 6.01 (s, 1H, C = CH 2)
From the above results, it was confirmed that the structure was represented by the following formula.
次に、窒素吹き込み管、還流器、滴下ロート、温度計を取り付けた4口フラスコに、テトラヒドロフラン27g、上記で得られた7,7,7−トリフルオロ−3−エチル−3−ヘプチルメタクリレート11.98gを入れ、窒素置換した後、67℃に昇温した。その温度を維持しつつ、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)0.30gをテトラヒドロフラン3gに溶解させた溶解液を10分間かけて滴下した。滴下終了後、その温度を維持しつつ6時間撹拌を続けた後、室温まで冷却した。得られた重合反応液を大量のメタノール/水の混合溶液中に滴下し、沈殿した樹脂を濾別、洗浄、乾燥して、白色固体の下記化学式(C)−2に示す含フッ素化合物4.0gを得た。(C)−2の標準ポリスチレン換算の質量平均分子量(Mw)は6500、分散度(Mw/Mn)は1.4であった。 Next, in a four-necked flask equipped with a nitrogen blowing tube, a reflux condenser, a dropping funnel and a thermometer, 27 g of tetrahydrofuran and 7,7,7-trifluoro-3-ethyl-3-heptyl methacrylate obtained above were used. After 98 g was added and the atmosphere was replaced with nitrogen, the temperature was raised to 67 ° C. While maintaining the temperature, a solution obtained by dissolving 0.30 g of 2,2′-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile) in 3 g of tetrahydrofuran was added dropwise over 10 minutes. After completion of the dropwise addition, the mixture was stirred for 6 hours while maintaining the temperature, and then cooled to room temperature. The obtained polymerization reaction liquid is dropped into a large amount of methanol / water mixed solution, and the precipitated resin is filtered off, washed and dried, and then a white solid fluorine-containing compound represented by the following chemical formula (C) -2. 0 g was obtained. The weight average molecular weight (Mw) in terms of standard polystyrene of (C) -2 was 6500, and the dispersity (Mw / Mn) was 1.4.
[実施例3]
窒素雰囲気下、0℃にて、3,3,3−トリフルオロプロピオン酸8g(62mmol)、エチルジイソプロピルアミノカルボジイミド塩酸塩(EDCl)14g(75mmol)、ジメチルアミノピリジン(DMAP)0.5g(4mmol)のTHF溶液40mlに、2,3,5,6−テトラフルオロ−4−ヒドロキシスチレン8g(42mmol)を加え、室温まで戻し、3時間撹拌した。薄層クロマトグラフィー(TLC)にて原料の消失を確認した後、反応液を0℃に冷却し、水を加えて反応を停止した。その後、反応液に酢酸エチルを加えて抽出を3回行い、得られた有機層を水で2回洗浄した。その後、減圧下で溶媒留去して得られた生成物をシリカゲルクロマトグラフィー(ヘプタン−酢酸エチル)で精製し、下記式(3)で表される化合物(3)を無色油状物質として9g得た(収率72%)。
[Example 3]
Under a nitrogen atmosphere at 0 ° C., 3,3,3-trifluoropropionic acid 8 g (62 mmol), ethyldiisopropylaminocarbodiimide hydrochloride (EDCl) 14 g (75 mmol), dimethylaminopyridine (DMAP) 0.5 g (4 mmol) 8 g (42 mmol) of 2,3,5,6-tetrafluoro-4-hydroxystyrene was added to 40 ml of THF solution, and the mixture was warmed to room temperature and stirred for 3 hours. After confirming disappearance of the raw materials by thin layer chromatography (TLC), the reaction solution was cooled to 0 ° C., and water was added to stop the reaction. Thereafter, ethyl acetate was added to the reaction solution to perform extraction three times, and the obtained organic layer was washed twice with water. Then, the product obtained by distilling off the solvent under reduced pressure was purified by silica gel chromatography (heptane-ethyl acetate) to obtain 9 g of the compound (3) represented by the following formula (3) as a colorless oily substance. (Yield 72%).
得られた化合物(3)について、1H−NMRを測定した。その結果を以下に示す。
1H−NMR(溶媒:CDCl3、400MHz):δ(ppm)=6.6(dd,1H(Hb)),6.1(d,1H(Ha)),5.7(d,1H(Ha)),3.5(m,2H(Hc))。
上記の結果から、化合物(3)が下記に示す構造を有することが確認できた。
About the obtained compound (3), < 1 > H-NMR was measured. The results are shown below.
1 H-NMR (solvent: CDCl 3 , 400 MHz): δ (ppm) = 6.6 (dd, 1H (H b )), 6.1 (d, 1 H (H a )), 5.7 (d, 1H (H a )), 3.5 (m, 2H (H c )).
From the results described above, it was confirmed that the compound (3) had a structure shown below.
[実施例4]
実施例3で合成した化合物(3)2.50g(8.28mmol)を、5.83gのトルエンに溶解させた。この溶液に、重合開始剤V−601(和光純薬製)を0.41mmol加え、溶解させた。この溶液を、窒素雰囲気下にて90℃で3時間重合反応を行った。反応終了後、反応液を室温まで冷却した。その後、反応液を大量のメタノール溶液に滴下し、重合体を析出させる操作を2回繰り返した。
このようにして得られた重合体を室温下で減圧乾燥し、白色粉体を1.45g得た(収率58%)。これを含フッ素化合物(C)−3とする。
この(C)−3について、GPC測定により求めた標準ポリスチレン換算の質量平均分子量は13,300であり、分散度は1.67であった。
[Example 4]
2.50 g (8.28 mmol) of the compound (3) synthesized in Example 3 was dissolved in 5.83 g of toluene. To this solution, 0.41 mmol of polymerization initiator V-601 (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added and dissolved. This solution was subjected to a polymerization reaction at 90 ° C. for 3 hours in a nitrogen atmosphere. After completion of the reaction, the reaction solution was cooled to room temperature. Thereafter, the operation of dropping the reaction solution into a large amount of methanol solution and precipitating the polymer was repeated twice.
The polymer thus obtained was dried under reduced pressure at room temperature to obtain 1.45 g of white powder (yield 58%). This is designated as fluorinated compound (C) -3.
With respect to (C) -3, the mass average molecular weight in terms of standard polystyrene determined by GPC measurement was 13,300, and the degree of dispersion was 1.67.
[実施例5]
窒素雰囲気下、0℃にて、3,3,3−トリフルオロプロピオン酸4g(30mmol)、エチルジイソプロピルアミノカルボジイミド塩酸塩(EDCl)6.2g(33mmol)、ジメチルアミノピリジン(DMAP)0.5g(4mmol)のTHF溶液60mlに、ポリヒドロキシスチレン(製品名:VP8000、日本曹達株式会社製)3g(25mmol相当)を加え、室温まで戻し、3時間撹拌した。その後、反応液を0℃に冷却し、水を加えて反応を停止した。得られた有機層を水で3回洗浄し、減圧下で溶媒留去した。得られた生成物のTHF溶液をヘプタン中に滴下する再沈操作により、下記式(4)で表される含フッ素化合物(C)−4を無色固体として4.3g得た(収率75%)。
得られた含フッ素化合物(C)−4について、13C−NMRを測定した。その結果、原料のポリヒドロキシスチレンの水酸基の74.1モル%に、−C(=O)−CH2−CF3が導入されている(導入率74.1モル%)ことが確認できた。したがって、下記式(C)−4中のm:nは74.1:25.9(モル比)である。
また、この(C)−4について、GPC測定により求めた標準ポリスチレン換算の質量平均分子量は14,000であり、分散度は1.08であった。
[Example 5]
Under nitrogen atmosphere at 0 ° C., 3,3,3-trifluoropropionic acid 4 g (30 mmol), ethyldiisopropylaminocarbodiimide hydrochloride (EDCl) 6.2 g (33 mmol), dimethylaminopyridine (DMAP) 0.5 g ( 4 mmol) of THF solution (60 ml) was added with 3 g (equivalent to 25 mmol) of polyhydroxystyrene (product name: VP8000, manufactured by Nippon Soda Co., Ltd.), returned to room temperature, and stirred for 3 hours. Thereafter, the reaction solution was cooled to 0 ° C., and water was added to stop the reaction. The obtained organic layer was washed with water three times, and the solvent was distilled off under reduced pressure. By reprecipitation operation in which a THF solution of the obtained product was dropped into heptane, 4.3 g of a fluorine-containing compound (C) -4 represented by the following formula (4) was obtained as a colorless solid (yield 75%). ).
For the obtained fluorine-containing compound (C) -4, 13 C-NMR was measured. As a result, it was confirmed that —C (═O) —CH 2 —CF 3 was introduced into 74.1 mol% of the hydroxyl group of the raw material polyhydroxystyrene (introduction rate: 74.1 mol%). Therefore, m: n in the following formula (C) -4 is 74.1: 25.9 (molar ratio).
Moreover, about this (C) -4, the mass mean molecular weight of standard polystyrene conversion calculated | required by GPC measurement was 14,000, and dispersion degree was 1.08.
[参考例6〜9、比較例1〜2]
下記表1に示す各成分を混合、溶解してレジスト組成物を調製した。
[Reference Examples 6-9, Comparative Examples 1-2]
Each component shown in the following Table 1 was mixed and dissolved to prepare a resist composition.
表1中の各略号はそれぞれ以下のものを示す。
(A)−1:下記化学式(A)−1で表される共重合体。式中、( )の右下の数値は各構成単位の割合(モル%)を示す。
(B)−1:(4−メチルフェニル)ジフェニルスルホニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネート。
(C)−1:参考例2で合成した含フッ素化合物(C)−1。
(C)−2:比較合成例1で合成した含フッ素化合物(C)−2。
(C)−3:実施例4で合成した含フッ素化合物(C)−3。
(C)−4:実施例5で合成した含フッ素化合物(C)−4。
(D)−1:トリ−n−ペンチルアミン。
(S)−1:PGMEA/PGME=6/4(質量比)の混合溶剤。
Each abbreviation in Table 1 indicates the following.
(A) -1: a copolymer represented by the following chemical formula (A) -1. In the formula, the numerical value on the lower right of () indicates the ratio (mol%) of each structural unit.
(B) -1: (4-methylphenyl) diphenylsulfonium nonafluoro-n-butanesulfonate.
(C) -1: Fluorine-containing compound (C) -1 synthesized in Reference Example 2.
(C) -2: Fluorine-containing compound (C) -2 synthesized in Comparative Synthesis Example 1.
(C) -3: Fluorine-containing compound (C) -3 synthesized in Example 4.
(C) -4: Fluorine-containing compound (C) -4 synthesized in Example 5.
(D) -1: tri-n-pentylamine.
(S) -1: PGMEA / PGME = 6/4 (mass ratio) mixed solvent.
次に、8インチシリコンウェーハ上に、表2で示す組成のレジスト組成物を、それぞれ、スピンナーを用いて塗布し、ホットプレート上で110℃、60秒間プレベークして、乾燥させることにより、膜厚120nmのレジスト膜を形成した。
該レジスト膜(露光前のレジスト膜)の表面に水を滴下し、DROP MASTER−700(製品名、協和界面科学株式会社製)を用いて、接触角(静的接触角)の測定を行った(接触角の測定:水2μL)。この測定値を「Coat後接触角(°)」とした。
接触角測定後のウェーハを、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60秒間の現像処理を行い、その後15秒間、純水を用いて水リンスした後、上記と同様にして接触角を測定した。この測定値を「現像後接触角(°)」とした。また、Coat後接触角と現像後接触角の差をΔ(°)で示した。
その結果を表2に示す。
Next, a resist composition having the composition shown in Table 2 is applied onto an 8-inch silicon wafer by using a spinner, pre-baked on a hot plate at 110 ° C. for 60 seconds, and dried. A 120 nm resist film was formed.
Water was dropped on the surface of the resist film (resist film before exposure), and the contact angle (static contact angle) was measured using DROP MASTER-700 (product name, manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd.). (Measurement of contact angle: 2 μL of water). This measured value was defined as “contact angle after coating (°)”.
The wafer after the contact angle measurement was developed with a 2.38 mass% tetramethylammonium hydroxide (TMAH) aqueous solution at 23 ° C. for 60 seconds, and then rinsed with pure water for 15 seconds. The contact angle was measured in the same manner as described above. This measured value was defined as “contact angle after development (°)”. Further, the difference between the contact angle after coating and the contact angle after development is indicated by Δ (°).
The results are shown in Table 2.
上記の結果より、本願発明の含フッ素化合物を用いた参考例8〜9、含フッ素化合物(C)−1を用いた参考例6〜7、および含フッ素化合物(C)−2を配合した比較例1は、いずれも、含フッ素化合物を配合しなかった比較例2に比べて、Coat後接触角が高くなった。
これらのうち、本願発明の含フッ素化合物を用いた参考例8〜9、含フッ素化合物(C)−1を用いた参考例6〜7においては、現像後に接触角が低下しており、特に参考例8〜9では、含フッ素化合物を配合しなかった比較例2と同等以下にまで低下していた。従って、浸漬露光時には疎水性であって、現像時には親水性となる特性を有することが確認された。一方、比較例1においては現像液によって保護基は解離せず、接触角が低下しなかった。
From the above results, Reference Examples 8 to 9 using the fluorine-containing compound of the present invention, Reference Examples 6 to 7 using the fluorine-containing compound (C) -1, and a comparison including the fluorine-containing compound (C) -2 were blended. In Example 1, the contact angle after Coat was higher than that in Comparative Example 2 in which no fluorine-containing compound was added.
Among these, in Reference Examples 8 to 9 using the fluorine-containing compound of the present invention and Reference Examples 6 to 7 using the fluorine-containing compound (C) -1, the contact angle is lowered after development. In Examples 8-9, it was reduced to the same or lower as that in Comparative Example 2 in which no fluorine-containing compound was blended. Therefore, it was confirmed that it has a characteristic of being hydrophobic during immersion exposure and hydrophilic during development. On the other hand, in Comparative Example 1, the protective group was not dissociated by the developer, and the contact angle did not decrease.
[実施例10]
窒素雰囲気下、0℃にて、3,3,3−トリフルオロプロピオン酸11g(84mmol)、エチルジイソプロピルアミノカルボジイミド塩酸塩(EDCl)19g(101mmol)、ジメチルアミノピリジン(DMAP)0.5g(4mmol)のTHF溶液150mlに、p−ヒドロキシフェニルメタクリレート15g(84mmol)を加え、室温まで戻し、3時間撹拌した。薄層クロマトグラフィー(TLC)にて原料の消失を確認した後、反応液を0℃に冷却し、水を加えて反応を停止した。その後、反応液に酢酸エチルを加えて抽出を3回行い、得られた有機層を水で2回洗浄した。その後、減圧下で溶媒留去して得られた粗生成物をヘプタン−酢酸エチルで再結晶して精製し、下記式(5)で表される化合物(5)を無色油状物質として22g得た(収率91%)。
[Example 10]
Under nitrogen atmosphere at 0 ° C., 3,3,3-trifluoropropionic acid 11 g (84 mmol), ethyldiisopropylaminocarbodiimide hydrochloride (EDCl) 19 g (101 mmol), dimethylaminopyridine (DMAP) 0.5 g (4 mmol) 15 g (84 mmol) of p-hydroxyphenyl methacrylate was added to 150 ml of THF solution, and the mixture was returned to room temperature and stirred for 3 hours. After confirming disappearance of the raw materials by thin layer chromatography (TLC), the reaction solution was cooled to 0 ° C., and water was added to stop the reaction. Thereafter, ethyl acetate was added to the reaction solution to perform extraction three times, and the obtained organic layer was washed twice with water. Thereafter, the crude product obtained by distilling off the solvent under reduced pressure was purified by recrystallization from heptane-ethyl acetate to obtain 22 g of a compound (5) represented by the following formula (5) as a colorless oily substance. (Yield 91%).
得られた化合物(5)について、1H−NMRを測定した。その結果を以下に示す。
1H−NMR(溶媒:DMSO−6d):7.2−7.1(m,4H(Hc)),6.35(s,1H(Hb)),5.78(s,1H(Hb)),3.46(m,2H(Hd)),2.08(s,3H(Ha))。
上記の結果から、化合物(5)が下記に示す構造を有することが確認できた。
About the obtained compound (5), < 1 > H-NMR was measured. The results are shown below.
1 H-NMR (solvent: DMSO-6d): 7.2-7.1 (m, 4H (H c )), 6.35 (s, 1H (H b )), 5.78 (s, 1H ( H b)), 3.46 (m , 2H (H d)), 2.08 (s, 3H (H a)).
From the results shown above, it was confirmed that the compound (5) had a structure shown below.
得られた化合物(5)について、TLCの展開液として、ヘプタン:酢酸エチル=7:3の組成の溶液を用いた以外は、参考例1と同様にして、一部の化合物(5)で脱保護((−CO−CH2−CF3)の解離)が生じ、脱保護体が生成したことを確認した。 The obtained compound (5) was dehydrated with a part of the compound (5) in the same manner as in Reference Example 1 except that a solution having a composition of heptane: ethyl acetate = 7: 3 was used as a TLC developing solution. It was confirmed that protection (dissociation of (—CO—CH 2 —CF 3 )) occurred and a deprotected product was produced.
[実施例11]
温度計、還流管を取り付けた3つ口フラスコに、実施例10で合成した化合物(5)2.27g(11.57mmol)、化合物(6)5.00g(17.36mmol)、THF41.20gを入れ、撹拌溶解した。その溶解液に重合開始剤V−601(和光純薬製)を1.74mmol加え、溶解させた。この溶液を、窒素雰囲気下にて80℃6時間化加熱撹拌により重合反応を行った後、反応液を室温まで冷却した。その後、重合反応液を減圧濃縮後、大量のn−ヘプタンに滴下し、重合体を析出させる操作を行い、沈殿した重合体を濾別、洗浄、乾燥し、目的の含フッ素化合物(C)−5を4.50g得た。
得られた含フッ素化合物(C)−5について、13C−NMR(600MHz)を測定した結果、下記式(C)−5中のl:mは68.7:31.3(モル比)であった。また、この(C)−5について、GPC測定により求めた標準ポリスチレン換算の質量平均分子量は18,600であり、分散度は1.84であった。
[Example 11]
In a three-necked flask equipped with a thermometer and a reflux tube, 2.27 g (11.57 mmol) of the compound (5) synthesized in Example 10, 5.00 g (17.36 mmol) of the compound (6), and 41.20 g of THF were added. The solution was stirred and dissolved. To the solution, 1.74 mmol of polymerization initiator V-601 (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added and dissolved. This solution was subjected to a polymerization reaction by heating and stirring at 80 ° C. for 6 hours under a nitrogen atmosphere, and then the reaction solution was cooled to room temperature. Thereafter, the polymerization reaction solution is concentrated under reduced pressure, then dropped into a large amount of n-heptane, and an operation for precipitating the polymer is performed. The precipitated polymer is filtered, washed and dried, and the desired fluorine-containing compound (C)- 4.50 g of 5 was obtained.
As a result of measuring 13 C-NMR (600 MHz) for the obtained fluorine-containing compound (C) -5, l: m in the following formula (C) -5 was 68.7: 31.3 (molar ratio). there were. Moreover, about this (C) -5, the mass mean molecular weight of standard polystyrene conversion calculated | required by GPC measurement was 18,600, and dispersion degree was 1.84.
[参考例12]
下記表3に示す各成分を混合、溶解してレジスト組成物を調製した。
なお、表3中の、(A)−1、(B)−1、(D)−1、(S)−1は表1と同じである。また、表中(C)−5は実施例11で合成した含フッ素化合物(C)−5を示す。
[Reference Example 12]
Each component shown in Table 3 below was mixed and dissolved to prepare a resist composition.
In Table 3, (A) -1, (B) -1, (D) -1, and (S) -1 are the same as in Table 1. In the table, (C) -5 represents the fluorine-containing compound (C) -5 synthesized in Example 11.
次に、8インチシリコンウェーハ上に、参考例12のレジスト組成物を、スピンナーを用いて塗布し、ホットプレート上で110℃、90秒間プレベークして、乾燥させることにより、膜厚120nmのレジスト膜を形成した。
該レジスト膜(露光前のレジスト膜)の表面に水を滴下し、DROP MASTER−700(製品名、協和界面科学株式会社製)を用いて、接触角(静的接触角)の測定を行った(接触角の測定:水2μL)。この測定値を「Coat後接触角(°)」とした。
接触角測定後のウェーハを、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秒間または60秒間の現像処理を行い、その後15秒間、純水を用いて水リンスした後、上記と同様にして接触角を測定した。この測定値を、それぞれ、「現像30秒後接触角(°)」、「現像60秒後接触角(°)」とした。また、Coat後接触角と現像後の接触角との差をΔ(°)で示した。
その結果を表4に示す。
Next, the resist composition of Reference Example 12 was applied onto an 8-inch silicon wafer using a spinner, pre-baked on a hot plate at 110 ° C. for 90 seconds, and dried to thereby form a resist film having a thickness of 120 nm. Formed.
Water was dropped on the surface of the resist film (resist film before exposure), and the contact angle (static contact angle) was measured using DROP MASTER-700 (product name, manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd.). (Measurement of contact angle: 2 μL of water). This measured value was defined as “contact angle after coating (°)”.
The wafer after the contact angle measurement was developed with a 2.38 mass% tetramethylammonium hydroxide (TMAH) aqueous solution at 23 ° C. for 30 seconds or 60 seconds, and then rinsed with pure water for 15 seconds. Thereafter, the contact angle was measured in the same manner as described above. The measured values were taken as “contact angle after 30 seconds development (°)” and “contact angle after 60 seconds development (°)”, respectively. Further, the difference between the contact angle after coating and the contact angle after development is indicated by Δ (°).
The results are shown in Table 4.
上記の結果より、本願発明の含フッ素化合物(C)−5を配合した参考例12は、Coat後接触角に比べて、現像後に接触角が低下していた。従って、浸漬露光時には疎水性であって、現像時には親水性となる特性を有することが確認された。 From the above results, in Reference Example 12 in which the fluorine-containing compound (C) -5 of the present invention was blended, the contact angle decreased after development compared to the contact angle after Coat. Therefore, it was confirmed that it has a characteristic of being hydrophobic during immersion exposure and hydrophilic during development.
1…液滴、1a…下端、1b…上端、2…平面、θ1…前進角、θ2…後退角、θ3…転落角 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Droplet, 1a ... Lower end, 1b ... Upper end, 2 ... Plane, [theta] 1 ... Advance angle, [theta] 2 ... Receding angle, [theta] 3 ... Falling angle
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