JPWO2019044668A1 - Actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition, actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin film, pattern forming method, and electronic device manufacturing method - Google Patents
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Abstract
(A)特定の一般式で表される繰り返し単位、特定の一般式で表される繰り返し単位、及び特定の一般式で表される繰り返し単位を含有し、上記一般式(1)で表される繰り返し単位の含有量が、樹脂(A)中の全繰り返し単位に対して25〜50モル%の範囲である樹脂、(B)活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物、及び(C)溶剤を含有する感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、これを用いた感活性光線性又は感放射線性樹脂膜、パターン形成方法、及び電子デバイスの製造方法を提供する。(A) contains a repeating unit represented by the specific general formula, a repeating unit represented by the specific general formula, and a repeating unit represented by the specific general formula, and is represented by the general formula (1). A resin having a repeating unit content of 25 to 50 mol% with respect to all repeating units in the resin (A), (B) a compound which generates an acid upon irradiation with actinic rays or radiation, and (C). Provided are an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition containing a solvent, an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin film using the same, a pattern forming method, and an electronic device manufacturing method.
Description
本発明は、IC等の半導体製造工程、液晶及びサーマルヘッド等の回路基板の製造、更にはその他のフォトファブリケーションのリソグラフィー工程に好適に用いられる感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、感活性光線性又は感放射線性樹脂膜、パターン形成方法、及び電子デバイスの製造方法に関する。特に、本発明は、KrF露光装置での露光に好適に用いられる感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、感活性光線性又は感放射線性樹脂膜、パターン形成方法、及び電子デバイスの製造方法に関する。 The present invention provides an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition, which is suitably used in a semiconductor manufacturing process such as IC, a circuit board such as a liquid crystal and a thermal head, and other photolithography lithography process. The present invention relates to an actinic ray- or radiation-sensitive resin film, a pattern forming method, and an electronic device manufacturing method. In particular, the present invention relates to an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition, an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin film, a pattern forming method, and an electronic device manufacturing method, which are preferably used for exposure in a KrF exposure apparatus. Regarding
KrFエキシマレーザー(248nm)用レジスト以降、光吸収による感度低下を補うためにレジストの画像形成方法として化学増幅という画像形成方法が用いられている。ポジ型の化学増幅の画像形成方法を例に挙げ説明すると、エキシマレーザー、電子線、極紫外光などの露光により、露光部の酸発生剤が分解し酸を生成させ、露光後のベーク(PEB:Post Exposure Bake)でその発生酸を反応触媒として利用してアルカリ不溶性の基をアルカリ可溶性の基に変化させ、アルカリ現像液により露光部を除去する画像形成方法である。
微細加工技術からの要請から、現在主流のポジ型だけではなく、ネガ画像による微細パターン形成の開発も行われている。Since the resist for KrF excimer laser (248 nm), an image forming method called chemical amplification has been used as an image forming method of the resist in order to compensate the sensitivity decrease due to light absorption. A positive chemical amplification image forming method will be described as an example. When exposed to an excimer laser, an electron beam, or extreme ultraviolet light, the acid generator in the exposed portion decomposes to generate an acid, and the bake after exposure (PEB : Post Exposure Bake) is used to convert the alkali-insoluble group into an alkali-soluble group by using the generated acid as a reaction catalyst, and the exposed portion is removed by an alkali developing solution.
Due to the demands of fine processing technology, not only the current mainstream positive type, but also the development of fine pattern formation by negative images is being performed.
例えば、特許文献1には、特定構造の樹脂を含む感活性光線性又は感放射線性組成物を用いて、レジスト膜を形成する工程、上記レジスト膜を露光する工程、及び酸化防止剤を含む有機系処理液で現像する工程を含むパターン形成方法が開示されている。ここで、特許文献1の実施例においては、レジスト膜が形成されるシリコンウエハとしては、4インチシリコンウエハ、6インチシリコンウエハ、及び、8インチシリコンが使用されている。 For example, in Patent Document 1, a step of forming a resist film using an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive composition containing a resin having a specific structure, a step of exposing the resist film, and an organic material containing an antioxidant A pattern forming method including a step of developing with a processing solution is disclosed. Here, in the embodiment of Patent Document 1, a 4-inch silicon wafer, a 6-inch silicon wafer, and an 8-inch silicon are used as the silicon wafer on which the resist film is formed.
ところで、レジスト組成物は、用途に応じて、種々のサイズの基板に塗布されるものであり、レジスト組成物を広径(例えば、直径12インチ以上)の基板上に塗布する形態も挙げられる。しかしながら、特に、このような広径の基板に設けられた膜は、高い膜厚均一性が得られにくく、膜厚均一性の更なる改善が求められていた。
上記問題点に鑑み、本発明の目的は、上記の広径(例えば、直径12インチ以上)の基板に設けられた場合においても、膜厚均一性に優れた感活性光線性又は感放射線性樹脂膜を形成可能な感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、並びに、これを用いた感活性光線性又は感放射線性樹脂膜、パターン形成方法、及び電子デバイスの製造方法を提供することにある。特に、KrF露光及び有機溶剤現像に好適な感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、並びに、これを用いた感活性光線性又は感放射線性樹脂膜、パターン形成方法、及び電子デバイスの製造方法を提供することにある。Incidentally, the resist composition is applied to substrates of various sizes depending on the application, and there is also a form in which the resist composition is applied onto a substrate having a wide diameter (for example, 12 inches or more). However, in particular, it is difficult to obtain high film thickness uniformity for a film provided on such a wide-diameter substrate, and further improvement in film thickness uniformity has been demanded.
In view of the above problems, an object of the present invention is to provide an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin excellent in film thickness uniformity even when provided on the above-mentioned wide-diameter substrate (for example, a diameter of 12 inches or more). It is to provide an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition capable of forming a film, an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin film using the same, a pattern forming method, and an electronic device manufacturing method. . In particular, an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition suitable for KrF exposure and organic solvent development, an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin film using the same, a pattern forming method, and a method for manufacturing an electronic device To provide.
本発明は、下記の構成であり、これにより本発明の上記目的が達成される。 The present invention has the following constitutions, whereby the above object of the present invention is achieved.
〔1〕
(A)下記一般式(1)で表される繰り返し単位、下記一般式(2)で表される繰り返し単位、及び下記一般式(3)で表される繰り返し単位を含有し、
前記一般式(1)で表される繰り返し単位の含有量が、樹脂(A)中の全繰り返し単位に対して25〜50モル%の範囲である樹脂、
(B)活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物、及び
(C)溶剤を含有する感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。[1]
(A) contains a repeating unit represented by the following general formula (1), a repeating unit represented by the following general formula (2), and a repeating unit represented by the following general formula (3),
A resin in which the content of the repeating unit represented by the general formula (1) is in the range of 25 to 50 mol% with respect to all the repeating units in the resin (A),
An actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition containing (B) a compound that generates an acid upon irradiation with actinic rays or radiation, and (C) a solvent.
一般式(2)において、R1は水素原子又はメチル基を表す。R2及びR3は、それぞれ独立に、炭素数1〜4の炭化水素基を表す。ただし、R2とR3が互いに結合して、炭素数3〜8の環を形成してもよい。R4は炭素数6〜20の多環式炭化水素基を表す。
一般式(3)において、R5は水素原子又はメチル基である。R6、R7及びR8は、それぞれ独立に、炭素数1〜4の直鎖又は分岐状の炭化水素基を表す。In the general formula (2), R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group. R 2 and R 3 each independently represent a hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms. However, R 2 and R 3 may be bonded to each other to form a ring having 3 to 8 carbon atoms. R 4 represents a polycyclic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms.
In the general formula (3), R 5 is a hydrogen atom or a methyl group. R 6, R 7 and R 8 each independently represents a linear or branched hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms.
〔2〕
前記一般式(2)で表される繰り返し単位において、R4がアダマンチル基、ノルボルニル基、又はビシクロオクチル基である、〔1〕に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
〔3〕
前記一般式(2)で表される繰り返し単位の含有量が、樹脂(A)中の全繰り返し単位に対して25〜50モル%である、〔1〕又は〔2〕に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
〔4〕
KrF露光用である、〔1〕〜〔3〕のいずれか1項に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
〔5〕
〔1〕〜〔4〕のいずれか1項に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を、最大回転数2500rpm以下のスピンコート法により基板上に塗布して得られた感活性光線性又は感放射線性樹脂膜。[2]
The actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition according to [1], wherein in the repeating unit represented by the general formula (2), R 4 is an adamantyl group, a norbornyl group, or a bicyclooctyl group.
[3]
The actinic ray according to [1] or [2], wherein the content of the repeating unit represented by the general formula (2) is 25 to 50 mol% with respect to all the repeating units in the resin (A). Or radiation-sensitive resin composition.
[4]
The actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition according to any one of [1] to [3], which is for KrF exposure.
[5]
Actinic ray obtained by applying the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition according to any one of [1] to [4] onto a substrate by spin coating at a maximum rotation speed of 2500 rpm or less. Or radiation-sensitive resin film.
〔6〕
(ア)〔1〕〜〔4〕の何れか1項に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物により膜を形成する工程、(イ)該膜を露光する工程、及び(ウ)該露光された膜を、有機溶剤を含む現像液を用いて現像してネガ型のパターンを形成する工程を有するパターン形成方法。
〔7〕
前記現像液が酢酸ブチルである、〔6〕に記載のパターン形成方法。
〔8〕
〔6〕又は〔7〕に記載のパターン形成方法を含む、電子デバイスの製造方法[6]
(A) A step of forming a film from the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition according to any one of [1] to [4], (B) a step of exposing the film, and (C) A pattern forming method comprising the step of developing the exposed film with a developing solution containing an organic solvent to form a negative pattern.
[7]
The pattern forming method according to [6], wherein the developing solution is butyl acetate.
[8]
A method for manufacturing an electronic device, including the pattern forming method according to [6] or [7]
本発明によれば、広径(例えば、直径12インチ以上)の基板に設けられた場合においても、膜厚均一性に優れた感活性光線性又は感放射線性樹脂膜を形成可能な感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、並びに、これを用いた感活性光線性又は感放射線性樹脂膜、パターン形成方法、及び電子デバイスの製造方法を提供することができる。 According to the present invention, even when provided on a substrate having a wide diameter (for example, a diameter of 12 inches or more), it is possible to form an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin film excellent in film thickness uniformity. And a radiation-sensitive resin composition, and an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin film using the same, a pattern forming method, and an electronic device manufacturing method can be provided.
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
本明細書に於ける基(原子団)の表記に於いて、置換及び無置換を記していない表記は、置換基を有さないものと共に置換基を有するものをも包含するものである。例えば、「アルキル基」とは、置換基を有さないアルキル基(無置換アルキル基)のみならず、置換基を有するアルキル基(置換アルキル基)をも包含するものである。
本明細書中における「活性光線」又は「放射線」とは、例えば、水銀灯の輝線スペクトル、エキシマレーザーに代表される遠紫外線、極紫外線(EUV光)、X線、電子線(EB)等を意味する。また、本発明において光とは、活性光線又は放射線を意味する。
また、本明細書中における「露光」とは、特に断らない限り、水銀灯、エキシマレーザーに代表される遠紫外線、極紫外線、X線、EUV光などによる露光のみならず、電子線、イオンビーム等の粒子線による描画も露光に含める。Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
In the notation of a group (atom group) in the present specification, notation that does not indicate substituted or unsubstituted encompasses not only those having no substituent but also those having a substituent. For example, the “alkyl group” includes not only an alkyl group having no substituent (unsubstituted alkyl group) but also an alkyl group having a substituent (substituted alkyl group).
The term “actinic ray” or “radiation” as used herein means, for example, a bright line spectrum of a mercury lamp, deep ultraviolet rays typified by excimer laser, extreme ultraviolet rays (EUV light), X-rays, electron beams (EB) and the like. To do. In the present invention, light means actinic rays or radiation.
Unless otherwise specified, the term “exposure” used in the present specification refers to not only exposure using deep ultraviolet rays such as mercury lamps and excimer lasers, extreme ultraviolet rays, X-rays and EUV rays, but also electron beams, ion beams, etc. Drawing with particle beam is also included in exposure.
本発明の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物は、(A)下記一般式(1)で表される繰り返し単位、下記一般式(2)で表される繰り返し単位、及び下記一般式(3)で表される繰り返し単位を含有し、
上記一般式(1)で表される繰り返し単位の含有量が、樹脂(A)中の全繰り返し単位に対して25〜50モル%の範囲である樹脂(以下、単に「樹脂(A)」ともいう)、
(B)活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物、及び
(C)溶剤を含有する感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物である。The actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition of the present invention comprises (A) a repeating unit represented by the following general formula (1), a repeating unit represented by the following general formula (2), and the following general formula ( Containing a repeating unit represented by 3),
The content of the repeating unit represented by the general formula (1) is in the range of 25 to 50 mol% with respect to all the repeating units in the resin (A) (hereinafter, also referred to simply as “resin (A)”). Say),
An actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition containing (B) a compound that generates an acid upon irradiation with actinic rays or radiation, and (C) a solvent.
一般式(2)において、R1は水素原子又はメチル基を表す。R2及びR3は、それぞれ独立に、炭素数1〜4の炭化水素基を表す。ただし、R2とR3が互いに結合して、炭素数3〜9の環を形成してもよい。R4は炭素数6〜20の多環式炭化水素基を表す。
一般式(3)において、R5は水素原子又はメチル基である。R6、R7及びR8は、それぞれ独立に、炭素数1〜4の直鎖又は分岐状の炭化水素基を表す。In the general formula (2), R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group. R 2 and R 3 each independently represent a hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms. However, R 2 and R 3 may be bonded to each other to form a ring having 3 to 9 carbon atoms. R 4 represents a polycyclic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms.
In the general formula (3), R 5 is a hydrogen atom or a methyl group. R 6, R 7 and R 8 each independently represents a linear or branched hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms.
そのような本発明の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を広径の基板に塗布した場合に、膜厚均一性に優れた感活性光線性又は感放射線性樹脂膜を形成することができる理由は定かではないが以下のように推定される。
本発明の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物において、上記樹脂(A)は、上記一般式(1)で表される繰り返し単位、上記一般式(2)で表される繰り返し単位、及び上記一般式(3)で表される繰り返し単位を含有し、上記一般式(1)で表される繰り返し単位の含有量が、樹脂(A)中の全繰り返し単位に対して25〜50モル%となっている。特に、上記一般式(1)で表される繰り返し単位の全繰り返し単位に対する含有量が膜厚均一性の改善に寄与するものと思料される。
上記一般式(1)で表される繰り返し単位の含有量が、樹脂(A)中の全繰り返し単位に対して25モル%以上とすることで、樹脂間の相互作用が充分に得られるため、感活性光線性又は感放射線性樹脂膜形成における乾燥時において樹脂間の相互作用が弱すぎることに伴って生じやすい膜表面におけるムラの発生が抑制され、得られる感活性光線性又は感放射線性樹脂膜の膜厚均一性が優れると推定される。
一方、上記一般式(1)で表される繰り返し単位の含有量が、樹脂(A)中の全繰り返し単位に対して50モル%以下とすることで、樹脂間の相互作用が高くなりすぎない。ここで、例えば12インチウエハのような口径が大きいウエハに、スピンコート法により感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を塗布する場合には、口径が小さいウエハを使用する場合と比較して、ウエハ外周部上に設けられた塗布膜が、ウエハの回転に伴う風の影響を受けやすい。具体的には、得られる感活性光線性又は感放射線性樹脂膜の特に外周部において上述の風に由来するムラが発生し、膜厚均一性が低下する傾向となる。しかしながら、本発明における感活性光線性又は感放射線性樹脂膜においては、上記のように樹脂間の相互作用が高くなりすぎないため、上述の風に由来する外周部のムラは発生しにくく、感活性光線性又は感放射線性樹脂膜の膜厚均一性が優れると推定される。
以上により、上記一般式(1)で表される繰り返し単位の含有量を、樹脂(A)中の全繰り返し単位に対して25〜50モル%とすることで、得られる感活性光線性又は感放射線性樹脂膜の膜厚均一性が優れると推定される。When such an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition of the present invention is applied to a wide-diameter substrate, it is possible to form an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin film having excellent film thickness uniformity. The reason for this is not clear, but it is estimated as follows.
In the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition of the present invention, the resin (A) is a repeating unit represented by the general formula (1), a repeating unit represented by the general formula (2), and It contains the repeating unit represented by the general formula (3), and the content of the repeating unit represented by the general formula (1) is 25 to 50 mol% with respect to all the repeating units in the resin (A). Has become. In particular, it is considered that the content of the repeating unit represented by the general formula (1) with respect to all the repeating units contributes to the improvement of the film thickness uniformity.
When the content of the repeating unit represented by the general formula (1) is 25 mol% or more based on all the repeating units in the resin (A), the interaction between the resins can be sufficiently obtained, An actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin obtained by suppressing the occurrence of unevenness on the film surface, which is likely to occur due to too weak interaction between resins during drying in forming an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin film. It is estimated that the film thickness uniformity is excellent.
On the other hand, when the content of the repeating unit represented by the general formula (1) is 50 mol% or less with respect to all the repeating units in the resin (A), the interaction between the resins does not become too high. . Here, when the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition is applied to a wafer having a large diameter such as a 12-inch wafer by the spin coating method, as compared with the case where a wafer having a small diameter is used. The coating film provided on the outer peripheral portion of the wafer is easily affected by the wind accompanying the rotation of the wafer. Specifically, the resulting actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin film, especially in the outer peripheral portion thereof, tends to suffer from the above-mentioned wind-induced unevenness, resulting in a decrease in film thickness uniformity. However, in the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin film of the present invention, since the interaction between the resins does not become too high as described above, unevenness of the outer peripheral portion due to the wind is unlikely to occur, and It is presumed that the film thickness uniformity of the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin film is excellent.
From the above, by setting the content of the repeating unit represented by the general formula (1) to 25 to 50 mol% with respect to all the repeating units in the resin (A), the resulting actinic ray-sensitive or light-sensitive It is presumed that the thickness of the radioactive resin film is excellent.
以下、本発明に係る感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物について説明する。
本発明に係る感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物は、ネガ型の現像(露光されると現像液に対して溶解性が減少し、露光部がパターンとして残り、未露光部が除去される現像)に用いられることが好ましい。即ち、本発明に係る感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物は、有機溶剤を含む現像液を用いた現像に用いられる有機溶剤現像用の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物とすることができる。ここで、有機溶剤現像用とは、少なくとも、有機溶剤を含む現像液を用いて現像する工程に供される用途を意味する。
本発明の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物は、典型的にはレジスト組成物であり、ネガ型のレジスト組成物(即ち、有機溶剤現像用のレジスト組成物)であることが好ましい。また本発明に係る組成物は、典型的には化学増幅型のレジスト組成物である。The actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition according to the present invention will be described below.
The actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition according to the present invention is a negative type developing agent (when exposed, its solubility in a developing solution decreases, the exposed portion remains as a pattern, and the unexposed portion is removed. It is preferably used for development. That is, the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition according to the present invention is an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition for organic solvent development used for development using a developer containing an organic solvent. be able to. Here, the term “for organic solvent development” means an application provided for a step of developing using a developing solution containing at least an organic solvent.
The actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition of the present invention is typically a resist composition, and preferably a negative resist composition (that is, a resist composition for organic solvent development). The composition according to the present invention is typically a chemically amplified resist composition.
[1]樹脂(A)
本発明に係る感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物に用いられる樹脂(A)は、上記一般式(1)で表される繰り返し単位を含有し、上記一般式(1)で表される繰り返し単位の含有量は、樹脂(A)中の全繰り返し単位に対して、25〜50モル%であり、好ましくは、30〜45モル%、更に好ましくは、35〜40モル%である。[1] Resin (A)
The resin (A) used in the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition according to the present invention contains the repeating unit represented by the general formula (1) and is represented by the general formula (1). The content of the repeating unit is 25 to 50 mol%, preferably 30 to 45 mol%, and more preferably 35 to 40 mol% based on all the repeating units in the resin (A).
一般式(1)において、水酸基は、主鎖に対してパラ位でベンゼン環に結合することが好ましい。具体的には、一般式(1)は、パラヒドロキシスチレン骨格であることが好ましい。 In the general formula (1), the hydroxyl group is preferably bonded to the benzene ring at the para position with respect to the main chain. Specifically, the general formula (1) preferably has a para-hydroxystyrene skeleton.
一般式(2)において、R1は水素原子又はメチル基を表す。
R2及びR3は、それぞれ独立に、炭素数1〜4の炭化水素基を表す。炭素数1〜4の炭化水素基としては、炭素数1〜4のアルキル基が好ましく、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、又は、tert−ブチル基が挙げられる。In the general formula (2), R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group.
R 2 and R 3 each independently represent a hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms. As the hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms is preferable, and specifically, a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, Alternatively, a tert-butyl group may be mentioned.
R2とR3が互いに結合して、形成しても良い炭素数3〜8の環としては、炭素数3〜8のシクロアルキル基が好ましく、例えば、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロへキシル基、シクロオクチル基等を挙げることができる。As the ring having 3 to 8 carbon atoms which R 2 and R 3 may be bonded to each other to form, a cycloalkyl group having 3 to 8 carbon atoms is preferable, for example, a cyclopropyl group, a cyclobutyl group, a cyclopentyl group, Examples thereof include a cyclohexyl group and a cyclooctyl group.
R4は炭素数6〜20の多環式炭化水素基を表す。炭素数6〜20の多環式炭化水素基としては、炭素数6〜20の多環のシクロアルキル基が好ましく、例えば、アダマンチル基、ノルボルニル基、イソボロニル基、カンファニル基、ジシクロペンチル基、ビシクロオクチル基、α−ピネル基、トリシクロデカニル基、テトラシクロドデシル基、アンドロスタニル基等を挙げることができる。なお、シクロアルキル基中の少なくとも1つの炭素原子が酸素原子等のヘテロ原子によって置換されていてもよい。
R4としては、アダマンチル基、ノルボルニル基、又はビシクロオクチル基(ビシクロ[2.2.2]オクチル基、ビシクロ[3.3.0]オクチル基、ビシクロ[3.2.1]オクチル基)が好ましい。R 4 represents a polycyclic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms. As the polycyclic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms, a polycyclic cycloalkyl group having 6 to 20 carbon atoms is preferable, and examples thereof include an adamantyl group, a norbornyl group, an isobornyl group, a camphanyl group, a dicyclopentyl group, and a bicyclooctyl group. Group, α-pinel group, tricyclodecanyl group, tetracyclododecyl group, androstanyl group and the like. At least one carbon atom in the cycloalkyl group may be substituted with a hetero atom such as an oxygen atom.
R 4 is an adamantyl group, a norbornyl group, or a bicyclooctyl group (bicyclo [2.2.2] octyl group, bicyclo [3.3.0] octyl group, bicyclo [3.2.1] octyl group). preferable.
上記各基は、置換基を有していてもよく、置換基としては、例えば、水酸基、ハロゲン原子(例えば、フッ素原子)、アルキル基(炭素数1〜4)、シクロアルキル基(炭素数3〜8)、アルコキシ基(炭素数1〜4)、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基(炭素数2〜6)などが挙げられ、炭素数8以下が好ましい。 Each of the above groups may have a substituent, and examples of the substituent include a hydroxyl group, a halogen atom (for example, a fluorine atom), an alkyl group (having 1 to 4 carbon atoms), a cycloalkyl group (having 3 carbon atoms). To 8), an alkoxy group (having 1 to 4 carbon atoms), a carboxyl group, an alkoxycarbonyl group (having 2 to 6 carbon atoms), and the like, with 8 or less carbon atoms being preferable.
上記一般式(2)で表される繰り返し単位の含有量は、樹脂(A)中の全繰り返し単位に対して、好ましくは、25〜50モル%であり、より好ましくは、30〜47.5モル%、更に好ましくは、35〜45モル%である。
一般式(2)で表される繰り返し単位の含有量は、樹脂(A)中の全繰り返し単位に対して、好ましくは、25〜50モル%であることで、一般式(2)で表される繰り返し単位と一般式(1)で表される繰り返し単位の相互作用を弱めることができ、感活性光線性又は感放射線性樹脂膜の膜厚均一性が良好となると考えられる。The content of the repeating unit represented by the general formula (2) is preferably 25 to 50 mol%, more preferably 30 to 47.5, based on all the repeating units in the resin (A). Mol%, and more preferably 35 to 45 mol%.
The content of the repeating unit represented by the general formula (2) is preferably 25 to 50 mol% with respect to all the repeating units in the resin (A), and is represented by the general formula (2). It is considered that the interaction between the repeating unit and the repeating unit represented by the general formula (1) can be weakened, and the film thickness uniformity of the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin film is improved.
樹脂(A)の上記一般式(2)で表される繰り返し単位は、1種類であってもよいし、2種以上を併用してもよい。 The repeating unit represented by the above general formula (2) of the resin (A) may be one type, or two or more types may be used in combination.
上記一般式(2)で表される繰り返し単位の好ましい具体例を以下に示すが、本発明は、これに限定されるものではない。
具体例中、Rxは、水素原子、又はメチル基を表す。Rxa、Rxbは、それぞれ独立に、炭素数1〜4の炭化水素基を表す。Zは、置換基を表し、複数存在する場合、複数のZは互いに同じであっても異なっていてもよい。pは0又は正の整数を表す。Zの具体例及び好ましい例は、R1〜R4などの各基が有し得る置換基の具体例及び好ましい例と同様である。Specific preferred examples of the repeating unit represented by the general formula (2) are shown below, but the invention is not limited thereto.
In the specific examples, Rx represents a hydrogen atom or a methyl group. Rxa and Rxb each independently represent a hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms. Z represents a substituent, and when a plurality of Zs are present, the plurality of Zs may be the same as or different from each other. p represents 0 or a positive integer. Specific examples and preferable examples of Z are the same as the specific examples and preferable examples of the substituent that each group such as R 1 to R 4 may have.
一般式(3)において、R5は水素原子又はメチル基である。
R6、R7及びR8は、それぞれ独立に、炭素数1〜4の直鎖又は分岐状の炭化水素基を表す。炭素数1〜4の直鎖又は分岐状の炭化水素基としては、炭素数1〜4の直鎖又は分岐状のアルキル基が好ましく、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、又は、tert−ブチル基が挙げられる。In the general formula (3), R 5 is a hydrogen atom or a methyl group.
R 6, R 7 and R 8 each independently represents a linear or branched hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms. As the linear or branched hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms, a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms is preferable, and specifically, methyl group, ethyl group, n-propyl group , Isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, or tert-butyl group.
上記各基は、置換基を有していてもよく、置換基としては、例えば、水酸基、ハロゲン原子(例えば、フッ素原子)、アルキル基(炭素数1〜4)、シクロアルキル基(炭素数3〜8)、アルコキシ基(炭素数1〜4)、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基(炭素数2〜6)などが挙げられ、炭素数8以下が好ましい。 Each of the above groups may have a substituent, and examples of the substituent include a hydroxyl group, a halogen atom (for example, a fluorine atom), an alkyl group (having 1 to 4 carbon atoms), a cycloalkyl group (having 3 carbon atoms). To 8), an alkoxy group (having 1 to 4 carbon atoms), a carboxyl group, an alkoxycarbonyl group (having 2 to 6 carbon atoms), and the like, with 8 or less carbon atoms being preferable.
上記一般式(3)で表される繰り返し単位の含有量は、樹脂(A)中の全繰り返し単位に対して、好ましくは、10〜35モル%であり、より好ましくは、15〜30モル%、更に好ましくは、20〜25モル%である。 The content of the repeating unit represented by the general formula (3) is preferably 10 to 35 mol%, more preferably 15 to 30 mol%, based on all the repeating units in the resin (A). , And more preferably 20 to 25 mol%.
樹脂(A)の上記一般式(3)で表される繰り返し単位は、1種類であってもよいし、2種以上を併用してもよい。 The repeating unit represented by the above general formula (3) of the resin (A) may be one type, or two or more types may be used in combination.
上記一般式(3)で表される繰り返し単位の好ましい具体例を以下に示すが、本発明は、これに限定されるものではない。 Preferred specific examples of the repeating unit represented by the above general formula (3) are shown below, but the present invention is not limited thereto.
本発明に係る感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物に用いられる樹脂(A)が、上記一般式(1)で表される繰り返し単位、上記一般式(2)で表される繰り返し単位、及び、上記一般式(3)で表される繰り返し単位のみ含有する場合、上記一般式(1)で表される繰り返し単位の樹脂(A)中の全繰り返し単位に対する含有量(モル%)と上記一般式(2)で表される繰り返し単位の樹脂(A)中の全繰り返し単位に対する含有量(モル%)と上記一般式(3)で表される繰り返し単位の樹脂(A)中の全繰り返し単位に対する含有量(モル%)との総和は100となる。 The resin (A) used in the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition according to the present invention is a repeating unit represented by the general formula (1), a repeating unit represented by the general formula (2), And when containing only the repeating unit represented by the general formula (3), the content (mol%) of the repeating unit represented by the general formula (1) with respect to all the repeating units in the resin (A) and Content (mol%) of the repeating unit represented by the general formula (2) with respect to all repeating units in the resin (A) and all the repeating units represented by the general formula (3) in the resin (A). The total of the content (mol%) with respect to the unit is 100.
〔その他の繰り返し単位〕
樹脂(A)は、更に、ラクトン構造を有する繰り返し単位を有していてもよい。ラクトン構造を有する繰り返し単位としては、下記一般式(AII)で表される繰り返し単位がより好ましい。[Other repeating units]
The resin (A) may further have a repeating unit having a lactone structure. As the repeating unit having a lactone structure, a repeating unit represented by the following general formula (AII) is more preferable.
一般式(AII)中、
Rb0は、水素原子、ハロゲン原子又は置換基を有していてもよいアルキル基(好ましくは炭素数1〜4)を表す。
Rb0のアルキル基が有していてもよい好ましい置換基としては、水酸基、ハロゲン原子が挙げられる。Rb0のハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、沃素原子を挙げることができる。Rb0として、好ましくは、水素原子、メチル基、ヒドロキシメチル基、トリフルオロメチル基であり、水素原子、メチル基が特に好ましい。In general formula (AII),
Rb 0 represents a hydrogen atom, a halogen atom, or an optionally substituted alkyl group (preferably having 1 to 4 carbon atoms).
Preferred substituents which the alkyl group of Rb 0 may have include a hydroxyl group and a halogen atom. Examples of the halogen atom of Rb 0 include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom and an iodine atom. Rb 0 is preferably a hydrogen atom, a methyl group, a hydroxymethyl group or a trifluoromethyl group, and a hydrogen atom or a methyl group is particularly preferable.
Abは、単結合、アルキレン基、単環又は多環のシクロアルキル構造を有する2価の連結基、エーテル結合、エステル結合、カルボニル基、又はこれらを組み合わせた2価の連結基を表す。Abは、好ましくは、単結合、−Ab1−CO2−で表される2価の連結基である。
Ab1は、直鎖又は分岐アルキレン基、単環又は多環のシクロアルキレン基であり、好ましくはメチレン基、エチレン基、シクロヘキシレン基、アダマンチレン基、ノルボルニレン基である。
Vは、ラクトン構造を有する基を表す。Ab represents a single bond, an alkylene group, a divalent linking group having a monocyclic or polycyclic cycloalkyl structure, an ether bond, an ester bond, a carbonyl group, or a divalent linking group combining these. Ab is preferably a single bond, -Ab 1 -CO 2 - is a divalent linking group represented by.
Ab 1 is a linear or branched alkylene group or a monocyclic or polycyclic cycloalkylene group, preferably a methylene group, an ethylene group, a cyclohexylene group, an adamantylene group or a norbornylene group.
V represents a group having a lactone structure.
ラクトン構造を有する基としては、ラクトン構造を有していればいずれでも用いることができるが、好ましくは5〜7員環ラクトン構造であり、5〜7員環ラクトン構造にビシクロ構造、スピロ構造を形成する形で他の環構造が縮環しているものが好ましい。下記一般式(LC1−1)〜(LC1−17)のいずれかで表されるラクトン構造を有する繰り返し単位を有することがより好ましい。また、ラクトン構造が主鎖に直接結合していてもよい。好ましいラクトン構造としては(LC1−1)、(LC1−4)、(LC1−5)、(LC1−6)、(LC1−8)、(LC1−13)、(LC1−14)である。 As the group having a lactone structure, any group having a lactone structure can be used, but it is preferably a 5- to 7-membered ring lactone structure, and a 5- to 7-membered ring lactone structure having a bicyclo structure or a spiro structure. It is preferable that the other ring structure is condensed in the formed form. It is more preferable to have a repeating unit having a lactone structure represented by any of the following general formulas (LC1-1) to (LC1-17). Further, the lactone structure may be directly bonded to the main chain. Preferred lactone structures are (LC1-1), (LC1-4), (LC1-5), (LC1-6), (LC1-8), (LC1-13) and (LC1-14).
ラクトン構造部分は、置換基(Rb2)を有していても有していなくてもよい。好ましい置換基(Rb2)としては、炭素数1〜8のアルキル基、炭素数4〜7の1価のシクロアルキル基、炭素数1〜8のアルコキシ基、炭素数2〜8のアルコキシカルボニル基、カルボキシル基、ハロゲン原子、水酸基、シアノ基、酸分解性基などが挙げられる。より好ましくは炭素数1〜4のアルキル基、シアノ基、酸分解性基である。n2は、0〜4の整数を表す。n2が2以上の時、複数存在する置換基(Rb2)は、同一でも異なっていてもよく、また、複数存在する置換基(Rb2)同士が結合して環を形成してもよい。The lactone structure moiety may or may not have a substituent (Rb 2 ). Preferred substituents (Rb 2 ) include an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, a monovalent cycloalkyl group having 4 to 7 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 8 carbon atoms, and an alkoxycarbonyl group having 2 to 8 carbon atoms. , A carboxyl group, a halogen atom, a hydroxyl group, a cyano group, an acid-decomposable group and the like. More preferably, they are a C1-C4 alkyl group, a cyano group, and an acid-decomposable group. n 2 represents an integer of 0-4. When n 2 is 2 or more, the plural substituents (Rb 2 ) may be the same or different, and the plural substituents (Rb 2 ) may be bonded to each other to form a ring. .
ラクトン基を有する繰り返し単位は、通常光学異性体が存在するが、いずれの光学異性体を用いてもよい。また、1種の光学異性体を単独で用いても、複数の光学異性体を混合して用いてもよい。1種の光学異性体を主に用いる場合、その光学純度(ee)が90%以上のものが好ましく、より好ましくは95%以上である。 The repeating unit having a lactone group usually has optical isomers, but any optical isomer may be used. Further, one optical isomer may be used alone, or a plurality of optical isomers may be mixed and used. When one type of optical isomer is mainly used, the optical purity (ee) thereof is preferably 90% or more, more preferably 95% or more.
樹脂(A)はラクトン構造を有する繰り返し単位を含有しても含有しなくてもよいが、ラクトン構造を有する繰り返し単位を含有する場合、樹脂(A)中の上記繰り返し単位の含有量は、全繰り返し単位に対して、0.5〜50モル%の範囲が好ましく、より好ましくは1〜40モル%の範囲であり、更に好ましくは3〜30モル%の範囲である。上記繰り返し単位は1種類であってもよいし、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。特定のラクトン構造を用いることでパターンの解像性が向上し、矩形プロファイルが良好になる。
以下に、樹脂(A)中のラクトン構造を有する繰り返し単位の具体例を示すが、本発明はこれに限定されるものではない。式中、Rxは、H,CH3,CH2OH,又はCF3を表す。The resin (A) may or may not contain a repeating unit having a lactone structure, but when it contains a repeating unit having a lactone structure, the content of the repeating unit in the resin (A) is It is preferably in the range of 0.5 to 50 mol%, more preferably in the range of 1 to 40 mol%, and still more preferably in the range of 3 to 30 mol%, based on the repeating units. The repeating unit may be of one type or a combination of two or more types. By using the specific lactone structure, the resolution of the pattern is improved and the rectangular profile is improved.
Specific examples of the repeating unit having a lactone structure in the resin (A) are shown below, but the invention is not limited thereto. In the formula, Rx represents H, CH 3 , CH 2 OH, or CF 3 .
樹脂(A)は、酸基を有する繰り返し単位を有してもよい。酸基としてはカルボキシル基、スルホンアミド基、スルホニルイミド基、ビススルホニルイミド基、α位が電子求引性基で置換された脂肪族アルコール(例えばヘキサフロロイソプロパノール基)が挙げられ、カルボキシル基を有する繰り返し単位を有することがより好ましい。酸基を有する繰り返し単位を含有することによりコンタクトホール用途などでの解像性が増す。酸基を有する繰り返し単位としては、アクリル酸、メタクリル酸による繰り返し単位のような樹脂の主鎖に直接酸基が結合している繰り返し単位、あるいは連結基を介して樹脂の主鎖に酸基が結合している繰り返し単位、更には酸基を有する重合開始剤や連鎖移動剤を重合時に用いてポリマー鎖の末端に導入、のいずれも好ましく、連結基は単環又は多環の環状炭化水素構造を有していてもよい。特に好ましくはアクリル酸、メタクリル酸による繰り返し単位である。
酸基を有する繰り返し単位の具体例を以下に示すが、本発明は、これに限定されるものではない。
具体例中、RxはH,CH3,CH2OH,又はCF3を表す。The resin (A) may have a repeating unit having an acid group. Examples of the acid group include a carboxyl group, a sulfonamide group, a sulfonylimide group, a bissulfonylimide group, and an aliphatic alcohol in which the α-position is substituted with an electron-withdrawing group (eg, hexafluoroisopropanol group), which has a carboxyl group. It is more preferable to have a repeating unit. By containing the repeating unit having an acid group, the resolution in contact hole applications is increased. As the repeating unit having an acid group, a repeating unit in which an acid group is directly bonded to the resin main chain such as a repeating unit of acrylic acid or methacrylic acid, or an acid group in the resin main chain through a linking group is used. Repeating units are bonded, further introduced into the end of the polymer chain by using a polymerization initiator or a chain transfer agent having an acid group at the time of polymerization, both are preferable, the linking group is a monocyclic or polycyclic hydrocarbon structure. May have. Particularly preferred are repeating units of acrylic acid and methacrylic acid.
Specific examples of the repeating unit having an acid group are shown below, but the present invention is not limited thereto.
In the specific examples, Rx represents H, CH 3 , CH 2 OH, or CF 3 .
樹脂(A)は、酸基を有する繰り返し単位を含有してもしなくても良いが、樹脂(A)が酸基を有する繰り返し単位を含有する場合、上記繰り返し単位の含有量は、樹脂(A)中の全繰り返し単位に対し、1〜25mol%が好ましく、より好ましくは1〜20mol%、更に好ましくは3〜15mol%である。 The resin (A) may or may not contain a repeating unit having an acid group, but when the resin (A) contains a repeating unit having an acid group, the content of the repeating unit is It is preferably 1 to 25 mol%, more preferably 1 to 20 mol%, and further preferably 3 to 15 mol% with respect to all the repeating units in ().
樹脂(A)は、上述した繰り返し単位以外の繰り返し単位であって、水酸基又はシアノ基を有する繰り返し単位を更に有していてもよい。これにより基板密着性、現像液親和性を向上させることができる。水酸基又はシアノ基を有する繰り返し単位は、水酸基又はシアノ基で置換された脂環炭化水素構造を有する繰り返し単位であることが好ましく、酸分解性基を有さないことが好ましい。水酸基又はシアノ基で置換された脂環炭化水素構造に於ける、脂環炭化水素構造としては、アダマンチル基、ジアマンチル基、ノルボルナン基が好ましく、アダマンチル基がより好ましい。また、水酸基で置換されていることが好ましく、少なくとも一つの水酸基で置換されたアダマンチル基を有する繰り返し単位を含有することがより好ましい。
特に、樹脂(A)は、発生酸の拡散を抑制する観点から、ヒドロキシアダマンチル基又はジヒドロキシアダマンチル基を有する繰り返し単位を含有することが最も好ましい。水酸基又はシアノ基で置換された脂環炭化水素構造としては、下記一般式(VIIa)〜(VIId)で表される部分構造が好ましく、下記一般式(VIIa)で表される部分構造がより好ましい。The resin (A) is a repeating unit other than the above-mentioned repeating unit and may further have a repeating unit having a hydroxyl group or a cyano group. This makes it possible to improve substrate adhesion and developer affinity. The repeating unit having a hydroxyl group or a cyano group is preferably a repeating unit having an alicyclic hydrocarbon structure substituted with a hydroxyl group or a cyano group, and preferably has no acid-decomposable group. In the alicyclic hydrocarbon structure substituted with a hydroxyl group or a cyano group, the alicyclic hydrocarbon structure is preferably an adamantyl group, a diamantyl group or a norbornane group, more preferably an adamantyl group. Further, it is preferably substituted with a hydroxyl group, and more preferably contains a repeating unit having an adamantyl group substituted with at least one hydroxyl group.
In particular, the resin (A) most preferably contains a repeating unit having a hydroxyadamantyl group or a dihydroxyadamantyl group from the viewpoint of suppressing the diffusion of the generated acid. As the alicyclic hydrocarbon structure substituted with a hydroxyl group or a cyano group, a partial structure represented by the following general formulas (VIIa) to (VIId) is preferable, and a partial structure represented by the following general formula (VIIa) is more preferable. .
一般式(VIIa)〜(VIIc)に於いて、
R2c〜R4cは、各々独立に、水素原子、水酸基又はシアノ基を表す。ただし、R2c〜R4cの内の少なくとも1つは、水酸基又はシアノ基を表す。好ましくは、R2c〜R4cの内の1つ又は2つが、水酸基で、残りが水素原子である。一般式(VIIa)に於いて、更に好ましくは、R2c〜R4cの内の2つが、水酸基で、残りが水素原子である。In the general formulas (VIIa) to (VIIc),
R 2 c to R 4 c each independently represent a hydrogen atom, a hydroxyl group or a cyano group. However, at least one of R 2 c to R 4 c represents a hydroxyl group or a cyano group. Preferably, one or two of R 2 c to R 4 c are hydroxyl groups and the rest are hydrogen atoms. In formula (VIIa), it is more preferable that two members out of R 2 c to R 4 c are a hydroxyl group and the remaining is a hydrogen atom.
一般式(VIIa)〜(VIId)で表される部分構造を有する繰り返し単位としては、下記一般式(AIIa)〜(AIId)で表される繰り返し単位を挙げることができる。 Examples of the repeating units having the partial structures represented by the general formulas (VIIa) to (VIId) include the repeating units represented by the following general formulas (AIIa) to (AIId).
一般式(AIIa)〜(AIId)に於いて、
R1cは、水素原子、メチル基、トリフロロメチル基又はヒドロキシメチル基を表す。
R2c〜R4cは、一般式(VIIa)〜(VIIc)に於ける、R2c〜R4cと同義である。
水酸基又はシアノ基を有する繰り返し単位の具体例を以下に挙げるが、本発明はこれらに限定されない。In the general formulas (AIIa) to (AIId),
R 1 c represents a hydrogen atom, a methyl group, a trifluoromethyl group or a hydroxymethyl group.
R 2 c to R 4 c are in the general formula (VIIa) ~ (VIIc), same meanings as R 2 c~R 4 c.
Specific examples of the repeating unit having a hydroxyl group or a cyano group are shown below, but the present invention is not limited thereto.
樹脂(A)は、水酸基又はシアノ基を有する繰り返し単位を含有していても、含有していなくてもよいが、樹脂(A)が水酸基又はシアノ基を有する繰り返し単位を含有する場合、上記繰り返し単位の含有量は、樹脂(A)中の全繰り返し単位に対し、1〜40mol%が好ましく、より好ましくは3〜35mol%、更に好ましくは5〜30mol%である。 The resin (A) may or may not contain a repeating unit having a hydroxyl group or a cyano group, but when the resin (A) contains a repeating unit having a hydroxyl group or a cyano group, the above repeating unit is used. The content of the unit is preferably 1 to 40 mol%, more preferably 3 to 35 mol%, and further preferably 5 to 30 mol% with respect to all the repeating units in the resin (A).
本発明における樹脂(A)は、更に極性基(例えば、上記酸基、水酸基、シアノ基)を持たない脂環炭化水素構造を有し、酸分解性を示さない繰り返し単位を有することができる。これにより、有機溶剤を含む現像液を用いた現像の際に樹脂の溶解性を適切に調整することができる。このような繰り返し単位としては、一般式(IV)で表される繰り返し単位が挙げられる。 The resin (A) in the present invention may further have a repeating unit having an alicyclic hydrocarbon structure having no polar group (for example, the above-mentioned acid group, hydroxyl group or cyano group) and not exhibiting acid decomposability. This makes it possible to appropriately adjust the solubility of the resin during development using a developing solution containing an organic solvent. Examples of such a repeating unit include a repeating unit represented by the general formula (IV).
一般式(IV)中、R5は少なくとも一つの環状構造を有し、極性基を有さない炭化水素基を表す。
Raは水素原子、アルキル基又は−CH2−O−Ra2基を表す。式中、Ra2は、水素原子、アルキル基又はアシル基を表す。Raは、水素原子、メチル基、ヒドロキシメチル基、トリフルオロメチル基が好ましく、水素原子、メチル基が特に好ましい。In formula (IV), R 5 represents a hydrocarbon group having at least one cyclic structure and having no polar group.
Ra represents a hydrogen atom, an alkyl group or -CH 2 -O-Ra 2 group. In the formula, Ra 2 represents a hydrogen atom, an alkyl group or an acyl group. Ra is preferably a hydrogen atom, a methyl group, a hydroxymethyl group or a trifluoromethyl group, and particularly preferably a hydrogen atom or a methyl group.
R5が有する環状構造には、単環式炭化水素基及び多環式炭化水素基が含まれる。単環式炭化水素基としては、たとえば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロへプチル基、シクロオクチル基などの炭素数3〜12のシクロアルキル基、シクロへキセニル基など炭素数3〜12のシクロアルケニル基が挙げられる。好ましい単環式炭化水素基としては、炭素数3〜7の単環式炭化水素基であり、より好ましくは、シクロペンチル基、シクロヘキシル基が挙げられる。The cyclic structure contained in R 5 includes a monocyclic hydrocarbon group and a polycyclic hydrocarbon group. Examples of the monocyclic hydrocarbon group include a cycloalkyl group having 3 to 12 carbon atoms such as cyclopentyl group, cyclohexyl group, cycloheptyl group and cyclooctyl group, and cycloalkenyl group having 3 to 12 carbon atoms such as cyclohexenyl group. Groups. The preferred monocyclic hydrocarbon group is a monocyclic hydrocarbon group having 3 to 7 carbon atoms, more preferably a cyclopentyl group or a cyclohexyl group.
多環式炭化水素基には環集合炭化水素基、架橋環式炭化水素基が含まれ、環集合炭化水素基の例としては、ビシクロヘキシル基、パーヒドロナフタレニル基などが含まれる。架橋環式炭化水素環として、例えば、ピナン、ボルナン、ノルピナン、ノルボルナン、ビシクロオクタン環(ビシクロ[2.2.2]オクタン環、ビシクロ[3.2.1]オクタン環等)などの2環式炭化水素環及び、ホモブレダン、アダマンタン、トリシクロ[5.2.1.02,6]デカン、トリシクロ[4.3.1.12,5]ウンデカン環などの3環式炭化水素環、テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカン、パーヒドロ−1,4−メタノ−5,8−メタノナフタレン環などの4環式炭化水素環などが挙げられる。また、架橋環式炭化水素環には、縮合環式炭化水素環、例えば、パーヒドロナフタレン(デカリン)、パーヒドロアントラセン、パーヒドロフェナントレン、パーヒドロアセナフテン、パーヒドロフルオレン、パーヒドロインデン、パーヒドロフェナレン環などの5〜8員シクロアルカン環が複数個縮合した縮合環も含まれる。The polycyclic hydrocarbon group includes a ring-assembled hydrocarbon group and a crosslinked cyclic hydrocarbon group, and examples of the ring-assembled hydrocarbon group include a bicyclohexyl group and a perhydronaphthalenyl group. As the bridged cyclic hydrocarbon ring, for example, a bicyclic type such as pinane, bornane, norpinane, norbornane, bicyclooctane ring (bicyclo [2.2.2] octane ring, bicyclo [3.2.1] octane ring, etc.) Hydrocarbon ring, tricyclic hydrocarbon ring such as homobredan, adamantane, tricyclo [5.2.1.0 2,6 ] decane, tricyclo [4.3.1.1 2,5 ] undecane ring, tetracyclo [ 4.4.0.1 2,5 . 1 7,10 ] dodecane, perhydro-1,4-methano-5,8-methanonaphthalene ring, and other tetracyclic hydrocarbon rings. Further, the bridged cyclic hydrocarbon ring includes a condensed cyclic hydrocarbon ring, for example, perhydronaphthalene (decalin), perhydroanthracene, perhydrophenanthrene, perhydroacenaphthene, perhydrofluorene, perhydroindene, perhydro. A condensed ring in which a plurality of 5- to 8-membered cycloalkane rings such as a phenalene ring are condensed is also included.
好ましい架橋環式炭化水素環として、ノルボルニル基、アダマンチル基、ビシクロオクタニル基、トリシクロ[5、2、1、02,6]デカニル基、などが挙げられる。より好ましい架橋環式炭化水素環としてノルボニル基、アダマンチル基が挙げられる。Examples of preferable crosslinked cyclic hydrocarbon rings include a norbornyl group, an adamantyl group, a bicyclooctanyl group, a tricyclo [5,2,1,0 2,6 ] decanyl group, and the like. More preferable crosslinked cyclic hydrocarbon rings include a norbornyl group and an adamantyl group.
これらの脂環式炭化水素基は置換基を有していても良く、好ましい置換基としてはハロゲン原子、アルキル基、水素原子が置換されたヒドロキシル基、水素原子が置換されたアミノ基などが挙げられる。好ましいハロゲン原子としては臭素、塩素、フッ素原子、好ましいアルキル基としてはメチル、エチル、ブチル、t−ブチル基が挙げられる。上記のアルキル基は更に置換基を有していても良く、更に有していてもよい置換基としては、ハロゲン原子、アルキル基、水素原子が置換されたヒドロキシル基、水素原子が置換されたアミノ基を挙げることができる。 These alicyclic hydrocarbon groups may have a substituent, and preferred examples of the substituent include a halogen atom, an alkyl group, a hydroxyl group substituted with a hydrogen atom, and an amino group substituted with a hydrogen atom. To be Preferred halogen atoms include bromine, chlorine and fluorine atoms, and preferred alkyl groups include methyl, ethyl, butyl and t-butyl groups. The above alkyl group may further have a substituent, and as the substituent which may further have a halogen atom, an alkyl group, a hydroxyl group substituted with a hydrogen atom, an amino group substituted with a hydrogen atom. A group can be mentioned.
上記水素原子の置換基としては、たとえばアルキル基、シクロアルキル基、アラルキル基、置換メチル基、置換エチル基、アルコキシカルボニル基、アラルキルオキシカルボニル基が挙げられる。好ましいアルキル基としては、炭素数1〜4のアルキル基、好ましい置換メチル基としてはメトキシメチル、メトキシチオメチル、ベンジルオキシメチル、t−ブトキシメチル、2−メトキシエトキシメチル基、好ましい置換エチル基としては、1−エトキシエチル、1−メチル−1−メトキシエチル、好ましいアシル基としては、ホルミル、アセチル、プロピオニル、ブチリル、イソブチリル、バレリル、ピバロイル基などの炭素数1〜6の脂肪族アシル基、アルコキシカルボニル基としては炭素数1〜4のアルコキシカルボニル基などが挙げられる。 Examples of the substituent of the hydrogen atom include an alkyl group, a cycloalkyl group, an aralkyl group, a substituted methyl group, a substituted ethyl group, an alkoxycarbonyl group and an aralkyloxycarbonyl group. The preferred alkyl group is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, the preferred substituted methyl group is methoxymethyl, methoxythiomethyl, benzyloxymethyl, t-butoxymethyl, 2-methoxyethoxymethyl group, and the preferred substituted ethyl group is , 1-ethoxyethyl, 1-methyl-1-methoxyethyl, preferred acyl groups include formyl, acetyl, propionyl, butyryl, isobutyryl, valeryl, pivaloyl groups, and the like, aliphatic acyl groups having 1 to 6 carbon atoms, and alkoxycarbonyl. Examples of the group include an alkoxycarbonyl group having 1 to 4 carbon atoms.
樹脂(A)は、極性基を持たない脂環炭化水素構造を有し、酸分解性を示さない繰り返し単位を含有してもしなくてもよいが、樹脂(A)が極性基を持たない脂環炭化水素構造を有し、酸分解性を示さない繰り返し単位を含有する場合、上記繰り返し単位の含有率は、樹脂(A)中の全繰り返し単位に対し、1〜40モル%が好ましく、より好ましくは1〜20モル%である。
極性基を持たない脂環炭化水素構造を有し、酸分解性を示さない繰り返し単位の具体例を以下に挙げるが、本発明はこれらに限定されない。式中、Raは、H、CH3、CH2OH、又はCF3を表す。The resin (A) has an alicyclic hydrocarbon structure having no polar group and may or may not contain a repeating unit which does not exhibit acid decomposability, but the resin (A) does not have a polar group. When it contains a repeating unit which has a cyclic hydrocarbon structure and does not exhibit acid-decomposability, the content of the repeating unit is preferably 1 to 40 mol% based on all the repeating units in the resin (A), It is preferably 1 to 20 mol%.
Specific examples of the repeating unit having an alicyclic hydrocarbon structure having no polar group and not exhibiting acid decomposability are shown below, but the present invention is not limited thereto. In the formula, Ra represents H, CH 3 , CH 2 OH, or CF 3 .
本発明の組成物に用いられる樹脂(A)は、上記の繰り返し構造単位以外に、ドライエッチング耐性や標準現像液適性、基板密着性、レジストプロファイル、更に感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物の一般的な必要な特性である解像力、耐熱性、感度等を調節する目的で様々な繰り返し構造単位を有することができる。 The resin (A) used in the composition of the present invention is, in addition to the above repeating structural unit, dry etching resistance, standard developer suitability, substrate adhesion, resist profile, and actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition. It is possible to have various repeating structural units for the purpose of adjusting the resolving power, heat resistance, sensitivity, etc.
このような繰り返し構造単位としては、下記の単量体に相当する繰り返し構造単位を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。
これにより、本発明の組成物に用いられる樹脂に要求される性能、特に、
(1)塗布溶剤に対する溶解性、
(2)製膜性(ガラス転移点)、
(3)アルカリ現像性、
(4)膜べり(親疎水性、アルカリ可溶性基選択)、
(5)未露光部の基板への密着性、
(6)ドライエッチング耐性等の微調整が可能となる。Examples of such repeating structural units include, but are not limited to, repeating structural units corresponding to the following monomers.
Thereby, the performance required for the resin used in the composition of the present invention, in particular,
(1) Solubility in coating solvent,
(2) Film-forming property (glass transition point),
(3) Alkali developability,
(4) Membrane slippage (hydrophobicity / alkali-soluble group selection),
(5) Adhesion of the unexposed area to the substrate,
(6) It is possible to finely adjust the dry etching resistance and the like.
このような単量体として、例えばアクリル酸エステル類、メタクリル酸エステル類、アクリルアミド類、メタクリルアミド類、アリル化合物、ビニルエーテル類、ビニルエステル類、スチレン類、クロトン酸エステル類等から選ばれる付加重合性不飽和結合を1個有する化合物等を挙げることができる。
その他にも、上記種々の繰り返し構造単位に相当する単量体と共重合可能である付加重合性の不飽和化合物であれば、共重合されていてもよい。Examples of such a monomer include addition-polymerizable compounds selected from acrylic acid esters, methacrylic acid esters, acrylamides, methacrylamides, allyl compounds, vinyl ethers, vinyl esters, styrenes, crotonic acid esters, and the like. The compound etc. which have one unsaturated bond can be mentioned.
In addition, any addition-polymerizable unsaturated compound that is copolymerizable with the monomers corresponding to the above various repeating structural units may be copolymerized.
本発明の組成物に用いられる樹脂(A)において、各繰り返し構造単位の含有モル比は、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物のドライエッチング耐性や標準現像液適性、基板密着性、レジストプロファイル、更にはレジストの一般的な必要性能である解像力、耐熱性、感度等を調節するために適宜設定される。
本発明における樹脂(A)の形態としては、ランダム型、ブロック型、クシ型、スター型のいずれの形態でもよい。樹脂(A)は、例えば、各構造に対応する不飽和モノマーのラジカル、カチオン、又はアニオン重合により合成することができる。また各構造の前駆体に相当する不飽和モノマーを用いて重合した後に、高分子反応を行うことにより目的とする樹脂を得ることも可能である。In the resin (A) used in the composition of the present invention, the content molar ratio of each repeating structural unit is such that the dry etching resistance of the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition, standard developer suitability, substrate adhesion, resist The profile is appropriately set to adjust the resolution, heat resistance, sensitivity, etc., which are generally required performances of the resist.
The form of the resin (A) in the present invention may be any of random type, block type, comb type and star type. The resin (A) can be synthesized, for example, by radical, cation, or anionic polymerization of an unsaturated monomer corresponding to each structure. It is also possible to obtain the target resin by polymerizing after using an unsaturated monomer corresponding to the precursor of each structure.
本発明における樹脂(A)は、常法に従って(例えばラジカル重合)合成することができる。例えば、一般的合成方法としては、モノマー種及び開始剤を溶剤に溶解させ、加熱することにより重合を行う一括重合法、加熱溶剤にモノマー種と開始剤の溶液を1〜10時間かけて滴下して加える滴下重合法などが挙げられ、滴下重合法が好ましい。反応溶媒としては、例えばテトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン、ジイソプロピルエーテルなどのエーテル類やメチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンのようなケトン類、酢酸エチルのようなエステル溶媒、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミドなどのアミド溶剤、更には後述のプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテル、シクロヘキサノンのような本発明の組成物を溶解する溶媒が挙げられる。より好ましくは本発明の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物に用いられる溶剤と同一の溶剤を用いて重合することが好ましい。これにより保存時のパーティクルの発生が抑制できる。 The resin (A) in the present invention can be synthesized according to a conventional method (for example, radical polymerization). For example, as a general synthesis method, a batch polymerization method in which a monomer species and an initiator are dissolved in a solvent and polymerized by heating, and a solution of the monomer species and the initiator is dropped into a heating solvent over 1 to 10 hours. A dropping polymerization method and the like may be mentioned, and the dropping polymerization method is preferable. Examples of the reaction solvent include tetrahydrofuran, 1,4-dioxane, ethers such as diisopropyl ether and methyl ethyl ketone, ketones such as methyl isobutyl ketone, ester solvents such as ethyl acetate, amide solvents such as dimethylformamide and dimethylacetamide, Further, a solvent which dissolves the composition of the present invention, such as propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether, and cyclohexanone described later, can be mentioned. More preferably, polymerization is performed using the same solvent as that used for the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition of the present invention. As a result, generation of particles during storage can be suppressed.
重合反応は窒素やアルゴンなど不活性ガス雰囲気下で行われることが好ましい。重合開始剤としては市販のラジカル開始剤(アゾ系開始剤、パーオキサイドなど)を用いて重合を開始させる。ラジカル開始剤としてはアゾ系開始剤が好ましく、エステル基、シアノ基、カルボキシル基を有するアゾ系開始剤が好ましい。好ましい開始剤としては、アゾビスイソブチロニトリル、アゾビスジメチルバレロニトリル、ジメチル2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオネート)などが挙げられる。所望により開始剤を追加、あるいは分割で添加し、反応終了後、溶剤に投入して粉体あるいは固形回収等の方法で所望のポリマーを回収する。反応の濃度は5〜50質量%であり、好ましくは10〜30質量%である。反応温度は、通常10℃〜150℃であり、好ましくは30℃〜120℃、更に好ましくは60〜100℃である。 The polymerization reaction is preferably carried out in an atmosphere of an inert gas such as nitrogen or argon. As the polymerization initiator, a commercially available radical initiator (azo type initiator, peroxide, etc.) is used to initiate the polymerization. As the radical initiator, an azo type initiator is preferable, and an azo type initiator having an ester group, a cyano group or a carboxyl group is preferable. Preferred initiators include azobisisobutyronitrile, azobisdimethylvaleronitrile, dimethyl 2,2'-azobis (2-methylpropionate) and the like. If desired, an initiator is added or added in portions, and after completion of the reaction, the reaction mixture is put into a solvent to recover the desired polymer by a method such as powder or solid recovery. The reaction concentration is 5 to 50% by mass, preferably 10 to 30% by mass. The reaction temperature is generally 10 ° C to 150 ° C, preferably 30 ° C to 120 ° C, more preferably 60 to 100 ° C.
反応終了後、室温まで放冷し、精製する。精製は、水洗や適切な溶媒を組み合わせることにより残留単量体やオリゴマー成分を除去する液々抽出法、特定の分子量以下のもののみを抽出除去する限外ろ過等の溶液状態での精製方法や、樹脂溶液を貧溶媒へ滴下することで樹脂を貧溶媒中に凝固させることにより残留単量体等を除去する再沈澱法やろ別した樹脂スラリーを貧溶媒で洗浄する等の固体状態での精製方法等の通常の方法を適用できる。たとえば、上記樹脂が難溶或いは不溶の溶媒(貧溶媒)を、該反応溶液の10倍以下の体積量、好ましくは10〜5倍の体積量で、接触させることにより樹脂を固体として析出させる。 After completion of the reaction, the mixture is allowed to cool to room temperature and purified. Purification is carried out by washing with water or combining appropriate solvents to remove residual monomer and oligomer components, liquid-liquid extraction method, ultrafiltration method to extract and remove only those having a specific molecular weight or less, and a purification method in a solution state. , Solid state purification such as reprecipitation method that removes residual monomers by coagulating the resin in the poor solvent by dropping the resin solution into the poor solvent or washing the filtered resin slurry with the poor solvent A usual method such as a method can be applied. For example, a solvent in which the resin is hardly soluble or insoluble (a poor solvent) is brought into contact with the reaction solution in a volume amount of 10 times or less, preferably 10 to 5 times, to precipitate the resin as a solid.
ポリマー溶液からの沈殿又は再沈殿操作の際に用いる溶媒(沈殿又は再沈殿溶媒)としては、該ポリマーの貧溶媒であればよく、ポリマーの種類に応じて、炭化水素、ハロゲン化炭化水素、ニトロ化合物、エーテル、ケトン、エステル、カーボネート、アルコール、カルボン酸、水、これらの溶媒を含む混合溶媒等の中から適宜選択して使用できる。 The solvent (precipitation or reprecipitation solvent) used in the precipitation or reprecipitation operation from the polymer solution may be a poor solvent for the polymer, and may be hydrocarbon, halogenated hydrocarbon, nitro, depending on the type of the polymer. It can be appropriately selected from compounds, ethers, ketones, esters, carbonates, alcohols, carboxylic acids, water, mixed solvents containing these solvents, and the like.
沈殿又は再沈殿溶媒の使用量は、効率や収率等を考慮して適宜選択できるが、一般には、ポリマー溶液100質量部に対して、100〜10000質量部、好ましくは200〜2000質量部、更に好ましくは300〜1000質量部である。
沈殿又は再沈殿する際の温度としては、効率や操作性を考慮して適宜選択できるが、通常0〜50℃程度、好ましくは室温付近(例えば20〜35℃程度)である。沈殿又は再沈殿操作は、攪拌槽などの慣用の混合容器を用い、バッチ式、連続式等の公知の方法により行うことができる。
沈殿又は再沈殿したポリマーは、通常、濾過、遠心分離等の慣用の固液分離に付し、乾燥して使用に供される。濾過は、耐溶剤性の濾材を用い、好ましくは加圧下で行われる。乾燥は、常圧又は減圧下(好ましくは減圧下)、30〜100℃程度、好ましくは30〜50℃程度の温度で行われる。
なお、一度、樹脂を析出させて、分離した後に、再び溶媒に溶解させ、該樹脂が難溶或いは不溶の溶媒と接触させてもよい。即ち、上記ラジカル重合反応終了後、該ポリマーが難溶或いは不溶の溶媒を接触させ、樹脂を析出させ(工程a)、樹脂を溶液から分離し(工程b)、改めて溶媒に溶解させ樹脂溶液Aを調製(工程c)、その後、該樹脂溶液Aに、該樹脂が難溶或いは不溶の溶媒を、樹脂溶液Aの10倍未満の体積量(好ましくは5倍以下の体積量)で、接触させることにより樹脂固体を析出させ(工程d)、析出した樹脂を分離する(工程e)ことを含む方法でもよい。The amount of the precipitation or reprecipitation solvent used can be appropriately selected in consideration of efficiency, yield, etc., but is generally 100 to 10000 parts by mass, preferably 200 to 2000 parts by mass, relative to 100 parts by mass of the polymer solution. More preferably, it is 300 to 1000 parts by mass.
The temperature for precipitation or reprecipitation can be appropriately selected in consideration of efficiency and operability, but is usually about 0 to 50 ° C, preferably around room temperature (for example, about 20 to 35 ° C). The precipitation or reprecipitation operation can be performed by a known method such as a batch system or a continuous system using a commonly used mixing container such as a stirring tank.
The precipitated or reprecipitated polymer is usually subjected to conventional solid-liquid separation such as filtration and centrifugation, dried and then used. The filtration is carried out using a solvent resistant filter medium, preferably under pressure. Drying is performed at a temperature of about 30 to 100 ° C., preferably about 30 to 50 ° C. under normal pressure or reduced pressure (preferably under reduced pressure).
Note that the resin may be once precipitated, separated, and then dissolved in a solvent again, and brought into contact with a solvent in which the resin is sparingly soluble or insoluble. That is, after the completion of the radical polymerization reaction, a solvent in which the polymer is sparingly soluble or insoluble is brought into contact with the resin to precipitate the resin (step a), the resin is separated from the solution (step b), and the resin solution A is dissolved again. Is prepared (step c), and then a solvent in which the resin is sparingly soluble or insoluble is brought into contact with the resin solution A in a volume amount of less than 10 times that of the resin solution A (preferably 5 times or less). Thus, a method including depositing a resin solid (step d) and separating the deposited resin (step e) may be used.
また、組成物の調製後に樹脂が凝集することなどを抑制する為に、例えば、特開2009−037108号公報に記載のように、合成された樹脂を溶剤に溶解して溶液とし、その溶液を30℃〜90℃程度で30分〜4時間程度加熱するような工程を加えてもよい。
本発明の組成物に用いられる樹脂(A)の重量平均分子量は、GPC法によりポリスチレン換算値として、好ましくは1,000〜200,000であり、より好ましくは2,000〜100,000、更により好ましくは3,000〜70,000、特に好ましくは5,000〜50,000である。重量平均分子量を、1,000〜200,000とすることにより、耐熱性やドライエッチング耐性の劣化を防ぐことができ、かつ現像性が劣化したり、粘度が高くなって製膜性が劣化することを防ぐことができる。In order to prevent the resin from aggregating after the composition is prepared, for example, as described in JP 2009-037108 A, the synthesized resin is dissolved in a solvent to form a solution, and the solution is You may add the process of heating at about 30 to 90 degreeC for about 30 minutes to 4 hours.
The weight average molecular weight of the resin (A) used in the composition of the present invention is preferably 1,000 to 200,000, more preferably 2,000 to 100,000, and more preferably 2,000 to 100,000 in terms of polystyrene by GPC method. It is more preferably 3,000 to 70,000, and particularly preferably 5,000 to 50,000. By setting the weight average molecular weight to 1,000 to 200,000, heat resistance and dry etching resistance can be prevented from being deteriorated, and developability is deteriorated or viscosity is increased to deteriorate film formability. Can be prevented.
分散度(分子量分布)は、通常1.0〜3.0であり、好ましくは1.0〜2.6、更に好ましくは1.2〜2.4、特に好ましくは1.4〜2.2の範囲のものが使用される。分子量分布が上記範囲を満たしていると、解像度、レジスト形状が優れ、かつ、レジストパターンの側壁がスムーズであり、ラフネス性に優れる。
本発明の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物において、樹脂(A)の組成物全体中の含有量は、全固形分中30〜99質量%が好ましく、より好ましくは60〜95質量%である。
また、本発明において、樹脂(A)は、1種で使用してもよいし、複数併用してもよい。The dispersity (molecular weight distribution) is usually 1.0 to 3.0, preferably 1.0 to 2.6, more preferably 1.2 to 2.4, and particularly preferably 1.4 to 2.2. Those in the range of are used. When the molecular weight distribution satisfies the above range, the resolution and the resist shape are excellent, the side wall of the resist pattern is smooth, and the roughness is excellent.
In the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition of the present invention, the content of the resin (A) in the entire composition is preferably 30 to 99% by mass, more preferably 60 to 95% by mass, based on the total solid content. Is.
In the present invention, the resin (A) may be used alone or in combination of two or more.
[3]活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物(B)
本発明の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物は、(B)活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物(以下、「酸発生剤(B)」ともいう)を含有する。
酸発生剤(B)としては、特に限定されないが、活性光線又は放射線の照射により有機酸を発生する化合物であることが好ましい。
活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物(B)は、低分子化合物の形態であっても良く、重合体の一部に組み込まれた形態であっても良い。また、低分子化合物の形態と重合体の一部に組み込まれた形態を併用しても良い。
活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物(B)が、低分子化合物の形態である場合、分子量が3000以下であることが好ましく、2000以下であることがより好ましく、1000以下であることが更に好ましい。
活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物(B)が、重合体の一部に組み込まれた形態である場合、前述した樹脂(A)の一部に組み込まれても良く、樹脂(A)とは異なる樹脂に組み込まれても良い。[3] Compound (B) which generates an acid upon irradiation with actinic rays or radiation
The actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition of the present invention contains (B) a compound that generates an acid upon irradiation with actinic ray or radiation (hereinafter, also referred to as “acid generator (B)”).
The acid generator (B) is not particularly limited, but is preferably a compound that generates an organic acid upon irradiation with actinic rays or radiation.
The compound (B) that generates an acid upon irradiation with actinic rays or radiation may be in the form of a low molecular weight compound, or may be in the form of being incorporated in a part of the polymer. Further, the form of the low molecular weight compound and the form of being incorporated in a part of the polymer may be used in combination.
When the compound (B) which generates an acid upon irradiation with actinic rays or radiation is in the form of a low molecular compound, the molecular weight is preferably 3000 or less, more preferably 2000 or less, and 1000 or less. Is more preferable.
When the compound (B) that generates an acid upon irradiation with actinic rays or radiation is in the form of being incorporated in a part of the polymer, it may be incorporated in a part of the resin (A) described above. ) May be incorporated in a resin different from the above.
たとえば、ジアゾニウム塩、ホスホニウム塩、スルホニウム塩、ヨードニウム塩、イミドスルホネート、オキシムスルホネート、ジアゾジスルホン、ジスルホン、o−ニトロベンジルスルホネートを挙げることができ、酸発生剤(B)がスルホニウム塩又はヨードニウム塩を含むことが好ましい。 Examples thereof include a diazonium salt, a phosphonium salt, a sulfonium salt, an iodonium salt, an imidosulfonate, an oxime sulfonate, a diazodisulfone, a disulfone and an o-nitrobenzyl sulfonate, and the acid generator (B) contains a sulfonium salt or an iodonium salt. It is preferable.
また、これらの活性光線又は放射線の照射により酸を発生する基、或いは化合物をポリマーの主鎖又は側鎖に導入した化合物、たとえば、米国特許第3,849,137号明細書、独国特許第3914407号明細書、特開昭63−26653号公報、特開昭55−164824号公報、特開昭62−69263号公報、特開昭63−146038号公報、特開昭63−163452号公報、特開昭62−153853号公報、特開昭63−146029号公報等に記載の化合物を用いることができる。 Further, a group in which an acid-generating group or a compound is introduced into the main chain or side chain of a polymer by irradiation with these actinic rays or radiation, for example, US Pat. No. 3,849,137, German Patent 3914407, JP-A-63-26653, JP-A-55-164824, JP-A-62-69263, JP-A-63-146038, JP-A-63-163452, The compounds described in JP-A-62-153853, JP-A-63-146029 and the like can be used.
更に米国特許第3,779,778号明細書、欧州特許第126,712号明細書等に記載の光により酸を発生する化合物も使用することができる。 Further, compounds capable of generating an acid by light described in US Pat. No. 3,779,778 and European Patent 126,712 can also be used.
酸発生剤(B)としての、活性光線又は放射線の照射により分解して酸を発生する化合物の内で好ましい化合物として、下記一般式(ZI)、(ZII)、(ZIII)で表される化合物を挙げることができる。 Compounds represented by the following general formulas (ZI), (ZII), and (ZIII) are preferable as the acid generator (B), which is a compound that decomposes upon irradiation with actinic rays or radiation to generate an acid. Can be mentioned.
上記一般式(ZI)において、R201、R202及びR203は、各々独立に有機基を表す。
Z−は、非求核性アニオンを表し、好ましくはスルホン酸アニオン、ビス(アルキルスルホニル)アミドアニオン、トリス(アルキルスルホニル)メチドアニオン、BF4 −、PF6 −、SbF6 −などが挙げられ、好ましくは炭素原子を含有する有機アニオンである。好ましい有機アニオンとしては下式AN1〜AN3に示す有機アニオンが挙げられる。In the general formula (ZI), R 201 , R 202 and R 203 each independently represent an organic group.
Z − represents a non-nucleophilic anion, and preferably, a sulfonic acid anion, a bis (alkylsulfonyl) amide anion, a tris (alkylsulfonyl) methide anion, BF 4 − , PF 6 − , SbF 6 − and the like can be mentioned. Is an organic anion containing a carbon atom. Examples of preferable organic anions include organic anions represented by the following formulas AN1 to AN3.
式AN1〜AN3中、Rc1〜Rc3はそれぞれ独立に有機基を表す。Rc1〜Rc3における有機基として、炭素数1〜30のものがあげられ、好ましくは置換されていてもよいアルキル基、単環又は多環のシクロアルキル基、ヘテロ原子含有環状基、アリール基、又はこれらの複数が、単結合、−O−、−CO2−、−S−、−SO3−、−SO2−、−SO2N(Rd1)−などの連結基で連結された基を挙げることができる。更にはほかの結合しているアルキル基、アリール基と環構造を形成してもよい。
Rd1は水素原子、アルキル基を表し、結合しているアルキル基、アリール基と環構造を形成してもよい。
Rc1〜Rc3の有機基として、1位がフッ素原子又はフロロアルキル基で置換されたアルキル基、フッ素原子又はフロロアルキル基で置換されたフェニル基であってもよい。フッ素原子又はフロロアルキル基を有することにより、光照射によって発生した酸の酸性度が上がり、感度が向上する。In formulas AN1 to AN3, Rc 1 to Rc 3 each independently represents an organic group. Examples of the organic group in Rc 1 to Rc 3 include those having 1 to 30 carbon atoms, preferably an optionally substituted alkyl group, a monocyclic or polycyclic cycloalkyl group, a hetero atom-containing cyclic group, and an aryl group. , Or a plurality of them are linked by a linking group such as a single bond, —O—, —CO 2 —, —S—, —SO 3 —, —SO 2 —, —SO 2 N (Rd 1 ) —. A group can be mentioned. Further, it may form a ring structure with other bonded alkyl group or aryl group.
Rd 1 represents a hydrogen atom or an alkyl group, and may form a ring structure with a bonded alkyl group or aryl group.
The organic group of Rc 1 to Rc 3 may be an alkyl group whose 1-position is substituted with a fluorine atom or a fluoroalkyl group, or a phenyl group substituted with a fluorine atom or a fluoroalkyl group. By having a fluorine atom or a fluoroalkyl group, the acidity of the acid generated by light irradiation is increased and the sensitivity is improved.
R201、R202及びR203としての有機基の炭素数は、一般的に1〜30、好ましくは1〜20である。
また、R201〜R203のうち2つが結合して環構造を形成してもよく、環内に酸素原子、硫黄原子、エステル結合、アミド結合、カルボニル基を含んでいてもよい。
R201〜R203の内の2つが結合して形成する基としては、アルキレン基(例えば、ブチレン基、ペンチレン基)を挙げることができる。
R201、R202及びR203としての有機基の具体例としては、後述する化合物(ZI−1)、(ZI−2)、(ZI−3)、(ZI−4)における対応する基を挙げることができる。The carbon number of the organic group as R 201 , R 202 and R 203 is generally 1 to 30, preferably 1 to 20.
Two of R 201 to R 203 may be bonded to each other to form a ring structure, and the ring may contain an oxygen atom, a sulfur atom, an ester bond, an amide bond or a carbonyl group.
Examples of the group formed by combining two members out of R 201 to R 203 include an alkylene group (eg, butylene group, pentylene group).
Specific examples of the organic group as R 201 , R 202 and R 203 include the corresponding groups in the compounds (ZI-1), (ZI-2), (ZI-3) and (ZI-4) described later. be able to.
なお、一般式(ZI)で表される構造を複数有する化合物であってもよい。例えば、一般式(ZI)で表される化合物のR201〜R203の少なくともひとつが、一般式(ZI)で表されるもうひとつの化合物のR201〜R203の少なくともひとつと結合した構造を有する化合物であってもよい。In addition, the compound which has two or more structures represented by general formula (ZI) may be sufficient. For example, the general formula at least one of R 201 to R 203 of a compound represented by (ZI) is, at least one bond with structure of R 201 to R 203 of another compound represented by formula (ZI) The compound may have.
更に好ましい(Z1)成分として、以下に説明する化合物(ZI−1)、(ZI−2)、(ZI−3)及び(ZI−4)を挙げることができる。 As more preferable component (Z1), the compounds (ZI-1), (ZI-2), (ZI-3) and (ZI-4) described below can be mentioned.
化合物(ZI−1)は、上記一般式(ZI)のR201〜R203の少なくとも1つがアリール基である、アリールスルホニム化合物、即ち、アリールスルホニウムをカチオンとする化合物である。
アリールスルホニウム化合物は、R201〜R203の全てがアリール基でもよいし、R201〜R203の一部がアリール基で、残りがアルキル基でもよい。
アリールスルホニウム化合物としては、例えば、トリアリールスルホニウム化合物、ジアリールアルキルスルホニウム化合物、アリールジアルキルスルホニウム化合物を挙げることができる。
アリールスルホニウム化合物のアリール基としてはフェニル基、ナフチル基、フルオレン基などのアリール基、インドール残基、ピロール残基、などのヘテロアリール基が好ましく、更に好ましくはフェニル基、インドール残基である。アリールスルホニム化合物が2つ以上のアリール基を有する場合に、2つ以上あるアリール基は同一であっても異なっていてもよい。
アリールスルホニウム化合物が必要に応じて有しているアルキル基は、炭素数1〜15の直鎖、分岐又は環状アルキル基が好ましく、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、t−ブチル基、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロヘキシル基等を挙げることができる。
R201〜R203としてのアリール基、アルキル基は、アルキル基(例えば炭素数1〜15)、アリール基(例えば炭素数6〜14)、アルコキシ基(例えば炭素数1〜15)、ハロゲン原子、水酸基、フェニルチオ基を置換基として有してもよい。好ましい置換基としては炭素数1〜12の直鎖、分岐又は環状アルキル基、炭素数1〜12の直鎖、分岐又は環状のアルコキシ基であり、最も好ましくは炭素数1〜4のアルキル基、炭素数1〜4のアルコキシ基である。置換基は、3つのR201〜R203のうちのいずれか1つに置換していてもよいし、3つ全てに置換していてもよい。また、R201〜R203がアリール基の場合に、置換基はアリール基のp−位に置換していることが好ましい。The compound (ZI-1) is an arylsulfonium compound in which at least one of R 201 to R 203 in formula (ZI) is an aryl group, that is, a compound having arylsulfonium as a cation.
Arylsulfonium compound, all of R 201 to R 203 may be an aryl group or a part of R 201 to R 203 may be an aryl group with the remaining being an alkyl group.
Examples of the arylsulfonium compound include a triarylsulfonium compound, a diarylalkylsulfonium compound, and an aryldialkylsulfonium compound.
The aryl group of the arylsulfonium compound is preferably an aryl group such as a phenyl group, a naphthyl group and a fluorene group, and a heteroaryl group such as an indole residue and a pyrrole residue, more preferably a phenyl group and an indole residue. When the arylsulfonium compound has two or more aryl groups, the two or more aryl groups may be the same or different.
The alkyl group which the arylsulfonium compound optionally has is preferably a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 15 carbon atoms, and examples thereof include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an n-butyl group and sec. -Butyl group, t-butyl group, cyclopropyl group, cyclobutyl group, cyclohexyl group and the like can be mentioned.
The aryl group and alkyl group as R 201 to R 203 include an alkyl group (for example, 1 to 15 carbon atoms), an aryl group (for example, 6 to 14 carbon atoms), an alkoxy group (for example, 1 to 15 carbon atoms), a halogen atom, It may have a hydroxyl group or a phenylthio group as a substituent. Preferred substituents are linear, branched or cyclic alkyl groups having 1 to 12 carbon atoms, linear, branched or cyclic alkoxy groups having 1 to 12 carbon atoms, and most preferably alkyl groups having 1 to 4 carbon atoms, It is an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms. The substituent may be substituted on any one of the three R 201 to R 203 , or may be substituted on all three. Further, when R 201 to R 203 are aryl groups, the substituent is preferably substituted at the p-position of the aryl group.
次に、化合物(ZI−2)について説明する。
化合物(ZI−2)は、式(ZI)におけるR201〜R203が、各々独立に、芳香環を含有しない有機基を表す場合の化合物である。ここで芳香環とは、ヘテロ原子を含有する芳香族環も包含するものである。
R201〜R203としての芳香環を含有しない有機基は、一般的に炭素数1〜30、好ましくは炭素数1〜20である。
R201〜R203は、各々独立に、好ましくはアルキル基、シクロアルキル基、2−オキソアルキル基、2−オキソシクロアルキル基、アルコキシカルボニルメチル基、アリル基、ビニル基であり、更に好ましくは直鎖又は分岐の2−オキソアルキル基、2−オキソシクロアルキル基、アルコキシカルボニルメチル基であり、最も好ましくは直鎖又は分岐の2−オキソアルキル基である。
R201〜R203としてのアルキル基及びシクロアルキル基は、好ましくは、炭素数1〜10の直鎖又は分岐状アルキル基(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)、炭素数3〜10のシクロアルキル基(シクロペンチル基、シクロヘキシル基、ノルボニル基)を挙げることができる。
R201〜R203としての2−オキソアルキル基は、直鎖又は分岐のいずれであってもよく、好ましくは、上記のアルキル基の2位に>C=Oを有する基を挙げることができる。
R201〜R203としての2−オキソシクロアルキル基は、好ましくは、上記のシクロアルキル基の2位に>C=Oを有する基を挙げることができる。
R201〜R203としてのアルコキシカルボニルメチル基におけるアルコキシ基としては、好ましくは炭素数1〜5のアルコキシ基(メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基、ペントキシ基)を挙げることができる。
R201〜R203は、ハロゲン原子、アルコキシ基(例えば炭素数1〜5)、水酸基、シアノ基、ニトロ基によって更に置換されていてもよい。
R201〜R203のうち2つが結合して環構造を形成してもよく、環内に酸素原子、硫黄原子、エステル結合、アミド結合、カルボニル基を含んでいてもよい。R201〜R203の内の2つが結合して形成する基としては、アルキレン基(例えば、ブチレン基、ペンチレン基)を挙げることができる。Next, the compound (ZI-2) will be described.
The compound (ZI-2) is a compound when R 201 to R 203 in formula (ZI) each independently represents an aromatic ring-free organic group. Here, the aromatic ring also includes an aromatic ring containing a hetero atom.
The aromatic ring-free organic group as R 201 to R 203 generally has 1 to 30 carbon atoms, preferably 1 to 20 carbon atoms.
R 201 to R 203 are each independently preferably an alkyl group, a cycloalkyl group, a 2-oxoalkyl group, a 2-oxocycloalkyl group, an alkoxycarbonylmethyl group, an allyl group or a vinyl group, and more preferably a direct group. It is a chain or branched 2-oxoalkyl group, a 2-oxocycloalkyl group or an alkoxycarbonylmethyl group, and most preferably a linear or branched 2-oxoalkyl group.
The alkyl group and cycloalkyl group as R 201 to R 203 are preferably linear or branched alkyl groups having 1 to 10 carbon atoms (for example, methyl group, ethyl group, propyl group, butyl group, pentyl group), Examples thereof include a cycloalkyl group having 3 to 10 carbon atoms (cyclopentyl group, cyclohexyl group, norbornyl group).
The 2-oxoalkyl group as R 201 to R 203 may be linear or branched and is preferably a group having> C═O at the 2-position of the above alkyl group.
The 2-oxocycloalkyl group as R 201 to R 203 is preferably a group having> C═O at the 2-position of the above cycloalkyl group.
The alkoxy group in the alkoxycarbonylmethyl group as R 201 to R 203 is preferably an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms (methoxy group, ethoxy group, propoxy group, butoxy group, pentoxy group).
R 201 to R 203 may be further substituted with a halogen atom, an alkoxy group (for example, having 1 to 5 carbon atoms), a hydroxyl group, a cyano group, or a nitro group.
Two of R 201 to R 203 may be bonded to each other to form a ring structure, and the ring may contain an oxygen atom, a sulfur atom, an ester bond, an amide bond or a carbonyl group. Examples of the group formed by combining two members out of R 201 to R 203 include an alkylene group (eg, butylene group, pentylene group).
次に、化合物(ZI−3)について説明する。
化合物(ZI−3)とは、以下の一般式(ZI−3)で表される化合物であり、フェナシルスルフォニウム塩構造を有する化合物である。Next, the compound (ZI-3) will be described.
The compound (ZI-3) is a compound represented by the following general formula (ZI-3), and is a compound having a phenacylsulfonium salt structure.
一般式(ZI−3)中、
R1c〜R5cは、各々独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルコキシカルボニル基、アルキルカルボニルオキシ基、シクロアルキルカルボニルオキシ基、ハロゲン原子、水酸基、ニトロ基、アルキルチオ基又はアリールチオ基を表す。
R6c及びR7cは、各々独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、ハロゲン原子、シアノ基又はアリール基を表す。
Rx及びRyは、各々独立に、アルキル基、シクロアルキル基、2−オキソアルキル基、2−オキソシクロアルキル基、アルコキシカルボニルアルキル基、アリル基又はビニル基を表す。In the general formula (ZI-3),
R 1c to R 5c are each independently a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an alkoxy group, an aryloxy group, an alkoxycarbonyl group, an alkylcarbonyloxy group, a cycloalkylcarbonyloxy group, a halogen atom, a hydroxyl group. Represents a nitro group, an alkylthio group or an arylthio group.
R 6c and R 7c each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, a halogen atom, a cyano group or an aryl group.
R x and R y each independently represent an alkyl group, a cycloalkyl group, a 2-oxoalkyl group, a 2-oxocycloalkyl group, an alkoxycarbonylalkyl group, an allyl group or a vinyl group.
R1c〜R5c中のいずれか2つ以上、R5cとR6c、R6cとR7c、R5cとRx、及びRxとRyは、各々結合して環構造を形成してもよく、この環構造は、酸素原子、硫黄原子、ケトン基、エステル結合、アミド結合を含んでいてもよい。
上記環構造としては、芳香族若しくは非芳香族の炭化水素環、芳香族若しくは非芳香族の複素環、又は、これらの環が2つ以上組み合わされてなる多環縮合環を挙げることができる。環構造としては、3〜10員環を挙げることができ、4〜8員環であることが好ましく、5又は6員環であることがより好ましい。Any two or more of R 1c to R 5c , R 5c and R 6c , R 6c and R 7c , R 5c and R x , and R x and R y may be bonded to each other to form a ring structure. Well, this ring structure may contain an oxygen atom, a sulfur atom, a ketone group, an ester bond, or an amide bond.
Examples of the ring structure include an aromatic or non-aromatic hydrocarbon ring, an aromatic or non-aromatic heterocycle, or a polycyclic condensed ring formed by combining two or more of these rings. Examples of the ring structure include a 3- to 10-membered ring, preferably a 4- to 8-membered ring, and more preferably a 5- or 6-membered ring.
R1c〜R5c中のいずれか2つ以上、R6cとR7c、及びRxとRyが結合して形成する基としては、ブチレン基、ペンチレン基等を挙げることができる。
R5cとR6c、及び、R5cとRxが結合して形成する基としては、単結合又はアルキレン基であることが好ましく、アルキレン基としては、メチレン基、エチレン基等を挙げることができる。
Zc−は、非求核性アニオンを表し、好ましくはZ−を表し、具体的には、上述のとおりである。Examples of the group formed by combining any two or more members out of R 1c to R 5c , R 6c and R 7c , and R x and R y include a butylene group and a pentylene group.
The group formed by combining R 5c and R 6c or R 5c and R x is preferably a single bond or an alkylene group, and the alkylene group includes a methylene group, an ethylene group and the like. .
Zc - represents a non-nucleophilic anion, preferably Z - represents, in particular, as described above.
R1c〜R5cとしてのアルコキシカルボニル基におけるアルコキシ基の具体例は、上記R201〜R203としてのアルコキシ基の具体例と同様である。
R1c〜R5cとしてのアルキルカルボニルオキシ基及びアルキルチオ基におけるアルキル基の具体例は、上記R201〜R203としてのアルキル基の具体例と同様である。
R1c〜R5cとしてのシクロアルキルカルボニルオキシ基におけるシクロアルキル基の具体例は、上記R201〜R203としてのシクロアルキル基の具体例と同様である。
R1c〜R5cとしてのアリールオキシ基及びアリールチオ基におけるアリール基の具体例は、上記R201〜R203としてのアリール基の具体例と同様である。Specific examples of the alkoxy group in the alkoxycarbonyl group as R 1c to R 5c are the same as the specific examples of the alkoxy group as R 201 to R 203 .
Specific examples of the alkyl group in the alkylcarbonyloxy group and the alkylthio group as R 1c to R 5c are the same as the specific examples of the alkyl group as R 201 to R 203 .
Specific examples of the cycloalkyl group in the cycloalkylcarbonyloxy group as R 1c to R 5c are the same as the specific examples of the cycloalkyl group as R 201 to R 203 above.
Specific examples of the aryl group in the aryloxy group and the arylthio group as R 1c to R 5c are the same as the specific examples of the aryl group as R 201 to R 203 .
本発明における化合物(ZI−2)又は(ZI−3)におけるカチオンとしては、米国特許出願公開第2012/0076996号明細書の段落[0036]以降に記載のカチオンを挙げることができる。 Examples of the cation in the compound (ZI-2) or (ZI-3) in the present invention include the cations described in paragraph [0036] and subsequent paragraphs of US Patent Application Publication No. 2012/0076996.
次に、化合物(ZI−4)について説明する。
化合物(ZI−4)は、下記一般式(ZI−4)で表される。Next, the compound (ZI-4) will be described.
The compound (ZI-4) is represented by the following general formula (ZI-4).
一般式(ZI−4)中、
R13は水素原子、フッ素原子、水酸基、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、又はシクロアルキル基を有する基を表す。これらの基は置換基を有してもよい。
R14は、複数存在する場合は各々独立して、水酸基、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、アルキルカルボニル基、アルキルスルホニル基、シクロアルキルスルホニル基、又はシクロアルキル基を有する基を表す。これらの基は置換基を有してもよい。
R15は各々独立して、アルキル基、シクロアルキル基又はナフチル基を表す。これらの基は置換基を有してもよい。2個のR15が互いに結合して環を形成してもよい。2個のR15が互いに結合して環を形成するとき、環骨格内に、酸素原子、窒素原子などのヘテロ原子を含んでもよい。一態様において、2個のR15がアルキレン基であり、互いに結合して環構造を形成することが好ましい。
lは0〜2の整数を表す。
rは0〜8の整数を表す。
Zc−は、非求核性アニオンを表し、好ましくはZ−を表し、具体的には、上述のとおりである。In the general formula (ZI-4),
R 13 represents a group having a hydrogen atom, a fluorine atom, a hydroxyl group, an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkoxy group, an alkoxycarbonyl group, or a cycloalkyl group. These groups may have a substituent.
When a plurality of R 14's are present, each independently has a hydroxyl group, an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkoxy group, an alkoxycarbonyl group, an alkylcarbonyl group, an alkylsulfonyl group, a cycloalkylsulfonyl group, or a cycloalkyl group. Represents These groups may have a substituent.
Each R 15 independently represents an alkyl group, a cycloalkyl group or a naphthyl group. These groups may have a substituent. Two R 15's may combine with each other to form a ring. When two R 15 s are bonded to each other to form a ring, the ring skeleton may contain a hetero atom such as an oxygen atom or a nitrogen atom. In one aspect, it is preferable that two R 15's are alkylene groups and are bonded to each other to form a ring structure.
l represents an integer of 0 to 2.
r represents an integer of 0 to 8.
Zc - represents a non-nucleophilic anion, preferably Z - represents, in particular, as described above.
一般式(ZI−4)において、R13、R14及びR15のアルキル基としては、直鎖状若しくは分岐状であり、炭素原子数1〜10のものが好ましく、メチル基、エチル基、n−ブチル基、t−ブチル基等が好ましい。
本発明における一般式(ZI−4)で表される化合物のカチオンとしては、特開2010−256842号公報の段落[0121]、[0123]、[0124]、及び、特開2011−76056号公報の段落[0127]、[0129]、[0130]等に記載のカチオンを挙げることができる。In the general formula (ZI-4), the alkyl group for R 13 , R 14 and R 15 is linear or branched and is preferably a group having 1 to 10 carbon atoms, such as a methyl group, an ethyl group or n. -Butyl group, t-butyl group and the like are preferable.
Examples of the cation of the compound represented by the general formula (ZI-4) in the present invention include paragraphs [0121], [0123], [0124] of JP2010-256842A, and JP2011-76056A. The cations described in paragraphs [0127], [0129], [0130], etc. can be mentioned.
次に、一般式(ZII)、(ZIII)について説明する。
一般式(ZII)、(ZIII)中、R204〜R207は、各々独立に、置換基を有してもよいアリール基、置換基を有していてもよいアルキル基、又は置換基を有していてもよいシクロアルキル基を表す。
R204〜R207のアリール基の具体例、好適なものとしては、上記化合物(ZI−1)におけるR201〜R203としてのアリール基として説明したものと同様である。
R204〜R207のアルキル基及びシクロアルキル基の具体例、好適なものとしては、上記化合物(ZI−2)におけるR201〜R203としての直鎖、分岐又は環状アルキル基として説明したものと同様である。
Z−は、一般式(ZI)に於けるZ−と同義である。Next, general formulas (ZII) and (ZIII) will be described.
In formula (ZII), (ZIII), R 204 ~R 207 each independently an optionally substituted aryl group, which may have a substituent alkyl group, or have a substituent Represents an optionally substituted cycloalkyl group.
Specific examples and preferable examples of the aryl group of R 204 to R 207 are the same as those described as the aryl group of R 201 to R 203 in the compound (ZI-1).
Specific examples of the alkyl group and cycloalkyl group of R 204 to R 207 , suitable examples thereof include those described as the linear, branched or cyclic alkyl group as R 201 to R 203 in the compound (ZI-2). It is the same.
Z − has the same meaning as Z − in formula (ZI).
酸発生剤(B)としての、活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物の内で好ましい化合物として、更に、下記一般式(ZIV)、(ZV)、(ZVI)で表される化合物を挙げることができる。 Among the compounds that generate an acid upon irradiation with actinic rays or radiation as the acid generator (B), preferred compounds further include compounds represented by the following general formulas (ZIV), (ZV) and (ZVI). Can be mentioned.
一般式(ZIV)〜(ZVI)中、
Ar3及びAr4は、各々独立に、置換若しくは無置換のアリール基を表す。
R208は、一般式(ZV)と(ZVI)で各々独立して、置換若しくは無置換のアルキル基、置換若しくは無置換のシクロアルキル基又は置換若しくは無置換のアリール基を表す。発生酸の強度を高める点では、R208はフッ素原子により置換されていることが好ましい。
R209及びR210は、各々独立に、置換若しくは無置換のアルキル基、置換若しくは無置換のシクロアルキル基、置換若しくは無置換のアリール基、アルキルチオ基又は電子求引性基を表す。
また、R209とR210とが結合して環構造を形成しても良い。これらの環構造は、酸素原子、硫黄原子、アルキレン基、アルケニレン基、アリーレン基などを含んでいてもよい。
R209として好ましくは、置換若しくは無置換のアリール基である。R210として好ましくは、電子求引性基であり、より好ましくはシアノ基、フルオロアルキル基である。
Aは、置換若しくは無置換のアルキレン基、置換若しくは無置換のシクロアルキレン基、置換若しくは無置換のアルケニレン基又は置換若しくは無置換のアリーレン基を表す。In the general formulas (ZIV) to (ZVI),
Ar 3 and Ar 4 each independently represent a substituted or unsubstituted aryl group.
R 208 independently represents a substituted or unsubstituted alkyl group, a substituted or unsubstituted cycloalkyl group, or a substituted or unsubstituted aryl group in the general formulas (ZV) and (ZVI). From the viewpoint of increasing the strength of the generated acid, R 208 is preferably substituted with a fluorine atom.
R209 and R210 each independently represent a substituted or unsubstituted alkyl group, a substituted or unsubstituted cycloalkyl group, a substituted or unsubstituted aryl group, an alkylthio group or an electron-withdrawing group.
In addition, R 209 and R 210 may combine to form a ring structure. These ring structures may contain an oxygen atom, a sulfur atom, an alkylene group, an alkenylene group, an arylene group, or the like.
R 209 is preferably a substituted or unsubstituted aryl group. R 210 is preferably an electron-withdrawing group, more preferably a cyano group or a fluoroalkyl group.
A represents a substituted or unsubstituted alkylene group, a substituted or unsubstituted cycloalkylene group, a substituted or unsubstituted alkenylene group, or a substituted or unsubstituted arylene group.
Ar3、Ar4、R208、R209及びR210のアリール基の具体例としては、上記一般式(ZI−1)におけるR201〜R203としてのアリール基の具体例と同様のものを挙げることができる。
R208、R209及びR210のアルキル基及びシクロアルキル基の具体例としては、それぞれ、上記一般式(ZI−2)におけるR201〜R203としてのアルキル基及びシクロアルキル基の具体例と同様のものを挙げることができる。
R209及びR210についてのアルキルチオ基のアルキル部分としては、上記一般式(ZI−2)におけるR201〜R203としてのアルキル基の具体例と同様のものを挙げることができる。
Aのアルキレン基としては、炭素数1〜12のアルキレン基(例えば、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、イソプロピレン基、ブチレン基、イソブチレン基など)を、Aのシクロアルキレン基としては、炭素数3〜12の単環又は多環のシクロアルキレン基(例えば、シクロヘキシレン基、ノルボルニレン基、アダマンチレン基など)を、Aのアルケニレン基としては、炭素数2〜12のアルケニレン基(例えば、エテニレン基、プロペニレン基、ブテニレン基など)を、Aのアリーレン基としては、炭素数6〜10のアリーレン基(例えば、フェニレン基、トリレン基、ナフチレン基など)を、それぞれ挙げることができる。Specific examples of the aryl group of Ar 3 , Ar 4 , R 208 , R 209 and R 210 are the same as the specific examples of the aryl group of R 201 to R 203 in the general formula (ZI-1). be able to.
Specific examples of the alkyl group and the cycloalkyl group of R 208 , R 209 and R 210 are the same as the specific examples of the alkyl group and the cycloalkyl group as R 201 to R 203 in the general formula (ZI-2), respectively. You can list the following.
Examples of the alkyl moiety of the alkylthio group for R 209 and R 210 include the same as the specific examples of the alkyl group for R 201 to R 203 in the general formula (ZI-2).
The alkylene group of A is an alkylene group having 1 to 12 carbon atoms (for example, a methylene group, an ethylene group, a propylene group, an isopropylene group, a butylene group, an isobutylene group), and the cycloalkylene group of A is a carbon number. A 3-12 monocyclic or polycyclic cycloalkylene group (for example, a cyclohexylene group, a norbornylene group, an adamantylene group, etc.) can be used as the alkenylene group for A as an alkenylene group having 2 to 12 carbon atoms (for example, an ethenylene group). , A propenylene group, a butenylene group, etc.), and the arylene group of A includes an arylene group having 6 to 10 carbon atoms (eg, a phenylene group, a tolylene group, a naphthylene group).
なお、一般式(ZVI)で表される構造を複数有する化合物も本発明では好ましい。例えば、一般式(ZVI)で表される化合物のR209又はR210のいずれかが、一般式(ZVI)で表されるもう一つの化合物のR209又はR210のいずれかと結合した構造を有する化合物であってもよい。A compound having a plurality of structures represented by formula (ZVI) is also preferable in the present invention. For example, either R 209 or R 210 of the compound represented by the general formula (ZVI) has a structure in which it is bonded to either R 209 or R 210 of the other compound represented by the general formula (ZVI). It may be a compound.
酸発生剤(B)としての、活性光線又は放射線の照射により分解して酸を発生する化合物の内でより好ましくは、未露光部の有機溶剤を含有する現像液に対する溶解性が良く、現像欠陥が生じ難い観点から、上記一般式(ZIII)〜(ZVI)で表される化合物であること、すなわち、いわゆる非イオン性の化合物であることが好ましい。なかでも、上記一般式(ZV)又は(ZVI)で表される化合物であることがより好ましい。
また、酸発生効率及び酸強度を向上させる観点から、酸発生剤(B)としては、フッ素原子を含有する酸を発生する構造を有することが好ましい。
酸発生剤(B)の具体例を以下に示すが、これらに限定するものではない。Among the compounds that decompose as an acid generator (B) by irradiation with actinic rays or radiation to generate an acid, more preferably, the compound has good solubility in a developing solution containing an organic solvent in an unexposed area and has a development defect. From the viewpoint that is unlikely to occur, it is preferable that the compounds are represented by the above general formulas (ZIII) to (ZVI), that is, so-called nonionic compounds. Among them, the compound represented by the general formula (ZV) or (ZVI) is more preferable.
From the viewpoint of improving the acid generation efficiency and acid strength, the acid generator (B) preferably has a structure for generating an acid containing a fluorine atom.
Specific examples of the acid generator (B) are shown below, but the acid generator (B) is not limited thereto.
酸発生剤(B)は、1種単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。2種以上を組みあわせて使用する際には、水素原子を除く全原子数が2以上異なる2種の有機酸を発生する化合物を組み合わせることが好ましい。
例えば、酸発生効率及び酸強度を向上させる観点から、フッ素原子を含有する酸を発生する構造を有する化合物と、そのような構造を有しない化合物とを併用する態様が挙げられる。
酸発生剤(B)の組成物中の含有量は、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物の全固形分を基準として、0.1〜20質量%が好ましく、より好ましくは0.5〜15質量%、更に好ましくは1〜10質量%である。The acid generator (B) may be used alone or in combination of two or more. When using two or more kinds in combination, it is preferable to combine two or more kinds of organic acid-generating compounds except for the total number of atoms excluding hydrogen atoms.
For example, from the viewpoint of improving the acid generation efficiency and the acid strength, a mode in which a compound having a structure that generates an acid containing a fluorine atom and a compound not having such a structure are used in combination can be mentioned.
The content of the acid generator (B) in the composition is preferably 0.1 to 20% by mass, more preferably 0.5, based on the total solid content of the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition. -15% by mass, more preferably 1-10% by mass.
[4]溶剤(C)
本発明における感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を調製する際に使用することができる溶剤としては、例えば、アルキレングリコールモノアルキルエーテルカルボキシレート、アルキレングリコールモノアルキルエーテル、乳酸アルキルエステル、アルコキシプロピオン酸アルキル、環状ラクトン(好ましくは炭素数4〜10)、環を有しても良いモノケトン化合物(好ましくは炭素数4〜10)、アルキレンカーボネート、アルコキシ酢酸アルキル、ピルビン酸アルキル等の有機溶剤を挙げることができる。
これらの溶剤の具体例は、米国特許出願公開2008/0187860号明細書[0441]〜[0455]に記載のものを挙げることができる。[4] Solvent (C)
Examples of the solvent that can be used when preparing the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition in the present invention include, for example, alkylene glycol monoalkyl ether carboxylate, alkylene glycol monoalkyl ether, lactate alkyl ester, and alkoxypropion. Examples of the organic solvent include acid alkyls, cyclic lactones (preferably having 4 to 10 carbon atoms), monoketone compounds that may have a ring (preferably having 4 to 10 carbon atoms), alkylene carbonates, alkyl alkoxyacetates, and alkyl pyruvates. be able to.
Specific examples of these solvents include those described in US Patent Application Publication No. 2008/0187860 [0441] to [0455].
本発明においては、有機溶剤として構造中に水酸基を含有する溶剤と、水酸基を含有しない溶剤とを混合した混合溶剤を使用してもよい。
水酸基を含有する溶剤、水酸基を含有しない溶剤としては前述の例示化合物が適宜選択可能であるが、水酸基を含有する溶剤としては、アルキレングリコールモノアルキルエーテル、乳酸アルキル等が好ましく、プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME、別名1−メトキシ−2−プロパノール)、乳酸エチルがより好ましい。また、水酸基を含有しない溶剤としては、アルキレングリコールモノアルキルエーテルアセテート、アルキルアルコキシプロピオネート、環を含有しても良いモノケトン化合物、環状ラクトン、酢酸アルキルなどが好ましく、これらの内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、別名1−メトキシ−2−アセトキシプロパン)、エチルエトキシプロピオネート、2−ヘプタノン、γ−ブチロラクトン、シクロヘキサノン、酢酸ブチルが特に好ましく、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチルエトキシプロピオネート、2−ヘプタノンが最も好ましい。
水酸基を含有する溶剤と水酸基を含有しない溶剤との混合比(質量)は、1/99〜99/1、好ましくは10/90〜90/10、更に好ましくは20/80〜60/40である。水酸基を含有しない溶剤を50質量%以上含有する混合溶剤が塗布均一性の点で特に好ましい。
溶剤は、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを含むことが好ましく、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート単独溶媒又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を含有する2種類以上の混合溶剤であることが好ましい。In the present invention, a mixed solvent obtained by mixing a solvent containing a hydroxyl group in the structure with a solvent not containing a hydroxyl group may be used as the organic solvent.
The above-exemplified compounds can be appropriately selected as the solvent containing a hydroxyl group and the solvent not containing a hydroxyl group, but as the solvent containing a hydroxyl group, alkylene glycol monoalkyl ether, alkyl lactate and the like are preferable, and propylene glycol monomethyl ether ( PGME, also known as 1-methoxy-2-propanol) and ethyl lactate are more preferred. As the solvent containing no hydroxyl group, alkylene glycol monoalkyl ether acetate, alkylalkoxypropionate, monoketone compound which may contain a ring, cyclic lactone, alkyl acetate and the like are preferable, and among these, propylene glycol monomethyl ether. Acetate (PGMEA, also known as 1-methoxy-2-acetoxypropane), ethylethoxypropionate, 2-heptanone, γ-butyrolactone, cyclohexanone, butyl acetate are particularly preferable, and propylene glycol monomethyl ether acetate, ethylethoxypropionate, 2 -Heptanone is most preferred.
The mixing ratio (mass) of the solvent containing a hydroxyl group and the solvent not containing a hydroxyl group is 1/99 to 99/1, preferably 10/90 to 90/10, more preferably 20/80 to 60/40. . A mixed solvent containing 50% by mass or more of a solvent containing no hydroxyl group is particularly preferable from the viewpoint of coating uniformity.
The solvent preferably contains propylene glycol monomethyl ether acetate, and is preferably a propylene glycol monomethyl ether acetate single solvent or a mixed solvent of two or more kinds containing propylene glycol monomethyl ether acetate.
[5]塩基性化合物(E)
本発明における感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物は、露光から加熱までの経時による性能変化を低減するために、塩基性化合物(E)を含有していてもよい。
塩基性化合物としては、好ましくは、下記式(A)〜(E)で示される構造を有する化合物を挙げることができる。[5] Basic compound (E)
The actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition in the present invention may contain a basic compound (E) in order to reduce the performance change with time from exposure to heating.
As the basic compound, preferably, a compound having a structure represented by the following formulas (A) to (E) can be mentioned.
一般式(A)と(E)において、
R200、R201及びR202は、同一でも異なってもよく、水素原子、アルキル基(好ましくは炭素数1〜20)、シクロアルキル基(好ましくは炭素数3〜20)又はアリール基(炭素数6〜20)を表し、ここで、R201とR202は、互いに結合して環を形成してもよい。R203、R204、R205及びR206は、同一でも異なってもよく、炭素数1〜20個のアルキル基を表す。
上記アルキル基について、置換基を有するアルキル基としては、炭素数1〜20のアミノアルキル基、炭素数1〜20のヒドロキシアルキル基又は炭素数1〜20のシアノアルキル基が好ましい。
これら一般式(A)と(E)中のアルキル基は、無置換であることがより好ましい。In the general formulas (A) and (E),
R 200 , R 201 and R 202 may be the same or different and each is a hydrogen atom, an alkyl group (preferably having a carbon number of 1 to 20), a cycloalkyl group (preferably having a carbon number of 3 to 20) or an aryl group (having a carbon number of). 6 to 20), wherein R 201 and R 202 may combine with each other to form a ring. R 203 , R 204 , R 205 and R 206, which may be the same or different, each represents an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms.
Regarding the above-mentioned alkyl group, the alkyl group having a substituent is preferably an aminoalkyl group having 1 to 20 carbon atoms, a hydroxyalkyl group having 1 to 20 carbon atoms, or a cyanoalkyl group having 1 to 20 carbon atoms.
The alkyl groups in the general formulas (A) and (E) are more preferably unsubstituted.
好ましい化合物として、グアニジン、アミノピロリジン、ピラゾール、ピラゾリン、ピペラジン、アミノモルホリン、アミノアルキルモルフォリン、ピペリジン等を挙げることができ、更に好ましい化合物として、イミダゾール構造、ジアザビシクロ構造、オニウムヒドロキシド構造、オニウムカルボキシレート構造、トリアルキルアミン構造、アニリン構造又はピリジン構造を有する化合物、水酸基及び/又はエーテル結合を有するアルキルアミン誘導体、水酸基及び/又はエーテル結合を有するアニリン誘導体等を挙げることができる。 Preferred compounds include guanidine, aminopyrrolidine, pyrazole, pyrazoline, piperazine, aminomorpholine, aminoalkylmorpholine, piperidine and the like, and more preferred compounds include an imidazole structure, a diazabicyclo structure, an onium hydroxide structure, an onium carboxylate. Examples thereof include compounds having a structure, a trialkylamine structure, an aniline structure or a pyridine structure, an alkylamine derivative having a hydroxyl group and / or an ether bond, and an aniline derivative having a hydroxyl group and / or an ether bond.
イミダゾール構造を有する化合物としては、イミダゾール、2、4、5−トリフェニルイミダゾール、ベンズイミダゾール等が挙げられる。ジアザビシクロ構造を有する化合物としては、1、4−ジアザビシクロ[2,2,2]オクタン、1、5−ジアザビシクロ[4,3,0]ノナ−5−エン、1、8−ジアザビシクロ[5,4,0]ウンデカー7−エン等が挙げられる。オニウムヒドロキシド構造を有する化合物としては、トリアリールスルホニウムヒドロキシド、フェナシルスルホニウムヒドロキシド、2−オキソアルキル基を有するスルホニウムヒドロキシド、具体的にはトリフェニルスルホニウムヒドロキシド、トリス(t−ブチルフェニル)スルホニウムヒドロキシド、ビス(t−ブチルフェニル)ヨードニウムヒドロキシド、フェナシルチオフェニウムヒドロキシド、2−オキソプロピルチオフェニウムヒドロキシド等が挙げられる。オニウムカルボキシレート構造を有する化合物としては、オニウムヒドロキシド構造を有する化合物のアニオン部がカルボキシレートになったものであり、例えばアセテート、アダマンタンー1−カルボキシレート、パーフロロアルキルカルボキシレート等が挙げられる。トリアルキルアミン構造を有する化合物としては、トリ(n−ブチル)アミン、トリ(n−オクチル)アミン等を挙げることができる。アニリン構造を有する化合物としては、2,6−ジイソプロピルアニリン、N,N−ジメチルアニリン、N,N−ジブチルアニリン、N,N−ジヘキシルアニリン等を挙げることができる。水酸基及び/又はエーテル結合を有するアルキルアミン誘導体としては、エタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、トリス(メトキシエトキシエチル)アミン等を挙げることができる。水酸基及び/又はエーテル結合を有するアニリン誘導体としては、N,N−ビス(ヒドロキシエチル)アニリン等を挙げることができる。 Examples of the compound having an imidazole structure include imidazole, 2,4,5-triphenylimidazole and benzimidazole. Examples of the compound having a diazabicyclo structure include 1,4-diazabicyclo [2,2,2] octane, 1,5-diazabicyclo [4,3,0] non-5-ene, 1,8-diazabicyclo [5,4,4]. 0] Undeca 7-ene and the like. Examples of the compound having an onium hydroxide structure include triarylsulfonium hydroxide, phenacylsulfonium hydroxide, sulfonium hydroxide having a 2-oxoalkyl group, specifically triphenylsulfonium hydroxide and tris (t-butylphenyl). Examples thereof include sulfonium hydroxide, bis (t-butylphenyl) iodonium hydroxide, phenacylthiophenium hydroxide, and 2-oxopropylthiophenium hydroxide. The compound having an onium carboxylate structure is a compound having an onium hydroxide structure in which the anion portion is a carboxylate, and examples thereof include acetate, adamantane-1-carboxylate, and perfluoroalkylcarboxylate. Examples of the compound having a trialkylamine structure include tri (n-butyl) amine and tri (n-octyl) amine. Examples of the compound having an aniline structure include 2,6-diisopropylaniline, N, N-dimethylaniline, N, N-dibutylaniline and N, N-dihexylaniline. Examples of the alkylamine derivative having a hydroxyl group and / or an ether bond include ethanolamine, diethanolamine, triethanolamine and tris (methoxyethoxyethyl) amine. Examples of the aniline derivative having a hydroxyl group and / or an ether bond include N, N-bis (hydroxyethyl) aniline.
好ましい塩基性化合物として、更に、フェノキシ基を有するアミン化合物、フェノキシ基を有するアンモニウム塩化合物、スルホン酸エステル基を有するアミン化合物及びスルホン酸エステル基を有するアンモニウム塩化合物を挙げることができる。
上記フェノキシ基を有するアミン化合物、フェノキシ基を有するアンモニウム塩化合物、スルホン酸エステル基を有するアミン化合物及びスルホン酸エステル基を有するアンモニウム塩化合物は、少なくとも1つのアルキル基が窒素原子に結合していることが好ましい。また、上記アルキル鎖中に、酸素原子を有し、オキシアルキレン基が形成されていることが好ましい。オキシアルキレン基の数は、分子内に1つ以上、好ましくは3〜9個、更に好ましくは4〜6個である。オキシアルキレン基の中でも−CH2CH2O−、−CH(CH3)CH2O−若しくは−CH2CH2CH2O−の構造が好ましい。
上記フェノキシ基を有するアミン化合物、フェノキシ基を有するアンモニウム塩化合物、スルホン酸エステル基を有するアミン化合物及びスルホン酸エステル基を有するアンモニウム塩化合物の具体例としては、米国特許出願公開2007/0224539号明細書の[0066]に例示されている化合物(C1−1)〜(C3−3)が挙げられるが、これらに限定されるものではない。Preferable basic compounds further include an amine compound having a phenoxy group, an ammonium salt compound having a phenoxy group, an amine compound having a sulfonic acid ester group, and an ammonium salt compound having a sulfonic acid ester group.
The amine compound having a phenoxy group, the ammonium salt compound having a phenoxy group, the amine compound having a sulfonate ester group and the ammonium salt compound having a sulfonate ester group have at least one alkyl group bonded to a nitrogen atom. Is preferred. Further, it is preferable that the alkyl chain has an oxygen atom to form an oxyalkylene group. The number of oxyalkylene groups is 1 or more in the molecule, preferably 3 to 9, and more preferably 4 to 6. -CH 2 CH 2 O Among the oxyalkylene group -, - CH (CH 3) CH 2 O- or -CH 2 CH 2 CH 2 O- structure is preferred.
Specific examples of the amine compound having a phenoxy group, the ammonium salt compound having a phenoxy group, the amine compound having a sulfonic acid ester group and the ammonium salt compound having a sulfonic acid ester group include US Patent Application Publication No. 2007/0224539. Compounds (C1-1) to (C3-3) exemplified in [0066] in (6) are mentioned, but the invention is not limited thereto.
本発明における感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物は塩基性化合物を含有してもしていなくてもよいが、含有する場合、塩基性化合物の使用量は、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物の固形分を基準として、通常、0.001〜10質量%、好ましくは0.01〜5質量%である。 The actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition in the present invention may or may not contain a basic compound, but in the case of containing it, the amount of the basic compound used is as much as actinic ray-sensitive or radiation-sensitive. It is usually 0.001 to 10% by mass, preferably 0.01 to 5% by mass, based on the solid content of the resin composition.
酸発生剤と塩基性化合物の組成物中の使用割合は、酸発生剤/塩基性化合物(モル比)=2.5〜300であることが好ましい。即ち、感度、解像度の点からモル比が2.5以上が好ましく、露光後加熱処理までの経時でのレジストパターンの太りによる解像度の低下抑制の点から300以下が好ましい。酸発生剤/塩基性化合物(モル比)は、より好ましくは5.0〜200、更に好ましくは7.0〜150である。 The ratio of the acid generator and the basic compound used in the composition is preferably acid generator / basic compound (molar ratio) = 2.5 to 300. That is, the molar ratio is preferably 2.5 or more from the viewpoint of sensitivity and resolution, and is preferably 300 or less from the viewpoint of suppressing the deterioration of resolution due to the thickening of the resist pattern over time after exposure and heat treatment. The acid generator / basic compound (molar ratio) is more preferably 5.0 to 200, still more preferably 7.0 to 150.
[6]界面活性剤(F)
本発明における感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物は、更に界面活性剤を含有してもしなくても良く、含有する場合、フッ素及び/又はシリコン系界面活性剤(フッ素系界面活性剤、シリコン系界面活性剤、フッ素原子と珪素原子の両方を有する界面活性剤)のいずれか、あるいは2種以上を含有することがより好ましい。[6] Surfactant (F)
The actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition in the present invention may or may not further contain a surfactant. It is more preferable to contain any one of a silicon-based surfactant and a surfactant having both a fluorine atom and a silicon atom, or two or more kinds.
本発明における感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物が界面活性剤を含有することにより、250nm以下、特に220nm以下の露光光源の使用時に、良好な感度及び解像度で、密着性及び現像欠陥の少ないレジストパターンを与えることが可能となる。
フッ素系及び/又はシリコン系界面活性剤として、米国特許出願公開第2008/0248425号明細書の[0276]に記載の界面活性剤が挙げられ、例えばエフトップEF301、EF303、(新秋田化成(株)製)、フロラードFC430、431、4430(住友スリーエム(株)製)、メガファックF171、F173、F176、F189、F113、F110、F177、F120、R08、R41(DIC(株)製)、サーフロンS−382、SC101、102、103、104、105、106、KH−20(旭硝子(株)製)、トロイゾルS−366(トロイケミカル(株)製)、GF−300、GF−150(東亜合成化学(株)製)、サーフロンS−393(セイミケミカル(株)製)、エフトップEF121、EF122A、EF122B、RF122C、EF125M、EF135M、EF351、EF352、EF801、EF802、EF601((株)ジェムコ製)、PF636、PF656、PF6320、PF6520(OMNOVA社製)、FTX−204G、208G、218G、230G、204D、208D、212D、218D、222D((株)ネオス製)等である。またポリシロキサンポリマーKP−341(信越化学工業(株)製)もシリコン系界面活性剤として用いることができる。Since the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition of the present invention contains a surfactant, when an exposure light source of 250 nm or less, particularly 220 nm or less is used, good sensitivity and resolution are obtained, and adhesion and development defects It is possible to give a small resist pattern.
Examples of the fluorine-based and / or silicon-based surfactants include the surfactants described in [0276] of US Patent Application Publication No. 2008/0248425. For example, Ftop EF301, EF303, (Shin-Akita Kasei Co., Ltd. )), Florard FC430, 431, 4430 (Sumitomo 3M Limited), Megafac F171, F173, F176, F189, F113, F110, F177, F120, R08, R41 (DIC Limited), Surflon S. -382, SC101, 102, 103, 104, 105, 106, KH-20 (manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.), Troisol S-366 (manufactured by Troy Chemical Co., Ltd.), GF-300, GF-150 (Toa Gosei Kagaku). Co., Ltd.), Surflon S-393 (Seimi Chemical Co., Ltd.), F-top EF12 , EF122A, EF122B, RF122C, EF125M, EF135M, EF351, EF352, EF801, EF802, EF601 (manufactured by Gemco Co., Ltd.), PF636, PF656, PF6320, PF6520 (manufactured by OMNOVA), 2TX-18G, 208G, 208G, 208G. , 204D, 208D, 212D, 218D, 222D (manufactured by Neos Co., Ltd.) and the like. Polysiloxane polymer KP-341 (produced by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) can also be used as a silicon-based surfactant.
また、界面活性剤としては、上記に示すような公知のものの他に、テロメリゼーション法(テロマー法ともいわれる)若しくはオリゴメリゼーション法(オリゴマー法ともいわれる)により製造されたフルオロ脂肪族化合物から導かれたフルオロ脂肪族基を有する重合体を用いた界面活性剤を用いることが出来る。フルオロ脂肪族化合物は、特開2002−90991号公報に記載された方法によって合成することが出来る。
上記に該当する界面活性剤として、メガファックF178、F−470、F−473、F−475、F−476、F−472(DIC(株)製)、C6F13基を有するアクリレート(又はメタクリレート)と(ポリ(オキシアルキレン))アクリレート(又はメタクリレート)との共重合体、C3F7基を有するアクリレート(又はメタクリレート)と(ポリ(オキシエチレン))アクリレート(又はメタクリレート)と(ポリ(オキシプロピレン))アクリレート(又はメタクリレート)との共重合体等を挙げることができる。Further, as the surfactant, in addition to the known ones described above, a fluoroaliphatic compound produced by a telomerization method (also called telomer method) or an oligomerization method (also called oligomer method) is used. It is possible to use a surfactant using a polymer having a fluoroaliphatic group formed therein. The fluoroaliphatic compound can be synthesized by the method described in JP-A-2002-90991.
As the surfactant corresponding to the above, (manufactured by DIC (Ltd.)) Megafac F178, F-470, F- 473, F-475, F-476, F-472, acrylates having a C 6 F 13 group (or A copolymer of (meth) acrylate and (poly (oxyalkylene)) acrylate (or methacrylate), an acrylate (or methacrylate) having a C 3 F 7 group, and (poly (oxyethylene)) acrylate (or methacrylate) and (poly ( (Oxypropylene)) acrylate (or methacrylate) and the like.
また、本発明では、米国特許出願公開第2008/0248425号明細書の[0280]に記載の、フッ素系及び/又はシリコン系界面活性剤以外の他の界面活性剤を使用することもできる。 Further, in the present invention, a surfactant other than the fluorine-based and / or silicon-based surfactant described in [0280] of US Patent Application Publication No. 2008/0248425 may be used.
これらの界面活性剤は単独で使用してもよいし、また、いくつかの組み合わせで使用してもよい。 These surfactants may be used alone or in some combinations.
本発明の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物は界面活性剤を含有しても含有していなくてもよいが、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物が界面活性剤を含有する場合、界面活性剤の使用量は、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物全量(溶剤を除く)に対して、好ましくは0.0001〜2質量%、より好ましくは0.0005〜1質量%である。 The actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition of the present invention may or may not contain a surfactant, but the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition contains a surfactant. In this case, the amount of the surfactant used is preferably 0.0001 to 2% by mass, more preferably 0.0005 to 1% by mass, based on the total amount of the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition (excluding the solvent). %.
[7]その他添加剤(G)
本発明における感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物は、カルボン酸オニウム塩を含有してもしなくても良い。このようなカルボン酸オニウム塩は、米国特許出願公開2008/0187860号明細書[0605]〜[0606]に記載のものを挙げることができる。[7] Other additives (G)
The actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition in the present invention may or may not contain a carboxylic acid onium salt. Examples of such carboxylic acid onium salts include those described in US Patent Application Publication No. 2008/0187860 [0605] to [0606].
これらのカルボン酸オニウム塩は、スルホニウムヒドロキシド、ヨードニウムヒドロキシド、アンモニウムヒドロキシドとカルボン酸を適当な溶剤中酸化銀と反応させることによって合成できる。 These carboxylic acid onium salts can be synthesized by reacting sulfonium hydroxide, iodonium hydroxide, ammonium hydroxide and carboxylic acid with silver oxide in a suitable solvent.
感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物がカルボン酸オニウム塩を含有する場合、その含有量は、組成物の全固形分に対し、一般的には0.1〜20質量%、好ましくは0.5〜10質量%、更に好ましくは1〜7質量%である。
本発明の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物には、必要に応じて更に染料、可塑剤、光増感剤、光吸収剤、アルカリ可溶性樹脂、溶解阻止剤及び現像液に対する溶解性を促進させる化合物(例えば、分子量1000以下のフェノール化合物、カルボキシル基を有する脂環族、又は脂肪族化合物)等を含有させることができる。When the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition contains a carboxylic acid onium salt, the content thereof is generally 0.1 to 20% by mass, preferably 0, based on the total solid content of the composition. 0.5 to 10% by mass, more preferably 1 to 7% by mass.
If necessary, the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition of the present invention may further have a dye, a plasticizer, a photosensitizer, a light absorber, an alkali-soluble resin, a dissolution inhibitor and a solubility in a developer. A compound that accelerates the reaction (for example, a phenol compound having a molecular weight of 1000 or less, an alicyclic compound having a carboxyl group, or an aliphatic compound) can be contained.
このような分子量1000以下のフェノール化合物は、例えば、特開平4−122938号、特開平2−28531号、米国特許第4,916,210、欧州特許第219294等に記載の方法を参考にして、当業者において容易に合成することができる。
カルボキシル基を有する脂環族、又は脂肪族化合物の具体例としてはコール酸、デオキシコール酸、リトコール酸などのステロイド構造を有するカルボン酸誘導体、アダマンタンカルボン酸誘導体、アダマンタンジカルボン酸、シクロヘキサンカルボン酸、シクロヘキサンジカルボン酸などが挙げられるがこれらに限定されるものではない。Such a phenol compound having a molecular weight of 1000 or less can be obtained by referring to, for example, the methods described in JP-A-4-122938, JP-A-2-28531, U.S. Pat. No. 4,916,210, and European Patent 219294. It can be easily synthesized by those skilled in the art.
Specific examples of the alicyclic or aliphatic compound having a carboxyl group include carboxylic acid derivatives having a steroid structure such as cholic acid, deoxycholic acid, and lithocholic acid, adamantanecarboxylic acid derivatives, adamantanedicarboxylic acid, cyclohexanecarboxylic acid, and cyclohexane. Examples thereof include, but are not limited to, dicarboxylic acids.
本発明における感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物は、解像力向上の観点から、膜厚30〜250nmで使用されることが好ましく、より好ましくは、膜厚30〜200nmで使用されることが好ましい。組成物中の固形分濃度を適切な範囲に設定して適度な粘度をもたせ、塗布性、製膜性を向上させることにより、このような膜厚とすることができる。
本発明における感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物の固形分濃度は、通常1.0〜15質量%であり、好ましくは、2.5〜13質量%、更に好ましくは3.0〜12質量%である。固形分濃度を上記範囲とすることで、レジスト溶液を基板上に均一に塗布することができ、更には高解像性及び矩形なプロファイルを有し、かつエッチング耐性に優れたレジストパターンを形成することが可能になる。その理由は明らかではないが、恐らく、固形分濃度を10質量%以下、好ましくは5.7質量%以下とすることで、レジスト溶液中での素材、特には光酸発生剤の凝集が抑制され、その結果として、均一なレジスト膜が形成できたものと考えられる。
固形分濃度とは、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物の総重量に対する、溶剤を除く他のレジスト成分の重量の重量百分率である。The actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition of the present invention is preferably used in a film thickness of 30 to 250 nm, more preferably 30 to 200 nm, from the viewpoint of improving resolution. preferable. Such a film thickness can be obtained by setting the solid content concentration in the composition to an appropriate range so as to have an appropriate viscosity and improving the coatability and film-forming property.
The solid content concentration of the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition in the present invention is usually 1.0 to 15% by mass, preferably 2.5 to 13% by mass, more preferably 3.0 to 12%. It is% by mass. By setting the solid content concentration in the above range, the resist solution can be uniformly applied onto the substrate, and further, a resist pattern having a high resolution and a rectangular profile and having excellent etching resistance is formed. It will be possible. Although the reason for this is not clear, it is likely that the solid content concentration of 10% by mass or less, preferably 5.7% by mass or less suppresses the aggregation of the material in the resist solution, particularly the photo-acid generator. As a result, it is considered that a uniform resist film could be formed.
The solid content concentration is a weight percentage of the weight of other resist components excluding the solvent with respect to the total weight of the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition.
本発明における感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物は、上記の成分を所定の有機溶剤、好ましくは上記混合溶剤に溶解し、フィルター濾過した後、所定の支持体(基板)上に塗布して用いる。フィルター濾過に用いるフィルターのポアサイズは0.1μm以下、より好ましくは0.05μm以下、更に好ましくは0.03μm以下のポリテトラフロロエチレン製、ポリエチレン製、ナイロン製のものが好ましい。フィルター濾過においては、例えば特開2002−62667号公報のように、循環的な濾過を行ったり、複数種類のフィルターを直列又は並列に接続して濾過を行ったりしてもよい。また、組成物を複数回濾過してもよい。更に、フィルター濾過の前後で、組成物に対して脱気処理などを行ってもよい。 The actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition in the present invention is prepared by dissolving the above-mentioned components in a predetermined organic solvent, preferably the mixed solvent, filtering the solution, and coating the solution on a predetermined support (substrate). To use. The pore size of the filter used for filter filtration is 0.1 μm or less, more preferably 0.05 μm or less, and even more preferably 0.03 μm or less made of polytetrafluoroethylene, polyethylene or nylon. In the filter filtration, for example, as in JP-A-2002-62667, cyclic filtration may be performed, or a plurality of types of filters may be connected in series or in parallel to perform filtration. Also, the composition may be filtered multiple times. Further, the composition may be subjected to deaeration treatment before and after the filtration with a filter.
[8]パターン形成方法
本発明のパターン形成方法(ネガ型パターン形成方法)は、
(ア)感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物により膜(感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物膜)を形成する工程、
(イ)該膜を露光する工程、及び
(ウ)該露光された膜を、有機溶剤を含む現像液を用いて現像してネガ型のパターンを形成する工程、
を少なくとも有する。[8] Pattern Forming Method The pattern forming method (negative pattern forming method) of the present invention is
(A) a step of forming a film (actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition film) from the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition,
(A) exposing the film, and (c) developing the exposed film with a developer containing an organic solvent to form a negative pattern.
At least.
上記工程(イ)における露光が、液浸露光であってもよい。
本発明のパターン形成方法は、(イ)露光工程の後に、(エ)加熱工程を有することが好ましい。
本発明のパターン形成方法は、(オ)アルカリ現像液を用いて現像する工程を更に有していてもよい。
本発明のパターン形成方法は、(イ)露光工程を、複数回有することができる。
本発明のパターン形成方法は、(オ)加熱工程を、複数回有することができる。The exposure in the step (a) may be immersion exposure.
The pattern forming method of the present invention preferably has (d) a heating step after (a) the exposure step.
The pattern forming method of the present invention may further include the step of (e) developing with an alkali developing solution.
The pattern forming method of the present invention can include (a) the exposure step a plurality of times.
The pattern forming method of the present invention may include (e) the heating step a plurality of times.
感活性光線性又は感放射線性樹脂膜は、好ましくは、レジスト膜である。 The actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin film is preferably a resist film.
本発明の感活性光線性又は感放射線性樹脂膜は、上記感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物によって形成される膜であり、例えば、基板に、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を塗布することにより形成される膜である。
具体的には、本発明の感活性光線性又は感放射線性樹脂膜は、上記感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物をスピンコート法により基板上に塗布して得られた感活性光線性又は感放射線性樹脂膜が好ましい。
上記スピンコート法の最大回転数は、特に限定されないが、好ましくは、2500rpm以下が好ましく、2250rpm以下がより好ましく、2000rpm以下が更に好ましい。The actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin film of the present invention is a film formed by the above actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition, and for example, the substrate may have an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition. It is a film formed by applying an object.
Specifically, the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin film of the present invention is an actinic ray-sensitive resin obtained by applying the above-mentioned actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition onto a substrate by spin coating. Alternatively, a radiation sensitive resin film is preferable.
The maximum rotation speed of the spin coating method is not particularly limited, but preferably 2500 rpm or less, more preferably 2250 rpm or less, and further preferably 2000 rpm or less.
レジスト膜は、上記した本発明に係る感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物から形成されるものであり、より具体的には、基板上に形成されることが好ましい。本発明のパターン形成方法に於いて、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物による膜を基板上に形成する工程、膜を露光する工程、及び現像工程は、一般的に知られている方法により行うことができる。 The resist film is formed from the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition according to the present invention described above, and more specifically, it is preferably formed on a substrate. In the pattern forming method of the present invention, the steps of forming a film of a actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition on a substrate, exposing the film, and developing are generally known methods. Can be done by.
製膜後、露光工程の前に、前加熱工程(PB;Prebake)を含むことも好ましい。
また、露光工程の後かつ現像工程の前に、露光後加熱工程(PEB;Post Exposure Bake)を含むことも好ましい。
加熱温度はPB、PEB共に70〜130℃で行うことが好ましく、80〜120℃で行うことがより好ましい。
加熱時間は30〜300秒が好ましく、30〜180秒がより好ましく、30〜90秒が更に好ましい。
加熱は通常の露光・現像機に備わっている手段で行うことができ、ホットプレート等を用いて行っても良い。
ベークにより露光部の反応が促進され、感度やパターンプロファイルが改善する。It is also preferable to include a preheating step (PB; Prebake) after the film formation and before the exposure step.
Further, it is also preferable to include a post-exposure heating step (PEB; Post Exposure Bake) after the exposure step and before the development step.
The heating temperature for both PB and PEB is preferably 70 to 130 ° C, more preferably 80 to 120 ° C.
The heating time is preferably 30 to 300 seconds, more preferably 30 to 180 seconds, further preferably 30 to 90 seconds.
The heating can be performed by a means provided in a normal exposure / developing machine, and may be performed using a hot plate or the like.
The bake accelerates the reaction in the exposed area and improves the sensitivity and pattern profile.
本発明における露光装置に用いられる光源波長としては、KrFエキシマレーザー(248nm)、EUV(13nm)、電子線等が挙げられ、KrFエキシマレーザーであることが好ましい。 Examples of the light source wavelength used in the exposure apparatus of the present invention include KrF excimer laser (248 nm), EUV (13 nm), and electron beam. KrF excimer laser is preferable.
本発明において膜を形成する基板は特に限定されるものではなく、シリコン、SiN、SiO2やSiN等の無機基板、SOG等の塗布系無機基板等、IC等の半導体製造工程、液晶、サーマルヘッド等の回路基板の製造工程、更にはその他のフォトファブリケーションのリソグラフィー工程で一般的に用いられる基板を用いることができる。
本発明のパターン形成方法は、例えば、イオンインプランテーション用途などの微細加工においては、基板として、段差基板を用いることができる。
段差基板とは、基板上に少なくとも一つの段差形状が形成された基板である。
前述の段差基板上に形成する積層膜の膜厚とは、段差基板上の底面から形成されるレジスト膜の上面までの高さを意味する。
段差基板の底面から上記段差形状の上面までの高さは、上記レジスト膜の膜厚より小さいことが好ましく、例えば、200nm未満であることが挙げられる。
例えば、イオンインプランテーション用途などの微細加工の場合には、段差基板として、平面な基板上にフィンやゲートがパターニングされた基板が使用できる。このようにフィンやゲートがパターニングされた段差基板上に、上記感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を塗布し、形成されたレジスト膜の膜厚とは、フィンやゲートの上面から形成されるレジスト膜の上面までの高さではなく、上記のように段差基板上の底面から形成されるレジスト膜の上面までの高さを意味する。
フィン及びゲートのサイズ(幅、長さ、高さなど)、間隔、構造、構成などは、例えば電子情報通信学会誌 Vol.91,No.1,2008 25〜29頁 “最先端FinFETプロセス・集積化技術”や、Jpn.J.Appl.Phys.Vol.42(2003)pp.4142−4146 Part1,No.6B,June 2003“Fin−Type Double−Gate Metal−Oxide−Semiconductor Field−Effect Transistors Fabricated by Orientation−Dependent Etching and Electron Beam Lithography”に記載のものを適宜適用できる。
本発明のパターン形成方法は、本発明の効果を達成する観点からは、反射防止膜を要しないが、必要に応じて有機反射防止膜を膜と基板の間に形成させても良い。
例えば、レジストの下層に反射防止膜を設けてもよい。反射防止膜としては、チタン、二酸化チタン、窒化チタン、酸化クロム、カーボン、アモルファスシリコン等の無機膜型と、吸光剤とポリマー材料からなる有機膜型のいずれも用いることができる。前者は膜形成に真空蒸着装置、CVD装置、スパッタリング装置等の設備を必要とする。有機反射防止膜としては、例えば特公平7−69611号記載のジフェニルアミン誘導体とホルムアルデヒド変性メラミン樹脂との縮合体、アルカリ可溶性樹脂、吸光剤からなるものや、米国特許5294680号記載の無水マレイン酸共重合体とジアミン型吸光剤の反応物、特開平6−118631号記載の樹脂バインダーとメチロールメラミン系熱架橋剤を含有するもの、特開平6−118656号記載のカルボン酸基とエポキシ基と吸光基を同一分子内に有するアクリル樹脂型反射防止膜、特開平8−87115号記載のメチロールメラミンとベンゾフェノン系吸光剤からなるもの、特開平8−179509号記載のポリビニルアルコール樹脂に低分子吸光剤を添加したもの等が挙げられる。
また、有機反射防止膜として、ブリューワーサイエンス社製のDUV30シリーズや、DUV−40シリーズ、シプレー社製のAR−2、AR−3、AR−5等の市販の有機反射防止膜を使用することもできる。
また、必要に応じて、レジストの上層に反射防止膜を用いることが出来る。
反射防止膜としては、たとえば、AZエレクトロニックマテリアルズ(株)製 AQUATAR−II、AQUATAR−III、AQUATAR−VIIなどが挙げられる。In the present invention, the substrate on which the film is formed is not particularly limited, and is an inorganic substrate such as silicon, SiN, SiO 2 or SiN, a coating type inorganic substrate such as SOG, a semiconductor manufacturing process such as IC, a liquid crystal, a thermal head. A substrate generally used in the manufacturing process of a circuit board such as the above and other lithography process of photofabrication can be used.
In the pattern forming method of the present invention, a stepped substrate can be used as the substrate in microfabrication such as for ion implantation.
The step substrate is a substrate having at least one step shape formed on the substrate.
The film thickness of the laminated film formed on the stepped substrate means the height from the bottom surface of the stepped substrate to the upper surface of the resist film formed.
The height from the bottom surface of the step substrate to the top surface of the step shape is preferably smaller than the film thickness of the resist film, and is, for example, less than 200 nm.
For example, in the case of fine processing such as for ion implantation, a substrate in which fins and gates are patterned on a flat substrate can be used as the step substrate. The actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition is applied onto the stepped substrate on which the fins and gates are patterned as described above, and the film thickness of the resist film formed means the thickness of the resist film formed from the upper surface of the fins or gates. It means the height from the bottom surface on the stepped substrate to the upper surface of the resist film formed as described above, not the height to the upper surface of the resist film.
The sizes of fins and gates (width, length, height, etc.), intervals, structures, configurations, etc. are described in, for example, the Institute of Electronics, Information and Communication Engineers Vol. 91, No. 1, 2008 25-29 "Advanced FinFET process / integration technology" and Jpn. J. Appl. Phys. Vol. 42 (2003) pp. 4142-4146 Part 1, No. 6B, June 2003 “Fin-Type Double-Gate Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistors Fabricated by Orientation-Dependent Alignment-Electrifying Alignment and Dependent Ejection and Ejection and Ejection and Ejection and Ejection”.
The pattern forming method of the present invention does not require an antireflection film from the viewpoint of achieving the effects of the present invention, but an organic antireflection film may be formed between the film and the substrate if necessary.
For example, an antireflection film may be provided under the resist. As the antireflection film, any of an inorganic film type such as titanium, titanium dioxide, titanium nitride, chromium oxide, carbon and amorphous silicon and an organic film type composed of a light absorber and a polymer material can be used. The former requires equipment such as a vacuum vapor deposition apparatus, a CVD apparatus, and a sputtering apparatus for forming a film. Examples of the organic antireflection film include a condensate of a diphenylamine derivative and a formaldehyde-modified melamine resin described in Japanese Patent Publication No. 7-69611, an alkali-soluble resin, and a light absorber, and a maleic anhydride copolymerization described in US Pat. No. 5,294,680. A reaction product of a combination of a diamine type light absorber, a resin binder described in JP-A-6-118631 and a methylol melamine-based thermal crosslinking agent, a carboxylic acid group, an epoxy group and a light-absorbing group described in JP-A-6-118656. Acrylic resin type antireflection film having the same molecule, consisting of methylol melamine and benzophenone-based light absorber described in JP-A-8-87115, and low-molecular-weight absorber added to polyvinyl alcohol resin described in JP-A-8-179509. The thing etc. are mentioned.
Further, as the organic antireflection film, a commercially available organic antireflection film such as DUV30 series manufactured by Brewer Science Co., DUV-40 series, AR-2, AR-3, AR-5 manufactured by Shipley Co. may be used. it can.
If necessary, an antireflection film can be used as an upper layer of the resist.
Examples of the antireflection film include AQUATAR-II, AQUATAR-III, and AQUATAR-VII manufactured by AZ Electronic Materials Co., Ltd.
本発明のパターン形成方法が、有機溶剤を含有する現像液を用いて現像する工程における当該現像液(以下、有機系現像液とも言う)としては、ケトン系溶剤、エステル系溶剤、アルコール系溶剤、アミド系溶剤、エーテル系溶剤等の極性溶剤及び炭化水素系溶剤を用いることができる。
ケトン系溶剤としては、例えば、1−オクタノン、2−オクタノン、1−ノナノン、2−ノナノン、アセトン、2−ヘプタノン(メチルアミルケトン)、4−ヘプタノン、1−ヘキサノン、2−ヘキサノン、ジイソブチルケトン、シクロヘキサノン、メチルシクロヘキサノン、フェニルアセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、アセチルアセトン、アセトニルアセトン、イオノン、ジアセトニルアルコール、アセチルカービノール、アセトフェノン、メチルナフチルケトン、イソホロン、プロピレンカーボネート等を挙げることができる。
エステル系溶剤としては、例えば、酢酸メチル、酢酸ブチル、酢酸エチル、酢酸イソプロピル、酢酸ペンチル、酢酸イソペンチル、酢酸アミル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチルー3−エトキシプロピオネート、3−メトキシブチルアセテート、3−メチル−3−メトキシブチルアセテート、蟻酸メチル、蟻酸エチル、蟻酸ブチル、蟻酸プロピル、乳酸エチル、乳酸ブチル、乳酸プロピル等を挙げることができ、酢酸ブチルが特に好ましい。
アルコール系溶剤としては、例えば、メチルアルコール、エチルアルコール、n−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、n−ブチルアルコール、sec−ブチルアルコール、tert−ブチルアルコール、イソブチルアルコール、n−ヘキシルアルコール、n−ヘプチルアルコール、n−オクチルアルコール、n−デカノール等のアルコールや、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール等のグリコール系溶剤や、エチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、メトキシメチルブタノール等のグリコールエーテル系溶剤等を挙げることができる。
エーテル系溶剤としては、例えば、上記グリコールエーテル系溶剤の他、ジオキサン、テトラヒドロフラン等が挙げられる。
アミド系溶剤としては、例えば、N−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、ヘキサメチルホスホリックトリアミド、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン等が使用できる。
炭化水素系溶剤としては、例えば、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素系溶剤、ペンタン、ヘキサン、オクタン、デカン等の脂肪族炭化水素系溶剤が挙げられる。
上記の溶剤は、複数混合してもよいし、上記以外の溶剤や水と混合し使用してもよい。但し、本発明の効果を十二分に奏するためには、現像液全体としての含水率が10質量%未満であることが好ましく、実質的に水分を含有しないことがより好ましい。
すなわち、有機系現像液に対する有機溶剤の使用量は、現像液の全量に対して、90質量%以上100質量%以下であることが好ましく、95質量%以上100質量%以下であることが好ましい。
特に、有機系現像液は、ケトン系溶剤、エステル系溶剤、アルコール系溶剤、アミド系溶剤及びエーテル系溶剤からなる群より選択される少なくとも1種類の有機溶剤を含有する現像液であるのが好ましい。The pattern forming method of the present invention, as the developer in the step of developing with a developer containing an organic solvent (hereinafter, also referred to as an organic developer), a ketone solvent, an ester solvent, an alcohol solvent, A polar solvent such as an amide solvent and an ether solvent, and a hydrocarbon solvent can be used.
Examples of the ketone solvent include 1-octanone, 2-octanone, 1-nonanone, 2-nonanone, acetone, 2-heptanone (methyl amyl ketone), 4-heptanone, 1-hexanone, 2-hexanone, diisobutyl ketone, Examples thereof include cyclohexanone, methylcyclohexanone, phenylacetone, methylethylketone, methylisobutylketone, acetylacetone, acetonylacetone, ionone, diacetonyl alcohol, acetylcarbinol, acetophenone, methylnaphthylketone, isophorone and propylene carbonate.
Examples of the ester solvent include methyl acetate, butyl acetate, ethyl acetate, isopropyl acetate, pentyl acetate, isopentyl acetate, amyl acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol monoethyl ether acetate, diethylene glycol monobutyl ether acetate, diethylene glycol monoethyl acetate. Ether acetate, ethyl-3-ethoxypropionate, 3-methoxybutyl acetate, 3-methyl-3-methoxybutyl acetate, methyl formate, ethyl formate, butyl formate, propyl formate, ethyl lactate, butyl lactate, propyl lactate, etc. Butyl acetate is particularly preferred.
Examples of the alcohol solvent include methyl alcohol, ethyl alcohol, n-propyl alcohol, isopropyl alcohol, n-butyl alcohol, sec-butyl alcohol, tert-butyl alcohol, isobutyl alcohol, n-hexyl alcohol, n-heptyl alcohol, Alcohols such as n-octyl alcohol and n-decanol, glycol solvents such as ethylene glycol, diethylene glycol and triethylene glycol, ethylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, Diethylene glycol monomethyl ether, triethylene glycol monoethyl ether, methoxymethyl butano It can be mentioned glycol ether solvents such as Le.
Examples of the ether solvent include dioxane, tetrahydrofuran and the like in addition to the glycol ether solvent.
Examples of the amide-based solvent include N-methyl-2-pyrrolidone, N, N-dimethylacetamide, N, N-dimethylformamide, hexamethylphosphoric triamide, and 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone. Can be used.
Examples of the hydrocarbon solvent include aromatic hydrocarbon solvents such as toluene and xylene, and aliphatic hydrocarbon solvents such as pentane, hexane, octane and decane.
A plurality of the above solvents may be mixed, or a solvent other than the above and water may be mixed and used. However, in order to fully exert the effects of the present invention, the water content of the developer as a whole is preferably less than 10% by mass, and more preferably substantially free of water.
That is, the amount of the organic solvent used with respect to the organic developer is preferably 90% by mass or more and 100% by mass or less, and more preferably 95% by mass or more and 100% by mass or less, based on the total amount of the developing solution.
In particular, the organic developer is preferably a developer containing at least one organic solvent selected from the group consisting of a ketone solvent, an ester solvent, an alcohol solvent, an amide solvent and an ether solvent. .
有機系現像液の蒸気圧は、20℃に於いて、5kPa以下が好ましく、3kPa以下が更に好ましく、2kPa以下が特に好ましい。有機系現像液の蒸気圧を5kPa以下にすることにより、現像液の基板上あるいは現像カップ内での蒸発が抑制され、ウェハ面内の温度均一性が向上し、結果としてウェハ面内の寸法均一性が良化する。
5kPa以下の蒸気圧を有する具体的な例としては、1−オクタノン、2−オクタノン、1−ノナノン、2−ノナノン、2−ヘプタノン(メチルアミルケトン)、4−ヘプタノン、2−ヘキサノン、ジイソブチルケトン、シクロヘキサノン、メチルシクロヘキサノン、フェニルアセトン、メチルイソブチルケトン等のケトン系溶剤、酢酸ブチル、酢酸ペンチル、酢酸イソペンチル、酢酸アミル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチル−3−エトキシプロピオネート、3−メトキシブチルアセテート、3−メチル−3−メトキシブチルアセテート、蟻酸ブチル、蟻酸プロピル、乳酸エチル、乳酸ブチル、乳酸プロピル等のエステル系溶剤、n−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、n−ブチルアルコール、sec−ブチルアルコール、tert−ブチルアルコール、イソブチルアルコール、n−ヘキシルアルコール、n−ヘプチルアルコール、n−オクチルアルコール、n−デカノール等のアルコール系溶剤、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール等のグリコール系溶剤や、エチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、メトキシメチルブタノール等のグリコールエーテル系溶剤、テトラヒドロフラン等のエーテル系溶剤、N−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメチルホルムアミドのアミド系溶剤、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素系溶剤、オクタン、デカン等の脂肪族炭化水素系溶剤が挙げられる。
特に好ましい範囲である2kPa以下の蒸気圧を有する具体的な例としては、1−オクタノン、2−オクタノン、1−ノナノン、2−ノナノン、4−ヘプタノン、2−ヘキサノン、ジイソブチルケトン、シクロヘキサノン、メチルシクロヘキサノン、フェニルアセトン等のケトン系溶剤、酢酸ブチル、酢酸アミル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチル−3−エトキシプロピオネート、3−メトキシブチルアセテート、3−メチル−3−メトキシブチルアセテート、乳酸エチル、乳酸ブチル、乳酸プロピル等のエステル系溶剤、n−ブチルアルコール、sec−ブチルアルコール、tert−ブチルアルコール、イソブチルアルコール、n−ヘキシルアルコール、n−ヘプチルアルコール、n−オクチルアルコール、n−デカノール等のアルコール系溶剤、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール等のグリコール系溶剤や、エチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、メトキシメチルブタノール等のグリコールエーテル系溶剤、N−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメチルホルムアミドのアミド系溶剤、キシレン等の芳香族炭化水素系溶剤、オクタン、デカン等の脂肪族炭化水素系溶剤が挙げられる。The vapor pressure of the organic developer at 20 ° C. is preferably 5 kPa or less, more preferably 3 kPa or less, and particularly preferably 2 kPa or less. By adjusting the vapor pressure of the organic developer to 5 kPa or less, evaporation of the developer on the substrate or in the developing cup is suppressed, temperature uniformity in the wafer surface is improved, and as a result, dimensional uniformity in the wafer surface is achieved. The quality is improved.
Specific examples having a vapor pressure of 5 kPa or less include 1-octanone, 2-octanone, 1-nonanone, 2-nonanone, 2-heptanone (methyl amyl ketone), 4-heptanone, 2-hexanone, diisobutyl ketone, Ketone solvents such as cyclohexanone, methylcyclohexanone, phenylacetone, methyl isobutyl ketone, butyl acetate, pentyl acetate, isopentyl acetate, amyl acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol monoethyl ether acetate, diethylene glycol monobutyl ether acetate, diethylene glycol monoethyl acetate Ether acetate, ethyl-3-ethoxypropionate, 3-methoxybutylacetate, 3-methyl-3-methoxybutylacetate, formic acid Ester, propyl formate, ethyl lactate, butyl lactate, propyl lactate, etc., n-propyl alcohol, isopropyl alcohol, n-butyl alcohol, sec-butyl alcohol, tert-butyl alcohol, isobutyl alcohol, n-hexyl alcohol, n-heptyl alcohol, n-octyl alcohol, alcohol solvents such as n-decanol, glycol solvents such as ethylene glycol, diethylene glycol and triethylene glycol, ethylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, Propylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, triethylene glycol monoethyl ether, methoxymeth Glycol ether solvent such as rubutanol, ether solvent such as tetrahydrofuran, N-methyl-2-pyrrolidone, N, N-dimethylacetamide, amide solvent of N, N-dimethylformamide, aromatic carbonization such as toluene and xylene Examples thereof include hydrogen-based solvents and aliphatic hydrocarbon-based solvents such as octane and decane.
Specific examples having a vapor pressure of 2 kPa or less, which is a particularly preferable range, include 1-octanone, 2-octanone, 1-nonanone, 2-nonanone, 4-heptanone, 2-hexanone, diisobutyl ketone, cyclohexanone, and methylcyclohexanone. , Ketone solvents such as phenylacetone, butyl acetate, amyl acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol monoethyl ether acetate, diethylene glycol monobutyl ether acetate, diethylene glycol monoethyl ether acetate, ethyl-3-ethoxypropionate, 3- Ester solvents such as methoxybutyl acetate, 3-methyl-3-methoxybutyl acetate, ethyl lactate, butyl lactate, propyl lactate, n-butyl alcohol, ec-butyl alcohol, tert-butyl alcohol, isobutyl alcohol, n-hexyl alcohol, n-heptyl alcohol, n-octyl alcohol, n-decanol, and other alcohol solvents, ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, and other glycol solvents. And glycol ether solvents such as ethylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, triethylene glycol monoethyl ether and methoxymethyl butanol, N-methyl-2 -Pyrrolidone, N, N-dimethylacetamide, N, N-dimethylformamide amide solvent, Aromatic hydrocarbon solvents such as cyclohexylene, octane, aliphatic hydrocarbon solvents decane.
有機系現像液には、必要に応じて界面活性剤を適当量添加することができる。
界面活性剤としては特に限定されないが、例えば、イオン性や非イオン性のフッ素系及び/又はシリコン系界面活性剤等を用いることができる。これらのフッ素及び/又はシリコン系界面活性剤として、例えば特開昭62−36663号公報、特開昭61−226746号公報、特開昭61−226745号公報、特開昭62−170950号公報、特開昭63−34540号公報、特開平7−230165号公報、特開平8−62834号公報、特開平9−54432号公報、特開平9−5988号公報、米国特許第5405720号明細書、同5360692号明細書、同5529881号明細書、同5296330号明細書、同5436098号明細書、同5576143号明細書、同5294511号明細書、同5824451号明細書記載の界面活性剤を挙げることができ、好ましくは、非イオン性の界面活性剤である。非イオン性の界面活性剤としては特に限定されないが、フッ素系界面活性剤又はシリコン系界面活性剤を用いることが更に好ましい。
界面活性剤の使用量は現像液の全量に対して、通常0.001〜5質量%、好ましくは0.005〜2質量%、更に好ましくは0.01〜0.5質量%である。If necessary, a surfactant can be added to the organic developing solution in an appropriate amount.
The surfactant is not particularly limited, but, for example, an ionic or nonionic fluorine-based and / or silicon-based surfactant can be used. Examples of these fluorine and / or silicon surfactants include JP-A-62-36663, JP-A-61-226746, JP-A-61-226745, and JP-A-62-170950. JP-A-63-34540, JP-A-7-230165, JP-A-8-62834, JP-A-9-54432, JP-A-9-5988, and US Pat. No. 5,405,720. Examples thereof include the surfactants described in Nos. 5,360,692, 5,529,881, 5,296,330, 5,436,098, 5,576,143, 5,294,511 and 5,824,451. , Preferably nonionic surfactants. The nonionic surfactant is not particularly limited, but it is more preferable to use a fluorine-based surfactant or a silicon-based surfactant.
The amount of the surfactant used is usually 0.001 to 5% by mass, preferably 0.005 to 2% by mass, and more preferably 0.01 to 0.5% by mass, based on the total amount of the developer.
現像方法としては、たとえば、現像液が満たされた槽中に基板を一定時間浸漬する方法(ディップ法)、基板表面に現像液を表面張力によって盛り上げて一定時間静止することで現像する方法(パドル法)、基板表面に現像液を噴霧する方法(スプレー法)、一定速度で回転している基板上に一定速度で現像液吐出ノズルをスキャンしながら現像液を吐出しつづける方法(ダイナミックディスペンス法)などを適用することができる。
上記各種の現像方法が、現像装置の現像ノズルから現像液をレジスト膜に向けて吐出する工程を含む場合、吐出される現像液の吐出圧(吐出される現像液の単位面積あたりの流速)は好ましくは2mL/sec/mm2以下、より好ましくは1.5mL/sec/mm2以下、更に好ましくは1mL/sec/mm2以下である。流速の下限は特に無いが、スループットを考慮すると0.2mL/sec/mm2以上が好ましい。
吐出される現像液の吐出圧を上記の範囲とすることにより、現像後のレジスト残渣に由来するパターンの欠陥を著しく低減することができる。
このメカニズムの詳細は定かではないが、恐らくは、吐出圧を上記範囲とすることで、現像液がレジスト膜に与える圧力が小さくなり、レジスト膜・レジストパターンが不用意に削られたり崩れたりすることが抑制されるためと考えられる。
なお、現像液の吐出圧(mL/sec/mm2)は、現像装置中の現像ノズル出口における値である。Examples of the developing method include a method of dipping the substrate in a tank filled with the developing solution for a certain period of time (dip method), and a method of raising the developing solution on the surface of the substrate by surface tension and standing for a certain period of time (paddle method). Method), a method of spraying the developing solution on the substrate surface (spray method), a method of continuously discharging the developing solution on the substrate rotating at a constant speed while scanning the developing solution discharge nozzle at a constant speed (dynamic dispensing method) Etc. can be applied.
When the above various developing methods include a step of ejecting the developing solution from the developing nozzle of the developing device toward the resist film, the ejection pressure of the ejected developing solution (flow rate per unit area of the ejected developing solution) is It is preferably 2 mL / sec / mm 2 or less, more preferably 1.5 mL / sec / mm 2 or less, and further preferably 1 mL / sec / mm 2 or less. Although there is no particular lower limit of the flow rate, 0.2 mL / sec / mm 2 or more is preferable in consideration of throughput.
By setting the discharge pressure of the discharged developing solution within the above range, it is possible to significantly reduce the pattern defects derived from the resist residue after development.
Although the details of this mechanism are not clear, it is likely that by setting the discharge pressure within the above range, the pressure applied by the developing solution to the resist film becomes small, and the resist film / resist pattern is inadvertently scraped or broken. Is considered to be suppressed.
The discharge pressure (mL / sec / mm 2 ) of the developing solution is a value at the outlet of the developing nozzle in the developing device.
現像液の吐出圧を調整する方法としては、例えば、ポンプなどで吐出圧を調整する方法や、加圧タンクからの供給で圧力を調整することで変える方法などを挙げることができる。 Examples of the method of adjusting the discharge pressure of the developing solution include a method of adjusting the discharge pressure with a pump or the like, and a method of changing the pressure by adjusting the pressure with supply from a pressure tank.
また、有機溶剤を含む現像液を用いて現像する工程の後に、他の溶媒に置換しながら、現像を停止する工程を実施してもよい。 Further, after the step of developing using a developing solution containing an organic solvent, a step of stopping the development may be carried out while substituting with another solvent.
有機溶剤を含む現像液を用いて現像する工程の後には、リンス液を用いて洗浄する工程を含むことが好ましい。 After the step of developing with a developing solution containing an organic solvent, it is preferable to include a step of washing with a rinse solution.
有機溶剤を含む現像液を用いて現像する工程の後のリンス工程に用いるリンス液としては、レジストパターンを溶解しなければ特に制限はなく、一般的な有機溶剤を含む溶液を使用することができる。上記リンス液としては、炭化水素系溶剤、ケトン系溶剤、エステル系溶剤、アルコール系溶剤、アミド系溶剤及びエーテル系溶剤からなる群より選択される少なくとも1種類の有機溶剤を含有するリンス液を用いることが好ましい。
炭化水素系溶剤、ケトン系溶剤、エステル系溶剤、アルコール系溶剤、アミド系溶剤及びエーテル系溶剤の具体例としては、有機溶剤を含む現像液において説明したものと同様のものを挙げることができる。
有機溶剤を含む現像液を用いて現像する工程の後に、より好ましくは、ケトン系溶剤、エステル系溶剤、アルコール系溶剤、アミド系溶剤からなる群より選択される少なくとも1種類の有機溶剤を含有するリンス液を用いて洗浄する工程を行い、更に好ましくは、アルコール系溶剤又はエステル系溶剤を含有するリンス液を用いて洗浄する工程を行い、特に好ましくは、1価アルコールを含有するリンス液を用いて洗浄する工程を行い、最も好ましくは、炭素数5以上の1価アルコールを含有するリンス液を用いて洗浄する工程を行う。
ここで、リンス工程で用いられる1価アルコールとしては、直鎖状、分岐状、環状の1価アルコールが挙げられ、具体的には、1−ブタノール、2−ブタノール、3−メチル−1−ブタノール、tert―ブチルアルコール、1−ペンタノール、2−ペンタノール、1−ヘキサノール、4−メチル−2−ペンタノール、1−ヘプタノール、1−オクタノール、2−ヘキサノール、シクロペンタノール、2−ヘプタノール、2−オクタノール、3−ヘキサノール、3−ヘプタノール、3−オクタノール、4−オクタノールなどを用いることができ、特に好ましい炭素数5以上の1価アルコールとしては、1−ヘキサノール、2−ヘキサノール、4−メチル−2−ペンタノール、1−ペンタノール、3−メチル−1−ブタノールなどを用いることができる。The rinse solution used in the rinse step after the step of developing with a developer containing an organic solvent is not particularly limited as long as it does not dissolve the resist pattern, and a solution containing a general organic solvent can be used. . As the rinse liquid, a rinse liquid containing at least one organic solvent selected from the group consisting of a hydrocarbon solvent, a ketone solvent, an ester solvent, an alcohol solvent, an amide solvent and an ether solvent is used. It is preferable.
Specific examples of the hydrocarbon-based solvent, the ketone-based solvent, the ester-based solvent, the alcohol-based solvent, the amide-based solvent, and the ether-based solvent may be the same as those described for the developer containing an organic solvent.
After the step of developing with a developer containing an organic solvent, more preferably, at least one organic solvent selected from the group consisting of a ketone solvent, an ester solvent, an alcohol solvent and an amide solvent is contained. The step of washing with a rinse liquid is performed, more preferably the step of washing with a rinse liquid containing an alcohol solvent or an ester solvent is performed, and particularly preferably a rinse liquid containing a monohydric alcohol is used. The cleaning step is performed, and most preferably, the cleaning step is performed using a rinse liquid containing a monohydric alcohol having 5 or more carbon atoms.
Here, examples of the monohydric alcohol used in the rinsing step include linear, branched, and cyclic monohydric alcohols, and specifically, 1-butanol, 2-butanol, and 3-methyl-1-butanol. , Tert-butyl alcohol, 1-pentanol, 2-pentanol, 1-hexanol, 4-methyl-2-pentanol, 1-heptanol, 1-octanol, 2-hexanol, cyclopentanol, 2-heptanol, 2 -Octanol, 3-hexanol, 3-heptanol, 3-octanol, 4-octanol and the like can be used, and particularly preferred monohydric alcohols having 5 or more carbon atoms are 1-hexanol, 2-hexanol and 4-methyl-. Use 2-pentanol, 1-pentanol, 3-methyl-1-butanol, etc. It can be.
上記各成分は、複数混合してもよいし、上記以外の有機溶剤と混合し使用してもよい。 A plurality of each of the above components may be mixed, or an organic solvent other than the above may be mixed and used.
リンス液中の含水率は、10質量%以下が好ましく、より好ましくは5質量%以下、特に好ましくは3質量%以下である。含水率を10質量%以下にすることで、良好な現像特性を得ることができる。 The water content in the rinse liquid is preferably 10% by mass or less, more preferably 5% by mass or less, and particularly preferably 3% by mass or less. When the water content is 10% by mass or less, good developing characteristics can be obtained.
有機溶剤を含む現像液を用いて現像する工程の後に用いるリンス液の蒸気圧は、20℃に於いて0.05kPa以上、5kPa以下が好ましく、0.1kPa以上、5kPa以下が更に好ましく、0.12kPa以上、3kPa以下が最も好ましい。リンス液の蒸気圧を0.05kPa以上、5kPa以下にすることにより、ウェハ面内の温度均一性が向上し、更にはリンス液の浸透に起因した膨潤が抑制され、ウェハ面内の寸法均一性が良化する。
リンス液には、界面活性剤を適当量添加して使用することもできる。The vapor pressure of the rinse liquid used after the step of developing with a developer containing an organic solvent is preferably 0.05 kPa or more and 5 kPa or less at 20 ° C., more preferably 0.1 kPa or more and 5 kPa or less, and 0.1. Most preferably, it is 12 kPa or more and 3 kPa or less. By setting the vapor pressure of the rinse liquid to be not less than 0.05 kPa and not more than 5 kPa, the temperature uniformity in the wafer surface is improved, and the swelling caused by the penetration of the rinse liquid is suppressed, and the dimensional uniformity in the wafer surface is suppressed. Will improve.
An appropriate amount of a surfactant may be added to the rinse liquid before use.
リンス工程においては、有機溶剤を含む現像液を用いる現像を行ったウェハを上記の有機溶剤を含むリンス液を用いて洗浄処理する。洗浄処理の方法は特に限定されないが、たとえば、一定速度で回転している基板上にリンス液を吐出しつづける方法(回転塗布法)、リンス液が満たされた槽中に基板を一定時間浸漬する方法(ディップ法)、基板表面にリンス液を噴霧する方法(スプレー法)、などを適用することができ、この中でも回転塗布方法で洗浄処理を行い、洗浄後に基板を2000rpm〜4000rpmの回転数で回転させ、リンス液を基板上から除去することが好ましい。また、リンス工程の後に加熱工程(Post Bake)を含むことも好ましい。ベークによりパターン間及びパターン内部に残留した現像液及びリンス液が除去される。リンス工程の後の加熱工程は、通常40〜160℃、好ましくは70〜95℃で、通常10秒〜3分、好ましくは30秒から90秒間行う。 In the rinsing step, the wafer that has been developed with the developing solution containing the organic solvent is washed with the rinsing solution containing the organic solvent. The method of cleaning treatment is not particularly limited, but for example, a method of continuously discharging the rinse liquid onto the substrate rotating at a constant speed (spin coating method), or immersing the substrate in a bath filled with the rinse liquid for a certain period of time. The method (dip method), the method of spraying the rinse liquid on the substrate surface (spray method), etc. can be applied. Among them, the cleaning treatment is performed by the spin coating method, and after the cleaning, the substrate is rotated at 2000 rpm to 4000 rpm. It is preferable to rotate and remove the rinse liquid from the substrate. It is also preferable to include a heating step (Post Bake) after the rinse step. By the baking, the developing solution and the rinsing solution remaining between the patterns and inside the patterns are removed. The heating step after the rinsing step is usually performed at 40 to 160 ° C., preferably 70 to 95 ° C., usually 10 seconds to 3 minutes, preferably 30 seconds to 90 seconds.
本発明のパターン形成方法が、アルカリ現像液を用いて現像する工程を更に有する場合、アルカリ現像液としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、ケイ酸ナトリウム、メタケイ酸ナトリウム、アンモニア水等の無機アルカリ類、エチルアミン、n−プロピルアミン等の第一アミン類、ジエチルアミン、ジ−n−ブチルアミン等の第二アミン類、トリエチルアミン、メチルジエチルアミン等の第三アミン類、ジメチルエタノールアミン、トリエタノールアミン等のアルコールアミン類、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド等の第四級アンモニウム塩、ピロール、ピヘリジン等の環状アミン類等のアルカリ性水溶液を使用することができる。
更に、上記アルカリ性水溶液にアルコール類、界面活性剤を適当量添加して使用することもできる。
アルカリ現像液のアルカリ濃度は、通常0.1〜20質量%である。
アルカリ現像液のpHは、通常10.0〜15.0である。
特に、テトラメチルアンモニウムヒドロキシドの2.38%質量の水溶液が望ましい。When the pattern forming method of the present invention further has a step of developing with an alkali developing solution, examples of the alkali developing solution include sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, sodium silicate, sodium metasilicate, and ammonia. Inorganic alkalis such as water, primary amines such as ethylamine and n-propylamine, secondary amines such as diethylamine and di-n-butylamine, tertiary amines such as triethylamine and methyldiethylamine, dimethylethanolamine and triamine. Alkaline aqueous solutions of alcohol amines such as ethanolamine, quaternary ammonium salts such as tetramethylammonium hydroxide and tetraethylammonium hydroxide, and cyclic amines such as pyrrole and pyrelidine can be used.
Furthermore, alcohols and surfactants may be added in appropriate amounts to the alkaline aqueous solution before use.
The alkali concentration of the alkali developer is usually 0.1 to 20% by mass.
The pH of the alkaline developer is usually 10.0 to 15.0.
In particular, a 2.38% mass aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide is desirable.
アルカリ現像の後に行うリンス処理におけるリンス液としては、純水を使用し、界面活性剤を適当量添加して使用することもできる。
また、現像処理又はリンス処理の後に、パターン上に付着している現像液又はリンス液を超臨界流体により除去する処理を行うことができる。As the rinse liquid in the rinse treatment performed after the alkali development, pure water may be used and an appropriate amount of a surfactant may be added and used.
In addition, after the developing treatment or the rinsing treatment, a treatment of removing the developing solution or the rinsing fluid adhering to the pattern with a supercritical fluid can be performed.
また、本発明は、上記した本発明のパターン形成方法を含む、電子デバイスの製造方法、及び、この製造方法により製造された電子デバイスにも関する。
本発明の電子デバイスは、電気電子機器(家電、OA・メディア関連機器、光学用機器及び通信機器等)に、好適に、搭載されるものである。The present invention also relates to a method for manufacturing an electronic device, including the above-described pattern forming method of the present invention, and an electronic device manufactured by this manufacturing method.
The electronic device of the present invention is preferably mounted on electric and electronic equipment (home appliances, OA / media-related equipment, optical equipment, communication equipment, etc.).
以下、本発明を実施例によって更に詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited to the following Examples.
合成例1 樹脂(Pol−1)の合成
2Lフラスコにシクロヘキサノン600gを入れ、100mL/minの流量で一時間窒素置換した。その後、重合開始剤V−601(和光純薬工業(株)製)4.60g(0.02mol)を加え、内温が80℃になるまで昇温した。次に、以下のモノマーと重合開始剤V−601(和光純薬工業(株)製)4.60g(0.02mol)とを、シクロヘキサノン200gに溶解し、モノマー溶液を調製した。モノマー溶液を上記80℃に加熱したフラスコ中に6時間かけて滴下した。滴下終了後、更に80℃で2時間反応させた。
4−アセトキシスチレン 40.55g(0.25mol)
Unit2−1に対応するモノマー 104.96g(0.40mol)
Unit3−1に対応するモノマー 49.77g(0.35mol)
反応溶液を室温まで冷却し、ヘキサン3L中に滴下しポリマーを沈殿させた。ろ過した固体をアセトン500mLに溶解し、再度ヘキサン3L中に滴下、ろ過した固体を減圧乾燥して、4−アセトキシスチレン/Unit2−1に対応するモノマー/Unit3−1に対応するモノマーの共重合体 172gを得た。Synthesis Example 1 Synthesis of Resin (Pol-1) 600 g of cyclohexanone was placed in a 2 L flask, and nitrogen substitution was performed at a flow rate of 100 mL / min for 1 hour. Thereafter, 4.60 g (0.02 mol) of a polymerization initiator V-601 (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added, and the internal temperature was raised to 80 ° C. Next, the following monomers and 4.60 g (0.02 mol) of a polymerization initiator V-601 (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) were dissolved in 200 g of cyclohexanone to prepare a monomer solution. The monomer solution was added dropwise to the above flask heated to 80 ° C. over 6 hours. After the dropping was completed, the reaction was further performed at 80 ° C. for 2 hours.
4-acetoxystyrene 40.55 g (0.25 mol)
Monomer corresponding to Unit 2-1 104.96 g (0.40 mol)
Monomer corresponding to Unit 3-1 49.77 g (0.35 mol)
The reaction solution was cooled to room temperature and dropped into 3 L of hexane to precipitate a polymer. The filtered solid is dissolved in 500 mL of acetone, dropped again in 3 L of hexane, the filtered solid is dried under reduced pressure, and a copolymer of 4-acetoxystyrene / a monomer corresponding to Unit2-1 / a monomer corresponding to Unit3-1. 172 g were obtained.
反応容器中に上記で得られた重合体10g、メタノール40mL、1−メトキシ−2−プロパノール200mL、および、濃塩酸1.5mLを加え、80℃に加熱して5時間攪拌した。反応溶液を室温まで放冷し、蒸留水3L中に滴下した。ろ過した固体をアセトン200mLに溶解し、再度蒸留水3L中に滴下、ろ過した固体を減圧乾燥して8.1質量部の樹脂(Pol−1)を得た。得られた樹脂(Pol−1)の重量平均分子量は13,000であり、分散度(Mw/Mn)は1.5であり、13C−NMRにより測定した組成比は25/40/35であった。10 g of the polymer obtained above, 40 mL of methanol, 200 mL of 1-methoxy-2-propanol, and 1.5 mL of concentrated hydrochloric acid were added to a reaction vessel, and the mixture was heated to 80 ° C. and stirred for 5 hours. The reaction solution was allowed to cool to room temperature and added dropwise to 3 L of distilled water. The filtered solid was dissolved in 200 mL of acetone, again dropped into 3 L of distilled water, and the filtered solid was dried under reduced pressure to obtain 8.1 parts by mass of resin (Pol-1). The obtained resin (Pol-1) had a weight average molecular weight of 13,000, a dispersity (Mw / Mn) of 1.5, and a composition ratio measured by 13 C-NMR of 25/40/35. there were.
合成例1と同様の操作を行い、樹脂(Pol−2)〜(Pol−13)、及び樹脂(Pol−C1)〜(Pol−C2)を合成した。
下記表1に、樹脂(Pol−2)〜(Pol−13)、及び樹脂(Pol−C1)〜(Pol−C2)について、繰り返し単位(ユニット)、組成比(モル比)、重量平均分子量、分散度を示す。The same operations as in Synthesis Example 1 were performed to synthesize resins (Pol-2) to (Pol-13) and resins (Pol-C1) to (Pol-C2).
In Table 1 below, for the resins (Pol-2) to (Pol-13) and the resins (Pol-C1) to (Pol-C2), repeating units (units), composition ratios (molar ratios), weight average molecular weights, Indicates the dispersity.
上記表1における成分及び略号は、次の通りである。 The components and abbreviations in Table 1 above are as follows.
[実施例1〜14及び比較例1〜2]
〔感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物の調製〕
下記表2に示す成分を溶剤に溶解させ、それぞれについてのレジスト溶液を調製し、これを0.03μmのポアサイズを有するナイロンフィルターで濾過して固形分濃度3.5質量%の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物(レジスト組成物)を調製した。[Examples 1 to 14 and Comparative Examples 1 to 2]
[Preparation of actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition]
The components shown in Table 2 below are dissolved in a solvent to prepare a resist solution for each, and the resist solution is filtered through a nylon filter having a pore size of 0.03 μm to obtain an actinic ray-sensitive material having a solid content concentration of 3.5% by mass or A radiation-sensitive resin composition (resist composition) was prepared.
上記表2における成分及び略号は、次の通りである。[酸発生剤] The components and abbreviations in Table 2 above are as follows. [Acid generator]
[塩基性化合物] [Basic compound]
[界面活性剤]
W−1:メガファックR41(DIC(株)製)[Surfactant]
W-1: Megafac R41 (manufactured by DIC Corporation)
[溶剤]
SL−1:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)
SL−2:プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)[solvent]
SL-1: Propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA)
SL-2: Propylene glycol monomethyl ether (PGME)
調製した感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を下記の方法で評価した。
[膜厚均一性]
12インチシリコンウェハ(直径:300mm 厚さ:775μm 材質:単結晶シリコン 12インチシリコンウエーハ、MEMC Electronic社製)上に上記表に示したレジスト組成物をスピンコーター(東京エレクトロン社製CLEAN TRACK LITHIUS Pro)を用い、最大回転数2000rpmにて塗布し、100℃で60秒ベーク(Pre Bake;PB)を行い、膜厚400nmのレジスト膜を形成した。
上記レジスト膜の膜厚をF50自動マッピング膜厚測定システム(FILMETRICS社製)にて25点測定し、その膜厚均一性を3σとして評価した。値が小さいほど膜厚均一性が良好である。35以下であれば実用上問題ない。
結果を下記表3に示す。The prepared actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition was evaluated by the following methods.
[Film thickness uniformity]
12-inch silicon wafer (diameter: 300 mm, thickness: 775 μm, material: single crystal silicon 12-inch silicon wafer, manufactured by MEMC Electronic Co., Ltd.), the resist composition shown in the above table was spin-coated (CLEAN TRACK LITHIUS Pro manufactured by Tokyo Electron). Was applied at a maximum rotation speed of 2000 rpm and baked at 100 ° C. for 60 seconds (Pre Bake; PB) to form a resist film having a film thickness of 400 nm.
The film thickness of the resist film was measured at 25 points with an F50 automatic mapping film thickness measurement system (manufactured by FILMETRICS), and the film thickness uniformity was evaluated as 3σ. The smaller the value, the better the film thickness uniformity. If it is 35 or less, there is no practical problem.
The results are shown in Table 3 below.
[パターン形成]
シリコンウエハー上に有機反射防止膜ARC29A(日産化学社製)を塗布し、205℃で、60秒間ベークを行い、78nmの反射防止膜を形成した。その上に調製したレジスト組成物(Res−1)をスピンコーター(東京エレクトロン社製CLEAN TRACK LITHIUS Pro)を用い、最大回転数2000rpmにて塗布し、100℃で、60秒間ベークを行い、膜厚400nmのレジスト膜を形成した。得られたウエハーをKrFエキシマレーザースキャナー(ASML社製、PAS5500/850)(NA0.75)を用い、パターン露光を行った。その後100℃で、60秒間加熱した後、酢酸ブチルで60秒間現像し、純水で30秒間リンスし、ピッチ400nm、穴径200nmの良好なホールパターンが得られた。[Pattern formation]
An organic antireflection film ARC29A (manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.) was applied on a silicon wafer and baked at 205 ° C. for 60 seconds to form an antireflection film of 78 nm. Using a spin coater (CLEAN TRACK LITHIUS Pro manufactured by Tokyo Electron Ltd.), the resist composition (Res-1) prepared thereon was applied at a maximum rotation speed of 2000 rpm, and baked at 100 ° C. for 60 seconds to give a film thickness. A 400 nm resist film was formed. The obtained wafer was pattern-exposed using a KrF excimer laser scanner (PAS5500 / 850, manufactured by ASML) (NA0.75). After heating at 100 ° C. for 60 seconds, development with butyl acetate for 60 seconds and rinsing with pure water for 30 seconds gave a good hole pattern with a pitch of 400 nm and a hole diameter of 200 nm.
表3から明らかなように、本発明の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を用いた場合は、得られるレジスト膜の膜厚均一性が優れることが分かる。 As is clear from Table 3, when the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition of the present invention is used, the resulting resist film has excellent film thickness uniformity.
本発明によれば、広径(例えば、直径12インチ以上)の基板に設けられた場合においても、膜厚均一性に優れた感活性光線性又は感放射線性樹脂膜を形成可能な感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、並びに、これを用いた感活性光線性又は感放射線性樹脂膜、パターン形成方法、及び電子デバイスの製造方法を提供することができる。 According to the present invention, even when provided on a substrate having a wide diameter (for example, a diameter of 12 inches or more), it is possible to form an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin film excellent in film thickness uniformity. And a radiation-sensitive resin composition, and an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin film using the same, a pattern forming method, and an electronic device manufacturing method can be provided.
本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。
本出願は、2017年8月31日出願の日本特許出願(特願2017−167851)に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
Although the present invention has been described in detail and with reference to particular embodiments, it will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made without departing from the spirit and scope of the invention.
This application is based on the Japanese patent application filed on Aug. 31, 2017 (Japanese Patent Application No. 2017-167851), the contents of which are incorporated herein by reference.
Claims (8)
前記一般式(1)で表される繰り返し単位の含有量が、樹脂(A)中の全繰り返し単位に対して25〜50モル%の範囲である樹脂、
(B)活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物、及び
(C)溶剤を含有する感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
一般式(2)において、R1は水素原子又はメチル基を表す。R2及びR3は、それぞれ独立に、炭素数1〜4の炭化水素基を表す。ただし、R2とR3が互いに結合して、炭素数3〜8の環を形成してもよい。R4は炭素数6〜20の多環式炭化水素基を表す。
一般式(3)において、R5は水素原子又はメチル基である。R6、R7及びR8は、それぞれ独立に、炭素数1〜4の直鎖又は分岐状の炭化水素基を表す。(A) contains a repeating unit represented by the following general formula (1), a repeating unit represented by the following general formula (2), and a repeating unit represented by the following general formula (3),
A resin in which the content of the repeating unit represented by the general formula (1) is in the range of 25 to 50 mol% with respect to all the repeating units in the resin (A),
An actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition containing (B) a compound that generates an acid upon irradiation with actinic rays or radiation, and (C) a solvent.
In the general formula (2), R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group. R 2 and R 3 each independently represent a hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms. However, R 2 and R 3 may be bonded to each other to form a ring having 3 to 8 carbon atoms. R 4 represents a polycyclic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms.
In the general formula (3), R 5 is a hydrogen atom or a methyl group. R 6, R 7 and R 8 each independently represents a linear or branched hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms.
A method for manufacturing an electronic device, comprising the pattern forming method according to claim 6.
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