JP2008162968A - Compound, negative resist composition and pattern forming method - Google Patents
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Landscapes
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Abstract
【課題】ネガ型レジスト組成物用としての利用が可能な新規化合物、該化合物を合成する際の新規中間体化合物、ネガ型レジスト組成物および該ネガ型レジスト組成物を用いたレジストパターン形成方法を提供する。
【解決手段】下記一般式(A−1)で表される化合物[式中、Zはラクトン環を有する基、ラクトン環が加水分解されて開環したヒドロキシカルボン酸を有する基、または水素原子であり;R11〜R17はそれぞれ独立に炭素数1〜10のアルキル基、アルケニル基または芳香族炭化水素基であって、その構造中にヘテロ原子を含んでもよく;g、jはそれぞれ独立に1以上の整数であり、k、qは0または1以上の整数であり;hは1以上の整数であり、l、mはそれぞれ独立に0または1以上の整数であり;iは1以上の整数であり、n、oはそれぞれ独立に0または1以上の整数であり;Xは脂肪族環式基または芳香族環式基である。]。
[化1]
【選択図】なしA novel compound that can be used as a negative resist composition, a novel intermediate compound for synthesizing the compound, a negative resist composition, and a resist pattern forming method using the negative resist composition provide.
A compound represented by the following general formula (A-1): wherein Z is a group having a lactone ring, a group having a hydroxycarboxylic acid opened by hydrolysis of the lactone ring, or a hydrogen atom Yes; R 11 to R 17 are each independently an alkyl group, alkenyl group or aromatic hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms and may contain a hetero atom in the structure thereof; g and j are each independently An integer of 1 or more, k and q are 0 or an integer of 1 or more; h is an integer of 1 or more, l and m are each independently 0 or an integer of 1 or more; i is 1 or more N and o are each independently an integer of 0 or 1 or more; X is an aliphatic cyclic group or an aromatic cyclic group. ].
[Chemical 1]
[Selection figure] None
Description
本発明は、ネガ型レジスト組成物用として好適な化合物、その中間体化合物、ネガ型レジスト組成物、およびレジストパターン形成方法に関する。 The present invention relates to a compound suitable for a negative resist composition, an intermediate compound thereof, a negative resist composition, and a resist pattern forming method.
近年、半導体素子や液晶表示素子の製造においては、リソグラフィー技術の進歩により急速にパターンの微細化が進んでいる。
微細化の手法としては、一般に、露光光源の短波長化が行われている。具体的には、従来は、g線、i線に代表される紫外線が用いられていたが、現在では、KrFエキシマレーザーや、ArFエキシマレーザーを用いた半導体素子の量産が開始されている。また、これらエキシマレーザーより短波長のF2エキシマレーザー、電子線、EUV(極紫外線)やX線などについても検討が行われている。
また、微細な寸法のパターンを形成可能なパターン形成材料の1つとして、膜形成能を有する基材成分と、露光により酸を発生する酸発生剤成分とを含有する化学増幅型レジストが知られている。化学増幅型レジストには、露光によりアルカリ可溶性が低下するネガ型と、露光によりアルカリ可溶性が増大するポジ型とがある。
In recent years, in the manufacture of semiconductor elements and liquid crystal display elements, pattern miniaturization has been rapidly progressing due to advances in lithography technology.
As a technique for miniaturization, the wavelength of an exposure light source is generally shortened. Specifically, conventionally, ultraviolet rays typified by g-line and i-line have been used, but now mass production of semiconductor elements using a KrF excimer laser or an ArF excimer laser has started. In addition, studies have been made on F 2 excimer lasers, electron beams, EUV (extreme ultraviolet rays), X-rays, and the like having shorter wavelengths than these excimer lasers.
Further, as one of pattern forming materials capable of forming a pattern with fine dimensions, a chemically amplified resist containing a base material component having film forming ability and an acid generator component that generates an acid upon exposure is known. ing. The chemically amplified resist includes a negative type in which alkali solubility is reduced by exposure and a positive type in which alkali solubility is increased by exposure.
従来、このような化学増幅型レジストの基材成分としてはポリマーが用いられており、例えばポリヒドロキシスチレン(PHS)やその水酸基の一部を酸解離性溶解抑制基で保護した樹脂等のPHS系樹脂、(メタ)アクリル酸エステルから誘導される共重合体やそのカルボキシ基の一部を酸解離性溶解抑制基で保護した樹脂等が用いられている。
しかし、このようなパターン形成材料を用いてパターンを形成した場合、パターンの上面や側壁の表面に荒れ(ラフネス)が生じる問題がある。たとえばレジストパターン側壁表面のラフネス、すなわちラインエッジラフネス(LER)は、ホールパターンにおけるホール周囲の歪みや、ラインアンドスペースパターンにおけるライン幅のばらつき等の原因となるため、微細な半導体素子の形成等に悪影響を与えるおそれがある。
かかる問題は、パターン寸法が小さいほど重大となってくる。そのため、例えば電子線やEUVによるリソグラフィーでは、数10nmの微細なパターン形成を目標としていることから、現状のパターンラフネスを越える極低ラフネスが求められている。
しかし、一般的に基材として用いられているポリマーは、分子サイズ(一分子当たりの平均自乗半径)が数nm前後と大きい。パターン形成の現像工程において、現像液に対するレジストの溶解挙動は通常、基材成分1分子単位で行われるため、基材成分としてポリマーを使う限り、さらなるラフネスの低減は極めて困難である。
Conventionally, a polymer has been used as a base material component of such a chemically amplified resist. For example, a PHS system such as polyhydroxystyrene (PHS) or a resin in which a part of its hydroxyl group is protected with an acid dissociable, dissolution inhibiting group. Resins, copolymers derived from (meth) acrylic acid esters, resins in which a part of the carboxy group is protected with an acid dissociable, dissolution inhibiting group, and the like are used.
However, when a pattern is formed using such a pattern forming material, there is a problem that roughness is generated on the upper surface of the pattern and the surface of the side wall. For example, the roughness of the resist pattern side wall surface, that is, the line edge roughness (LER) causes distortion around the hole in the hole pattern, variation in the line width in the line and space pattern, and the like. May cause adverse effects.
Such a problem becomes more serious as the pattern size is smaller. Therefore, for example, lithography using electron beams or EUV aims to form a fine pattern of several tens of nanometers, and therefore extremely low roughness exceeding the current pattern roughness is required.
However, a polymer generally used as a substrate has a large molecular size (average square radius per molecule) of around several nm. In the development process of pattern formation, the dissolution behavior of the resist with respect to the developing solution is usually performed in units of one molecular component of the base material. Therefore, as long as a polymer is used as the base material component, further reduction in roughness is extremely difficult.
このような問題に対し、極低ラフネスを目指した材料として、基材成分として低分子材料を用いるレジストが提案されている。たとえば非特許文献1,2には、水酸基、カルボキシ基等のアルカリ可溶性基を有し、その一部または全部が酸解離性溶解抑制基で保護された低分子材料が提案されている。また、特許文献1には、γ−ヒドロキシカルボン酸構造またはδ−ヒドロキシカルボン酸構造を含む化合物を用いた、ネガ型のパターン形成方法が提案されている。
このような低分子材料は、低分子量であるが故に分子サイズが小さく、ラフネスを低減できると予想される。そのため、レジスト組成物用として利用できる新規な低分子材料に対する要求が高まっている。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、ネガ型レジスト組成物用としての利用が可能な新規化合物、該化合物を合成する際の新規中間体化合物、ネガ型レジスト組成物および該ネガ型レジスト組成物を用いたレジストパターン形成方法を提供することを目的とする。
Such a low molecular weight material is expected to be able to reduce roughness because of its low molecular weight and thus small molecular size. Therefore, there is an increasing demand for new low molecular weight materials that can be used for resist compositions.
The present invention has been made in view of the above circumstances, and is a novel compound that can be used for a negative resist composition, a novel intermediate compound for synthesizing the compound, a negative resist composition, and the It is an object of the present invention to provide a resist pattern forming method using a negative resist composition.
すなわち、本発明の第一の態様は、下記一般式(I−1)で表される化合物である。本発明の第一の態様の下記一般式(I−1)で表される化合物は、後述する一般式(A−1)で表される化合物を合成する際の中間体化合物となり得る化合物である。 That is, the first aspect of the present invention is a compound represented by the following general formula (I-1). The compound represented by the following general formula (I-1) of the first aspect of the present invention is a compound that can be an intermediate compound in the synthesis of the compound represented by the general formula (A-1) described later. .
また、本発明の第二の態様は、下記一般式(A−1)で表される化合物である。 Moreover, the 2nd aspect of this invention is a compound represented by the following general formula (A-1).
また、本発明の第三の態様は、前記第二の態様の化合物を含む基材成分(A)、および放射線の照射により酸を発生する酸発生剤成分(B)を含むことを特徴とするネガ型レジスト組成物である。 The third aspect of the present invention is characterized in that it comprises a base component (A) containing the compound of the second aspect and an acid generator component (B) that generates an acid upon irradiation with radiation. It is a negative resist composition.
また、本発明の第四の態様は、前記第三の態様のネガ型レジスト組成物を用いて基板上にレジスト膜を形成する工程、前記レジスト膜を露光する工程、および前記レジスト膜を現像してレジストパターンを形成する工程を含むレジストパターン形成方法である。 The fourth aspect of the present invention includes a step of forming a resist film on a substrate using the negative resist composition of the third aspect, a step of exposing the resist film, and developing the resist film. And a resist pattern forming method including a step of forming a resist pattern.
ここで、本特許請求の範囲及び明細書における「アルキル基」は、特に記載のない限り、直鎖状、分岐状および環状の1価の飽和炭化水素基を包含するものとする。
「アルケニル基」は、特に記載のない限り、直鎖状、分岐状および環状の、二重結合を一つもつ1価の不飽和炭化水素基を包含するものとする。
「脂肪族」とは、芳香族に対する相対的な概念であって、芳香族性を持たない基、化合物等を意味するものと定義する。「脂肪族環式基」は、芳香性を持たない単環式基または多環式基であることを示す。
「芳香族環式基」とは、芳香族性を有する環式基を意味するものとする。「芳香族環式基」は、芳香族性を有する単環式基または多環式基であることを示す。
「露光」は放射線の照射全般を含む概念とする。
Here, the “alkyl group” in the claims and the specification includes linear, branched and cyclic monovalent saturated hydrocarbon groups unless otherwise specified.
Unless otherwise specified, the “alkenyl group” includes linear, branched and cyclic monovalent unsaturated hydrocarbon groups having one double bond.
“Aliphatic” is a relative concept with respect to aromatics, and is defined to mean groups, compounds, etc. that do not have aromaticity. “Aliphatic cyclic group” means a monocyclic group or polycyclic group having no aromaticity.
“Aromatic cyclic group” means a cyclic group having aromaticity. The “aromatic cyclic group” indicates a monocyclic group or polycyclic group having aromaticity.
“Exposure” is a concept that includes radiation exposure in general.
本発明により、ネガ型レジスト組成物用としての利用が可能な新規化合物(上記第二の態様)、該化合物を合成する際の新規中間体化合物(上記第一の態様)、ネガ型レジスト組成物および該ネガ型レジスト組成物を用いたレジストパターン形成方法が提供される。 According to the present invention, a novel compound that can be used for a negative resist composition (the second embodiment), a novel intermediate compound (the first embodiment) for synthesizing the compound, a negative resist composition And a resist pattern forming method using the negative resist composition.
≪中間体化合物≫
本発明の第一の態様の化合物(第二の態様の化合物の中間体化合物、以下、化合物(I−1)という。)は、上記一般式(I−1)で表される。
上記式(I−1)中、Yはラクトン環を有する基、または水素原子であって、複数のYはそれぞれ同じであっても異なっていてもよく、複数のYのうちの少なくとも一部はラクトン環を有する基である。ラクトン環を有する基は、ラクトン環中の水素原子を一つ除いた基であっても良く、有機基中にラクトン環を有していても良い。ラクトン環を有する基として、ラクトン環をひとつの目の環として数え、環としてラクトン環のみを有するラクトン含有単環式基、さらに他の環構造を有する場合は、その構造に関わらずラクトン含有多環式基と称する。ラクトン環を有する基はラクトン含有単環式基に限定されることなく、ラクトン含有多環式基を含めて任意のものを選択可能である。ラクトン含有多環式基としては、ラクトン環を有するビシクロアルカン、トリシクロアルカン、テトラシクロアルカンから水素原子一つを除いた基が挙げられる。ラクトン環としてはγ−ラクトン環、またはδ−ラクトン環が好ましい。
≪Intermediate compound≫
The compound of the first aspect of the present invention (intermediate compound of the compound of the second aspect, hereinafter referred to as compound (I-1)) is represented by the above general formula (I-1).
In the above formula (I-1), Y is a group having a lactone ring or a hydrogen atom, and a plurality of Y may be the same or different, and at least some of the plurality of Y are It is a group having a lactone ring. The group having a lactone ring may be a group obtained by removing one hydrogen atom in the lactone ring, or may have a lactone ring in the organic group. When the lactone ring has a lactone ring as the first ring, the lactone-containing monocyclic group having only the lactone ring as the ring, and another ring structure, the lactone-containing It is called a cyclic group. The group having a lactone ring is not limited to a lactone-containing monocyclic group, and any group including a lactone-containing polycyclic group can be selected. Examples of the lactone-containing polycyclic group include groups in which one hydrogen atom has been removed from a bicycloalkane, tricycloalkane, or tetracycloalkane having a lactone ring. The lactone ring is preferably a γ-lactone ring or a δ-lactone ring.
ラクトン含有単環式基としては、下記式(Y−1−10)で表される基が好ましい。 As the lactone-containing monocyclic group, a group represented by the following formula (Y-1-10) is preferable.
具体的には、ラクトン含有単環式基としては、γ−ブチロラクトンから水素原子一つを除いた基、または、δ−バレロラクトンから水素原子一つを除いた基が好ましく、合成のし易さの点から、それぞれ、γ−ブチロラクトンまたはδ−バレロラクトンのα位の炭素に結合した水素原子一つを除いた下記式(Y−1−11)または下記式(Y−1−12)で表される基がより好ましい。 Specifically, the lactone-containing monocyclic group is preferably a group obtained by removing one hydrogen atom from γ-butyrolactone, or a group obtained by removing one hydrogen atom from δ-valerolactone, which is easy to synthesize. From the above points, each is represented by the following formula (Y-1-11) or the following formula (Y-1-12) except for one hydrogen atom bonded to the α-position carbon of γ-butyrolactone or δ-valerolactone. More preferred are the groups
R11〜R17は、それぞれ独立に、炭素数1〜10の直鎖状、分岐状もしくは環状のアルキル基、炭素数1〜10の直鎖状、分岐状もしくは環状のアルケニル基、または炭素数1〜10の芳香族炭化水素基である。
アルキル基としては、1〜5の直鎖状または分岐状の低級アルキル基、または炭素数5〜6の環状アルキル基が好ましい。該低級アルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基などの直鎖状または分岐状のアルキル基が挙げられ、これらの中でも、メチル基が好ましい。該環状アルキル基としてはシクロヘキシル基、シクロペンチル基等が挙げられる。
R 11 to R 17 are each independently a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a linear, branched or cyclic alkenyl group having 1 to 10 carbon atoms, or a carbon number 1-10 aromatic hydrocarbon groups.
As the alkyl group, a linear or branched lower alkyl group having 1 to 5 or a cyclic alkyl group having 5 to 6 carbon atoms is preferable. Examples of the lower alkyl group include linear or branched alkyl such as methyl, ethyl, propyl, isopropyl, n-butyl, isobutyl, tert-butyl, pentyl, isopentyl, and neopentyl. Group, and among these, a methyl group is preferable. Examples of the cyclic alkyl group include a cyclohexyl group and a cyclopentyl group.
アルケニル基としては、炭素数2〜6の直鎖状、分岐状あるいは環状のアルケニル基が好ましく、ビニル、1−プロペニル、アリル、イソプロペニル、1−ブテニル、2−ブテニル、2−ペンテニル、シクロヘキセニル等がより好ましく、ビニル、イソプロペニルが特に好ましい。 The alkenyl group is preferably a linear, branched or cyclic alkenyl group having 2 to 6 carbon atoms, such as vinyl, 1-propenyl, allyl, isopropenyl, 1-butenyl, 2-butenyl, 2-pentenyl and cyclohexenyl. Etc. are more preferable, and vinyl and isopropenyl are particularly preferable.
芳香族炭化水素基としては、炭素数が6〜15であることが好ましく、たとえばフェニル基、トリル基、キシリル基、メシチル基、フェネチル基、ナフチル基などが挙げられる。 The aromatic hydrocarbon group preferably has 6 to 15 carbon atoms, and examples thereof include a phenyl group, a tolyl group, a xylyl group, a mesityl group, a phenethyl group, and a naphthyl group.
これらのアルキル基、アルケニル基、芳香族炭化水素基は、その構造中に、酸素原子、窒素原子、硫黄原子等のヘテロ原子を含んでもよい。 These alkyl groups, alkenyl groups, and aromatic hydrocarbon groups may contain heteroatoms such as oxygen atoms, nitrogen atoms, and sulfur atoms in the structure.
g、jはそれぞれ独立に1以上、好ましくは1〜2の整数であり、k、qはそれぞれ独立に0または1以上、好ましくは2を超えない整数であり、かつg+j+k+qが5以下である。
hは1以上、好ましくは1〜2の整数であり、l、mはそれぞれ独立に0または1以上、好ましくは2を超えない整数であり、かつh+l+mが4以下である。
iは1以上、好ましくは1〜2の整数であり、n、oはそれぞれ独立に0または1以上、好ましくは2を超えない整数であり、かつi+n+oが4以下である。
g and j are each independently an integer of 1 or more, preferably 1 or 2, k and q are each independently 0 or 1 or more, preferably an integer not exceeding 2, and g + j + k + q is 5 or less.
h is an integer of 1 or more, preferably 1 to 2, l and m are each independently 0 or 1 or more, preferably an integer not exceeding 2, and h + 1 + m is 4 or less.
i is an integer of 1 or more, preferably 1 to 2, n and o are each independently 0 or 1 or more, preferably an integer not exceeding 2, and i + n + o is 4 or less.
化合物(I−1)は、一分子当たり、(4g+h+i)個のYを有する。(4g+h+i)は6以上の整数であり、12以下であることが好ましく、10以下であることがより好ましい。化合物(I−1)の一分子当たり、ラクトン環を、1.0個〜4.0個有することが好ましく、1.0個〜3.0個有することがより好ましく、1.0個〜2.0個有することが特に好ましい。また、(4g+h+i)個のYのうち、ラクトン環を有する基が、16.7〜66.7%占めることが好ましく、16.7〜50.0%占めることがより好ましく、16.7〜33.3%占めることが特に好ましい。 Compound (I-1) has (4 g + h + i) Y per molecule. (4g + h + i) is an integer of 6 or more, preferably 12 or less, and more preferably 10 or less. It is preferable to have 1.0 to 4.0 lactone rings per molecule of compound (I-1), more preferably 1.0 to 3.0, and 1.0 to 2 It is particularly preferable to have 0.0. Further, among (4g + h + i) Y, the group having a lactone ring preferably occupies 16.7-66.7%, more preferably 16.7-50.0%, more preferably 16.7-33. It is particularly preferable to occupy 3%.
上記式(I−1)においては、g=h=i=1であることが特に好ましく、このとき化合物(I−1)は、一分子当たり、6個のYを有する。6個のYのうち、ラクトン環を有する基が1.0個〜3.0個であることが好ましく、1.0個〜2.0個であることがより好ましく、1.0個〜1.4個であることが特に好ましい。 In the above formula (I-1), it is particularly preferable that g = h = i = 1. At this time, the compound (I-1) has 6 Ys per molecule. Among 6 Ys, the number of lactone ring-containing groups is preferably 1.0 to 3.0, more preferably 1.0 to 2.0, and 1.0 to 1 .4 is particularly preferable.
Xは2価の脂肪族環式基または2価の芳香族環式基である。
Xの2価の脂肪族環式基としては、置換基を有していてもよいし、有していなくてもよい。置換基としては、炭素数1〜5の低級アルキル基、フッ素原子、フッ素原子で置換された炭素数1〜5のフッ素化低級アルキル基、酸素原子(=O)、等が挙げられる。
脂肪族環式基の、置換基を除いた基本の環の構造は、炭素および水素からなる基(炭化水素基)であることに限定はされないが、炭化水素基であることが好ましい。また、「炭化水素基」は飽和または不飽和のいずれでもよいが、通常は飽和であることが好ましい。
好ましくは多環式基である。
X is a divalent aliphatic cyclic group or a divalent aromatic cyclic group.
The divalent aliphatic cyclic group for X may or may not have a substituent. Examples of the substituent include a lower alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, a fluorine atom, a fluorinated lower alkyl group having 1 to 5 carbon atoms substituted with a fluorine atom, an oxygen atom (= O), and the like.
The basic ring structure of the aliphatic cyclic group excluding a substituent is not limited to a group consisting of carbon and hydrogen (hydrocarbon group), but is preferably a hydrocarbon group. The “hydrocarbon group” may be either saturated or unsaturated, but is usually preferably saturated.
A polycyclic group is preferred.
このような脂肪族環式基の具体例としては、モノシクロアルカンから2個以上の水素原子を除いた基;ビシクロアルカン、トリシクロアルカン、テトラシクロアルカンなどのポリシクロアルカンから2個以上の水素原子を除いた基などを例示できる。具体的には、シクロペンタン、シクロヘキサン等のモノシクロアルカンから2個以上の水素原子を除いた基や、アダマンタン、ノルボルナン、イソボルナン、トリシクロデカン、テトラシクロドデカンなどのポリシクロアルカンから2個以上の水素原子を除いた基などが挙げられる。これらの基は、その水素原子の一部または全部が置換基(例えば低級アルキル基、フッ素原子またはフッ素化アルキル基)で置換されていてもよい。
これらの中でも、炭素数が4〜15の脂肪族環式基が好ましく、アダマンタンから2個の水素原子を除いた基がより好ましく、特に、アダマンタンの1位および3位の水素原子を除いた基が好ましい。
Xの2価の芳香族環式基としては、ベンゼン、ナフタレン、アントラセン、フェナントレン、ピレンなどの芳香族化合物から2個の水素原子を除いた基が挙げられる。
Specific examples of such aliphatic cyclic groups include groups in which two or more hydrogen atoms have been removed from a monocycloalkane; two or more hydrogens from a polycycloalkane such as a bicycloalkane, tricycloalkane, or tetracycloalkane. Examples include groups other than atoms. Specifically, a group obtained by removing two or more hydrogen atoms from a monocycloalkane such as cyclopentane or cyclohexane, or two or more polycycloalkanes such as adamantane, norbornane, isobornane, tricyclodecane, or tetracyclododecane. Examples include a group excluding a hydrogen atom. In these groups, some or all of the hydrogen atoms may be substituted with a substituent (for example, a lower alkyl group, a fluorine atom or a fluorinated alkyl group).
Among these, an aliphatic cyclic group having 4 to 15 carbon atoms is preferable, a group obtained by removing two hydrogen atoms from adamantane is more preferable, and in particular, a group obtained by removing hydrogen atoms at the 1st and 3rd positions of adamantane. Is preferred.
Examples of the divalent aromatic cyclic group for X include groups in which two hydrogen atoms have been removed from an aromatic compound such as benzene, naphthalene, anthracene, phenanthrene, and pyrene.
化合物(I−1)としては、特に、本発明の効果に優れることから、下記一般式(I−2)で表される化合物が好ましい。 As the compound (I-1), a compound represented by the following general formula (I-2) is particularly preferable because of excellent effects of the present invention.
[式(I−2)中、Yはラクトン環を有する基、または水素原子であって、複数のYはそれぞれ同じであっても異なっていてもよく、複数のYのうちの少なくとも一部はラクトン環を有する基であり;R11、R12、R13、R15はそれぞれ独立に炭素数1〜10のアルキル基または芳香族炭化水素基であって、その構造中にヘテロ原子を含んでもよく;Xは脂肪族環式基または芳香族環式基である。] [In Formula (I-2), Y is a group having a lactone ring, or a hydrogen atom, and a plurality of Y may be the same or different, and at least a part of the plurality of Y is A group having a lactone ring; R 11 , R 12 , R 13 and R 15 are each independently an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or an aromatic hydrocarbon group, and a hetero atom may be included in the structure thereof; Well; X is an aliphatic cyclic group or an aromatic cyclic group. ]
式(I−2)中のY、R11、R12、R13、R15、およびXは、上記式(I−1)中のY、R11、R12、R13、R15、およびXと同様である。 Y, R 11 , R 12 , R 13 , R 15 , and X in formula (I-2) are Y, R 11 , R 12 , R 13 , R 15 , and Same as X.
式(I−2)中のR11、R12の結合位置としては、以下の式(I−2−1)、式(I−2−2)が好ましい。 As the bonding positions of R 11 and R 12 in formula (I-2), the following formulas (I-2-1) and (I-2-2) are preferable.
式(I−2)中のOY、R13、R15の結合位置としては、以下の式(I−2−3)、式(I−2−4)が好ましい。 As the bonding positions of OY, R 13 and R 15 in the formula (I-2), the following formulas (I-2-3) and (I-2-4) are preferable.
化合物(I−1)は、たとえば、2個のサリチルアルデヒド(置換基を有していてもよい)が前記Xを介して結合してなるビスサリチルアルデヒド誘導体(下記式(I−1−1))と、置換基を有するフェノール化合物(下記式(I−1−2))とを酸性条件下で脱水縮合させることによりトリス(ヒドロキシフェニル)メタン誘導体(下記式(I−1−3))を得、該トリス(ヒドロキシフェニル)メタン誘導体の水酸基に、ハロゲン化ラクトン化合物を反応させて、該トリス(ヒドロキシフェニル)メタン誘導体の水酸基の少なくとも一部を、ラクトン環を有する基に置換することにより製造できる。 Compound (I-1) is, for example, a bissalicylaldehyde derivative formed by bonding two salicylaldehydes (which may have a substituent) via the X (following formula (I-1-1) ) And a phenol compound having a substituent (the following formula (I-1-2)) are dehydrated and condensed under acidic conditions to obtain a tris (hydroxyphenyl) methane derivative (the following formula (I-1-3)). Obtained by reacting a hydroxyl group of the tris (hydroxyphenyl) methane derivative with a halogenated lactone compound and substituting at least a part of the hydroxyl group of the tris (hydroxyphenyl) methane derivative with a group having a lactone ring. it can.
上記ハロゲン化ラクトン化合物としては、下記式(I−1−10)で表される化合物などを例示することができる。 Examples of the halogenated lactone compound include compounds represented by the following formula (I-1-10).
上記式(I−1−10)で表されるハロゲン化ラクトン化合物としては、p=2のときの化合物、すなわち、α−ブロモ−γ−ブチロラクトン(I−1−11)、または、p=3のときの化合物、すなわち、α−ブロモ−δ−バレロラクトン(I−1−12)が好ましい。 As the halogenated lactone compound represented by the above formula (I-1-10), a compound when p = 2, that is, α-bromo-γ-butyrolactone (I-11) or p = 3 The compound in this case, that is, α-bromo-δ-valerolactone (I-1-12) is preferred.
≪化合物≫
本発明の第二の態様の化合物(以下、化合物(A−1)という。)は、上記一般式(A−1)で表される。
上記式(A−1)中、Zはラクトン環を有する基、ラクトン環が加水分解されて開環したヒドロキシカルボン酸を有する基、または水素原子であって、複数のZはそれぞれ同じであっても異なっていてもよく、複数のZのうちの少なくとも一部はラクトン環が加水分解されて開環したヒドロキシカルボン酸を有する基である。
≪Compound≫
The compound of the second aspect of the present invention (hereinafter referred to as compound (A-1)) is represented by the general formula (A-1).
In the above formula (A-1), Z is a group having a lactone ring, a group having a hydroxycarboxylic acid opened by hydrolysis of the lactone ring, or a hydrogen atom, and the plurality of Z are the same. And at least a part of the plurality of Zs is a group having a hydroxycarboxylic acid opened by hydrolysis of a lactone ring.
上記式(A−1)中、ラクトン環を有する基は上記と同様である。ヒドロキシカルボン酸を有する基としては、上記と同様のラクトン環を有する基から、ラクトン環が加水分解されて開環したヒドロキシカルボン酸を有する基を挙げることができる。すなわち、ラクトン含有単環式基からラクトン環が加水分解されて開環したヒドロキシカルボン酸を有する基であっても良く、ラクトン含有多環式基からラクトン環が加水分解されて開環したヒドロキシカルボン酸を有する基であっても良い。 In the formula (A-1), the group having a lactone ring is the same as described above. Examples of the group having a hydroxycarboxylic acid include a group having a hydroxycarboxylic acid which is opened by hydrolyzing the lactone ring from the same group having a lactone ring as described above. That is, it may be a group having a hydroxycarboxylic acid that is opened by hydrolysis of a lactone ring from a lactone-containing monocyclic group, or a hydroxycarboxylic acid that is opened by hydrolysis of a lactone ring from a lactone-containing polycyclic group. It may be a group having an acid.
ラクトン含有単環式基からラクトン環が加水分解されて開環したヒドロキシカルボン酸を有する基としては、下記式(Z−1−10)で表される基が好ましい。 As the group having a hydroxycarboxylic acid that has been opened by hydrolysis of a lactone ring from a lactone-containing monocyclic group, a group represented by the following formula (Z-1-10) is preferable.
ラクトン環が加水分解されて開環したヒドロキシカルボン酸を有する基としては、γ−ヒドロキシカルボン酸を有する基またはδ−ヒドロキシカルボン酸を有する基が好ましい。これらのヒドロキシカルボン酸は、酸触媒反応による分子内エステル化で5員環あるいは6員環が容易に形成できる。具体的に、ラクトン含有単環式基からラクトン環が加水分解されて開環したヒドロキシカルボン酸を有する基としては、上記式(Z−1−10)中、下記式(Z−1−11)で表されるヒドロキシカルボン酸を有する基(p=2)、または下記式(Z−1−12)で表されるヒドロキシカルボン酸を有する基(p=3)が好ましい。 The group having a hydroxycarboxylic acid that has been opened by hydrolysis of the lactone ring is preferably a group having a γ-hydroxycarboxylic acid or a group having a δ-hydroxycarboxylic acid. These hydroxycarboxylic acids can easily form a 5-membered ring or a 6-membered ring by intramolecular esterification by an acid-catalyzed reaction. Specifically, examples of the group having a hydroxycarboxylic acid opened by hydrolysis of a lactone ring from a lactone-containing monocyclic group include the following formula (Z-1-11) in the above formula (Z-1-10). The group having a hydroxycarboxylic acid represented by (p = 2) or the group having a hydroxycarboxylic acid represented by the following formula (Z-1-12) (p = 3) is preferable.
式(A−1)中のR11〜R17、g、j、k、q、h、l、m、i、n、o、Xは、上記式(I−1)中のR11〜R17、g、j、k、q、h、l、m、i、n、o、Xと同様である。 R 11 to R 17 , g, j, k, q, h, l, m, i, n, o, and X in the formula (A-1) are R 11 to R in the formula (I-1). 17 , g, j, k, q, h, l, m, i, n, o, X.
化合物(A−1)は、一分子当たり、(4g+h+i)個のZを有する。(4g+h+i)は6以上の整数であり、12以下であることが好ましく、10以下であることがより好ましい。化合物(A−1)の一分子当たり、ラクトン環が加水分解されて開環したヒドロキシカルボン酸を、1.0個〜4.0個有することが好ましく、1.0個〜3.0個有することがより好ましく、1.0個〜2.0個有することが特に好ましい。また、(4g+h+i)個のZのうち、ラクトン環が加水分解されて開環したヒドロキシカルボン酸を有する基が、16.7〜66.7%占めることが好ましく、16.7〜50.0%占めることがより好ましく、16.7〜33.3%占めることが特に好ましい。 Compound (A-1) has (4 g + h + i) Z atoms per molecule. (4g + h + i) is an integer of 6 or more, preferably 12 or less, and more preferably 10 or less. It is preferable to have 1.0 to 4.0, preferably 1.0 to 3.0, of hydroxycarboxylic acids opened by hydrolysis of the lactone ring per molecule of the compound (A-1). It is more preferable to have 1.0 to 2.0. Further, among (4g + h + i) Z, the group having a hydroxycarboxylic acid opened by hydrolysis of the lactone ring preferably accounts for 16.7-66.7%, and 16.7-50.0% More preferably, it occupies 16.7 to 33.3%.
上記式(A−1)においては、g=h=i=1であることが特に好ましく、このとき化合物(A−1)は、一分子当たり、6個のZを有する。6個のZのうち、ラクトン環が加水分解されて開環したヒドロキシカルボン酸を有する基が1.0個〜3.0個であることが好ましく、1.0個〜2.0個であることがより好ましく、1.0個〜1.4個であることが特に好ましい。 In the above formula (A-1), it is particularly preferable that g = h = i = 1. At this time, the compound (A-1) has 6 Zs per molecule. Of the six Zs, the number of the hydroxycarboxylic acid-opened group obtained by hydrolysis of the lactone ring is preferably 1.0 to 3.0, and preferably 1.0 to 2.0. It is more preferable that the number is 1.0 to 1.4.
化合物(A−1)としては、本発明の効果に優れることから、特に、下記一般式(A−2)で表される化合物が好ましい。 As the compound (A-1), a compound represented by the following general formula (A-2) is particularly preferable because of excellent effects of the present invention.
[式(A−2)中、Zはラクトン環を有する基、ラクトン環が加水分解されて開環したヒドロキシカルボン酸を有する基、または水素原子であって、複数のZはそれぞれ同じであっても異なっていてもよく、複数のZのうちの少なくとも一部はラクトン環が加水分解されて開環したヒドロキシカルボン酸を有する基であり;R11、R12、R13、R15はそれぞれ独立に炭素数1〜10のアルキル基または芳香族炭化水素基であって、その構造中にヘテロ原子を含んでもよく;Xは脂肪族環式基または芳香族環式基である。] [In the formula (A-2), Z is a group having a lactone ring, a group having a hydroxycarboxylic acid opened by hydrolysis of the lactone ring, or a hydrogen atom, and the plurality of Z are the same. And at least a part of the plurality of Zs is a group having a hydroxycarboxylic acid opened by hydrolysis of a lactone ring; R 11 , R 12 , R 13 and R 15 are each independently May be an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or an aromatic hydrocarbon group and may contain a hetero atom in the structure thereof; X is an aliphatic cyclic group or an aromatic cyclic group. ]
式(A−2)中のZ、R11、R12、R13、R15、およびXは、上記式(I−2)中のY、R11、R12、R13、R15、およびXと同様である。 Formula (A-2) in Z, R 11, R 12, R 13, R 15, and X is the formula (I-2) in Y, R 11, R 12, R 13, R 15 and, Same as X.
式(A−2)中のR11、R12の結合位置としては、以下の式(A−2−1)、式(A−2−2)が好ましい。 As the bonding positions of R 11 and R 12 in formula (A-2), the following formulas (A-2-1) and (A-2-2) are preferable.
式(A−2)中のOZ、R13、R15の結合位置としては、以下の式(A−2−3)、式(A−2−4)が好ましい。 As the bonding position of OZ, R 13 and R 15 in formula (A-2), the following formula (A-2-3) and formula (A-2-4) are preferable.
本発明において、化合物(A−1)は、分子量が300〜2500であることが好ましく、より好ましくは450〜1500、特に好ましくは500〜1200である。分子量が上記範囲内であることにより、ラフネスが低減され、解像性に優れたパターンが形成できる。また、レジストパターンのプロファイル形状が良好である。 In the present invention, the compound (A-1) preferably has a molecular weight of 300 to 2500, more preferably 450 to 1500, and particularly preferably 500 to 1200. When the molecular weight is within the above range, roughness can be reduced and a pattern with excellent resolution can be formed. Further, the profile shape of the resist pattern is good.
化合物(A−1)は、分子量の分散度(Mw/Mn)が1.5以下であると、さらに本発明の効果に優れるため、好ましい。これは、化合物(A−1)が、分散度が1.5以下という狭い分子量分布を有することにより、ネガ型レジスト組成物中に、化合物(A−1)におけるフェノール性水酸基の水素原子がラクトン環を有する基、またはラクトン環が加水分解されて開環したヒドロキシカルボン酸を有する基で置換されている数(保護数)が異なる複数の化合物が含まれていても、各化合物のアルカリ溶解性が比較的均一になるためと考えられる。分散度は小さいほど好ましく、より好ましくは1.4以下、最も好ましくは1.3以下である。 The compound (A-1) preferably has a molecular weight dispersity (Mw / Mn) of 1.5 or less because the effects of the present invention are further excellent. This is because the compound (A-1) has a narrow molecular weight distribution with a dispersity of 1.5 or less, so that the hydrogen atom of the phenolic hydroxyl group in the compound (A-1) is a lactone in the negative resist composition. Even if there are multiple compounds with different numbers (protection numbers) substituted with a group having a ring, or a group having a hydroxycarboxylic acid that has been opened by hydrolysis of the lactone ring, the alkali solubility of each compound Is considered to be relatively uniform. The degree of dispersion is preferably as small as possible, more preferably 1.4 or less, and most preferably 1.3 or less.
ここで、「分散度」とは、通常、ポリマー等の多分散系の化合物に用いられるものであるが、単分散の化合物であっても、製造時における副生物や残留する出発物質などの不純物の存在により、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)等で分析した際に、見かけ上、その分子量に分布が生じる場合がある。つまり、単分散の化合物の場合に分散度が1であるとは純度が100%であることを意味し、分散度が大きいほど不純物の量が多い。本発明において、分散度は、このような見かけ上の分子量分布を示す化合物について、一般的に用いられているポリマーの質量平均分子量(Mw)および数平均分子量(Mn)の測定方法、例えばGPC等によりMwおよびMnを測定し、Mw/Mn比を求めることにより算出できる。 Here, “dispersion degree” is usually used for polydisperse compounds such as polymers, but even if it is a monodisperse compound, impurities such as by-products during production and residual starting materials Due to the presence of this, when analyzed by gel permeation chromatography (GPC) or the like, a distribution may appear in its molecular weight. That is, in the case of a monodispersed compound, a degree of dispersion of 1 means that the purity is 100%, and the greater the degree of dispersion, the greater the amount of impurities. In the present invention, the degree of dispersion is a method for measuring a mass average molecular weight (Mw) and a number average molecular weight (Mn) of a polymer that is generally used for a compound showing such an apparent molecular weight distribution, such as GPC. Can be calculated by measuring Mw and Mn and determining the Mw / Mn ratio.
分散度は、最終目的生成物である化合物(A−1)を合成後、反応副生成物や不純物を精製除去したり、分子量分別処理等の公知の方法により不要な分子量部分を除去して調節することができる。 The degree of dispersion is adjusted by synthesizing compound (A-1), which is the final target product, and then purifying and removing reaction by-products and impurities, or removing unnecessary molecular weight parts by known methods such as molecular weight fractionation. can do.
化合物(A−1)は、その水酸基の水素原子が全くラクトン環を有する基またはラクトン環が加水分解されて開環したヒドロキシカルボン酸を有する基で置換されていない状態、すなわち、化合物(A−1)の基本構造となる後述する式(I−1−3)で表されるトリス(ヒドロキシフェニル)メタン誘導体において、スピンコート法によりアモルファス(非晶質)な膜を形成しうる材料であることが好ましい。 In the compound (A-1), the hydrogen atom of the hydroxyl group is not substituted at all with a group having a lactone ring or a group having a hydroxycarboxylic acid opened by hydrolysis of the lactone ring, that is, the compound (A- In the tris (hydroxyphenyl) methane derivative represented by the formula (I-1-3) described later, which is the basic structure of 1), it is a material capable of forming an amorphous film by spin coating. Is preferred.
ここで、スピンコート法は一般的に用いられている薄膜形成手法の1つであり、アモルファスな膜とは結晶化しない光学的に透明な膜を意味する。 Here, the spin coating method is one of commonly used thin film forming methods, and an amorphous film means an optically transparent film that does not crystallize.
化合物(A−1)の基本構造となる後述する式(I−1−3)で表されるトリス(ヒドロキシフェニル)メタン誘導体がスピンコート法によりアモルファスな膜を形成しうる材料であるかどうかは、8インチシリコンウェーハ上にスピンコート法により形成した塗膜が全面透明であるか否かにより判別できる。より具体的には、例えば以下のようにして判別できる。まず、当該式(I−1−3)で表されるトリス(ヒドロキシフェニル)メタン誘導体に、一般的にレジスト溶剤に用いられている溶剤を用いて、例えば乳酸エチル/プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート=40/60(質量比)の混合溶剤(以下、EMと略記する)を、濃度が14質量%となるよう溶解し、超音波洗浄器を用いて超音波処理(溶解処理)を施して溶解させ、該溶液を、ウェーハ上に1500rpmにてスピンコートし、任意に乾燥ベーク(PAB,Post Applied Bake)を110℃、90秒の条件で施し、この状態で、目視にて、透明な膜が得られたかどうかを判別することにより、アモルファスな膜が形成されているかどうかを確認する。なお、透明でない曇った膜はアモルファスな膜ではない。
さらに、化合物(A−1)は、上述のようにして形成されるアモルファスな膜が安定性の良好なものであることが好ましく、例えば上記PAB後、室温環境下で2週間放置した後でも透明な状態、すなわちアモルファスな状態が維持されていることが好ましい。
Whether or not the tris (hydroxyphenyl) methane derivative represented by the formula (I-1-3) described later, which is the basic structure of the compound (A-1), is a material capable of forming an amorphous film by a spin coating method. It can be determined whether or not the coating film formed on the 8-inch silicon wafer by spin coating is transparent. More specifically, for example, the determination can be made as follows. First, for the tris (hydroxyphenyl) methane derivative represented by the formula (I-1-3), using a solvent generally used for a resist solvent, for example, ethyl lactate / propylene glycol monomethyl ether acetate = 40 / 60 (mass ratio) mixed solvent (hereinafter abbreviated as EM) is dissolved so as to have a concentration of 14% by mass, and subjected to ultrasonic treatment (dissolution treatment) using an ultrasonic cleaner, The solution is spin-coated on the wafer at 1500 rpm, and optionally subjected to dry baking (PAB, Post Applied Bake) at 110 ° C. for 90 seconds. In this state, a transparent film can be obtained visually. Whether or not an amorphous film is formed is determined. A cloudy film that is not transparent is not an amorphous film.
Further, the compound (A-1) preferably has an amorphous film formed as described above having good stability. For example, the compound (A-1) is transparent even after standing for 2 weeks in a room temperature environment after the PAB. It is preferable that a simple state, that is, an amorphous state is maintained.
化合物(A−1)は、上記化合物(I−1)のラクトン環の一部または全部が加水分解されて開環してヒドロキシカルボン酸に変換されたものである。化合物(A−1)は、たとえば、上記化合物(I−1)を有機溶剤に溶解した後、アルカリ水溶液を加えてアルカリ性条件下で撹拌させることで合成することができる。 Compound (A-1) is a compound in which part or all of the lactone ring of compound (I-1) is hydrolyzed and opened to be converted to a hydroxycarboxylic acid. Compound (A-1) can be synthesized, for example, by dissolving the compound (I-1) in an organic solvent, adding an aqueous alkaline solution, and stirring the mixture under alkaline conditions.
化合物(A−1)においては、露光により酸を発生する酸発生剤成分(B)とともにレジスト組成物に配合された場合に、露光により、該酸発生剤成分(B)から発生した酸が作用すると、ヒドロキシカルボン酸がラクトン環に変化し、化合物(A−1)全体がアルカリ可溶性からアルカリ不溶性へ変化する。 In the compound (A-1), when the acid generator component (B) that generates an acid upon exposure is mixed with the resist composition, the acid generated from the acid generator component (B) acts upon the exposure. Then, hydroxycarboxylic acid changes to a lactone ring, and the entire compound (A-1) changes from alkali-soluble to alkali-insoluble.
≪ネガ型レジスト組成物≫
本発明のネガ型レジスト組成物は、前記第二の態様の化合物を含む基材成分(A)(以下、(A)成分ということがある)と、放射線の照射により酸を発生する酸発生剤成分(B)(以下、(B)成分という。)とを含むものである。
≪Negative resist composition≫
The negative resist composition of the present invention comprises a base component (A) containing the compound of the second aspect (hereinafter also referred to as component (A)) and an acid generator that generates an acid upon irradiation with radiation. And component (B) (hereinafter referred to as component (B)).
<(A)成分>
前記(A)成分においては、露光により前記(B)成分から発生した酸が作用すると、ヒドロキシカルボン酸がラクトン環に変化し、これによって(A)成分全体がアルカリ可溶性からアルカリ不溶性に変化する。そのため、レジストパターンの形成において、該レジスト組成物からなるレジスト膜を選択的に露光すると、または露光に加えて露光後加熱すると、露光部はアルカリ不溶性へ転じる一方で未露光部はアルカリ可溶性のまま変化しないので、アルカリ現像することによりネガ型のレジストパターンが形成できる。
<(A) component>
In the component (A), when an acid generated from the component (B) acts upon exposure, the hydroxycarboxylic acid changes to a lactone ring, whereby the entire component (A) changes from alkali-soluble to alkali-insoluble. Therefore, in the formation of a resist pattern, when a resist film made of the resist composition is selectively exposed or heated after exposure in addition to exposure, the exposed portion turns into alkali-insoluble while the unexposed portion remains alkali-soluble. Since it does not change, a negative resist pattern can be formed by alkali development.
本発明のネガ型レジスト組成物においては、(A)成分が、上記本発明の化合物(A−1)を含有する必要がある。
化合物(A−1)は、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
(A)成分中、化合物(A−1)の割合は、40質量%超であることが好ましく、50質量%超であることがより好ましく、80質量%超がさらに好ましく、最も好ましくは100質量%である。
(A)成分中の化合物(A−1)の割合は、逆相クロマトグラフィー等の手段により測定することができる。
In the negative resist composition of the present invention, the component (A) needs to contain the compound (A-1) of the present invention.
A compound (A-1) may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.
In the component (A), the proportion of the compound (A-1) is preferably more than 40% by mass, more preferably more than 50% by mass, further preferably more than 80% by mass, most preferably 100% by mass. %.
The ratio of the compound (A-1) in the component (A) can be measured by means such as reverse phase chromatography.
(A)成分は、さらに、本発明の効果を損なわない範囲で、これまで化学増幅型レジスト層の基材成分として提案されている任意の樹脂成分を含有していてもよい。
かかる樹脂成分としては、例えば従来の化学増幅型のKrF用ネガ型レジスト組成物、ArF用ネガ型レジスト組成物等のベース樹脂として提案されているものが挙げられ、レジストパターン形成時に用いる露光光源の種類に応じて適宜選択できる。
The component (A) may further contain any resin component that has been proposed as a base material component of the chemically amplified resist layer so far as the effects of the present invention are not impaired.
Examples of such resin components include those proposed as base resins such as conventional chemically amplified negative resist compositions for KrF and negative resist compositions for ArF. It can be appropriately selected according to the type.
本発明のネガ型レジスト組成物中、(A)成分の含有量は、形成しようとするレジスト膜厚に応じて調整すればよい。 In the negative resist composition of the present invention, the content of the component (A) may be adjusted according to the resist film thickness to be formed.
<(B)成分>
(B)成分としては、特に限定されず、これまで化学増幅型レジスト用の酸発生剤として提案されているものを使用することができる。このような酸発生剤としては、これまで、ヨードニウム塩やスルホニウム塩などのオニウム塩系酸発生剤、オキシムスルホネート系酸発生剤、ビスアルキルまたはビスアリールスルホニルジアゾメタン類、ポリ(ビススルホニル)ジアゾメタン類などのジアゾメタン系酸発生剤、ニトロベンジルスルホネート系酸発生剤、イミノスルホネート系酸発生剤、ジスルホン系酸発生剤など多種のものが知られている。
<(B) component>
The component (B) is not particularly limited, and those that have been proposed as acid generators for chemically amplified resists can be used. Examples of such acid generators include onium salt acid generators such as iodonium salts and sulfonium salts, oxime sulfonate acid generators, bisalkyl or bisarylsulfonyldiazomethanes, and poly (bissulfonyl) diazomethanes. There are various known diazomethane acid generators, nitrobenzyl sulfonate acid generators, imino sulfonate acid generators, disulfone acid generators, and the like.
オニウム塩系酸発生剤として、例えば下記一般式(b−0)で表される酸発生剤が挙げられる。 Examples of the onium salt acid generator include an acid generator represented by the following general formula (b-0).
一般式(b−0)において、R51は、直鎖、分岐鎖若しくは環状のアルキル基、または直鎖、分岐鎖若しくは環状のフッ素化アルキル基を表す。
前記直鎖若しくは分岐鎖状のアルキル基としては、炭素数1〜10であることが好ましく、炭素数1〜8であることがさらに好ましく、炭素数1〜4であることが最も好ましい。
前記環状のアルキル基としては、炭素数4〜12であることが好ましく、炭素数5〜10であることがさらに好ましく、炭素数6〜10であることが最も好ましい。
前記フッ素化アルキル基としては、炭素数1〜10であることが好ましく、炭素数1〜8であることがさらに好ましく、炭素数1〜4であることが最も好ましい。また、該フッ化アルキル基のフッ素化率(アルキル基中全水素原子の個数に対する置換したフッ素原子の個数の割合)は、好ましくは10〜100%、さらに好ましくは50〜100%であり、特に水素原子をすべてフッ素原子で置換したものが、酸の強度が強くなるので好ましい。
R51としては、直鎖状のアルキル基またはフッ素化アルキル基であることが最も好ましい。
In General Formula (b-0), R 51 represents a linear, branched, or cyclic alkyl group, or a linear, branched, or cyclic fluorinated alkyl group.
The linear or branched alkyl group preferably has 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 8 carbon atoms, and most preferably 1 to 4 carbon atoms.
The cyclic alkyl group preferably has 4 to 12 carbon atoms, more preferably 5 to 10 carbon atoms, and most preferably 6 to 10 carbon atoms.
The fluorinated alkyl group preferably has 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 8 carbon atoms, and most preferably 1 to 4 carbon atoms. The fluorination rate of the fluorinated alkyl group (ratio of the number of substituted fluorine atoms to the total number of hydrogen atoms in the alkyl group) is preferably 10 to 100%, more preferably 50 to 100%, and particularly Those in which all hydrogen atoms are substituted with fluorine atoms are preferred because the strength of the acid is increased.
R 51 is most preferably a linear alkyl group or a fluorinated alkyl group.
R52は、水素原子、水酸基、ハロゲン原子、直鎖若しくは分岐鎖状のアルキル基、直鎖若しくは分岐鎖状のハロゲン化アルキル基、または直鎖若しくは分岐鎖状のアルコキシ基である。
R52において、ハロゲン原子としては、フッ素原子、臭素原子、塩素原子、ヨウ素原子などが挙げられ、フッ素原子が好ましい。
R52において、アルキル基は、直鎖または分岐鎖状であり、その炭素数は好ましくは1〜5、特に1〜4、さらには1〜3であることが望ましい。
R52において、ハロゲン化アルキル基は、アルキル基中の水素原子の一部または全部がハロゲン原子で置換された基である。ここでのアルキル基は、前記R52における「アルキル基」と同様のものが挙げられる。置換するハロゲン原子としては上記「ハロゲン原子」について説明したものと同様のものが挙げられる。ハロゲン化アルキル基において、水素原子の全個数の50〜100%がハロゲン原子で置換されていることが望ましく、全て置換されていることがより好ましい。
R52において、アルコキシ基としては、直鎖状または分岐鎖状であり、その炭素数は好ましくは1〜5、特に1〜4、さらには1〜3であることが望ましい。
R52としては、これらの中でも水素原子が好ましい。
R 52 represents a hydrogen atom, a hydroxyl group, a halogen atom, a linear or branched alkyl group, a linear or branched alkyl halide group, or a linear or branched alkoxy group.
In R 52 , examples of the halogen atom include a fluorine atom, a bromine atom, a chlorine atom, and an iodine atom, and a fluorine atom is preferable.
In R 52 , the alkyl group is linear or branched, and the carbon number thereof is preferably 1 to 5, particularly 1 to 4, and more preferably 1 to 3.
In R 52 , the halogenated alkyl group is a group in which part or all of the hydrogen atoms in the alkyl group are substituted with halogen atoms. Examples of the alkyl group herein are the same as the “alkyl group” in R 52 . Examples of the halogen atom to be substituted include the same as those described above for the “halogen atom”. In the halogenated alkyl group, it is desirable that 50 to 100% of the total number of hydrogen atoms are substituted with halogen atoms, and it is more preferable that all are substituted.
In R 52 , the alkoxy group is linear or branched, and the carbon number thereof is preferably 1 to 5, particularly 1 to 4, and more preferably 1 to 3.
Among these, R 52 is preferably a hydrogen atom.
R53は置換基を有していてもよいアリール基であり、置換基を除いた基本環(母体環)の構造としては、ナフチル基、フェニル基、アントラセニル基などが挙げられ、本発明の効果やArFエキシマレーザーなどの露光光の吸収の観点から、フェニル基が望ましい。
置換基としては、水酸基、低級アルキル基(直鎖または分岐鎖状であり、その好ましい炭素数は5以下であり、特にメチル基が好ましい)などを挙げることができる。
R53のアリール基としては、置換基を有しないものがより好ましい。
u”は1〜3の整数であり、2または3であることが好ましく、特に3であることが望ましい。
R 53 is an aryl group which may have a substituent, and examples of the structure of the basic ring (matrix ring) excluding the substituent include a naphthyl group, a phenyl group, an anthracenyl group, and the like. From the viewpoint of absorption of exposure light such as ArF excimer laser, a phenyl group is desirable.
Examples of the substituent include a hydroxyl group and a lower alkyl group (straight or branched chain, preferably having 5 or less carbon atoms, particularly preferably a methyl group).
As the aryl group for R 53, an aryl group having no substituent is more preferable.
u ″ is an integer of 1 to 3, preferably 2 or 3, and particularly preferably 3.
一般式(b−0)で表される酸発生剤の好ましいものは以下の様なものを挙げることができる。 Preferable examples of the acid generator represented by the general formula (b-0) include the following.
また、一般式(b−0)で表される酸発生剤の他のオニウム塩系酸発生剤として、例えば下記一般式(b−1)または(b−2)で表される化合物が挙げられる。 Moreover, as an onium salt type acid generator other than the acid generator represented by general formula (b-0), the compound represented by the following general formula (b-1) or (b-2) is mentioned, for example. .
式(b−1)中、R1”〜R3”はそれぞれ独立にアリール基またはアルキル基を表す。R1”〜R3”のうち、少なくとも1つはアリール基を表す。R1”〜R3”のうち、2以上がアリール基であることが好ましく、R1”〜R3”のすべてがアリール基であることが最も好ましい。
R1”〜R3”のアリール基としては、特に制限はなく、例えば、炭素数6〜20のアリール基であって、該アリール基は、その水素原子の一部または全部がアルキル基、アルコキシ基、ハロゲン原子等で置換されていてもよく、されていなくてもよい。アリール基としては、安価に合成可能なことから、炭素数6〜10のアリール基が好ましい。具体的には、たとえばフェニル基、ナフチル基が挙げられる。
前記アリール基の水素原子が置換されていても良いアルキル基としては、炭素数1〜5のアルキル基が好ましく、メチル基、エチル基、プロピル基、n−ブチル基、tert−ブチル基であることが最も好ましい。
前記アリール基の水素原子が置換されていても良いアルコキシ基としては、炭素数1〜5のアルコキシ基が好ましく、メトキシ基、エトキシ基が最も好ましい。
前記アリール基の水素原子が置換されていても良いハロゲン原子としては、フッ素原子であることが好ましい。
R1”〜R3”のアルキル基としては、特に制限はなく、例えば炭素数1〜10の直鎖状、分岐状または環状のアルキル基等が挙げられる。解像性に優れる点から、炭素数1〜5であることが好ましい。具体的には、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、n−ペンチル基、シクロペンチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、ノニル基、デカニル基等が挙げられ、解像性に優れ、また安価に合成可能なことから好ましいものとして、メチル基を挙げることができる。
これらの中で、R1”〜R3”は、それぞれ、フェニル基またはナフチル基であることが最も好ましい。
In formula (b-1), R 1 ″ to R 3 ″ each independently represents an aryl group or an alkyl group. At least one of R 1 ″ to R 3 ″ represents an aryl group. Of R 1 ″ to R 3 ″, two or more are preferably aryl groups, and most preferably all of R 1 ″ to R 3 ″ are aryl groups.
The aryl group for R 1 ″ to R 3 ″ is not particularly limited, and is, for example, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, in which part or all of the hydrogen atoms are alkyl groups, alkoxy groups It may or may not be substituted with a group, a halogen atom or the like. The aryl group is preferably an aryl group having 6 to 10 carbon atoms because it can be synthesized at a low cost. Specific examples include a phenyl group and a naphthyl group.
The alkyl group that may be substituted for the hydrogen atom of the aryl group is preferably an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and is a methyl group, ethyl group, propyl group, n-butyl group, or tert-butyl group. Is most preferred.
The alkoxy group that may be substituted with a hydrogen atom of the aryl group is preferably an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms, and most preferably a methoxy group or an ethoxy group.
The halogen atom that may be substituted for the hydrogen atom of the aryl group is preferably a fluorine atom.
The alkyl group for R 1 "~R 3", is not particularly limited, for example, a straight, include alkyl groups such as branched or cyclic. It is preferable that it is C1-C5 from the point which is excellent in resolution. Specific examples include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, an n-pentyl group, a cyclopentyl group, a hexyl group, a cyclohexyl group, a nonyl group, and a decanyl group. A methyl group is preferable because it is excellent in resolution and can be synthesized at low cost.
Among these, R 1 ″ to R 3 ″ are most preferably a phenyl group or a naphthyl group, respectively.
R4”は、直鎖、分岐または環状のアルキル基またはフッ素化アルキル基を表す。
前記直鎖または分岐のアルキル基としては、炭素数1〜10であることが好ましく、炭素数1〜8であることがさらに好ましく、炭素数1〜4であることが最も好ましい。
前記環状のアルキル基としては、前記R1”で示したような環式基であって、炭素数4〜15であることが好ましく、炭素数4〜10であることがさらに好ましく、炭素数6〜10であることが最も好ましい。
前記フッ素化アルキル基としては、炭素数1〜10であることが好ましく、炭素数1〜8であることがさらに好ましく、炭素数1〜4であることが最も好ましい。また、該フッ化アルキル基のフッ素化率(アルキル基中のフッ素原子の割合)は、好ましくは10〜100%、さらに好ましくは50〜100%であり、特に水素原子をすべてフッ素原子で置換したものが、酸の強度が強くなるので好ましい。
R4”としては、直鎖または環状のアルキル基、またはフッ素化アルキル基であることが最も好ましい。
R 4 ″ represents a linear, branched or cyclic alkyl group or a fluorinated alkyl group.
The linear or branched alkyl group preferably has 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 8 carbon atoms, and most preferably 1 to 4 carbon atoms.
The cyclic alkyl group is a cyclic group as indicated by R 1 ″ and preferably has 4 to 15 carbon atoms, more preferably 4 to 10 carbon atoms, and 6 carbon atoms. Most preferably, it is -10.
The fluorinated alkyl group preferably has 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 8 carbon atoms, and most preferably 1 to 4 carbon atoms. The fluorination rate of the fluorinated alkyl group (ratio of fluorine atoms in the alkyl group) is preferably 10 to 100%, more preferably 50 to 100%. Particularly, all the hydrogen atoms are substituted with fluorine atoms. It is preferable because the strength of the acid is increased.
R 4 ″ is most preferably a linear or cyclic alkyl group or a fluorinated alkyl group.
式(b−2)中、R5”〜R6”はそれぞれ独立にアリール基またはアルキル基を表す。R5”〜R6”のうち、少なくとも1つはアリール基を表す。R5”〜R6”のすべてがアリール基であることが好ましい。
R5”〜R6”のアリール基としては、R1”〜R3”のアリール基と同様のものが挙げられる。
R5”〜R6”のアルキル基としては、R1”〜R3”のアルキル基と同様のものが挙げられる。
これらの中で、R5”〜R6”はすべてフェニル基であることが最も好ましい。
式(b−2)中のR4”としては上記式(b−1)のR4”と同様のものが挙げられる。
In formula (b-2), R 5 ″ to R 6 ″ each independently represents an aryl group or an alkyl group. At least one of R 5 ″ to R 6 ″ represents an aryl group. It is preferable that all of R 5 ″ to R 6 ″ are aryl groups.
As the aryl group for R 5 ″ to R 6 ″, the same as the aryl groups for R 1 ″ to R 3 ″ can be used.
As the alkyl group for R 5 ″ to R 6 ″, the same as the alkyl groups for R 1 ″ to R 3 ″ can be used.
Among these, it is most preferable that all of R 5 ″ to R 6 ″ are phenyl groups.
"As R 4 in the formula (b-1)" R 4 in the In the formula (b-2) include the same as.
式(b−1)、(b−2)で表されるオニウム塩系酸発生剤の具体例としては、ジフェニルヨードニウムのトリフルオロメタンスルホネートまたはノナフルオロブタンスルホネート、ビス(4−tert−ブチルフェニル)ヨードニウムのトリフルオロメタンスルホネートまたはノナフルオロブタンスルホネート、トリフェニルスルホニウムのトリフルオロメタンスルホネート、そのヘプタフルオロプロパンスルホネートまたはそのノナフルオロブタンスルホネート、トリ(4−メチルフェニル)スルホニウムのトリフルオロメタンスルホネート、そのヘプタフルオロプロパンスルホネートまたはそのノナフルオロブタンスルホネート、ジメチル(4−ヒドロキシナフチル)スルホニウムのトリフルオロメタンスルホネート、そのヘプタフルオロプロパンスルホネートまたはそのノナフルオロブタンスルホネート、モノフェニルジメチルスルホニウムのトリフルオロメタンスルホネート、そのヘプタフルオロプロパンスルホネートまたはそのノナフルオロブタンスルホネート、ジフェニルモノメチルスルホニウムのトリフルオロメタンスルホネート、そのヘプタフルオロプロパンスルホネートまたはそのノナフルオロブタンスルホネート、(4−メチルフェニル)ジフェニルスルホニウムのトリフルオロメタンスルホネート、そのヘプタフルオロプロパンスルホネートまたはそのノナフルオロブタンスルホネート、(4−メトキシフェニル)ジフェニルスルホニウムのトリフルオロメタンスルホネート、そのヘプタフルオロプロパンスルホネートまたはそのノナフルオロブタンスルホネート、トリ(4−tert−ブチル)フェニルスルホニウムのトリフルオロメタンスルホネート、そのヘプタフルオロプロパンスルホネートまたはそのノナフルオロブタンスルホネート、ジフェニル(1−(4−メトキシ)ナフチル)スルホニウムのトリフルオロメタンスルホネート、そのヘプタフルオロプロパンスルホネートまたはそのノナフルオロブタンスルホネート、ジ(1−ナフチル)フェニルスルホニウムのトリフルオロメタンスルホネート、そのヘプタフルオロプロパンスルホネートまたはそのノナフルオロブタンスルホネートなどが挙げられる。また、これらのオニウム塩のアニオン部がメタンスルホネート、n−プロパンスルホネート、n−ブタンスルホネート、n−オクタンスルホネートに置き換えたオニウム塩も用いることができる。 Specific examples of the onium salt acid generators represented by the formulas (b-1) and (b-2) include diphenyliodonium trifluoromethanesulfonate or nonafluorobutanesulfonate, bis (4-tert-butylphenyl) iodonium. Trifluoromethanesulfonate or nonafluorobutanesulfonate, triphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate, heptafluoropropanesulfonate or nonafluorobutanesulfonate, tri (4-methylphenyl) sulfonium trifluoromethanesulfonate, heptafluoropropanesulfonate or the same Nonafluorobutanesulfonate, dimethyl (4-hydroxynaphthyl) sulfonium trifluoromethanesulfonate, its heptaful Lopropanesulfonate or its nonafluorobutanesulfonate, trifluoromethanesulfonate of monophenyldimethylsulfonium, its heptafluoropropanesulfonate or its nonafluorobutanesulfonate, trifluoromethanesulfonate of diphenylmonomethylsulfonium, its heptafluoropropanesulfonate or its nonafluorobutanesulfonate (4-methylphenyl) diphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate, its heptafluoropropane sulfonate or its nonafluorobutane sulfonate, (4-methoxyphenyl) diphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate, its heptafluoropropane sulfonate or its nonafluorobutane sulfonate , Trifluoromethanesulfonate of tri (4-tert-butyl) phenylsulfonium, its heptafluoropropanesulfonate or its nonafluorobutanesulfonate, trifluoromethanesulfonate of diphenyl (1- (4-methoxy) naphthyl) sulfonium, its heptafluoropropane Sulfonate or its nonafluorobutane sulfonate, di (1-naphthyl) phenylsulfonium trifluoromethane sulfonate, its heptafluoropropane sulfonate or its nonafluorobutane sulfonate. In addition, onium salts in which the anion portion of these onium salts is replaced with methanesulfonate, n-propanesulfonate, n-butanesulfonate, or n-octanesulfonate can also be used.
また、前記一般式(b−1)又は(b−2)において、アニオン部を下記一般式(b−3)又は(b−4)で表されるアニオン部に置き換えたオニウム塩系酸発生剤も用いることができる(カチオン部は(b−1)又は(b−2)と同様)。 In addition, in the general formula (b-1) or (b-2), an onium salt-based acid generator in which the anion moiety is replaced with an anion moiety represented by the following general formula (b-3) or (b-4). Can also be used (the cation moiety is the same as (b-1) or (b-2)).
X”は、少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換された直鎖状または分岐状のアルキレン基であり、該アルキレン基の炭素数は2〜6であり、好ましくは炭素数3〜5、最も好ましくは炭素数3である。
Y”、Z”は、それぞれ独立に、少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換された直鎖状または分岐状のアルキル基であり、該アルキル基の炭素数は1〜10であり、好ましくは炭素数1〜7、より好ましくは炭素数1〜3である。
X”のアルキレン基の炭素数またはY”、Z”のアルキル基の炭素数は、上記炭素数の範囲内において、レジスト溶媒への溶解性も良好である等の理由により、小さいほど好ましい。
また、X”のアルキレン基またはY”、Z”のアルキル基において、フッ素原子で置換されている水素原子の数が多いほど、酸の強度が強くなり、また200nm以下の高エネルギー光や電子線に対する透明性が向上するので好ましい。該アルキレン基またはアルキル基中のフッ素原子の割合、すなわちフッ素化率は、好ましくは70〜100%、さらに好ましくは90〜100%であり、最も好ましくは、全ての水素原子がフッ素原子で置換されたパーフルオロアルキレン基またはパーフルオロアルキル基である。
X ″ is a linear or branched alkylene group in which at least one hydrogen atom is substituted with a fluorine atom, and the alkylene group has 2 to 6 carbon atoms, preferably 3 to 5 carbon atoms, Preferably it is C3.
Y ″ and Z ″ are each independently a linear or branched alkyl group in which at least one hydrogen atom is substituted with a fluorine atom, and the alkyl group has 1 to 10 carbon atoms, preferably It is C1-C7, More preferably, it is C1-C3.
The carbon number of the alkylene group of X ″ or the carbon number of the alkyl group of Y ″ and Z ″ is preferably as small as possible because the solubility in the resist solvent is good within the above carbon number range.
In addition, in the alkylene group of X ″ or the alkyl group of Y ″ and Z ″, the strength of the acid increases as the number of hydrogen atoms substituted with fluorine atoms increases, and high-energy light or electron beam of 200 nm or less The ratio of fluorine atoms in the alkylene group or alkyl group, that is, the fluorination rate is preferably 70 to 100%, more preferably 90 to 100%, and most preferably all. Are a perfluoroalkylene group or a perfluoroalkyl group in which a hydrogen atom is substituted with a fluorine atom.
本明細書において、オキシムスルホネート系酸発生剤とは、下記一般式(B−1)で表される基を少なくとも1つ有する化合物であって、放射線の照射によって酸を発生する特性を有するものである。この様なオキシムスルホネート系酸発生剤は、化学増幅型レジスト組成物用として多用されているので、任意に選択して用いることができる。 In this specification, the oxime sulfonate acid generator is a compound having at least one group represented by the following general formula (B-1), and has a property of generating an acid upon irradiation with radiation. is there. Such oxime sulfonate-based acid generators are frequently used for chemically amplified resist compositions, and can be arbitrarily selected and used.
R31、R32の有機基は、炭素原子を含む基であり、炭素原子以外の原子(たとえば水素原子、酸素原子、窒素原子、硫黄原子、ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子等)等)を有していてもよい。
R31の有機基としては、直鎖、分岐または環状のアルキル基またはアリール基が好ましい。これらのアルキル基、アリール基は置換基を有していても良い。該置換基としては、特に制限はなく、たとえばフッ素原子、炭素数1〜6の直鎖、分岐または環状のアルキル基等が挙げられる。ここで、「置換基を有する」とは、アルキル基またはアリール基の水素原子の一部または全部が置換基で置換されていることを意味する。
アルキル基としては、炭素数1〜20が好ましく、炭素数1〜10がより好ましく、炭素数1〜8がさらに好ましく、炭素数1〜6が特に好ましく、炭素数1〜4が最も好ましい。アルキル基としては、特に、部分的または完全にハロゲン化されたアルキル基(以下、ハロゲン化アルキル基ということがある)が好ましい。なお、部分的にハロゲン化されたアルキル基とは、水素原子の一部がハロゲン原子で置換されたアルキル基を意味し、完全にハロゲン化されたアルキル基とは、水素原子の全部がハロゲン原子で置換されたアルキル基を意味する。ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられ、特にフッ素原子が好ましい。すなわち、ハロゲン化アルキル基は、フッ素化アルキル基であることが好ましい。
アリール基は、炭素数4〜20が好ましく、炭素数4〜10がより好ましく、炭素数6〜10が最も好ましい。アリール基としては、特に、部分的または完全にハロゲン化されたアリール基が好ましい。なお、部分的にハロゲン化されたアリール基とは、水素原子の一部がハロゲン原子で置換されたアリール基を意味し、完全にハロゲン化されたアリール基とは、水素原子の全部がハロゲン原子で置換されたアリール基を意味する。
R31としては、特に、置換基を有さない炭素数1〜4のアルキル基、または炭素数1〜4のフッ素化アルキル基が好ましい。
The organic groups of R 31 and R 32 are groups containing carbon atoms, and atoms other than carbon atoms (for example, hydrogen atoms, oxygen atoms, nitrogen atoms, sulfur atoms, halogen atoms (fluorine atoms, chlorine atoms, etc.), etc.) You may have.
As the organic group for R 31 , a linear, branched, or cyclic alkyl group or aryl group is preferable. These alkyl groups and aryl groups may have a substituent. There is no restriction | limiting in particular as this substituent, For example, a fluorine atom, a C1-C6 linear, branched or cyclic alkyl group etc. are mentioned. Here, “having a substituent” means that part or all of the hydrogen atoms of the alkyl group or aryl group are substituted with a substituent.
As an alkyl group, C1-C20 is preferable, C1-C10 is more preferable, C1-C8 is more preferable, C1-C6 is especially preferable, and C1-C4 is the most preferable. As the alkyl group, a partially or completely halogenated alkyl group (hereinafter sometimes referred to as a halogenated alkyl group) is particularly preferable. The partially halogenated alkyl group means an alkyl group in which a part of hydrogen atoms is substituted with a halogen atom, and the fully halogenated alkyl group means that all of the hydrogen atoms are halogen atoms. Means an alkyl group substituted with Examples of the halogen atom include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom, and a fluorine atom is particularly preferable. That is, the halogenated alkyl group is preferably a fluorinated alkyl group.
The aryl group preferably has 4 to 20 carbon atoms, more preferably 4 to 10 carbon atoms, and most preferably 6 to 10 carbon atoms. As the aryl group, a partially or completely halogenated aryl group is particularly preferable. The partially halogenated aryl group means an aryl group in which a part of hydrogen atoms is substituted with a halogen atom, and the fully halogenated aryl group means that all of the hydrogen atoms are halogen atoms. Means an aryl group substituted with.
R 31 is particularly preferably an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms or a fluorinated alkyl group having 1 to 4 carbon atoms which has no substituent.
R32の有機基としては、直鎖、分岐または環状のアルキル基、アリール基またはシアノ基が好ましい。R32のアルキル基、アリール基としては、前記R31で挙げたアルキル基、アリール基と同様のものが挙げられる。
R32としては、特に、シアノ基、置換基を有さない炭素数1〜8のアルキル基、または炭素数1〜8のフッ素化アルキル基が好ましい。
As the organic group for R 32 , a linear, branched, or cyclic alkyl group, aryl group, or cyano group is preferable. As the alkyl group and aryl group for R 32, the same alkyl groups and aryl groups as those described above for R 31 can be used.
R 32 is particularly preferably a cyano group, an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms having no substituent, or a fluorinated alkyl group having 1 to 8 carbon atoms.
オキシムスルホネート系酸発生剤として、さらに好ましいものとしては、下記一般式(B−2)または(B−3)で表される化合物が挙げられる。 More preferable examples of the oxime sulfonate-based acid generator include compounds represented by the following general formula (B-2) or (B-3).
前記一般式(B−2)において、R33の置換基を有さないアルキル基またはハロゲン化アルキル基は、炭素数が1〜10であることが好ましく、炭素数1〜8がより好ましく、炭素数1〜6が最も好ましい。
R33としては、ハロゲン化アルキル基が好ましく、フッ素化アルキル基がより好ましい。
R33におけるフッ素化アルキル基は、アルキル基の水素原子が50%以上フッ素化されていることが好ましく、より好ましくは70%以上、さらに好ましくは90%以上フッ素化されていることが好ましい。
In the general formula (B-2), the alkyl group or halogenated alkyl group having no substituent of R 33 preferably has 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 8 carbon atoms, and carbon atoms. Numbers 1 to 6 are most preferable.
R 33 is preferably a halogenated alkyl group, more preferably a fluorinated alkyl group.
The fluorinated alkyl group for R 33 is preferably such that the hydrogen atom of the alkyl group is 50% or more fluorinated, more preferably 70% or more, and still more preferably 90% or more.
R34のアリール基としては、フェニル基、ビフェニル(biphenyl)基、フルオレニル(fluorenyl)基、ナフチル基、アントラセル(anthracyl)基、フェナントリル基等の、芳香族炭化水素の環から水素原子を1つ除いた基、およびこれらの基の環を構成する炭素原子の一部が酸素原子、硫黄原子、窒素原子等のヘテロ原子で置換されたヘテロアリール基等が挙げられる。これらのなかでも、フルオレニル基が好ましい。
R34のアリール基は、炭素数1〜10のアルキル基、ハロゲン化アルキル基、アルコキシ基等の置換基を有していても良い。該置換基におけるアルキル基またはハロゲン化アルキル基は、炭素数が1〜8であることが好ましく、炭素数1〜4がさらに好ましい。また、該ハロゲン化アルキル基は、フッ素化アルキル基であることが好ましい。
As the aryl group of R 34 , one hydrogen atom is removed from an aromatic hydrocarbon ring such as a phenyl group, a biphenyl group, a fluorenyl group, a naphthyl group, an anthracyl group, or a phenanthryl group. And heteroaryl groups in which some of the carbon atoms constituting the ring of these groups are substituted with heteroatoms such as oxygen, sulfur, and nitrogen atoms. Among these, a fluorenyl group is preferable.
The aryl group of R 34 may have a substituent such as an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a halogenated alkyl group, or an alkoxy group. The alkyl group or halogenated alkyl group in the substituent preferably has 1 to 8 carbon atoms, and more preferably 1 to 4 carbon atoms. The halogenated alkyl group is preferably a fluorinated alkyl group.
R35の置換基を有さないアルキル基またはハロゲン化アルキル基は、炭素数が1〜10であることが好ましく、炭素数1〜8がより好ましく、炭素数1〜6が最も好ましい。
R35としては、ハロゲン化アルキル基が好ましく、フッ素化アルキル基がより好ましく、部分的にフッ素化されたアルキル基が最も好ましい。
R35におけるフッ素化アルキル基は、アルキル基の水素原子が50%以上フッ素化されていることが好ましく、より好ましくは70%以上、さらに好ましくは90%以上フッ素化されていることが、発生する酸の強度が高まるため好ましい。最も好ましくは、水素原子が100%フッ素置換された完全フッ素化アルキル基である。
The alkyl group or halogenated alkyl group having no substituent for R 35 preferably has 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 8 carbon atoms, and most preferably 1 to 6 carbon atoms.
R 35 is preferably a halogenated alkyl group, more preferably a fluorinated alkyl group, and most preferably a partially fluorinated alkyl group.
The fluorinated alkyl group in R 35 preferably has 50% or more of the hydrogen atom of the alkyl group, more preferably 70% or more, and even more preferably 90% or more fluorinated. This is preferable because the strength of the acid is increased. Most preferred is a fully fluorinated alkyl group in which a hydrogen atom is 100% fluorine-substituted.
前記一般式(B−3)において、R36の置換基を有さないアルキル基またはハロゲン化アルキル基としては、上記R33の置換基を有さないアルキル基またはハロゲン化アルキル基と同様のものが挙げられる。
R37の2または3価の芳香族炭化水素基としては、上記R34のアリール基からさらに1または2個の水素原子を除いた基が挙げられる。
R38の置換基を有さないアルキル基またはハロゲン化アルキル基としては、上記R35の置換基を有さないアルキル基またはハロゲン化アルキル基と同様のものが挙げられる。
p”は好ましくは2である。
In the general formula (B-3), the alkyl group or halogenated alkyl group having no substituent for R 36 is the same as the alkyl group or halogenated alkyl group having no substituent for R 33. Is mentioned.
Examples of the divalent or trivalent aromatic hydrocarbon group for R 37 include groups obtained by further removing one or two hydrogen atoms from the aryl group for R 34 .
Examples of the alkyl group or halogenated alkyl group having no substituent of R 38 include the same alkyl groups or halogenated alkyl groups having no substituent as R 35 described above.
p ″ is preferably 2.
オキシムスルホネート系酸発生剤の具体例としては、α−(p−トルエンスルホニルオキシイミノ)−ベンジルシアニド、α−(p−クロロベンゼンスルホニルオキシイミノ)−ベンジルシアニド、α−(4−ニトロベンゼンスルホニルオキシイミノ)−ベンジルシアニド、α−(4−ニトロ−2−トリフルオロメチルベンゼンスルホニルオキシイミノ)−ベンジルシアニド、α−(ベンゼンスルホニルオキシイミノ)−4−クロロベンジルシアニド、α−(ベンゼンスルホニルオキシイミノ)−2,4−ジクロロベンジルシアニド、α−(ベンゼンスルホニルオキシイミノ)−2,6−ジクロロベンジルシアニド、α−(ベンゼンスルホニルオキシイミノ)−4−メトキシベンジルシアニド、α−(2−クロロベンゼンスルホニルオキシイミノ)−4−メトキシベンジルシアニド、α−(ベンゼンスルホニルオキシイミノ)−チエン−2−イルアセトニトリル、α−(4−ドデシルベンゼンスルホニルオキシイミノ)−ベンジルシアニド、α−[(p−トルエンスルホニルオキシイミノ)−4−メトキシフェニル]アセトニトリル、α−[(ドデシルベンゼンスルホニルオキシイミノ)−4−メトキシフェニル]アセトニトリル、α−(トシルオキシイミノ)−4−チエニルシアニド、α−(メチルスルホニルオキシイミノ)−1−シクロペンテニルアセトニトリル、α−(メチルスルホニルオキシイミノ)−1−シクロヘキセニルアセトニトリル、α−(メチルスルホニルオキシイミノ)−1−シクロヘプテニルアセトニトリル、α−(メチルスルホニルオキシイミノ)−1−シクロオクテニルアセトニトリル、α−(トリフルオロメチルスルホニルオキシイミノ)−1−シクロペンテニルアセトニトリル、α−(トリフルオロメチルスルホニルオキシイミノ)−シクロヘキシルアセトニトリル、α−(エチルスルホニルオキシイミノ)−エチルアセトニトリル、α−(プロピルスルホニルオキシイミノ)−プロピルアセトニトリル、α−(シクロヘキシルスルホニルオキシイミノ)−シクロペンチルアセトニトリル、α−(シクロヘキシルスルホニルオキシイミノ)−シクロヘキシルアセトニトリル、α−(シクロヘキシルスルホニルオキシイミノ)−1−シクロペンテニルアセトニトリル、α−(エチルスルホニルオキシイミノ)−1−シクロペンテニルアセトニトリル、α−(イソプロピルスルホニルオキシイミノ)−1−シクロペンテニルアセトニトリル、α−(n−ブチルスルホニルオキシイミノ)−1−シクロペンテニルアセトニトリル、α−(エチルスルホニルオキシイミノ)−1−シクロヘキセニルアセトニトリル、α−(イソプロピルスルホニルオキシイミノ)−1−シクロヘキセニルアセトニトリル、α−(n−ブチルスルホニルオキシイミノ)−1−シクロヘキセニルアセトニトリル、α−(メチルスルホニルオキシイミノ)−フェニルアセトニトリル、α−(メチルスルホニルオキシイミノ)−p−メトキシフェニルアセトニトリル、α−(トリフルオロメチルスルホニルオキシイミノ)−フェニルアセトニトリル、α−(トリフルオロメチルスルホニルオキシイミノ)−p−メトキシフェニルアセトニトリル、α−(エチルスルホニルオキシイミノ)−p−メトキシフェニルアセトニトリル、α−(プロピルスルホニルオキシイミノ)−p−メチルフェニルアセトニトリル、α−(メチルスルホニルオキシイミノ)−p−ブロモフェニルアセトニトリルなどが挙げられる。
また、特開平9−208554号公報(段落[0012]〜[0014]の[化18]〜[化19])に開示されているオキシムスルホネート系酸発生剤、WO2004/074242A2(65〜85頁目のExample1〜40)に開示されているオキシムスルホネート系酸発生剤も好適に用いることができる。
また、好適なものとして以下のものを例示することができる。
Specific examples of the oxime sulfonate acid generator include α- (p-toluenesulfonyloxyimino) -benzyl cyanide, α- (p-chlorobenzenesulfonyloxyimino) -benzyl cyanide, α- (4-nitrobenzenesulfonyloxy). Imino) -benzylcyanide, α- (4-nitro-2-trifluoromethylbenzenesulfonyloxyimino) -benzylcyanide, α- (benzenesulfonyloxyimino) -4-chlorobenzylcyanide, α- (benzenesulfonyl) Oxyimino) -2,4-dichlorobenzyl cyanide, α- (benzenesulfonyloxyimino) -2,6-dichlorobenzyl cyanide, α- (benzenesulfonyloxyimino) -4-methoxybenzyl cyanide, α- ( 2-Chlorobenzenesulfonyloxyimino) 4-methoxybenzylcyanide, α- (benzenesulfonyloxyimino) -thien-2-ylacetonitrile, α- (4-dodecylbenzenesulfonyloxyimino) -benzylcyanide, α-[(p-toluenesulfonyloxyimino) -4-methoxyphenyl] acetonitrile, α-[(dodecylbenzenesulfonyloxyimino) -4-methoxyphenyl] acetonitrile, α- (tosyloxyimino) -4-thienyl cyanide, α- (methylsulfonyloxyimino) -1-cyclo Pentenyl acetonitrile, α- (methylsulfonyloxyimino) -1-cyclohexenylacetonitrile, α- (methylsulfonyloxyimino) -1-cycloheptenylacetonitrile, α- (methylsulfonyloxyimino) -1-cyclooctene Acetonitrile, α- (trifluoromethylsulfonyloxyimino) -1-cyclopentenylacetonitrile, α- (trifluoromethylsulfonyloxyimino) -cyclohexylacetonitrile, α- (ethylsulfonyloxyimino) -ethylacetonitrile, α- (propyl Sulfonyloxyimino) -propylacetonitrile, α- (cyclohexylsulfonyloxyimino) -cyclopentylacetonitrile, α- (cyclohexylsulfonyloxyimino) -cyclohexylacetonitrile, α- (cyclohexylsulfonyloxyimino) -1-cyclopentenylacetonitrile, α- ( Ethylsulfonyloxyimino) -1-cyclopentenylacetonitrile, α- (isopropylsulfonyloxyimino) -1-cyclope N-tenyl acetonitrile, α- (n-butylsulfonyloxyimino) -1-cyclopentenylacetonitrile, α- (ethylsulfonyloxyimino) -1-cyclohexenylacetonitrile, α- (isopropylsulfonyloxyimino) -1-cyclohexenylacetonitrile , Α- (n-butylsulfonyloxyimino) -1-cyclohexenylacetonitrile, α- (methylsulfonyloxyimino) -phenylacetonitrile, α- (methylsulfonyloxyimino) -p-methoxyphenylacetonitrile, α- (trifluoro Methylsulfonyloxyimino) -phenylacetonitrile, α- (trifluoromethylsulfonyloxyimino) -p-methoxyphenylacetonitrile, α- (ethylsulfonyloxyimino) -p- Butoxy phenylacetonitrile, alpha-(propylsulfonyl oxyimino)-p-methylphenyl acetonitrile, alpha-like (methylsulfonyloxyimino)-p-bromophenyl acetonitrile.
Further, an oxime sulfonate-based acid generator disclosed in JP-A-9-208554 (paragraphs [0012] to [0014] [chemical formula 18] to [chemical formula 19]), WO2004 / 074242A2 (pages 65 to 85). The oxime sulfonate acid generators disclosed in Examples 1 to 40) of No. 1 can also be suitably used.
Moreover, the following can be illustrated as a suitable thing.
上記例示化合物の中でも、下記の4つの化合物が好ましい。 Of the above exemplified compounds, the following four compounds are preferred.
ジアゾメタン系酸発生剤のうち、ビスアルキルまたはビスアリールスルホニルジアゾメタン類の具体例としては、ビス(イソプロピルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(p−トルエンスルホニル)ジアゾメタン、ビス(1,1−ジメチルエチルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(シクロヘキシルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(2,4−ジメチルフェニルスルホニル)ジアゾメタン等が挙げられる。
また、特開平11−035551号公報、特開平11−035552号公報、特開平11−035573号公報に開示されているジアゾメタン系酸発生剤も好適に用いることができる。
また、ポリ(ビススルホニル)ジアゾメタン類としては、例えば、特開平11−322707号公報に開示されている、1,3−ビス(フェニルスルホニルジアゾメチルスルホニル)プロパン、1,4−ビス(フェニルスルホニルジアゾメチルスルホニル)ブタン、1,6−ビス(フェニルスルホニルジアゾメチルスルホニル)ヘキサン、1,10−ビス(フェニルスルホニルジアゾメチルスルホニル)デカン、1,2−ビス(シクロヘキシルスルホニルジアゾメチルスルホニル)エタン、1,3−ビス(シクロヘキシルスルホニルジアゾメチルスルホニル)プロパン、1,6−ビス(シクロヘキシルスルホニルジアゾメチルスルホニル)ヘキサン、1,10−ビス(シクロヘキシルスルホニルジアゾメチルスルホニル)デカンなどを挙げることができる。
Among diazomethane acid generators, specific examples of bisalkyl or bisarylsulfonyldiazomethanes include bis (isopropylsulfonyl) diazomethane, bis (p-toluenesulfonyl) diazomethane, bis (1,1-dimethylethylsulfonyl) diazomethane, Examples include bis (cyclohexylsulfonyl) diazomethane, bis (2,4-dimethylphenylsulfonyl) diazomethane, and the like.
Further, diazomethane acid generators disclosed in JP-A-11-035551, JP-A-11-035552, and JP-A-11-035573 can also be suitably used.
Examples of poly (bissulfonyl) diazomethanes include 1,3-bis (phenylsulfonyldiazomethylsulfonyl) propane and 1,4-bis (phenylsulfonyldiazo) disclosed in JP-A-11-322707. Methylsulfonyl) butane, 1,6-bis (phenylsulfonyldiazomethylsulfonyl) hexane, 1,10-bis (phenylsulfonyldiazomethylsulfonyl) decane, 1,2-bis (cyclohexylsulfonyldiazomethylsulfonyl) ethane, 1,3 -Bis (cyclohexylsulfonyldiazomethylsulfonyl) propane, 1,6-bis (cyclohexylsulfonyldiazomethylsulfonyl) hexane, 1,10-bis (cyclohexylsulfonyldiazomethylsulfonyl) decane, etc. Door can be.
(B)成分としては、これらの酸発生剤を1種単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
本発明においては、(B)成分として、上記の中でも、フッ素化アルキルスルホン酸イオンをアニオンとするオニウム塩を用いることが好ましい。
(B)成分の含有量は、(A)成分100質量部に対し、0.5〜30質量部、好ましくは1〜10質量部とされる。上記範囲とすることでパターン形成が充分に行われる。また、均一な溶液が得られ、保存安定性が良好となるため好ましい。
(B) As a component, these acid generators may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type.
In the present invention, as the component (B), among the above, it is preferable to use an onium salt having a fluorinated alkyl sulfonate ion as an anion.
(B) Content of a component is 0.5-30 mass parts with respect to 100 mass parts of (A) component, Preferably it is 1-10 mass parts. By setting it within the above range, pattern formation is sufficiently performed. Moreover, since a uniform solution is obtained and storage stability becomes favorable, it is preferable.
<(C)成分>
本発明のネガ型レジスト組成物には、任意の成分として、架橋剤成分(以下、(D)成分という)を配合させることができる。
(C)成分は、特に限定されず、これまでに知られている化学増幅型のネガ型レジスト組成物に用いられている架橋剤の中から任意に選択して用いることができる。
具体的には、例えば2,3−ジヒドロキシ−5−ヒドロキシメチルノルボルナン、2−ヒドロキシ−5,6−ビス(ヒドロキシメチル)ノルボルナン、シクロヘキサンジメタノール、3,4,8(又は9)−トリヒドロキシトリシクロデカン、2−メチル−2−アダマンタノール、1,4−ジオキサン−2,3−ジオール、1,3,5−トリヒドロキシシクロヘキサンなどのヒドロキシル基又はヒドロキシアルキル基あるいはその両方を有する脂肪族環状炭化水素又はその含酸素誘導体が挙げられる。
<(C) component>
In the negative resist composition of the present invention, a crosslinking agent component (hereinafter referred to as “component (D)”) can be blended as an optional component.
The component (C) is not particularly limited, and can be arbitrarily selected from cross-linking agents used in chemically amplified negative resist compositions known so far.
Specifically, for example, 2,3-dihydroxy-5-hydroxymethylnorbornane, 2-hydroxy-5,6-bis (hydroxymethyl) norbornane, cyclohexanedimethanol, 3,4,8 (or 9) -trihydroxytri Aliphatic cyclic carbonization having a hydroxyl group or a hydroxyalkyl group or both such as cyclodecane, 2-methyl-2-adamantanol, 1,4-dioxane-2,3-diol, 1,3,5-trihydroxycyclohexane Examples thereof include hydrogen or an oxygen-containing derivative thereof.
また、メラミン、アセトグアナミン、ベンゾグアナミン、尿素、エチレン尿素、プロピレン尿素、グリコールウリルなどのアミノ基含有化合物にホルムアルデヒド又はホルムアルデヒドと低級アルコールを反応させ、該アミノ基の水素原子をヒドロキシメチル基又は低級アルコキシメチル基で置換した化合物が挙げられる。
これらのうち、メラミンを用いたものをメラミン系架橋剤、尿素を用いたものを尿素系架橋剤、エチレン尿素、プロピレン尿素等のアルキレン尿素を用いたものをアルキレン尿素系架橋剤、グリコールウリルを用いたものをグリコールウリル系架橋剤という。
架橋剤成分としては、メラミン系架橋剤、尿素系架橋剤、アルキレン尿素系架橋剤およびグリコールウリル系架橋剤からなる群から選ばれる少なくとも1種であることが好ましく、特にグリコールウリル系架橋剤が好ましい。
In addition, amino group-containing compounds such as melamine, acetoguanamine, benzoguanamine, urea, ethylene urea, propylene urea, glycoluril are reacted with formaldehyde or formaldehyde and lower alcohol, and the hydrogen atom of the amino group is hydroxymethyl group or lower alkoxymethyl. And a compound substituted with a group.
Of these, those using melamine are melamine crosslinking agents, those using urea are urea crosslinking agents, those using alkylene ureas such as ethylene urea and propylene urea are alkylene urea crosslinking agents, and glycoluril is used. This was called a glycoluril-based crosslinking agent.
The crosslinking agent component is preferably at least one selected from the group consisting of melamine-based crosslinking agents, urea-based crosslinking agents, alkylene urea-based crosslinking agents, and glycoluril-based crosslinking agents, and glycoluril-based crosslinking agents are particularly preferable. .
メラミン系架橋剤としては、メラミンとホルムアルデヒドとを反応させて、アミノ基の水素原子をヒドロキシメチル基で置換した化合物、メラミンとホルムアルデヒドと低級アルコールとを反応させて、アミノ基の水素原子を低級アルコキシメチル基で置換した化合物等が挙げられる。具体的には、ヘキサメトキシメチルメラミン、ヘキサエトキシメチルメラミン、ヘキサプロポキシメチルメラミン、ヘキサブトキシブチルメラミン等が挙げられ、なかでもヘキサメトキシメチルメラミンが好ましい。 Melamine-based crosslinking agents include compounds in which melamine and formaldehyde are reacted to replace the amino group hydrogen atom with a hydroxymethyl group, and melamine, formaldehyde and lower alcohol are reacted to convert the amino group hydrogen atom into a lower alkoxy group. Examples include compounds substituted with a methyl group. Specific examples include hexamethoxymethyl melamine, hexaethoxymethyl melamine, hexapropoxymethyl melamine, hexabutoxybutyl melamine, and the like, among which hexamethoxymethyl melamine is preferable.
尿素系架橋剤としては、尿素とホルムアルデヒドとを反応させて、アミノ基の水素原子をヒドロキシメチル基で置換した化合物、尿素とホルムアルデヒドと低級アルコールとを反応させて、アミノ基の水素原子を低級アルコキシメチル基で置換した化合物等が挙げられる。具体的には、ビスメトキシメチル尿素、ビスエトキシメチル尿素、ビスプロポキシメチル尿素、ビスブトキシメチル尿素等が挙げられ、なかでもビスメトキシメチル尿素が好ましい。 Urea-based crosslinking agents include compounds in which urea and formaldehyde are reacted to replace amino group hydrogen atoms with hydroxymethyl groups, and urea, formaldehyde and lower alcohols are reacted to convert amino group hydrogen atoms into lower alkoxy groups. Examples include compounds substituted with a methyl group. Specific examples include bismethoxymethylurea, bisethoxymethylurea, bispropoxymethylurea, bisbutoxymethylurea, etc. Among them, bismethoxymethylurea is preferable.
アルキレン尿素系架橋剤としては、下記一般式(C−1)で表される化合物が挙げられる。 As an alkylene urea type crosslinking agent, the compound represented by the following general formula (C-1) is mentioned.
R5’とR6’が低級アルコキシ基であるとき、好ましくは炭素数1〜4のアルコキシ基であり、直鎖状でもよく分岐状でもよい。R5’とR6’は同じであってもよく、互いに異なっていてもよい。同じであることがより好ましい。
R3’とR4’が低級アルコキシ基であるとき、好ましくは炭素数1〜4のアルコキシ基であり、直鎖状でもよく分岐状でもよい。R3’とR4’は同じであってもよく、互いに異なっていてもよい。同じであることがより好ましい。
vは0又は1〜2の整数であり、好ましくは0または1である。
アルキレン尿素系架橋剤としては、特に、vが0である化合物(エチレン尿素系架橋剤)および/またはvが1である化合物(プロピレン尿素系架橋剤)が好ましい。
When R 5 ′ and R 6 ′ are lower alkoxy groups, they are preferably alkoxy groups having 1 to 4 carbon atoms, and may be linear or branched. R 5 ′ and R 6 ′ may be the same or different from each other. More preferably, they are the same.
When R 3 ′ and R 4 ′ are lower alkoxy groups, they are preferably alkoxy groups having 1 to 4 carbon atoms, and may be linear or branched. R 3 ′ and R 4 ′ may be the same or different from each other. More preferably, they are the same.
v is 0 or an integer of 1 to 2, preferably 0 or 1.
As the alkylene urea crosslinking agent, a compound in which v is 0 (ethylene urea crosslinking agent) and / or a compound in which v is 1 (propylene urea crosslinking agent) are particularly preferable.
上記一般式(C−1)で表される化合物は、アルキレン尿素とホルマリンを縮合反応させることにより、またこの生成物を低級アルコールと反応させることにより得ることができる。 The compound represented by the general formula (C-1) can be obtained by a condensation reaction of alkylene urea and formalin and by reacting this product with a lower alcohol.
アルキレン尿素系架橋剤の具体例としては、例えば、モノ及び/又はジヒドロキシメチル化エチレン尿素、モノ及び/又はジメトキシメチル化エチレン尿素、モノ及び/又はジエトキシメチル化エチレン尿素、モノ及び/又はジプロポキシメチル化エチレン尿素、モノ及び/又はジブトキシメチル化エチレン尿素等のエチレン尿素系架橋剤;モノ及び/又はジヒドロキシメチル化プロピレン尿素、モノ及び/又はジメトキシメチル化プロピレン尿素、モノ及び/又はジエトキシメチル化プロピレン尿素、モノ及び/又はジプロポキシメチル化プロピレン尿素、モノ及び/又はジブトキシメチル化プロピレン尿素等のプロピレン尿素系架橋剤;1,3−ジ(メトキシメチル)4,5−ジヒドロキシ−2−イミダゾリジノン、1,3−ジ(メトキシメチル)−4,5−ジメトキシ−2−イミダゾリジノンなどを挙げられる。 Specific examples of the alkylene urea crosslinking agent include, for example, mono and / or dihydroxymethylated ethylene urea, mono and / or dimethoxymethylated ethylene urea, mono and / or diethoxymethylated ethylene urea, mono and / or dipropoxy Ethylene urea-based crosslinking agents such as methylated ethylene urea, mono and / or dibutoxymethylated ethylene urea; mono and / or dihydroxymethylated propylene urea, mono and / or dimethoxymethylated propylene urea, mono and / or diethoxymethyl Propylene urea-based crosslinkers such as propylene urea, mono and / or dipropoxymethylated propylene urea, mono and / or dibutoxymethylated propylene urea; 1,3-di (methoxymethyl) 4,5-dihydroxy-2- Imidazolidinone, 1,3-di (Metoki Like, etc.) -4,5-dimethoxy-2-imidazolidinone.
グリコールウリル系架橋剤としては、N位がヒドロキシアルキル基および炭素数1〜4のアルコキシアルキル基の一方又は両方で置換されたグリコールウリル誘導体が挙げられる。かかるグリコールウリル誘導体は、グリコールウリルとホルマリンとを縮合反応させることにより、またこの生成物を低級アルコールと反応させることにより得ることができる。
グリコールウリル系架橋剤の具体例としては、例えばモノ,ジ,トリ及び/又はテトラヒドロキシメチル化グリコールウリル、モノ,ジ,トリ及び/又はテトラメトキシメチル化グリコールウリル、モノ,ジ,トリ及び/又はテトラエトキシメチル化グリコールウリル、モノ,ジ,トリ及び/又はテトラプロポキシメチル化グリコールウリル、モノ,ジ,トリ及び/又はテトラブトキシメチル化グリコールウリルなどが挙げられる。
Examples of the glycoluril-based crosslinking agent include glycoluril derivatives in which the N position is substituted with one or both of a hydroxyalkyl group and an alkoxyalkyl group having 1 to 4 carbon atoms. Such a glycoluril derivative can be obtained by a condensation reaction between glycoluril and formalin and by reacting this product with a lower alcohol.
Specific examples of the glycoluril-based crosslinking agent include, for example, mono, di, tri and / or tetrahydroxymethylated glycoluril, mono, di, tri and / or tetramethoxymethylated glycoluril, mono, di, tri and / or Examples include tetraethoxymethylated glycoluril, mono, di, tri and / or tetrapropoxymethylated glycoluril, mono, di, tri and / or tetrabutoxymethylated glycoluril.
架橋剤成分としては、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
架橋剤成分の含有量は、(A)成分100質量部に対して3〜30質量部が好ましく、3〜15質量部がより好ましく、5〜10質量部が最も好ましい。架橋剤成分の含有量が下限値以上であると、架橋形成が充分に進行し、良好なレジストパターンが得られる。
またこの上限値以下であると、レジスト塗布液の保存安定性が良好であり、感度の経時的劣化が抑制される。
As a crosslinking agent component, 1 type may be used independently and 2 or more types may be used in combination.
3-30 mass parts is preferable with respect to 100 mass parts of (A) component, as for content of a crosslinking agent component, 3-15 mass parts is more preferable, and 5-10 mass parts is the most preferable. When the content of the crosslinking agent component is at least the lower limit value, the crosslinking formation proceeds sufficiently and a good resist pattern can be obtained.
Moreover, when it is below this upper limit, the storage stability of the resist coating solution is good, and the deterioration of sensitivity with time is suppressed.
<(D)成分>
本発明のネガ型レジスト組成物には、レジストパターン形状、引き置き経時安定性などを向上させるために、さらに、含窒素有機化合物(D)(以下、(D)成分という)を配合させることができる。
この(D)成分は、既に多種多様なものが提案されているので、公知のものから任意に用いれば良く、例えば、n−ヘキシルアミン、n−ヘプチルアミン、n−オクチルアミン、n−ノニルアミン、n−デシルアミン等のモノアルキルアミン;ジエチルアミン、ジ−n−プロピルアミン、ジ−n−ヘプチルアミン、ジ−n−オクチルアミン、ジシクロヘキシルアミン等のジアルキルアミン;トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリ−n−プロピルアミン、トリ−n−ブチルアミン、トリ−n−ヘキシルアミン、トリ−n−ペンチルアミン、トリ−n−ヘプチルアミン、トリ−n−オクチルアミン、トリ−n−ノニルアミン、トリ−n−デカニルアミン、トリ−n−ドデシルアミン等のトリアルキルアミン;ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、ジイソプロパノールアミン、トリイソプロパノールアミン、ジ−n−オクタノールアミン、トリ−n−オクタノールアミン等のアルキルアルコールアミンが挙げられる。これらの中でも、特に第2級脂肪族アミンや第3級脂肪族アミンが好ましく、炭素数5〜10のトリアルキルアミンがさらに好ましく、トリ−n−オクチルアミンが最も好ましい。
これらは単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
(D)成分は、(A)成分100質量部に対して、通常0.01〜5.0質量部の範囲で用いられる。
<(D) component>
The negative resist composition of the present invention may further contain a nitrogen-containing organic compound (D) (hereinafter referred to as “component (D)”) in order to improve the resist pattern shape, the stability over time, and the like. it can.
Since a wide variety of components (D) have already been proposed, any known one may be used. For example, n-hexylamine, n-heptylamine, n-octylamine, n-nonylamine, monoalkylamines such as n-decylamine; dialkylamines such as diethylamine, di-n-propylamine, di-n-heptylamine, di-n-octylamine, dicyclohexylamine; trimethylamine, triethylamine, tri-n-propylamine, Tri-n-butylamine, tri-n-hexylamine, tri-n-pentylamine, tri-n-heptylamine, tri-n-octylamine, tri-n-nonylamine, tri-n-decanylamine, tri-n- Trialkylamines such as dodecylamine; diethanolamine, trieta Ruamin, diisopropanolamine, triisopropanolamine, di -n- octanol amines, alkyl alcohol amines tri -n- octanol amine. Among these, a secondary aliphatic amine and a tertiary aliphatic amine are particularly preferable, a trialkylamine having 5 to 10 carbon atoms is more preferable, and tri-n-octylamine is most preferable.
These may be used alone or in combination of two or more.
(D) component is normally used in 0.01-5.0 mass parts with respect to 100 mass parts of (A) component.
<(E)成分>
本発明のネガ型レジスト組成物には、前記(D)成分の配合による感度劣化の防止、またレジストパターン形状、引き置き安定性等の向上の目的で、さらに任意の成分として、有機カルボン酸又はリンのオキソ酸若しくはその誘導体(E)(以下、(E)成分という)を含有させることができる。なお、(D)成分と(E)成分は併用することもできるし、いずれか1種を用いることもできる。
有機カルボン酸としては、例えば、マロン酸、クエン酸、リンゴ酸、コハク酸、安息香酸、サリチル酸などが好適である。
リンのオキソ酸若しくはその誘導体としては、リン酸、リン酸ジ−n−ブチルエステル、リン酸ジフェニルエステルなどのリン酸又はそれらのエステルのような誘導体、ホスホン酸、ホスホン酸ジメチルエステル、ホスホン酸−ジ−n−ブチルエステル、フェニルホスホン酸、ホスホン酸ジフェニルエステル、ホスホン酸ジベンジルエステルなどのホスホン酸及びそれらのエステルのような誘導体、ホスフィン酸、フェニルホスフィン酸などのホスフィン酸及びそれらのエステルのような誘導体が挙げられ、これらの中で特にホスホン酸が好ましい。
(E)成分は、(A)成分100質量部当り0.01〜5.0質量部の割合で用いられる。
<(E) component>
In the negative resist composition of the present invention, an organic carboxylic acid or an organic carboxylic acid is further added as an optional component for the purpose of preventing sensitivity deterioration due to the blending of the component (D) and improving the resist pattern shape, retention stability, etc. Phosphorus oxoacid or derivative thereof (E) (hereinafter referred to as component (E)) can be contained. In addition, (D) component and (E) component can also be used together, and any 1 type can also be used.
As the organic carboxylic acid, for example, malonic acid, citric acid, malic acid, succinic acid, benzoic acid, salicylic acid and the like are suitable.
Phosphorus oxoacids or derivatives thereof include phosphoric acid, phosphoric acid di-n-butyl ester, phosphoric acid diphenyl ester and other phosphoric acid or derivatives thereof such as phosphonic acid, phosphonic acid dimethyl ester, phosphonic acid- Like phosphonic acids such as di-n-butyl ester, phenylphosphonic acid, phosphonic acid diphenyl ester, phosphonic acid dibenzyl ester and their esters, phosphinic acids such as phosphinic acid, phenylphosphinic acid and their esters Among these, phosphonic acid is particularly preferable.
(E) A component is used in the ratio of 0.01-5.0 mass parts per 100 mass parts of (A) component.
本発明のネガ型レジスト組成物には、さらに所望により混和性のある添加剤、例えばレジスト膜の性能を改良するための付加的樹脂、塗布性を向上させるための界面活性剤、溶解抑制剤、可塑剤、安定剤、着色剤、ハレーション防止剤、染料などを適宜、添加含有させることができる。 The negative resist composition of the present invention may further contain miscible additives as desired, for example, additional resins for improving the performance of the resist film, surfactants for improving applicability, dissolution inhibitors, Plasticizers, stabilizers, colorants, antihalation agents, dyes, and the like can be added and contained as appropriate.
<(S)成分>
本発明のネガ型レジスト組成物は、上記(A)成分および(B)成分、ならびに各種任意成分を有機溶剤(以下、(S)成分ということがある。)に溶解させて製造することができる。
(S)成分としては、使用する各成分を溶解し、均一な溶液とすることができるものであればよく、従来、化学増幅型レジストの溶剤として公知のものの中から任意のものを1種または2種以上適宜選択して用いることができる。
例えば、γ−ブチロラクトン等のラクトン類や、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、メチル−n−アミルケトン、メチルイソアミルケトン、2−ヘプタノンなどのケトン類;エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコールなどの多価アルコール類;エチレングリコールモノアセテート、ジエチレングリコールモノアセテート、プロピレングリコールモノアセテート、またはジプロピレングリコールモノアセテート等のエステル結合を有する化合物、前記多価アルコール類または前記エステル結合を有する化合物のモノメチルエーテル、モノエチルエーテル、モノプロピルエーテル、モノブチルエーテル等のモノアルキルエーテルまたはモノフェニルエーテル等のエーテル結合を有する化合物等の多価アルコール類の誘導体[これらの中では、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)、プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)が好ましい];
ジオキサンのような環式エーテル類や、乳酸メチル、乳酸エチル(EL)、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、メトキシプロピオン酸メチル、エトキシプロピオン酸エチルなどのエステル類;アニソール、エチルベンジルエーテル、クレジルメチルエーテル、ジフェニルエーテル、ジベンジルエーテル、フェネトール、ブチルフェニルエーテル、エチルベンゼン、ジエチルベンゼン、アミルベンゼン、イソプロピルベンゼン、トルエン、キシレン、シメン、メシチレン等の芳香族系有機溶剤などを挙げることができる。
これらの有機溶剤は単独で用いてもよく、2種以上の混合溶剤として用いてもよい。
また、PGMEAと極性溶剤とを混合した混合溶媒は好ましい。その配合比(質量比)は、PGMEAと極性溶剤との相溶性等を考慮して適宜決定すればよいが、好ましくは1:9〜9:1、より好ましくは2:8〜8:2の範囲内とすることが好ましい。
より具体的には、極性溶剤としてELを配合する場合は、PGMEA:ELの質量比は、好ましくは1:9〜9:1、より好ましくは2:8〜8:2である。また、極性溶剤としてPGMEを配合する場合は、PGMEA:PGMEの質量比は、好ましくは1:9〜9:1、より好ましくは2:8〜8:2であり、最も好ましくは5:5〜8:2である。
(S)成分の使用量は特に限定しないが、基板等に塗布可能な濃度で、塗布膜厚に応じて適宜設定されるものであるが、一般的にはレジスト組成物の固形分濃度が2〜20質量%、好ましくは5〜15質量%の範囲内となる様に用いられる。
<(S) component>
The negative resist composition of the present invention can be produced by dissolving the components (A) and (B) and various optional components in an organic solvent (hereinafter sometimes referred to as (S) component). .
As the component (S), any component can be used as long as it can dissolve each component to be used to form a uniform solution, and any one of conventionally known solvents for chemically amplified resists can be used. Two or more types can be appropriately selected and used.
For example, lactones such as γ-butyrolactone, ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, methyl-n-amyl ketone, methyl isoamyl ketone, 2-heptanone; multivalents such as ethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol, dipropylene glycol Alcohols: compounds having an ester bond such as ethylene glycol monoacetate, diethylene glycol monoacetate, or propylene glycol monoacetate, monomethyl ether, monoethyl ether of the polyhydric alcohols or the compound having an ester bond , Ether bond such as monoalkyl ether such as monopropyl ether, monobutyl ether or monophenyl ether Polyhydric alcohols derivatives, such as compounds having [Among these, propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA), propylene glycol monomethyl ether (PGME) are preferable];
Cyclic ethers such as dioxane and esters such as methyl lactate, ethyl lactate (EL), methyl acetate, ethyl acetate, butyl acetate, methyl pyruvate, ethyl pyruvate, methyl methoxypropionate, ethyl ethoxypropionate; Aromatic organic solvents such as anisole, ethyl benzyl ether, cresyl methyl ether, diphenyl ether, dibenzyl ether, phenetol, butyl phenyl ether, ethylbenzene, diethylbenzene, amylbenzene, isopropylbenzene, toluene, xylene, cymene, mesitylene, etc. be able to.
These organic solvents may be used independently and may be used as 2 or more types of mixed solvents.
Moreover, the mixed solvent which mixed PGMEA and the polar solvent is preferable. The mixing ratio (mass ratio) may be appropriately determined in consideration of the compatibility between PGMEA and the polar solvent, but is preferably 1: 9 to 9: 1, more preferably 2: 8 to 8: 2. It is preferable to be within the range.
More specifically, when EL is blended as a polar solvent, the mass ratio of PGMEA: EL is preferably 1: 9 to 9: 1, more preferably 2: 8 to 8: 2. Moreover, when mix | blending PGME as a polar solvent, the mass ratio of PGMEA: PGME becomes like this. Preferably it is 1: 9-9: 1, More preferably, it is 2: 8-8: 2, Most preferably, it is 5: 5 8: 2.
The amount of component (S) used is not particularly limited, but it is a concentration that can be applied to a substrate or the like, and is appropriately set according to the coating film thickness. -20% by mass, preferably 5-15% by mass.
≪パターン形成方法≫
本発明のパターン形成方法は、上記本発明のネガ型レジスト組成物を用いて基板上にレジスト膜を形成する工程、前記レジスト膜を露光する工程、前記レジスト膜を現像してレジストパターンを形成する工程を含むことを特徴とする。
より具体的には、例えば以下の様なレジストパターン形成方法によりレジストパターンを形成することができる。すなわち、まずシリコンウェーハのような基板上に、上記ネガ型レジスト組成物をスピンナーなどで塗布し、任意にプレベーク(PAB)を施してレジスト膜を形成する。形成されたレジスト膜を、例えば電子線描画装置、EUV露光装置等の露光装置を用いて、マスクパターンを介した露光、またはマスクパターンを介さない電子線の直接照射による描画等により選択的に露光した後、PEB(露光後加熱)を施す。
続いて、アルカリ現像液を用いて現像処理した後、リンス処理を行って、基板上の現像液および該現像液によって溶解したレジスト組成物を洗い流し、乾燥させて、レジストパターンを得る。
≪Pattern formation method≫
The pattern forming method of the present invention includes a step of forming a resist film on a substrate using the negative resist composition of the present invention, a step of exposing the resist film, and developing the resist film to form a resist pattern. Including a process.
More specifically, for example, a resist pattern can be formed by the following resist pattern forming method. That is, first, the negative resist composition is applied onto a substrate such as a silicon wafer with a spinner or the like, and optionally pre-baked (PAB) to form a resist film. The formed resist film is selectively exposed by, for example, exposure through a mask pattern or drawing by direct irradiation of an electron beam without using a mask pattern, using an exposure apparatus such as an electron beam lithography apparatus or an EUV exposure apparatus. After that, PEB (post-exposure heating) is performed.
Subsequently, after developing with an alkali developer, rinsing is performed, and the developer on the substrate and the resist composition dissolved by the developer are washed away and dried to obtain a resist pattern.
これらの工程は、周知の手法を用いて行うことができる。操作条件等は、使用するネガ型レジスト組成物の組成や特性に応じて適宜設定することが好ましい。
露光光源は、特に限定されず、ArFエキシマレーザー、KrFエキシマレーザー、F2エキシマレーザー、EUV(極紫外線)、VUV(真空紫外線)、電子線、X線、軟X線などの放射線を用いて行うことができる。特に、本発明にかかるネガ型レジスト組成物は、電子線またはEUV、特に電子線に対して有効である。
なお、場合によっては、上記アルカリ現像後ポストベーク工程を含んでもよいし、基板とレジスト膜との間には、有機系または無機系の反射防止膜を設けてもよい。
These steps can be performed using a known method. The operating conditions and the like are preferably set as appropriate according to the composition and characteristics of the negative resist composition to be used.
The exposure light source is not particularly limited, and is performed using radiation such as ArF excimer laser, KrF excimer laser, F 2 excimer laser, EUV (extreme ultraviolet), VUV (vacuum ultraviolet), electron beam, X-ray, soft X-ray. be able to. In particular, the negative resist composition according to the present invention is effective for electron beams or EUV, particularly electron beams.
In some cases, the post-baking step after alkali development may be included, and an organic or inorganic antireflection film may be provided between the substrate and the resist film.
上述したように、本発明の化合物(A−1)を含有するネガ型レジスト組成物、および該ネガ型レジスト組成物を用いるレジストパターン形成方法によれば、ラフネスの低減されたレジストパターンを形成できる。
ラフネスが低減される理由としては、化合物(A−1)が、上記式(I−1−3)で表されるトリス(ヒドロキシフェニル)メタン誘導体を基本骨格とし、そのフェノール性水酸基をラクトン環が加水分解されて開環したヒドロキシカルボン酸を有する基で保護した構造を有することにより、該化合物(A−1)を含有するネガ型レジスト組成物を用いて得られるレジスト膜の現像液に対する溶解挙動がより均一になるためと推測される。
すなわち、基材成分としてポリマーを用いる従来のレジストは、例えば、レジスト膜を形成するためのスピンコーティング過程において、親水性の高い分子同士、疎水性の高い分子同士がそれぞれ部分的に局在化し、それによってレジスト膜中の(B)成分等の各種成分の分布にもばらつきが生じる。また、ヒドロキシカルボン酸を有するポリマーにおいては、ヒドロキシカルボン酸を有する基の分布やラクトン環形成の度合いにムラが生じやすい。そのため、露光部と未露光部との界面において、発生した酸によるヒドロキシカルボン酸を有する基のラクトン環形成反応(ラクトン閉環反応)が進行する際の進行度が均一でなかったり、ラクトン閉環反応後の各基材成分の分子のアルカリ溶解性にばらつきが生じ、レジスト膜の溶解速度にもばらつきが生じる等によりラフネスが大きくなっていたと考えられる。
As described above, according to the negative resist composition containing the compound (A-1) of the present invention and the resist pattern forming method using the negative resist composition, a resist pattern with reduced roughness can be formed. .
The reason why the roughness is reduced is that the compound (A-1) has a tris (hydroxyphenyl) methane derivative represented by the above formula (I-1-3) as a basic skeleton, and the lactone ring has a phenolic hydroxyl group. Dissolving behavior of a resist film obtained by using a negative resist composition containing the compound (A-1) in a developer by having a structure protected with a group having a hydrolyzed and ring-opened hydroxycarboxylic acid Is assumed to be more uniform.
That is, the conventional resist using a polymer as a base component, for example, in a spin coating process for forming a resist film, highly hydrophilic molecules, highly hydrophobic molecules are partially localized, As a result, the distribution of various components such as the component (B) in the resist film also varies. Further, in a polymer having a hydroxycarboxylic acid, unevenness is likely to occur in the distribution of the group having the hydroxycarboxylic acid and the degree of lactone ring formation. Therefore, at the interface between the exposed part and the unexposed part, the degree of progress when the lactone ring formation reaction (lactone ring-closing reaction) of the group having hydroxycarboxylic acid by the generated acid proceeds is not uniform, or after the lactone ring-closing reaction It is considered that the roughness was increased due to variations in the alkali solubility of the molecules of each of the substrate components and variations in the dissolution rate of the resist film.
一方、本発明において、化合物(A−1)は、上記構造を有することにより、分子間の物理的、化学的な性質(分子量、親水性、極性など)の差が少ないと推測される。特に、ヒドロキシカルボン酸を有する基の分布状態が比較的均一となっており、そのことがラフネスの改善に寄与していると考えられる。すなわち、化合物(A−1)の基本構造となる上記式(I−1−3)で表されるトリス(ヒドロキシフェニル)メタン誘導体は、脂肪族環式基または芳香族環式基であるXを中心として、該Xに2つのベンゼン環(内側ベンゼン環)が結合し、該内側ベンゼン環に、それぞれ、1つの炭素原子を介して2つのベンゼン環(外側ベンゼン環)が結合し、2つの内側ベンゼン環および4つの外側ベンゼン環にそれぞれ1つ以上の水酸基が結合した構造を有している。かかる構造においては、立体障害により、内側ベンゼン環に結合した水酸基(内側水酸基)に比べ、外側ベンゼン環に結合した水酸基(外側水酸基)の方に、ヒドロキシカルボン酸を有する基が導入されやすくなっていると推測される。特に、上記一般式(A−2−3)、(A−2−4)で表される化合物のように、内側水酸基のパラ位に脂肪族環式基または芳香族環式基が結合している場合に、該立体障害効果が大きいと推測される。このような立体障害効果により、ヒドロキシカルボン酸を有する基により保護される水酸基の位置や数のばらつきが小さくなり、ヒドロキシカルボン酸を有する基の分布状態が比較的均一となって、親水性や極性も均一になっていると考えられる。そのため、該化合物(A−1)を含有するネガ型レジスト組成物を用いて得られるレジスト膜の性質が均一になり、ラフネスが低減できると考えられる。
さらに、本発明により形成されるレジストパターンは、解像性にも優れている。
On the other hand, in the present invention, it is presumed that the compound (A-1) has a difference in physical and chemical properties (molecular weight, hydrophilicity, polarity, etc.) between molecules due to the above structure. In particular, the distribution state of the group having hydroxycarboxylic acid is relatively uniform, which is considered to contribute to the improvement of roughness. That is, the tris (hydroxyphenyl) methane derivative represented by the above formula (I-1-3) which is the basic structure of the compound (A-1) is an aliphatic cyclic group or an aromatic cyclic group X. As a center, two benzene rings (inner benzene ring) are bonded to X, and two benzene rings (outer benzene ring) are bonded to the inner benzene ring via one carbon atom, respectively. It has a structure in which one or more hydroxyl groups are bonded to each of the benzene ring and the four outer benzene rings. In such a structure, a group having a hydroxycarboxylic acid is more easily introduced into a hydroxyl group bonded to the outer benzene ring (outer hydroxyl group) than a hydroxyl group bonded to the inner benzene ring (inner hydroxyl group) due to steric hindrance. It is estimated that In particular, as in the compounds represented by the general formulas (A-2-3) and (A-2-4), an aliphatic cyclic group or an aromatic cyclic group is bonded to the para position of the inner hydroxyl group. The steric hindrance effect is estimated to be large. Such a steric hindrance effect reduces variations in the position and number of hydroxyl groups protected by a group having a hydroxycarboxylic acid, makes the distribution of groups having a hydroxycarboxylic acid relatively uniform, and improves hydrophilicity and polarity. Is also considered to be uniform. Therefore, it is considered that the properties of the resist film obtained using the negative resist composition containing the compound (A-1) become uniform and the roughness can be reduced.
Furthermore, the resist pattern formed by the present invention is also excellent in resolution.
以下、本発明の実施例を説明するが、本発明の範囲はこれらの実施例に限定されるものではない。 Examples of the present invention will be described below, but the scope of the present invention is not limited to these examples.
合成例1(1,3−ビス(3−ホルミル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)−アダマンタンの合成)
2L四つ口フラスコにトリフルオロ酢酸615.6g(5.4mol)を計り取り、ヘキサメチレンテトラミン126.0g(0.9mol)を室温で1時間かけて滴下し、混合した。その混合液中に、1,3−ビス(3−メチル−4−ヒドロキシフェニル)−アダマンタン104.4g(0.3mol)を、70℃で1時間かけて粉体間欠添加し、その後90℃で25時間撹拌を続けた。この反応液に水210.0gを70℃添加し、2時間30分温度を保持したまま攪拌後(攪拌中に結晶が析出)、冷却を行い16質量%水酸化ナトリウム水溶液で中和した。この中和液を60℃まで昇温して酢酸エチル100gを加えて、放冷、ろ過を行い粗結晶126.8gを得た。この粗結晶と酢酸エチル1204.6g,水150gを、2L4つ口フラスコに仕込み、70℃まで昇温溶解後、10分間静置し、水層を抜き取り、さらに水100gを加え、同様の操作で水洗、分液を行った。その後、減圧で濃縮を行い溶媒962.3gを除去した(濃縮中に結晶が析出)。これを23℃まで冷却し、ろ過、乾燥を経て淡黄色粉末の目的物(1,3−ビス(3−ホルミル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)−アダマンタン)68.2g(収率56.3%(対1,3−ビス(3−メチル−4−ヒドロキシフェニル)−アダマンタン))を得た。
Synthesis Example 1 (Synthesis of 1,3-bis (3-formyl-4-hydroxy-5-methylphenyl) -adamantane)
In a 2 L four-necked flask, 615.6 g (5.4 mol) of trifluoroacetic acid was weighed, and 126.0 g (0.9 mol) of hexamethylenetetramine was added dropwise at room temperature over 1 hour and mixed. Into the mixture, 104.4 g (0.3 mol) of 1,3-bis (3-methyl-4-hydroxyphenyl) -adamantane was intermittently added at 70 ° C. over 1 hour, and then at 90 ° C. Stirring was continued for 25 hours. To this reaction solution, 210.0 g of water was added at 70 ° C., and the mixture was stirred for 2 hours and 30 minutes (crystals were precipitated during stirring), then cooled and neutralized with a 16% by mass aqueous sodium hydroxide solution. The neutralized solution was heated to 60 ° C., 100 g of ethyl acetate was added, and the mixture was allowed to cool and filtered to obtain 126.8 g of crude crystals. The crude crystals, 1204.6 g of ethyl acetate, and 150 g of water were charged into a 2 L four-necked flask, heated to 70 ° C. and dissolved, allowed to stand for 10 minutes, the aqueous layer was extracted, and 100 g of water was further added. Water washing and liquid separation were performed. Thereafter, concentration was performed under reduced pressure to remove 962.3 g of the solvent (crystals precipitated during concentration). This was cooled to 23 ° C., filtered, and dried to give 68.2 g (yield 56. 6) of the desired product (1,3-bis (3-formyl-4-hydroxy-5-methylphenyl) -adamantane) as a pale yellow powder. 3% (vs. 1,3-bis (3-methyl-4-hydroxyphenyl) -adamantane)) was obtained.
得られた目的物について、物性分析および同定を行った。その結果を以下に示す。
(物性)・純度95.5%(HPLC(高性能液体クロマトグラフィー))・融点182.5℃(DSC peaktop)(同定)・質量分析:LC−MS(液体クロマトグラフィー−質量分析)(APCI−)
分析結果:分子量403(M−H)−
・1H−NMR(400MHz、溶媒:DMSO−d6)
分析結果:下記のとおり。
The obtained object was subjected to physical property analysis and identification. The results are shown below.
(Physical properties)-Purity 95.5% (HPLC (high performance liquid chromatography))-Melting point 182.5 ° C (DSC peaktop) (identification)-Mass spectrometry: LC-MS (liquid chromatography-mass spectrometry) (APCI- )
Analysis result: molecular weight 403 (M−H) −
1 H-NMR (400 MHz, solvent: DMSO-d6)
Analysis results: as follows.
合成例2(1,3−ビス[3−{ビス(2,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)メチル}−5−メチル−4−ヒドロキシフェニル]−アダマンタン)の合成)
2,5−キシレノール16g(0.13mol),メタノール16gを500mL4つ口フラスコに仕込み、そこに30℃で塩酸ガス12.8gを吹き込んだ後、2,5−キシレノール32.8g(0.27mol)をメタノール71.2gに溶解させた溶液を滴下し、上記合成例1で得られた1,3−ビス(3−ホルミル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)−アダマンタン32.3g(0.08mol)を25℃で1時間50分かけて添加し、反応を行った。その後、40℃で3時間後攪拌反応を行った。
Synthesis Example 2 (Synthesis of 1,3-bis [3- {bis (2,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl) methyl} -5-methyl-4-hydroxyphenyl] -adamantane)
After charging 16 g of 2,5-xylenol and 16 g of methanol into a 500 mL four-necked flask, 12.8 g of hydrochloric acid gas was blown into the flask at 30 ° C., and then 32.8 g (0.27 mol) of 2,5-xylenol. Was added dropwise to 71.2 g of methanol, and 32.3 g (0.08 mol) of 1,3-bis (3-formyl-4-hydroxy-5-methylphenyl) -adamantane obtained in Synthesis Example 1 above was added. ) Was added at 25 ° C. over 1 hour and 50 minutes to carry out the reaction. Thereafter, a stirring reaction was carried out at 40 ° C. for 3 hours.
次いで16質量%水酸化ナトリウム水溶液87.8gで中和を行い、60℃まで昇温し、トルエン137gを加えた後、常圧で濃縮を行い溶媒98gを除去した。そこにトルエン69gを加えて、冷却、ろ過を行い粗結晶110gを得た。この粗結晶とメチルイソブチルケトン120g,水60gを500L4つ口フラスコに仕込み、70℃まで昇温溶解後、10分間静置し、水層を抜き取り、さらに水60gを加え、同様の操作で水洗、分液を行った。その後、常圧で濃縮を行い溶媒96g除去させてトルエン160gを添加した。これを25℃まで冷却し、ろ過、乾燥を経て淡黄白色粉末の目的物36.4g(多価フェノール化合物(I−1−31))(収率53.1%(対1,3−ビス(3−ホルミル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)−アダマンタン))を得た。 Next, neutralization was performed with 87.8 g of a 16% by mass aqueous sodium hydroxide solution, the temperature was raised to 60 ° C., 137 g of toluene was added, and the mixture was concentrated at normal pressure to remove 98 g of the solvent. Thereto was added 69 g of toluene, followed by cooling and filtration to obtain 110 g of crude crystals. The crude crystal, 120 g of methyl isobutyl ketone, and 60 g of water were charged into a 500 L four-necked flask, heated to 70 ° C. and dissolved, allowed to stand for 10 minutes, the aqueous layer was taken out, 60 g of water was further added, Liquid separation was performed. Thereafter, concentration was performed at normal pressure to remove 96 g of the solvent, and 160 g of toluene was added. This was cooled to 25 ° C., filtered and dried, and then 36.4 g (polyhydric phenol compound (I-1-31)) of a pale yellowish white powder (yield 53.1% (vs. 1,3-bis). (3-formyl-4-hydroxy-5-methylphenyl) -adamantane)) was obtained.
(実施例1)
γ−ブチロラクトン誘導体(化合物(1))の合成
1リットルフラスコ中に、上記多価フェノール化合物(I−1−31)(1,3−ビス[3−{ビス(2,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)メチル}−5−メチル−4−ヒドロキシフェニル]−アダマンタン、15g), 炭酸カリウム(7 g)を入れ,アセトン(300ml)を加え,よく撹拌した。そこに,α−ブロモ−γ−ブチロラクトン(6.0g)のアセトン(50ml)溶液を室温で加えた後,混合溶液を50℃で2時間撹拌した。反応後,水(50ml)を加え,アセトンを減圧留去した。
(Example 1)
Synthesis of γ-butyrolactone derivative (compound (1)) In a 1-liter flask, the above polyphenol compound (I-1-31) (1,3-bis [3- {bis (2,5-dimethyl-4-) is synthesized. Hydroxyphenyl) methyl} -5-methyl-4-hydroxyphenyl] -adamantane, 15 g), potassium carbonate (7 g) was added and acetone (300 ml) was added and stirred well. A solution of α-bromo-γ-butyrolactone (6.0 g) in acetone (50 ml) was added thereto at room temperature, and the mixed solution was stirred at 50 ° C. for 2 hours. After the reaction, water (50 ml) was added and acetone was distilled off under reduced pressure.
(実施例2)
γ−ヒドロキシカルボン酸誘導体(化合物(2))の合成
THF(300 ml)を加え,撹拌しながら,pHが約11になるまで2.38%のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)水溶液を加えた。2時間室温で撹拌した後,THFを減圧留去し,酢酸ブチル(200ml)を加え,激しく撹拌しながらpHが約5になるまで1%塩酸水溶液を加えた。有機層を水,飽和食塩水で洗浄し,硫酸ナトリウムで乾燥後,濃縮し,パターン形成用基材(γ−ヒドロキシカルボン酸誘導体(化合物(2)))(16g)を得た。
(Example 2)
Synthesis of γ-hydroxycarboxylic acid derivative (compound (2)) THF (300 ml) was added, and 2.38% tetramethylammonium hydroxide (TMAH) aqueous solution was added with stirring until the pH reached about 11. After stirring at room temperature for 2 hours, THF was distilled off under reduced pressure, butyl acetate (200 ml) was added, and 1% aqueous hydrochloric acid was added until the pH reached about 5 with vigorous stirring. The organic layer was washed with water and saturated brine, dried over sodium sulfate, and concentrated to obtain a pattern forming substrate (γ-hydroxycarboxylic acid derivative (compound (2))) (16 g).
化合物(2)について、1H−NMR、IRによる分析を行った。その結果を以下に示した。
1H−NMRデータ(アセトン−d6、300MHz、内部標準:TMS):δ(ppm)=6.52−6.98 m 12H Hc,5.78−5.90 m 2H Hb,4.84−4.97 m 2H Hf,3.55−3.88 m 4H Hh,1.92−2.36 m 34H Ha,i,j,g,1.60−1.90 m 14H Hd,e。
IRデータ:3445cm−1,2920cm−1,1722cm−1,1291cm−1。
これらの結果から、化合物(2)が下記に示す構造を有することが確認できた。
また、1H−NMRから求めたγ−ヒドロキシカルボン酸の導入数は、1分子当たり平均2.0個であった。更に、上記γ−ブチロラクトン誘導体(化合物(1))が、上記式(1)で表される化合物であり、γ−ラクトン環の導入数が、1分子当たり平均2.0個であったことを確認した。
The compound (2) was analyzed by 1H-NMR and IR. The results are shown below.
1H-NMR data (acetone-d6, 300 MHz, internal standard: TMS): δ (ppm) = 6.52-6.98 m 12H H c , 5.78-5.90 m 2H H b , 4.84- 4.97 m 2H H f , 3.55-3.88 m 4H H h , 1.92-2.36 m 34H H a, i, j, g , 1.60-1.90 m 14H H d, e .
IR data: 3445cm -1, 2920cm -1, 1722cm -1, 1291cm -1.
From these results, it was confirmed that the compound (2) had the structure shown below.
The number of γ-hydroxycarboxylic acids introduced from 1 H-NMR was 2.0 on average per molecule. Furthermore, the γ-butyrolactone derivative (compound (1)) is a compound represented by the above formula (1), and the average number of γ-lactone rings introduced was 2.0 per molecule. confirmed.
α−ブロモ−γ−ブチロラクトンの投入量を適宜変更し、上記と同様の手法によって種々の導入率を持つγ−ヒドロキシカルボン酸誘導体(化合物(3)〜(5))を得た。 The input amount of α-bromo-γ-butyrolactone was appropriately changed, and γ-hydroxycarboxylic acid derivatives (compounds (3) to (5)) having various introduction rates were obtained by the same method as described above.
合成例3(1,3−ビス[3−{ビス(2−メチル−4−ヒドロキシ−5−シクロヘキシルフェニル)メチル}−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル]−アダマンタン)の合成)
2−シクロヘキシル−5−メチルフェノール25g(0.13mol),メタノール16gを500mL4つ口フラスコに仕込み、そこに30℃で塩酸ガス12.8gを吹き込んだ後、2−シクロヘキシル−5−メチルフェノール51g(0.27mol)をメタノール71.2gに溶解させた溶液を滴下し、上記合成例1で得られた1,3−ビス(3−ホルミル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)−アダマンタン32.3g(0.08mol)を25℃で1時間50分かけて添加し、反応を行った。その後、40℃で3時間後攪拌反応を行った。
Synthesis Example 3 (Synthesis of 1,3-bis [3- {bis (2-methyl-4-hydroxy-5-cyclohexylphenyl) methyl} -4-hydroxy-5-methylphenyl] -adamantane)
After charging 25 g (0.13 mol) of 2-cyclohexyl-5-methylphenol and 16 g of methanol into a 500 mL four-necked flask, and blowing 12.8 g of hydrochloric acid gas at 30 ° C., 51 g of 2-cyclohexyl-5-methylphenol ( 0.27 mol) in 71.2 g of methanol was added dropwise, and 32.3 g of 1,3-bis (3-formyl-4-hydroxy-5-methylphenyl) -adamantane obtained in Synthesis Example 1 above. (0.08 mol) was added at 25 ° C. over 1 hour and 50 minutes to carry out the reaction. Thereafter, a stirring reaction was carried out at 40 ° C. for 3 hours.
次いで16質量%水酸化ナトリウム水溶液87.8gで中和を行い、60℃まで昇温し、トルエン137gを加えた後、常圧で濃縮を行い溶媒98gを除去した。そこにトルエン69gを加えて、冷却、ろ過を行い粗結晶110gを得た。この粗結晶とメチルイソブチルケトン120g,水60gを500L4つ口フラスコに仕込み、70℃まで昇温溶解後、10分間静置し、水層を抜き取り、さらに水60gを加え、同様の操作で水洗、分液を行った。その後、常圧で濃縮を行い溶媒96g除去させてトルエン160gを添加した。これを25℃まで冷却し、ろ過、乾燥を経て目的物(多価フェノール化合物(I−1−32))を得た。 Next, neutralization was performed with 87.8 g of a 16% by mass aqueous sodium hydroxide solution, the temperature was raised to 60 ° C., 137 g of toluene was added, and the mixture was concentrated at normal pressure to remove 98 g of the solvent. Thereto was added 69 g of toluene, followed by cooling and filtration to obtain 110 g of crude crystals. The crude crystal, 120 g of methyl isobutyl ketone, and 60 g of water were charged into a 500 L four-necked flask, heated to 70 ° C. and dissolved, allowed to stand for 10 minutes, the aqueous layer was extracted, 60 g of water was further added, and water washing was performed in the same manner. Liquid separation was performed. Thereafter, concentration was performed at normal pressure to remove 96 g of the solvent, and 160 g of toluene was added. This was cooled to 25 ° C., and the target product (polyhydric phenol compound (I-1-32)) was obtained through filtration and drying.
(実施例3)
γ−ブチロラクトン誘導体(化合物(6))の合成
1リットルフラスコ中に、上記多価フェノール化合物(I−1−32)(1,3−ビス[3−{ビス(2−メチル−4−ヒドロキシ−5−シクロヘキシルフェニル)メチル}−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル]−アダマンタン、15g), 炭酸カリウム(7 g)を入れ,アセトン(300ml)を加え,よく撹拌した。そこに,α−ブロモ−γ−ブチロラクトン(6.0g)のアセトン(50ml)溶液を室温で加えた後,混合溶液を50℃で2時間撹拌した。反応後,水(50 ml)を加え,アセトンを減圧留去した。
(Example 3)
Synthesis of γ-butyrolactone derivative (compound (6)) In a 1 liter flask, the above polyphenol compound (I-1-32) (1,3-bis [3- {bis (2-methyl-4-hydroxy-) 5-cyclohexylphenyl) methyl} -4-hydroxy-5-methylphenyl] -adamantane, 15 g), potassium carbonate (7 g) was added, and acetone (300 ml) was added and stirred well. A solution of α-bromo-γ-butyrolactone (6.0 g) in acetone (50 ml) was added thereto at room temperature, and the mixed solution was stirred at 50 ° C. for 2 hours. After the reaction, water (50 ml) was added and acetone was distilled off under reduced pressure.
(実施例4)
γ−ヒドロキシカルボン酸誘導体(化合物(7)〜(10))の合成
THF(300ml)を加え,撹拌しながら,pHが約11になるまで2.38%TMAH水溶液を加えた。2時間室温で撹拌した後,THFを減圧留去し,酢酸エチル(200ml)を加え,激しく撹拌しながらpHが約5になるまで1%塩酸水溶液を加えた。有機層を水,飽和食塩水で洗浄し,硫酸ナトリウムで乾燥後,濃縮し,パターン形成用基材(γ−ヒドロキシカルボン酸誘導体(化合物(7)))(16g)を得た。
Example 4
Synthesis of γ-hydroxycarboxylic acid derivative (compounds (7) to (10)) THF (300 ml) was added, and 2.38% TMAH aqueous solution was added with stirring until pH was about 11. After stirring at room temperature for 2 hours, THF was distilled off under reduced pressure, ethyl acetate (200 ml) was added, and 1% aqueous hydrochloric acid was added until the pH reached about 5 with vigorous stirring. The organic layer was washed with water and saturated brine, dried over sodium sulfate, and concentrated to obtain a pattern forming substrate (γ-hydroxycarboxylic acid derivative (compound (7))) (16 g).
化合物(7)について、1H−NMR、IRによる分析を行った。その結果を以下に示した。
1H−NMRデータ(アセトン−d6、300MHz、内部標準:TMS):δ(ppm)=6.49−7.05 m 12H Hc,5.93−6.09 m 2H Hb,4.78−4.95 m 2H Hf,3.55−3.88 m 4H Hh,1.05−2.38 m 80H Ha,d,e,g,i,j。
IRデータ:3389cm−1,2920cm−1,2835cm−1,1730cm−1。
これらの結果から、化合物(7)が下記に示す構造を有することが確認できた。また、1H−NMRから求めたγ−ヒドロキシカルボン酸の導入数は,1分子当たり平均2.0個であった。更に、上記γ−ブチロラクトン誘導体(化合物(6))が、上記式(6)で表される化合物であり、γ−ラクトン環の導入数が、1分子当たり平均2.0個であったことを確認した。
Compound (7) was analyzed by 1H-NMR and IR. The results are shown below.
1H-NMR data (acetone-d6, 300 MHz, internal standard: TMS): δ (ppm) = 6.49-7.05 m 12H H c , 5.93-6.09 m 2H H b , 4.78- 4.95 m 2H H f , 3.55-3.88 m 4H H h , 1.05-2.38 m 80H H a, d, e, g, i, j .
IR data: 3389 cm −1 , 2920 cm −1 , 2835 cm −1 , 1730 cm −1 .
From these results, it was confirmed that the compound (7) had the structure shown below. The number of γ-hydroxycarboxylic acids introduced from 1 H-NMR was 2.0 on average per molecule. Further, the γ-butyrolactone derivative (compound (6)) is a compound represented by the above formula (6), and the average number of γ-lactone rings introduced was 2.0 per molecule. confirmed.
α−ブロモ−γ−ブチロラクトンの投入量を適宜変更し、上記と同様の手法によって種々の導入率を持つγ−ヒドロキシカルボン酸誘導体(化合物(8)〜(10))を得た。 The input amount of α-bromo-γ-butyrolactone was appropriately changed, and γ-hydroxycarboxylic acid derivatives (compounds (8) to (10)) having various introduction rates were obtained by the same method as described above.
(実施例5、6)
表1に示す各成分を混合、溶解してネガ型レジスト組成物溶液を得た。
(Examples 5 and 6)
Each component shown in Table 1 was mixed and dissolved to obtain a negative resist composition solution.
表3において、[]内の数値は配合量(質量部)を示す。
(A)−1:化合物(4)
(A)−2:化合物(9)
(B)−1:トリフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート
(S)−1:プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)
In Table 3, the numerical value in [] shows a compounding quantity (part by mass).
(A) -1: Compound (4)
(A) -2: Compound (9)
(B) -1: Triphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate (S) -1: Propylene glycol monomethyl ether (PGME)
次いで、得られたネガ型レジスト組成物溶液を用いて解像性の評価を行った。
ネガ型レジスト組成物溶液を、ヘキサメチルジシラザン処理を施した8インチシリコン基板上にスピンナーを用いて均一に塗布し、100℃にて90秒間ベーク処理(PAB)を行ってレジスト膜(膜厚150nm)を成膜した。
該レジスト膜に対し、電子線描画機HL−800D(VSB)(Hitachi社製)を用い、加速電圧75kVにて描画(露光)を行い、100℃にて120秒間のベーク処理(PEB)を行い、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)の0.79質量%水溶液(23℃)を用いて50秒間の現像を行った後、純水にて30秒間リンスして、ラインアンドスペース(L/S)パターンを形成した。
100nmのL/Sパターンが1:1に形成される最適露光量Eop(μC/cm2)を求め、該Eopにおける限界解像度(nm)を、走査型電子顕微鏡S−9220(Hitachi社製)を用いて求めた。その結果を表4に示す。
Next, the resolution was evaluated using the obtained negative resist composition solution.
A negative resist composition solution was uniformly applied on an 8-inch silicon substrate subjected to hexamethyldisilazane treatment using a spinner, and baked (PAB) at 100 ° C. for 90 seconds to obtain a resist film (film thickness) 150 nm) was formed.
The resist film is drawn (exposure) at an acceleration voltage of 75 kV using an electron beam lithography machine HL-800D (VSB) (manufactured by Hitachi), and baked (PEB) at 100 ° C. for 120 seconds. After developing for 50 seconds using a 0.79 mass% aqueous solution (23 ° C.) of tetramethylammonium hydroxide (TMAH), rinsing with pure water for 30 seconds, line and space (L / S) A pattern was formed.
The optimum exposure dose Eop (μC / cm 2 ) at which a 100 nm L / S pattern is formed 1: 1 is obtained, and the limit resolution (nm) at the Eop is determined by a scanning electron microscope S-9220 (manufactured by Hitachi). Obtained using. The results are shown in Table 4.
上記結果から明らかなように、化合物(A)−1、(A)−2を用いた実施例5、6のネガ型レジスト組成物から、解像性の高いレジストパターンを得ることができた。 As is clear from the above results, a resist pattern with high resolution could be obtained from the negative resist compositions of Examples 5 and 6 using the compounds (A) -1 and (A) -2.
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