JP6726449B2 - Method for forming resist pattern, shrink agent composition and method for producing shrink agent composition - Google Patents
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Description
本発明は、レジストパターン形成方法、シュリンク剤組成物及びシュリンク剤組成物の製造方法に関する。 The present invention relates to a resist pattern forming method, a shrink agent composition, and a method for producing a shrink agent composition.
リソグラフィー技術においては、例えば基板の上にレジスト材料からなるレジスト膜を形成し、該レジスト膜に対し、所定のパターンが形成されたマスクを介して、光、電子線等の放射線にて選択的露光を行い、現像処理を施すことにより、前記レジスト膜に所定形状のレジストパターンを形成する工程が行われる。
露光した部分が現像液に溶解する特性に変化するレジスト材料をポジ型、露光した部分が現像液に溶解しない特性に変化するレジスト材料をネガ型という。
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(高エネルギー化)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(高エネルギー)の電子線、EUV(極紫外線)やX線などについても検討が行われている。
In the lithography technique, for example, a resist film made of a resist material is formed on a substrate, and the resist film is selectively exposed to radiation such as light or an electron beam through a mask on which a predetermined pattern is formed. And performing a development process to form a resist pattern having a predetermined shape on the resist film.
A resist material in which the exposed portion changes to a characteristic that dissolves in a developing solution is called a positive type, and a resist material in which the exposed portion changes to a characteristic that does not dissolve in a developing solution is called a negative type.
2. Description of the Related Art In recent years, in the manufacture of semiconductor devices and liquid crystal display devices, miniaturization of patterns has been rapidly advanced due to the progress of lithography technology.
As a method of miniaturization, generally, the wavelength of an exposure light source is shortened (energy is increased). Specifically, conventionally, ultraviolet rays typified by g-line and i-line have been used, but now, mass production of semiconductor elements using KrF excimer laser or ArF excimer laser has started. Further, electron beams, EUV (extreme ultraviolet), X-rays, etc. having a shorter wavelength (high energy) than these excimer lasers are also being studied.
より微細なパターンを提供する方法として、パターンを厚肉化することにより、ホールパターンをシュリンク(縮小)する方法が提案されている。
例えば特許文献1には、レジストパターンを被覆し、パターンを厚肉化するための組成物として、アリルアミンのポリマーを含有する組成物が記載されている。
また特許文献2には、アミン系のポリマーを用いてレジストパターンの厚肉化し、微細パターンを形成する方法が記載されている。
As a method of providing a finer pattern, a method of shrinking the hole pattern by making the pattern thicker has been proposed.
For example,
しかしながら、特許文献1〜2に記載された発明等において、パターンを縮小化した微細パターンを得るためには改良の余地があった。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、パターンを縮小することにより、良好な微細パターンを得ることができるレジストパターン形成方法を提供することを課題とする。
However, in the inventions described in
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a resist pattern forming method capable of obtaining a good fine pattern by reducing the pattern.
本発明の第1の態様は、支持体上に第1のレジストパターンを形成する工程Aと、前記第1のレジストパターンを被覆するように、シュリンク剤組成物を塗布する工程Bと、前記工程Bで得られた、シュリンク剤組成物に被覆された前記第1のレジストパターン表面に、現像液不溶性領域を形成する工程Cと、前記被覆された第1のレジストパターンを現像する工程Dと、を有し、前記シュリンク剤組成物が、高分子化合物(X)を含有し、前記高分子化合物(X)の分散度(重量平均分子量/数平均分子量)が1.5以下であることを特徴とする、レジストパターン形成方法である。
本発明の第2の態様は、レジストパターンを被覆し、該レジストパターンを厚肉化するために用いられるシュリンク剤組成物であって、高分子化合物(X)を含有し、前記高分子化合物(X)の分散度(重量平均分子量/数平均分子量)が1.5以下であることを特徴とするシュリンク剤組成物である。
本発明の第3の態様は、再沈殿により精製する工程を有する、本発明の第2の態様のシュリンク剤組成物の製造方法である。
A first aspect of the present invention includes a step A of forming a first resist pattern on a support, a step B of applying a shrink agent composition so as to cover the first resist pattern, and the step of A step C of forming a developer insoluble region on the surface of the first resist pattern coated with the shrink agent composition obtained in B, and a step D of developing the coated first resist pattern, And the degree of dispersion (weight average molecular weight/number average molecular weight) of the polymer compound (X) is 1.5 or less. And a resist pattern forming method.
A second aspect of the present invention is a shrink agent composition used for coating a resist pattern and increasing the thickness of the resist pattern, which comprises the polymer compound (X), The shrinkage agent composition is characterized in that the degree of dispersion (X) (weight average molecular weight/number average molecular weight) is 1.5 or less.
A third aspect of the present invention is a method for producing the shrink agent composition according to the second aspect of the present invention, which has a step of purifying by reprecipitation.
本発明によれば、パターンを縮小することにより、良好な微細パターンを得ることができるレジストパターン形成方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a resist pattern forming method capable of obtaining a good fine pattern by reducing the pattern.
本明細書及び本特許請求の範囲において、「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。
「アルキル基」は、特に断りがない限り、直鎖状、分岐鎖状及び環状の1価の飽和炭化水素基を包含するものとする。
「アルキレン基」は、特に断りがない限り、直鎖状、分岐鎖状及び環状の2価の飽和炭化水素基を包含するものとする。アルコキシ基中のアルキル基も同様である。
「ハロゲン化アルキル基」は、アルキル基の水素原子の一部又は全部がハロゲン原子で置換された基であり、該ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられる。
「フッ素化アルキル基」又は「フッ素化アルキレン基」は、アルキル基又はアルキレン基の水素原子の一部又は全部がフッ素原子で置換された基をいう。
「構成単位」とは、高分子化合物(樹脂、重合体、共重合体)を構成するモノマー単位(単量体単位)を意味する。
「アクリル酸エステルから誘導される構成単位」とは、アクリル酸エステルのエチレン性二重結合が開裂して構成される構成単位を意味する。
「アクリル酸エステル」は、アクリル酸(CH2=CH−COOH)のカルボキシ基末端の水素原子が有機基で置換された化合物である。
アクリル酸エステルは、α位の炭素原子に結合した水素原子が置換基で置換されていてもよい。該α位の炭素原子に結合した水素原子を置換する置換基(Rα)は、水素原子以外の原子又は基であり、たとえば炭素数1〜5のアルキル基、炭素数1〜5のハロゲン化アルキル基、ヒドロキシアルキル基等が挙げられる。なお、アクリル酸エステルのα位の炭素原子とは、特に断りがない限り、カルボニル基が結合している炭素原子のことである。
以下、α位の炭素原子に結合した水素原子が置換基で置換されたアクリル酸エステルをα置換アクリル酸エステルということがある。また、アクリル酸エステルとα置換アクリル酸エステルとを包括して「(α置換)アクリル酸エステル」ということがある。
「ヒドロキシスチレン誘導体から誘導される構成単位」とは、ヒドロキシスチレン若しくはヒドロキシスチレン誘導体のエチレン性二重結合が開裂して構成される構成単位を意味する。
「ヒドロキシスチレン誘導体」とは、ヒドロキシスチレンのα位の水素原子がアルキル基、ハロゲン化アルキル基等の他の置換基に置換されたもの、並びにそれらの誘導体を含む概念とする。それらの誘導体としては、α位の水素原子が置換基に置換されていてもよいヒドロキシスチレンの水酸基の水素原子を有機基で置換したもの、α位の水素原子が置換基に置換されていてもよいヒドロキシスチレンのベンゼン環に、水酸基以外の置換基が結合したもの、等が挙げられる。なお、α位(α位の炭素原子)とは、特に断りがない限り、ベンゼン環が結合している炭素原子のことをいう。
ヒドロキシスチレンのα位の水素原子を置換する置換基としては、前記α置換アクリル酸エステルにおいて、α位の置換基として挙げたものと同様のものが挙げられる。
「ビニル安息香酸若しくはビニル安息香酸誘導体から誘導される構成単位」とは、ビニル安息香酸若しくはビニル安息香酸誘導体のエチレン性二重結合が開裂して構成される構成単位を意味する。
「ビニル安息香酸誘導体」とは、ビニル安息香酸のα位の水素原子がアルキル基、ハロゲン化アルキル基等の他の置換基に置換されたもの、並びにそれらの誘導体を含む概念とする。それらの誘導体としては、α位の水素原子が置換基に置換されていてもよいビニル安息香酸のカルボキシ基の水素原子を有機基で置換したもの、α位の水素原子が置換基に置換されていてもよいビニル安息香酸のベンゼン環に、水酸基およびカルボキシ基以外の置換基が結合したもの、等が挙げられる。なお、α位(α位の炭素原子)とは、特に断りがない限り、ベンゼン環が結合している炭素原子のことをいう。
「スチレン誘導体」とは、スチレンのα位の水素原子がアルキル基、ハロゲン化アルキル基等の他の置換基に置換されたものを意味する。
「スチレンから誘導される構成単位」、「スチレン誘導体から誘導される構成単位」とは、スチレン又はスチレン誘導体のエチレン性二重結合が開裂して構成される構成単位を意味する。
上記α位の置換基としてのアルキル基は、直鎖状または分岐鎖状のアルキル基が好ましく、具体的には、炭素数1〜5のアルキル基(メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基)等が挙げられる。
また、α位の置換基としてのハロゲン化アルキル基は、具体的には、上記「α位の置換基としてのアルキル基」の水素原子の一部または全部を、ハロゲン原子で置換した基が挙げられる。該ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられ、特にフッ素原子が好ましい。
また、α位の置換基としてのヒドロキシアルキル基は、具体的には、上記「α位の置換基としてのアルキル基」の水素原子の一部または全部を、水酸基で置換した基が挙げられる。該ヒドロキシアルキル基における水酸基の数は、1〜5が好ましく、1が最も好ましい。
「置換基を有していてもよい」と記載する場合、水素原子(−H)を1価の基で置換する場合と、メチレン基(−CH2−)を2価の基で置換する場合の両方を含む。
「露光」は、放射線の照射全般を含む概念とする。
In the present specification and claims, "aliphatic" is defined as a concept relative to aromatic and means a group, compound or the like having no aromaticity.
Unless otherwise specified, the “alkyl group” includes linear, branched and cyclic monovalent saturated hydrocarbon groups.
Unless otherwise specified, the "alkylene group" includes linear, branched and cyclic divalent saturated hydrocarbon groups. The same applies to the alkyl group in the alkoxy group.
The “halogenated alkyl group” is a group in which a part or all of hydrogen atoms of an alkyl group are substituted with a halogen atom, and the halogen atom includes a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom and an iodine atom.
The “fluorinated alkyl group” or “fluorinated alkylene group” refers to a group in which part or all of the hydrogen atoms of the alkyl group or alkylene group are substituted with fluorine atoms.
The "structural unit" means a monomer unit (monomer unit) that constitutes a high molecular compound (resin, polymer, copolymer).
The “structural unit derived from an acrylate ester” means a constitutional unit formed by cleavage of an ethylenic double bond of an acrylate ester.
The “acrylic acid ester” is a compound in which a hydrogen atom at the carboxy group end of acrylic acid (CH 2 ═CH—COOH) is substituted with an organic group.
In the acrylate ester, the hydrogen atom bonded to the carbon atom at the α-position may be substituted with a substituent. The substituent (R α ) for substituting the hydrogen atom bonded to the carbon atom at the α-position is an atom or a group other than a hydrogen atom, and is, for example, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms or a halogenated group having 1 to 5 carbon atoms. Examples thereof include an alkyl group and a hydroxyalkyl group. The α-position carbon atom of the acrylate ester is a carbon atom to which a carbonyl group is bonded, unless otherwise specified.
Hereinafter, an acrylic acid ester in which a hydrogen atom bonded to a carbon atom at the α-position is substituted with a substituent may be referred to as an α-substituted acrylic acid ester. In addition, the acrylic ester and the α-substituted acrylic ester may be collectively referred to as “(α-substituted) acrylic ester”.
The "structural unit derived from a hydroxystyrene derivative" means a structural unit formed by cleavage of an ethylenic double bond of hydroxystyrene or a hydroxystyrene derivative.
The “hydroxystyrene derivative” is a concept including hydroxystyrene in which the hydrogen atom at the α-position is substituted with another substituent such as an alkyl group and a halogenated alkyl group, and derivatives thereof. As those derivatives, those obtained by substituting the hydrogen atom of the hydroxyl group of hydroxystyrene with an organic group which may substitute the hydrogen atom at the α-position with an organic group, or even if the hydrogen atom at the α-position is substituted with a substituent Examples thereof include those in which a substituent other than a hydroxyl group is bonded to the benzene ring of good hydroxystyrene. The α-position (carbon atom at the α-position) refers to the carbon atom to which the benzene ring is bonded, unless otherwise specified.
As the substituent for substituting the hydrogen atom at the α-position of hydroxystyrene, the same substituents as those mentioned above as the α-substituent for the α-substituted acrylate ester can be mentioned.
The “constituent unit derived from vinylbenzoic acid or a vinylbenzoic acid derivative” means a constituent unit formed by cleavage of the ethylenic double bond of vinylbenzoic acid or a vinylbenzoic acid derivative.
The term “vinyl benzoic acid derivative” includes vinyl benzoic acid in which the α-position hydrogen atom is substituted with another substituent such as an alkyl group and a halogenated alkyl group, and a derivative thereof. Those derivatives include those in which the hydrogen atom of the carboxy group of vinylbenzoic acid, which may have a hydrogen atom at the α-position substituted by an organic group, and the hydrogen atom at the α-position are substituted by a substituent. And the like. Examples thereof include vinyl benzoic acid having a benzene ring to which a substituent other than a hydroxyl group and a carboxy group is bonded. The α-position (carbon atom at the α-position) refers to the carbon atom to which the benzene ring is bonded, unless otherwise specified.
The “styrene derivative” means one in which the hydrogen atom at the α-position of styrene is substituted with another substituent such as an alkyl group or a halogenated alkyl group.
The "structural unit derived from styrene" and "structural unit derived from styrene derivative" mean a structural unit formed by cleavage of the ethylenic double bond of styrene or a styrene derivative.
The alkyl group as the α-position substituent is preferably a linear or branched alkyl group, specifically, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms (methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group , N-butyl group, isobutyl group, tert-butyl group, pentyl group, isopentyl group, neopentyl group) and the like.
The halogenated alkyl group as the α-position substituent is specifically a group in which a part or all of the hydrogen atoms of the above-mentioned “alkyl group as the α-position substituent” is replaced with a halogen atom. To be 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.
Specific examples of the hydroxyalkyl group as the α-position substituent include groups in which a part or all of the hydrogen atoms of the above-mentioned “alkyl group as the α-position substituent” are substituted with hydroxyl groups. 1-5 are preferable and, as for the number of the hydroxyl groups in this hydroxyalkyl group, 1 is the most preferable.
Be referred to as a "may have a substituent", the case of replacing a hydrogen atom (-H) a monovalent group, methylene group - when substituting a divalent radical (-CH 2) Including both.
“Exposure” is a concept that includes all radiation irradiation.
≪レジストパターン形成方法≫
本発明は、支持体上に第1のレジストパターンを形成する工程Aと、前記第1のレジストパターンを被覆するように、シュリンク剤組成物を塗布する工程Bと、前記工程Bで得られた、シュリンク剤組成物に被覆された前記第1のレジストパターン表面に、現像液不溶性領域を形成する工程Cと、前記被覆された第1のレジストパターンを現像する工程Dと、を有し、前記シュリンク剤組成物が、高分子化合物(X)を含有し、前記高分子化合物(X)の分散度(重量平均分子量/数平均分子量)が1.5以下であることを特徴とする、レジストパターン形成方法である。
<<Method of forming resist pattern>>
The present invention was obtained in the step A of forming a first resist pattern on a support, the step B of applying a shrink agent composition so as to cover the first resist pattern, and the step B. And a step C of forming a developer insoluble region on the surface of the first resist pattern coated with the shrink agent composition, and a step D of developing the coated first resist pattern. A resist pattern, wherein the shrink agent composition contains the polymer compound (X) and the dispersity (weight average molecular weight/number average molecular weight) of the polymer compound (X) is 1.5 or less. It is a forming method.
[工程A]
本発明のレジストパターン形成方法は、支持体上に第1のレジストパターンを形成する工程Aを有する。
工程Aは、支持体上に、レジスト膜を形成し、前記レジスト膜を露光し、現像して、第1のレジストパターンを形成する工程である。
〔支持体〕
支持体としては、特に限定されず、従来公知のものを用いることができ、例えば、電子部品用の基板や、これに所定の配線パターンが形成されたもの等を例示することができる。より具体的には、シリコンウェーハ、銅、クロム、鉄、アルミニウム等の金属製の基板や、ガラス基板等が挙げられる。配線パターンの材料としては、例えば銅、アルミニウム、ニッケル、金等が使用可能である。
また、支持体としては、上述のような基板上に、無機系および/または有機系の膜が設けられたものであってもよい。無機系の膜としては、無機反射防止膜(無機BARC)が挙げられる。有機系の膜としては、有機反射防止膜(有機BARC)や多層レジスト法における下層有機膜等の有機膜が挙げられる。
ここで、多層レジスト法とは、基板上に、少なくとも一層の有機膜(下層有機膜)と、少なくとも一層のレジスト膜(上層レジスト膜)とを設け、上層レジスト膜に形成したレジストパターンをマスクとして下層有機膜のパターニングを行う方法であり、高アスペクト比のパターンを形成できるとされている。すなわち、多層レジスト法によれば、下層有機膜により所要の厚みを確保できるため、レジスト膜を薄膜化でき、高アスペクト比の微細パターン形成が可能となる。
多層レジスト法には、基本的に、上層レジスト膜と、下層有機膜との二層構造とする方法(2層レジスト法)と、上層レジスト膜と下層有機膜との間に一層以上の中間層(金属薄膜等)を設けた三層以上の多層構造とする方法(3層レジスト法)とに分けられる。
[Process A]
The resist pattern forming method of the present invention includes a step A of forming a first resist pattern on a support.
Step A is a step of forming a resist film on a support, exposing the resist film, and developing the resist film to form a first resist pattern.
[Support]
The support is not particularly limited, and a conventionally known support can be used, and examples thereof include a substrate for electronic parts, and a support having a predetermined wiring pattern formed thereon. More specifically, a silicon wafer, a substrate made of metal such as copper, chromium, iron, and aluminum, a glass substrate, or the like can be given. As the material of the wiring pattern, for example, copper, aluminum, nickel, gold or the like can be used.
Further, the support may be the above-mentioned substrate provided with an inorganic and/or organic film. Examples of the inorganic film include an inorganic antireflection film (inorganic BARC). Examples of the organic film include organic films such as an organic antireflection film (organic BARC) and a lower organic film in a multilayer resist method.
Here, the multi-layer resist method means that at least one organic film (lower organic film) and at least one resist film (upper resist film) are provided on a substrate, and the resist pattern formed on the upper resist film is used as a mask. It is a method of patterning the lower organic film and is said to be capable of forming a pattern with a high aspect ratio. That is, according to the multi-layer resist method, since the required thickness can be secured by the lower organic film, the resist film can be thinned and a fine pattern with a high aspect ratio can be formed.
The multilayer resist method basically includes a method of forming a two-layer structure of an upper resist film and a lower organic film (two-layer resist method), and one or more intermediate layers between the upper resist film and the lower organic film. It is divided into a method of forming a multi-layer structure of three or more layers (three-layer resist method) provided with (metal thin film etc.).
露光に用いる波長は、特に限定されず、ArFエキシマレーザー、KrFエキシマレーザー、F2エキシマレーザー、EUV(極紫外線)、VUV(真空紫外線)、EB(電子線)、X線、軟X線等の放射線を用いて行うことができる。前記レジスト組成物は、KrFエキシマレーザー、ArFエキシマレーザー、EBまたはEUV用としての有用性が高い。 The wavelength used for the exposure is not particularly limited, and includes ArF excimer laser, KrF excimer laser, F 2 excimer laser, EUV (extreme ultraviolet), VUV (vacuum ultraviolet), EB (electron beam), X-ray, soft X-ray, etc. It can be done using radiation. The resist composition is highly useful for KrF excimer laser, ArF excimer laser, EB or EUV.
レジスト膜の露光方法は、空気や窒素等の不活性ガス中で行う通常の露光(ドライ露光)であってもよく、液浸露光(Liquid Immersion Lithography)であってもよい。
液浸露光は、予めレジスト膜と露光装置の最下位置のレンズ間を、空気の屈折率よりも大きい屈折率を有する溶媒(液浸媒体)で満たし、その状態で露光(浸漬露光)を行う露光方法である。
液浸媒体としては、空気の屈折率よりも大きく、かつ露光されるレジスト膜の有する屈折率よりも小さい屈折率を有する溶媒が好ましい。かかる溶媒の屈折率としては、前記範囲内であれば特に制限されない。
空気の屈折率よりも大きく、かつ前記レジスト膜の屈折率よりも小さい屈折率を有する溶媒としては、例えば、水、フッ素系不活性液体、シリコン系溶剤、炭化水素系溶剤等が挙げられる。
フッ素系不活性液体の具体例としては、C3HCl2F5、C4F9OCH3、C4F9OC2H5、C5H3F7等のフッ素系化合物を主成分とする液体等が挙げられ、沸点が70〜180℃のものが好ましく、80〜160℃のものがより好ましい。フッ素系不活性液体が上記範囲の沸点を有するものであると、露光終了後に、液浸に用いた媒体の除去を、簡便な方法で行えることから好ましい。
フッ素系不活性液体としては、特に、アルキル基の水素原子が全てフッ素原子で置換されたパーフルオロアルキル化合物が好ましい。パーフルオロアルキル化合物としては、具体的には、パーフルオロアルキルエーテル化合物やパーフルオロアルキルアミン化合物を挙げることができる。
さらに、具体的には、前記パーフルオロアルキルエーテル化合物としては、パーフルオロ(2−ブチル−テトラヒドロフラン)(沸点102℃)を挙げることができ、前記パーフルオロアルキルアミン化合物としては、パーフルオロトリブチルアミン(沸点174℃)を挙げることができる。
液浸媒体としては、コスト、安全性、環境問題、汎用性等の観点から、水が好ましく用いられる。
The exposure method of the resist film may be either normal exposure (dry exposure) performed in an inert gas such as air or nitrogen, or liquid immersion exposure (Liquid Immersion Lithography).
In the immersion exposure, the space between the resist film and the lens at the lowest position of the exposure apparatus is previously filled with a solvent (immersion medium) having a refractive index higher than that of air, and exposure (immersion exposure) is performed in that state. It is an exposure method.
As the immersion medium, a solvent having a refractive index higher than that of air and lower than that of the resist film to be exposed is preferable. The refractive index of the solvent is not particularly limited as long as it falls within the above range.
Examples of the solvent having a refractive index higher than that of air and lower than that of the resist film include water, a fluorine-based inert liquid, a silicon-based solvent, and a hydrocarbon-based solvent.
Specific examples of the fluorine-based inert liquid include a fluorine-based compound such as C 3 HCl 2 F 5 , C 4 F 9 OCH 3 , C 4 F 9 OC 2 H 5 , and C 5 H 3 F 7 as a main component. Examples thereof include liquids, those having a boiling point of 70 to 180° C. are preferable, and those having a boiling point of 80 to 160° C. are more preferable. It is preferable that the fluorine-based inert liquid has a boiling point within the above range because the medium used for immersion can be removed by a simple method after the exposure is completed.
As the fluorine-based inert liquid, a perfluoroalkyl compound in which all the hydrogen atoms of the alkyl group are replaced with fluorine atoms is particularly preferable. Specific examples of the perfluoroalkyl compound include a perfluoroalkyl ether compound and a perfluoroalkylamine compound.
More specifically, examples of the perfluoroalkyl ether compound include perfluoro(2-butyl-tetrahydrofuran) (boiling point 102° C.), and examples of the perfluoroalkylamine compound include perfluorotributylamine( The boiling point is 174° C.).
As the liquid immersion medium, water is preferably used from the viewpoints of cost, safety, environmental problems, versatility and the like.
現像は、アルカリ現像プロセスでもよく、有機溶剤系現像プロセスであってもよい。
アルカリ現像プロセスで現像処理に用いるアルカリ現像液としては、例えば0.1〜10質量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)水溶液が挙げられる。
有機系現像液には、必要に応じて公知の添加剤を配合できる。該添加剤としてはたとえば界面活性剤が挙げられる。界面活性剤としては、特に限定されないが、たとえばイオン性や非イオン性のフッ素系及び/又はシリコン系界面活性剤等を用いることができる。
界面活性剤を配合する場合、その配合量は、有機系現像液の全量に対して、通常0.001〜5質量%であり、0.005〜2質量%が好ましく、0.01〜0.5質量%がより好ましい。
The development may be an alkali development process or an organic solvent-based development process.
Examples of the alkaline developer used for the developing treatment in the alkaline developing process include an aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide (TMAH) of 0.1 to 10% by mass.
Known additives may be added to the organic developer as needed. Examples of the additive include a surfactant. The surfactant is not particularly limited, but for example, an ionic or nonionic fluorine-based and/or silicon-based surfactant can be used.
When the surfactant is blended, the blending amount thereof is usually 0.001 to 5% by mass, preferably 0.005 to 2% by mass, and 0.01 to 0. 5% by mass is more preferable.
現像処理は、公知の現像方法により実施することが可能であり、たとえば現像液中に支持体を一定時間浸漬する方法(ディップ法)、支持体表面に現像液を表面張力によって盛り上げて一定時間静止する方法(パドル法)、支持体表面に現像液を噴霧する方法(スプレー法)、一定速度で回転している支持体上に一定速度で現像液塗出ノズルをスキャンしながら現像液を塗出しつづける方法(ダイナミックディスペンス法)等が挙げられる。 The development treatment can be carried out by a known development method, for example, a method of immersing the support in a developing solution for a certain period of time (dip method), or raising the developing solution to the surface of the support by surface tension and then standing still for a certain period of time. Method (paddle method), spraying the developer on the surface of the support (spray method), and applying the developer while scanning the developer application nozzle at a constant speed on the support rotating at a constant speed. A continuous method (dynamic dispensing method) and the like can be mentioned.
リンス液を用いたリンス処理(洗浄処理)は、公知のリンス方法により実施できる。該方法としては、たとえば一定速度で回転している支持体上にリンス液を塗出し続ける方法(回転塗布法)、リンス液中に支持体を一定時間浸漬する方法(ディップ法)、支持体表面にリンス液を噴霧する方法(スプレー法)等が挙げられる。 The rinse treatment (washing treatment) using the rinse liquid can be carried out by a known rinse method. Examples of the method include a method in which the rinse solution is continuously applied onto the support rotating at a constant speed (rotational coating method), a method in which the support is immersed in the rinse solution for a certain period of time (dip method), and the surface of the support. And a method of spraying a rinse liquid on the surface (spray method).
<レジスト組成物>
以下、レジストパターンを形成するためのレジスト組成物について説明する。
本発明においてレジスト組成物は、露光により酸を発生し、且つ酸の作用により現像液に対する溶解性が変化するレジスト組成物であることが好ましい。
本発明において、レジスト組成物は、酸の作用により現像液に対する溶解性が変化する基材成分(A)(以下「(A)成分」ともいう。)を含有していることが好ましい。
かかるレジスト組成物を用いてレジスト膜を形成し、該レジスト膜に対して選択的露光を行うと、露光部では酸が発生し、該酸の作用により(A)成分の現像液に対する溶解性が変化する一方で、未露光部では(A)成分の現像液に対する溶解性が変化しないため、露光部と未露光部との間で現像液に対する溶解性の差が生じる。そのため、該レジスト膜を現像すると、当該レジスト組成物がポジ型の場合は露光部が溶解除去されてポジ型のレジストパターンが形成され、当該レジスト組成物がネガ型の場合は未露光部が溶解除去されてネガ型のレジストパターンが形成される。
本明細書においては、露光部が溶解除去されてポジ型レジストパターンを形成するレジスト組成物をポジ型レジスト組成物といい、未露光部が溶解除去されるネガ型レジストパターンを形成するレジスト組成物をネガ型レジスト組成物という。
本発明において、レジスト組成物は、ポジ型レジスト組成物であってもよく、ネガ型レジスト組成物であってもよい。
また、本発明において、レジスト組成物は、レジストパターン形成時の現像処理にアルカリ現像液を用いるアルカリ現像プロセス用であってもよく、該現像処理に有機溶剤を含む現像液(有機系現像液)を用いる溶剤現像プロセス用であってもよいが、溶剤現像プロセス用であることが好ましい。
<Resist composition>
Hereinafter, the resist composition for forming the resist pattern will be described.
In the present invention, the resist composition is preferably a resist composition which generates an acid upon exposure and whose solubility in a developing solution is changed by the action of the acid.
In the present invention, the resist composition preferably contains a base component (A) whose solubility in a developing solution is changed by the action of an acid (hereinafter also referred to as “(A) component”).
When a resist film is formed using such a resist composition and the resist film is selectively exposed, an acid is generated in the exposed area, and the action of the acid causes the solubility of the component (A) in a developing solution. On the other hand, the solubility of the component (A) in the developing solution does not change in the unexposed area, but a difference in solubility in the developing solution occurs between the exposed area and the unexposed area. Therefore, when the resist film is developed, the exposed portion is dissolved and removed to form a positive resist pattern when the resist composition is a positive type, and the unexposed portion is dissolved when the resist composition is a negative type. The resist pattern is removed to form a negative resist pattern.
In the present specification, a resist composition in which an exposed portion is dissolved and removed to form a positive resist pattern is referred to as a positive resist composition, and a resist composition which forms a negative resist pattern in which an unexposed portion is dissolved and removed. Is referred to as a negative resist composition.
In the present invention, the resist composition may be either a positive resist composition or a negative resist composition.
Further, in the present invention, the resist composition may be for an alkali developing process in which an alkali developing solution is used for the developing treatment at the time of forming a resist pattern, and a developing solution containing an organic solvent in the developing treatment (organic developing solution). May be used for a solvent development process, but is preferably for a solvent development process.
レジストパターンを形成するために用いるレジスト組成物は、露光により酸を発生する酸発生能を有するものであり、(A)成分が露光により酸を発生してもよく、(A)成分とは別に配合された添加剤成分が露光により酸を発生してもよい。
具体的には、本発明において、レジスト組成物は、
(1)露光により酸を発生する酸発生剤成分(B)(以下「(B)成分」という。)を含有するものであってもよく;
(2)(A)成分が露光により酸を発生する成分であってもよく;
(3)(A)成分が露光により酸を発生する成分であり、かつ、さらに(B)成分を含有するものであってもよい。
すなわち、上記(2)及び(3)の場合、(A)成分は、「露光により酸を発生し、かつ、酸の作用により現像液に対する溶解性が変化する基材成分」となる。(A)成分が露光により酸を発生し、かつ、酸の作用により現像液に対する溶解性が変化する基材成分である場合、後述する(A1)成分が、露光により酸を発生し、かつ、酸の作用により現像液に対する溶解性が変化する高分子化合物であることが好ましい。このような高分子化合物としては、露光により酸を発生する構成単位を有する樹脂を用いることができる。露光により酸を発生する構成単位としては、公知のものを用いることができる。
本発明において、レジスト組成物は、上記(1)の場合であることが特に好ましい。
The resist composition used for forming the resist pattern has an acid generating ability to generate an acid upon exposure, and the component (A) may generate an acid upon exposure, and separately from the component (A). The compounded additive component may generate an acid upon exposure.
Specifically, in the present invention, the resist composition is
(1) It may contain an acid generator component (B) that generates an acid upon exposure (hereinafter referred to as “(B) component”);
(2) The component (A) may be a component which generates an acid upon exposure to light;
(3) The component (A) may be a component that generates an acid upon exposure, and may further contain the component (B).
That is, in the cases of the above (2) and (3), the component (A) becomes “a base material component which generates an acid upon exposure and whose solubility in a developing solution is changed by the action of the acid”. When the component (A) is a base material component that generates an acid upon exposure to light and the solubility of the developer changes by the action of the acid, the component (A1) described below generates an acid upon exposure to light, and A polymer compound whose solubility in a developing solution is changed by the action of an acid is preferable. As such a polymer compound, a resin having a structural unit that generates an acid upon exposure can be used. As the structural unit that generates an acid upon exposure, a known unit can be used.
In the present invention, the resist composition is particularly preferably the case (1) above.
<(A)成分>
本発明において、「基材成分」とは、膜形成能を有する有機化合物であり、好ましくは分子量が500以上の有機化合物が用いられる。該有機化合物の分子量が500以上であることにより、膜形成能が向上し、加えて、ナノレベルの感光性樹脂パターンを形成しやすい。
基材成分として用いられる有機化合物は、非重合体と重合体とに大別される。
非重合体としては、通常、分子量が500以上4000未満のものが用いられる。以下、「低分子化合物」という場合は、分子量が500以上4000未満の非重合体を示す。
重合体としては、通常、分子量が1000以上のものが用いられる。以下、「樹脂」という場合は、分子量が1000以上の重合体を示す。
重合体の分子量としては、GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)によるポリスチレン換算の重量平均分子量を用いるものとする。
(A)成分としては、樹脂を用いてもよく、低分子化合物を用いてもよく、これらを併用してもよい。
(A)成分は、酸の作用により現像液に対する溶解性が増大するものである。
また、本発明において(A)成分は、露光により酸を発生するものであってもよい。
<(A) component>
In the present invention, the “base material component” is an organic compound having a film-forming ability, and an organic compound having a molecular weight of 500 or more is preferably used. When the molecular weight of the organic compound is 500 or more, the film forming ability is improved and, in addition, a nano-level photosensitive resin pattern is easily formed.
The organic compound used as the base material component is roughly classified into a non-polymer and a polymer.
As the non-polymer, one having a molecular weight of 500 or more and less than 4000 is usually used. Hereinafter, the term "low molecular weight compound" refers to a non-polymer having a molecular weight of 500 or more and less than 4000.
As the polymer, a polymer having a molecular weight of 1,000 or more is usually used. Hereinafter, the term "resin" refers to a polymer having a molecular weight of 1000 or more.
As the molecular weight of the polymer, a polystyrene-equivalent weight average molecular weight by GPC (gel permeation chromatography) is used.
As the component (A), a resin may be used, a low molecular weight compound may be used, or these may be used in combination.
The component (A) is one whose solubility in a developing solution is increased by the action of acid.
Moreover, in the present invention, the component (A) may generate an acid upon exposure.
本発明において、(A)成分は、酸の作用により極性が増大する酸分解性基を含む構成単位(以下、「構成単位(a1)」ということがある。)及び−SO2−含有環式基、ラクトン含有環式基、カーボネート含有環式基又はこれら以外の複素環式基を有する構成単位(以下、「構成単位(a2)」ということがある。)、を有する高分子化合物(A1)を含んでいることが好ましい。 In the present invention, the component (A) is a structural unit containing an acid-decomposable group whose polarity is increased by the action of an acid (hereinafter sometimes referred to as “structural unit (a1)”) and a —SO 2 — containing cyclic structure. A polymer compound (A1) having a structural unit having a group, a lactone-containing cyclic group, a carbonate-containing cyclic group, or a heterocyclic group other than these (hereinafter, may be referred to as “structural unit (a2)”). It is preferable to include.
(構成単位(a1))
構成単位(a1)は、酸の作用により極性が増大する酸分解性基を含む構成単位である。
「酸分解性基」は、酸の作用により、当該酸分解性基の構造中の少なくとも一部の結合が開裂し得る酸分解性を有する基である。
酸の作用により極性が増大する酸分解性基としては、たとえば、酸の作用により分解して極性基を生じる基が挙げられる。
極性基としては、たとえばカルボキシ基、水酸基、アミノ基、スルホ基(−SO3H)等が挙げられる。これらのなかでも、構造中に−OHを含有する極性基(以下「OH含有極性基」ということがある。)が好ましく、カルボキシ基または水酸基が好ましく、カルボキシ基が特に好ましい。
酸分解性基としてより具体的には、前記極性基が酸解離性基で保護された基(たとえばOH含有極性基の水素原子を、酸解離性基で保護した基)が挙げられる。
ここで「酸解離性基」とは、
(i)酸の作用により、当該酸解離性基と該酸解離性基に隣接する原子との間の結合が開裂し得る酸解離性を有する基、又は、
(ii)酸の作用により一部の結合が開裂した後、さらに脱炭酸反応が生じることにより、当該酸解離性基と該酸解離性基に隣接する原子との間の結合が開裂し得る基、
の双方をいう。
酸分解性基を構成する酸解離性基は、当該酸解離性基の解離により生成する極性基よりも極性の低い基であることが必要で、これにより、酸の作用により該酸解離性基が解離した際に、該酸解離性基よりも極性の高い極性基が生じて極性が増大する。その結果、(A1)成分全体の極性が増大する。極性が増大することにより、相対的に、現像液に対する溶解性が変化し、現像液が有機系現像液の場合には溶解性が減少する。
(Structural unit (a1))
The structural unit (a1) is a structural unit containing an acid-decomposable group whose polarity increases due to the action of an acid.
The "acid-decomposable group" is an acid-decomposable group capable of cleaving at least a part of the bonds in the structure of the acid-decomposable group by the action of an acid.
Examples of the acid-decomposable group whose polarity increases by the action of an acid include groups that decompose to form a polar group by the action of an acid.
Examples of the polar group include a carboxy group, a hydroxyl group, an amino group, a sulfo group (-SO 3 H) and the like. Among these, a polar group containing -OH in the structure (hereinafter sometimes referred to as "OH-containing polar group") is preferable, a carboxy group or a hydroxyl group is preferable, and a carboxy group is particularly preferable.
Specific examples of the acid-decomposable group include groups in which the polar group is protected with an acid-dissociable group (for example, a group in which a hydrogen atom of an OH-containing polar group is protected with an acid-dissociable group).
Here, the "acid dissociable group" means
(I) an acid dissociable group capable of cleaving the bond between the acid dissociable group and an atom adjacent to the acid dissociable group by the action of an acid, or
(Ii) A group capable of cleaving a bond between the acid-dissociable group and an atom adjacent to the acid-dissociable group by further decarboxylation reaction after a part of the bond is cleaved by the action of an acid. ,
To both sides.
The acid-dissociable group constituting the acid-decomposable group needs to be a group having a lower polarity than the polar group generated by dissociation of the acid-dissociable group. When is dissociated, a polar group having a higher polarity than the acid dissociable group is generated and the polarity is increased. As a result, the polarity of the entire component (A1) increases. The increase in polarity relatively changes the solubility in the developing solution, and decreases the solubility when the developing solution is an organic developing solution.
酸解離性基としては、特に限定されず、これまで、化学増幅型レジスト用のベース樹脂の酸解離性基として提案されているものを使用することができる。
上記極性基のうち、カルボキシ基または水酸基を保護する酸解離性基としては、たとえば、下記一般式(a1−r−1)で表される酸解離性基(以下、便宜上「アセタール型酸解離性基」ということがある)が挙げられる。
The acid dissociable group is not particularly limited, and those which have been proposed as the acid dissociable group of the base resin for the chemically amplified resist can be used.
Among the polar groups, examples of the acid dissociable group that protects a carboxy group or a hydroxyl group include, for example, an acid dissociable group represented by the following general formula (a1-r-1) (hereinafter, for convenience, "acetal-type acid dissociable group"). Sometimes referred to as "group").
式(a1−r−1)中、Ra’1、Ra’2のアルキル基としては、上記α置換アクリル酸エステルについての説明で、α位の炭素原子に結合してもよい置換基として挙げたアルキル基と同様のものが挙げられ、メチル基またはエチル基が好ましく、メチル基が最も好ましい。 In the formula (a1-r-1), the alkyl group of Ra′ 1 and Ra′ 2 is mentioned as the substituent that may be bonded to the carbon atom at the α-position in the description of the α-substituted acrylate ester. Examples thereof include those similar to the alkyl group, a methyl group or an ethyl group is preferable, and a methyl group is most preferable.
Ra’3の炭化水素基としては、炭素数1〜20のアルキル基が好ましく、炭素数1〜10のアルキル基がより好ましく;直鎖状または分岐鎖状のアルキル基が好ましく、具体的には、メチル基、エチル基、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、1,1−ジメチルエチル基、1,1−ジエチルプロピル基、2,2−ジメチルプロピル基、2,2,−ジメチルブチル基等が挙げられる。
As the hydrocarbon group for Ra′ 3 , an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms is preferable, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms is more preferable; a linear or branched alkyl group is preferable, and specifically, , Methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, tert-butyl group, pentyl group, isopentyl group, neopentyl group, 1,1-dimethylethyl group, 1,1-
Ra’3が環状の炭化水素基となる場合、脂肪族でも芳香族でもよく、また多環式であってもよく、単環式であってもよい。単環式の脂環式炭化水素基としては、モノシクロアルカンから1個の水素原子を除いた基が好ましい。該モノシクロアルカンとしては炭素数3〜8のものが好ましく、具体的にはシクロペンタン、シクロヘキサン、シクロオクタン等が挙げられる。多環式の脂環式炭化水素基としては、ポリシクロアルカンから1個の水素原子を除いた基が好ましく、該ポリシクロアルカンとしては炭素数7〜12のものが好ましく、具体的にはアダマンタン、ノルボルナン、イソボルナン、トリシクロデカン、テトラシクロドデカン等が挙げられる。 When Ra′ 3 is a cyclic hydrocarbon group, it may be aliphatic or aromatic, and may be polycyclic or monocyclic. The monocyclic alicyclic hydrocarbon group is preferably a group obtained by removing one hydrogen atom from monocycloalkane. The monocycloalkane preferably has 3 to 8 carbon atoms, and specific examples thereof include cyclopentane, cyclohexane and cyclooctane. The polycyclic alicyclic hydrocarbon group is preferably a group obtained by removing one hydrogen atom from polycycloalkane, and the polycycloalkane preferably has 7 to 12 carbon atoms, specifically, adamantane. , Norbornane, isobornane, tricyclodecane, tetracyclododecane and the like.
芳香族炭化水素基となる場合、含まれる芳香環として具体的には、ベンゼン、ビフェニル、フルオレン、ナフタレン、アントラセン、フェナントレン等の芳香族炭化水素環;前記芳香族炭化水素環を構成する炭素原子の一部がヘテロ原子で置換された芳香族複素環;等が挙げられる。芳香族複素環におけるヘテロ原子としては、酸素原子、硫黄原子、窒素原子等が挙げられる。
該芳香族炭化水素基として具体的には、前記芳香族炭化水素環から水素原子を1つ除いた基(アリール基);前記アリール基の水素原子の1つがアルキレン基で置換された基(たとえば、ベンジル基、フェネチル基、1−ナフチルメチル基、2−ナフチルメチル基、1−ナフチルエチル基、2−ナフチルエチル基等のアリールアルキル基);等が挙げられる。前記アルキレン基(アリールアルキル基中のアルキル鎖)の炭素数は、1〜4であることが好ましく、1〜2であることがより好ましく、1であることが特に好ましい。
When it becomes an aromatic hydrocarbon group, specific examples of the aromatic ring contained include aromatic hydrocarbon rings such as benzene, biphenyl, fluorene, naphthalene, anthracene, phenanthrene; and the like of the carbon atoms constituting the aromatic hydrocarbon ring. Aromatic heterocycles partially substituted with heteroatoms; and the like. Examples of the hetero atom in the aromatic heterocycle include an oxygen atom, a sulfur atom and a nitrogen atom.
Specific examples of the aromatic hydrocarbon group include a group in which one hydrogen atom is removed from the aromatic hydrocarbon ring (aryl group); a group in which one of the hydrogen atoms in the aryl group is substituted with an alkylene group (for example, , Benzyl group, phenethyl group, 1-naphthylmethyl group, 2-naphthylmethyl group, 1-naphthylethyl group, 2-naphthylethyl group and other arylalkyl groups); The alkylene group (alkyl chain in the arylalkyl group) preferably has 1 to 4 carbon atoms, more preferably 1 to 2 carbon atoms, and particularly preferably 1 carbon atom.
Ra’3が、Ra’1、Ra’2のいずれかと結合して環を形成する場合、該環式基としては、4〜7員環が好ましく、4〜6員環がより好ましい。該環式基の具体例としては、テトラヒドロピラニル基、テトラヒドロフラニル基等が挙げられる。 When Ra′ 3 is bonded to either Ra′ 1 or Ra′ 2 to form a ring, the cyclic group is preferably a 4- to 7-membered ring, more preferably a 4- to 6-membered ring. Specific examples of the cyclic group include a tetrahydropyranyl group and a tetrahydrofuranyl group.
上記極性基のうち、カルボキシ基を保護する酸解離性基としては、たとえば、下記一般式(a1−r−2)で表される酸解離性基が挙げられる(下記式(a1−r−2)で表される酸解離性基のうち、アルキル基により構成されるものを、以下、便宜上「第3級アルキルエステル型酸解離性基」ということがある)。 Among the polar groups, examples of the acid dissociable group that protects the carboxy group include acid dissociable groups represented by the following general formula (a1-r-2) (the following formula (a1-r-2). Among the acid dissociable groups represented by (4), those composed of an alkyl group may be hereinafter referred to as "tertiary alkyl ester type acid dissociable groups" for convenience).
Ra’4〜Ra’6の炭化水素基としては前記Ra’3と同様のものが挙げられる。Ra’4は炭素数1〜5のアルキル基であることが好ましい。Ra’5、Ra’6が互いに結合して環を形成する場合、下記一般式(a1−r2−1)で表される基が挙げられる。
一方、Ra’4〜Ra’6が互いに結合せず、独立した炭化水素基である場合、下記一般式(a1−r2−2)で表される基が挙げられる。
Examples of the hydrocarbon group for Ra′ 4 to Ra′ 6 include the same as those for Ra′ 3 . Ra′ 4 is preferably an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms. When Ra′ 5 and Ra′ 6 are bonded to each other to form a ring, a group represented by general formula (a1-r2-1) shown below can be mentioned.
On the other hand, when Ra′ 4 to Ra′ 6 are not bonded to each other and are independent hydrocarbon groups, groups represented by general formula (a1-r2-2) shown below can be mentioned.
式(a1−r2−1)中、Ra’10の炭素数1〜10のアルキル基のアルキル基は、式(a1−r−1)におけるRa’3の直鎖状または分岐鎖状のアルキル基として挙げた基が好ましい。式(a1−r2−1)中、Ra’11が構成する脂肪族環式基は、式(a1−r−1)におけるRa’3の環状のアルキル基として挙げた基が好ましい。 In the formula (a1-r2-1), the alkyl group of the alkyl group having 1 to 10 carbon atoms of Ra′ 10 is the linear or branched alkyl group of Ra′ 3 in the formula (a1-r-1). The groups mentioned as are preferable. In the formula (a1-r2-1), the aliphatic cyclic group which Ra′ 11 constitutes is preferably the group exemplified as the cyclic alkyl group for Ra′ 3 in the formula (a1-r-1).
式(a1−r2−2)中、Ra’12及びRa’14はそれぞれ独立に炭素数1〜10のアルキル基であることが好ましく、該アルキル基は、式(a1−r−1)におけるRa’3の直鎖状または分岐鎖状のアルキル基として挙げた基がより好ましく、炭素数1〜5の直鎖状アルキル基であることがさらに好ましく、メチル基またはエチル基であることが特に好ましい。
式(a1−r2−2)中、Ra’13は、式(a1−r−1)におけるRa’3の炭化水素基として例示された直鎖状、分岐鎖状又は環状のアルキル基であることが好ましい。これらの中でも、Ra’3の環状のアルキル基として挙げられた基であることがより好ましい。
In formula (a1-r2-2), it is preferable that Ra′ 12 and Ra′ 14 are each independently an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, and the alkyl group is Ra in formula (a1-r-1). The group described as the linear or branched alkyl group of ' 3 is more preferable, a linear alkyl group having 1 to 5 carbon atoms is further preferable, and a methyl group or an ethyl group is particularly preferable. ..
In formula (a1-r2-2), Ra′ 13 is a linear, branched or cyclic alkyl group exemplified as the hydrocarbon group for Ra′ 3 in formula (a1-r-1). Is preferred. Among these, the groups mentioned as the cyclic alkyl group of Ra′ 3 are more preferable.
前記式(a1−r2−1)の具体例を以下に挙げる。以下の式中、「*」は結合手を示す。 Specific examples of the formula (a1-r2-1) are shown below. In the formulas below, “*” indicates a bond.
前記式(a1−r2−2)の具体例を以下に挙げる。 Specific examples of the formula (a1-r2-2) will be given below.
また、上記極性基のうち水酸基を保護する酸解離性基としては、たとえば、下記一般式(a1−r−3)で表される酸解離性基(以下、便宜上「第3級アルキルオキシカルボニル酸解離性基」ということがある)が挙げられる。 Moreover, as an acid dissociable group which protects a hydroxyl group among the polar groups, for example, an acid dissociable group represented by the following general formula (a1-r-3) (hereinafter, for the sake of convenience, "tertiary alkyloxycarbonyl acid") is used. Sometimes referred to as a “dissociative group”).
式(a1−r−3)中、Ra’7〜Ra’9は炭素数1〜5のアルキル基が好ましく、1〜3がより好ましい。
また、各アルキル基の合計の炭素数は、3〜7であることが好ましく、3〜5であることがより好ましく、3〜4であることが最も好ましい。
In formula (a1-r-3), Ra′ 7 to Ra′ 9 are preferably alkyl groups having 1 to 5 carbon atoms, and more preferably 1 to 3 carbon atoms.
The total carbon number of each alkyl group is preferably 3 to 7, more preferably 3 to 5, and most preferably 3 to 4.
構成単位(a1)としては、α位の炭素原子に結合した水素原子が置換基で置換されていてもよいアクリル酸エステルから誘導される構成単位であって、酸の作用により極性が増大する酸分解性基を含む構成単位;ヒドロキシスチレン若しくはヒドロキシスチレン誘導体から誘導される構成単位の水酸基における水素原子の少なくとも一部が前記酸分解性基を含む置換基により保護された構成単位;ビニル安息香酸若しくはビニル安息香酸誘導体から誘導される構成単位の−C(=O)−OHにおける水素原子の少なくとも一部が前記酸分解性基を含む置換基により保護された構成単位等が挙げられる。 The structural unit (a1) is a structural unit derived from an acrylate ester in which a hydrogen atom bonded to the carbon atom at the α-position may be substituted with a substituent, and an acid whose polarity increases by the action of an acid. A constitutional unit containing a decomposable group; a constitutional unit in which at least a part of hydrogen atoms in a hydroxyl group of the constitutional unit derived from hydroxystyrene or a hydroxystyrene derivative is protected by a substituent containing the acid-decomposable group; vinylbenzoic acid or Examples include a structural unit in which at least a part of hydrogen atoms in -C(=O)-OH of a structural unit derived from a vinylbenzoic acid derivative is protected by a substituent containing the acid-decomposable group.
構成単位(a1)としては、上記のなかでも、α位の炭素原子に結合した水素原子が置換基で置換されていてもよいアクリル酸エステルから誘導される構成単位が好ましい。
構成単位(a1)として、下記一般式(a1−1)又は(a1−2)で表される構成単位が好ましい。
Among the above, the structural unit (a1) is preferably a structural unit derived from an acrylate ester in which the hydrogen atom bonded to the carbon atom at the α-position may be substituted with a substituent.
As the structural unit (a1), a structural unit represented by general formula (a1-1) or (a1-2) shown below is preferable.
Ra1は上記式(a1−r−1)〜(a1−r−2)で表される酸解離性基である。Wa1
はna2+1価の炭化水素基であり、na2は1〜3であり、Ra2は上記式(a1−r−1)または(a1−r−3)で表される酸解離性基である。]
Ra 1 is an acid dissociable group represented by the above formulas (a1-r-1) to (a1-r-2). Wa 1
Is a na 2 +1 valent hydrocarbon group, na 2 is 1 to 3, Ra 2 is an acid dissociable group represented by the above formula (a1-r-1) or (a1-r-3). is there. ]
前記一般式(a1−1)中、炭素数1〜5のアルキル基は、炭素数1〜5の直鎖状または分岐鎖状のアルキル基が好ましく、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基等が挙げられる。炭素数1〜5のハロゲン化アルキル基は、前記炭素数1〜5のアルキル基の水素原子の一部または全部がハロゲン原子で置換された基である。該ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられ、特にフッ素原子が好ましい。
Rとしては、水素原子、炭素数1〜5のアルキル基または炭素数1〜5のフッ素化アルキル基が好ましく、工業上の入手の容易さから、水素原子またはメチル基が最も好ましい。
Va1の炭化水素基は、脂肪族炭化水素基であってもよく、芳香族炭化水素基であってもよい。脂肪族炭化水素基は、芳香族性を持たない炭化水素基を意味する。Va1における2価の炭化水素基としての脂肪族炭化水素基は、飽和であってもよく、不飽和であってもよく、通常は飽和であることが好ましい。
該脂肪族炭化水素基として、より具体的には、直鎖状または分岐鎖状の脂肪族炭化水素基、構造中に環を含む脂肪族炭化水素基等が挙げられる。
またVa1としては上記2価の炭化水素基がエーテル結合、ウレタン結合、又はアミド結合を介して結合したものが挙げられる。
In the general formula (a1-1), the alkyl group having 1 to 5 carbon atoms is preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, specifically, a methyl group, an ethyl group, Examples thereof include a propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, a tert-butyl group, a pentyl group, an isopentyl group and a neopentyl group. The halogenated alkyl group having 1 to 5 carbon atoms is a group in which a part or all of hydrogen atoms of the alkyl group having 1 to 5 carbon atoms is substituted with a halogen atom. 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.
As R, a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms or a fluorinated alkyl group having 1 to 5 carbon atoms is preferable, and a hydrogen atom or a methyl group is most preferable from the viewpoint of industrial availability.
The hydrocarbon group of Va 1 may be an aliphatic hydrocarbon group or an aromatic hydrocarbon group. The aliphatic hydrocarbon group means a hydrocarbon group having no aromaticity. The aliphatic hydrocarbon group as the divalent hydrocarbon group in Va 1 may be saturated or unsaturated, and is usually preferably saturated.
Specific examples of the aliphatic hydrocarbon group include a linear or branched aliphatic hydrocarbon group and an aliphatic hydrocarbon group containing a ring in the structure.
Examples of Va 1 include the divalent hydrocarbon groups bonded via an ether bond, a urethane bond, or an amide bond.
前記直鎖状または分岐鎖状の脂肪族炭化水素基は、炭素数が1〜10であることが好ましく、1〜6がより好ましく、1〜4がさらに好ましく、1〜3が最も好ましい。
直鎖状の脂肪族炭化水素基としては、直鎖状のアルキレン基が好ましく、具体的には、メチレン基[−CH2−]、エチレン基[−(CH2)2−]、トリメチレン基[−(CH2)3−]、テトラメチレン基[−(CH2)4−]、ペンタメチレン基[−(CH2)5−]等が挙げられる。
分岐鎖状の脂肪族炭化水素基としては、分岐鎖状のアルキレン基が好ましく、具体的には、−CH(CH3)−、−CH(CH2CH3)−、−C(CH3)2−、−C(CH3)(CH2CH3)−、−C(CH3)(CH2CH2CH3)−、−C(CH2CH3)2−等のアルキルメチレン基;−CH(CH3)CH2−、−CH(CH3)CH(CH3)−、−C(CH3)2CH2−、−CH(CH2CH3)CH2−、−C(CH2CH3)2−CH2−等のアルキルエチレン基;−CH(CH3)CH2CH2−、−CH2CH(CH3)CH2−等のアルキルトリメチレン基;−CH(CH3)CH2CH2CH2−、−CH2CH(CH3)CH2CH2−等のアルキルテトラメチレン基などのアルキルアルキレン基等が挙げられる。アルキルアルキレン基におけるアルキル基としては、炭素数1〜5の直鎖状のアルキル基が好ましい。
The linear or branched aliphatic hydrocarbon group preferably has 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 6, more preferably 1 to 4, and most preferably 1 to 3.
As the linear aliphatic hydrocarbon group, preferably a linear alkylene group, and specific examples include a methylene group [-CH 2 -], an ethylene group [- (CH 2) 2 - ], trimethylene [ - (CH 2) 3 -] , a tetramethylene group [- (CH 2) 4 - ], a pentamethylene group [- (CH 2) 5 - ] , and the like.
As the branched aliphatic hydrocarbon group, preferably a branched chain alkylene group, specifically, -CH (CH 3) -, - CH (
前記構造中に環を含む脂肪族炭化水素基としては、脂環式炭化水素基(脂肪族炭化水素環から水素原子を2個除いた基)、脂環式炭化水素基が直鎖状または分岐鎖状の脂肪族炭化水素基の末端に結合した基、脂環式炭化水素基が直鎖状または分岐鎖状の脂肪族炭化水素基の途中に介在する基などが挙げられる。前記直鎖状または分岐鎖状の脂肪族炭化水素基としては前記と同様のものが挙げられる。
前記脂環式炭化水素基は、炭素数が3〜20であることが好ましく、3〜12であることがより好ましい。
前記脂環式炭化水素基は、多環式であってもよく、単環式であってもよい。単環式の脂環式炭化水素基としては、モノシクロアルカンから2個の水素原子を除いた基が好ましい。該モノシクロアルカンとしては炭素数3〜6のものが好ましく、具体的にはシクロペンタン、シクロヘキサン等が挙げられる。多環式の脂環式炭化水素基としては、ポリシクロアルカンから2個の水素原子を除いた基が好ましく、該ポリシクロアルカンとしては炭素数7〜12のものが好ましく、具体的にはアダマンタン、ノルボルナン、イソボルナン、トリシクロデカン、テトラシクロドデカン等が挙げられる。
Examples of the aliphatic hydrocarbon group containing a ring in the structure include an alicyclic hydrocarbon group (a group in which two hydrogen atoms have been removed from an aliphatic hydrocarbon ring), and an alicyclic hydrocarbon group is linear or branched. Examples thereof include a group bonded to the terminal of a chain-like aliphatic hydrocarbon group and a group in which an alicyclic hydrocarbon group is present in the middle of a linear or branched aliphatic hydrocarbon group. Examples of the linear or branched aliphatic hydrocarbon group include the same ones as described above.
The alicyclic hydrocarbon group preferably has 3 to 20 carbon atoms, and more preferably 3 to 12 carbon atoms.
The alicyclic hydrocarbon group may be polycyclic or monocyclic. The monocyclic alicyclic hydrocarbon group is preferably a group obtained by removing two hydrogen atoms from a monocycloalkane. The monocycloalkane preferably has 3 to 6 carbon atoms, and specific examples thereof include cyclopentane and cyclohexane. The polycyclic alicyclic hydrocarbon group is preferably a group obtained by removing two hydrogen atoms from polycycloalkane, and the polycycloalkane preferably has 7 to 12 carbon atoms, and specifically, adamantane. , Norbornane, isobornane, tricyclodecane, tetracyclododecane and the like.
芳香族炭化水素基は、芳香環を有する炭化水素基である。
前記Va1における2価の炭化水素基としての芳香族炭化水素基は、炭素数が3〜30であることが好ましく、5〜30であることがより好ましく、5〜20がさらに好ましく、6〜15が特に好ましく、6〜10が最も好ましい。ただし、該炭素数には、置換基における炭素数を含まないものとする。
芳香族炭化水素基が有する芳香環として具体的には、ベンゼン、ビフェニル、フルオレン、ナフタレン、アントラセン、フェナントレン等の芳香族炭化水素環;前記芳香族炭化水素環を構成する炭素原子の一部がヘテロ原子で置換された芳香族複素環;等が挙げられる。芳香族複素環におけるヘテロ原子としては、酸素原子、硫黄原子、窒素原子等が挙げられる。
該芳香族炭化水素基として具体的には、前記芳香族炭化水素環から水素原子を2つ除いた基(アリーレン基);前記芳香族炭化水素環から水素原子を1つ除いた基(アリール基)の水素原子の1つがアルキレン基で置換された基(たとえば、ベンジル基、フェネチル基、1−ナフチルメチル基、2−ナフチルメチル基、1−ナフチルエチル基、2−ナフチルエチル基等のアリールアルキル基におけるアリール基から水素原子をさらに1つ除いた基);等が挙げられる。前記アルキレン基(アリールアルキル基中のアルキル鎖)の炭素数は、1〜4であることが好ましく、1〜2であることがより好ましく、1であることが特に好ましい。
The aromatic hydrocarbon group is a hydrocarbon group having an aromatic ring.
The aromatic hydrocarbon group as the divalent hydrocarbon group in Va 1 preferably has 3 to 30 carbon atoms, more preferably 5 to 30 carbon atoms, further preferably 5 to 20 carbon atoms, and 6 to 6 carbon atoms. 15 is particularly preferable, and 6 to 10 is the most preferable. However, the number of carbon atoms does not include the number of carbon atoms in the substituent.
Specific examples of the aromatic ring included in the aromatic hydrocarbon group include aromatic hydrocarbon rings such as benzene, biphenyl, fluorene, naphthalene, anthracene, and phenanthrene; some of the carbon atoms constituting the aromatic hydrocarbon ring are hetero. Aromatic heterocycles substituted with atoms; and the like. Examples of the hetero atom in the aromatic heterocycle include an oxygen atom, a sulfur atom and a nitrogen atom.
Specific examples of the aromatic hydrocarbon group include a group obtained by removing two hydrogen atoms from the aromatic hydrocarbon ring (arylene group); a group obtained by removing one hydrogen atom from the aromatic hydrocarbon ring (aryl group). Group in which one of the hydrogen atoms of) is substituted with an alkylene group (for example, arylalkyl such as benzyl group, phenethyl group, 1-naphthylmethyl group, 2-naphthylmethyl group, 1-naphthylethyl group, 2-naphthylethyl group). Group in which one more hydrogen atom is removed from the aryl group in the group); The alkylene group (alkyl chain in the arylalkyl group) preferably has 1 to 4 carbon atoms, more preferably 1 to 2 carbon atoms, and particularly preferably 1 carbon atom.
前記式(a1−2)中、Wa1におけるna2+1価の炭化水素基は、脂肪族炭化水素基であってもよく、芳香族炭化水素基であってもよい。該脂肪族炭化水素基は、芳香族性を持たない炭化水素基を意味し、飽和であってもよく、不飽和であってもよく、通常は飽和であることが好ましい。前記脂肪族炭化水素基としては、直鎖状または分岐鎖状の脂肪族炭化水素基、構造中に環を含む脂肪族炭化水素基、或いは直鎖状または分岐鎖状の脂肪族炭化水素基と構造中に環を含む脂肪族炭化水素基とを組み合わせた基が挙げられ、具体的には、上述の式(a1−1)のVa1と同じ基が挙げられる。
前記na2+1価は、2〜4価が好ましく、2又は3価がより好ましい。
In the formula (a1-2), the na 2 +1 valent hydrocarbon group for Wa 1 may be an aliphatic hydrocarbon group or an aromatic hydrocarbon group. The aliphatic hydrocarbon group means a hydrocarbon group having no aromaticity, may be saturated or unsaturated, and is usually preferably saturated. As the aliphatic hydrocarbon group, a linear or branched aliphatic hydrocarbon group, an aliphatic hydrocarbon group containing a ring in the structure, or a linear or branched aliphatic hydrocarbon group Examples thereof include groups in which an aliphatic hydrocarbon group containing a ring in the structure is combined, and specifically, the same groups as Va 1 in the above formula (a1-1) can be mentioned.
The na 2 +1 valence is preferably 2 to 4, and more preferably 2 or 3.
前記式(a1−2)としては、特に、下記一般式(a1−2−01)で表される構成単位が好ましい。 As the formula (a1-2), a structural unit represented by general formula (a1-2-01) shown below is particularly desirable.
式(a1−2−01)中、Ra2は上記式(a1−r−1)または(a1−r−3)で表される酸解離性基である。na2は1〜3の整数であり、1又は2であることが好ましく、1であることがより好ましい。cは0〜3の整数であり、0又は1であることが好ましく、1であることがより好ましい。Rは前記と同じである。
以下に上記式(a1−1)、(a1−2)の具体例を示す。以下の各式中、Rαは、水素原子、メチル基またはトリフルオロメチル基を示す。
In formula (a1-2-01), Ra 2 is an acid dissociable group represented by the above formula (a1-r-1) or (a1-r-3). n a2 is an integer of 1 to 3, preferably 1 or 2, and more preferably 1. c is an integer of 0 to 3, preferably 0 or 1, and more preferably 1. R is the same as above.
Specific examples of the above formulas (a1-1) and (a1-2) are shown below. In each of the following formulas, R α represents a hydrogen atom, a methyl group or a trifluoromethyl group.
(A)成分中の構成単位(a1)の割合は、(A)成分を構成する全構成単位に対し、20〜80モル%が好ましく、20〜75モル%がより好ましく、25〜70モル%がさらに好ましい。下限値以上とすることによって、感度、解像性、LWR等のリソグラフィー特性も向上する。また、上限値以下とすることにより他の構成単位とのバランスをとることができる。 The proportion of the structural unit (a1) in the component (A) is preferably 20 to 80 mol%, more preferably 20 to 75 mol%, and more preferably 25 to 70 mol%, based on all the structural units constituting the component (A). Is more preferable. By setting the ratio to the lower limit or more, the lithographic properties such as sensitivity, resolution and LWR are also improved. Further, by setting the content to the upper limit or less, it is possible to balance with other structural units.
(構成単位(a2))
本発明において、前記樹脂成分は、−SO2−含有環式基、ラクトン含有環式基、カーボネート含有環式基又はこれら以外の複素環式基を有する構成単位(a2)を含有することが好ましい。
構成単位(a2)の−SO2−含有環式基、ラクトン含有環式基、カーボネート含有環式基又はこれら以外の複素環式基は、(A)成分をレジスト膜の形成に用いた場合に、レジスト膜の基板への密着性を高めるうえで有効なものである。
なお、前述の構成単位(a1)がその構造中に−SO2−含有環式基、ラクトン含有環式基、カーボネート含有環式基又はこれら以外の複素環式基を含むものである場合、該構成単位は構成単位(a2)にも該当するが、このような構成単位は構成単位(a1)に該当し、構成単位(a2)には該当しないものとする。
(Structural unit (a2))
In the present invention, the resin component preferably contains a structural unit (a2) having a —SO 2 — containing cyclic group, a lactone containing cyclic group, a carbonate containing cyclic group or a heterocyclic group other than these. ..
The —SO 2 — containing cyclic group, the lactone containing cyclic group, the carbonate containing cyclic group or the heterocyclic group other than these of the structural unit (a2) can be used when the component (A) is used for forming a resist film. , Is effective in improving the adhesion of the resist film to the substrate.
When the aforementioned structural unit (a1) contains a —SO 2 — containing cyclic group, a lactone containing cyclic group, a carbonate containing cyclic group or a heterocyclic group other than these in the structure, the structural unit Corresponds to the structural unit (a2), but such a structural unit corresponds to the structural unit (a1) and does not correspond to the structural unit (a2).
構成単位(a2)は、下記一般式(a2−1)で表される構成単位であることが好ましい。 The structural unit (a2) is preferably a structural unit represented by general formula (a2-1) shown below.
Ya21の2価の連結基としては特に限定されないが、置換基を有していてもよい2価の炭化水素基、ヘテロ原子を含む2価の連結基等が好適なものとして挙げられる。 The divalent linking group for Ya 21 is not particularly limited, but examples thereof include a divalent hydrocarbon group which may have a substituent and a divalent linking group containing a hetero atom.
(置換基を有していてもよい2価の炭化水素基)
2価の連結基としての炭化水素基は、脂肪族炭化水素基であってもよく、芳香族炭化水素基であってもよい。
脂肪族炭化水素基は、芳香族性を持たない炭化水素基を意味する。該脂肪族炭化水素基は、飽和であってもよく、不飽和であってもよく、通常は飽和であることが好ましい。
前記脂肪族炭化水素基としては、直鎖状若しくは分岐鎖状の脂肪族炭化水素基又は構造中に環を含む脂肪族炭化水素基等が挙げられ、具体的には、上述の式(a1−1)におけるVa1で例示した基が挙げられる。
(A divalent hydrocarbon group which may have a substituent)
The hydrocarbon group as the divalent linking group may be an aliphatic hydrocarbon group or an aromatic hydrocarbon group.
The aliphatic hydrocarbon group means a hydrocarbon group having no aromaticity. The aliphatic hydrocarbon group may be saturated or unsaturated, and is usually preferably saturated.
Examples of the aliphatic hydrocarbon group include a linear or branched aliphatic hydrocarbon group or an aliphatic hydrocarbon group containing a ring in the structure, and specifically, the above formula (a1- The groups exemplified as Va 1 in 1) are mentioned.
前記直鎖状または分岐鎖状の脂肪族炭化水素基は、置換基を有していてもよく、有していなくてもよい。該置換基としては、フッ素原子、フッ素原子で置換された炭素数1〜5のフッ素化アルキル基、カルボニル基等が挙げられる。 The linear or branched aliphatic hydrocarbon group may or may not have a substituent. Examples of the substituent include a fluorine atom, a fluorinated alkyl group having 1 to 5 carbon atoms substituted with a fluorine atom, and a carbonyl group.
前記構造中に環を含む脂肪族炭化水素基としては、環構造中にヘテロ原子を含む置換基を含んでもよい環状の脂肪族炭化水素基(脂肪族炭化水素環から水素原子を2個除いた基)、前記環状の脂肪族炭化水素基が直鎖状または分岐鎖状の脂肪族炭化水素基の末端に結合した基、前記環状の脂肪族炭化水素基が直鎖状または分岐鎖状の脂肪族炭化水素基の途中に介在する基などが挙げられる。前記直鎖状または分岐鎖状の脂肪族炭化水素基としては前記と同様のものが挙げられる。
環状の脂肪族炭化水素基は、炭素数が3〜20であることが好ましく、3〜12であることがより好ましい。
環状の脂肪族炭化水素基としては、具体的には、上述の式(a1−1)におけるVa1で例示した基が挙げられる。
環状の脂肪族炭化水素基は、置換基を有していてもよいし、有していなくてもよい。該置換基としては、アルキル基、アルコキシ基、ハロゲン原子、ハロゲン化アルキル基、水酸基、カルボニル基等が挙げられる。
前記置換基としての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。
前記置換基としてのアルコキシ基としては、炭素数1〜5のアルコキシ基が好ましく、メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、iso−プロポキシ基、n−ブトキシ基、tert−ブトキシ基が好ましく、メトキシ基、エトキシ基が最も好ましい。
前記置換基としてのハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられ、フッ素原子が好ましい。
前記置換基としてのハロゲン化アルキル基としては、前記アルキル基の水素原子の一部または全部が前記ハロゲン原子で置換された基が挙げられる。
環状の脂肪族炭化水素基は、その環構造を構成する炭素原子の一部がヘテロ原子を含む置換基で置換されてもよい。該ヘテロ原子を含む置換基としては、−O−、−C(=O)−O−、−S−、−S(=O)2−、−S(=O)2−O−が好ましい。
As the aliphatic hydrocarbon group containing a ring in the structure, a cyclic aliphatic hydrocarbon group which may contain a substituent containing a hetero atom in the ring structure (two hydrogen atoms are removed from the aliphatic hydrocarbon ring Group), a group in which the cyclic aliphatic hydrocarbon group is bonded to the end of a linear or branched aliphatic hydrocarbon group, and the cyclic aliphatic hydrocarbon group is linear or branched fat Examples thereof include groups intervening in the middle of the group hydrocarbon group. Examples of the linear or branched aliphatic hydrocarbon group include the same ones as described above.
The cyclic aliphatic hydrocarbon group preferably has 3 to 20 carbon atoms, and more preferably 3 to 12 carbon atoms.
Specific examples of the cyclic aliphatic hydrocarbon group include the groups exemplified as Va 1 in the above formula (a1-1).
The cyclic aliphatic hydrocarbon group may or may not have a substituent. Examples of the substituent include an alkyl group, an alkoxy group, a halogen atom, a halogenated alkyl group, a hydroxyl group and a carbonyl group.
The alkyl group as the substituent is preferably an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and most preferably a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an n-butyl group or a tert-butyl group.
The alkoxy group as the substituent is preferably an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms, a methoxy group, an ethoxy group, an n-propoxy group, an iso-propoxy group, an n-butoxy group, a tert-butoxy group, and a methoxy group. Most preferred is the group ethoxy.
Examples of the halogen atom as the substituent include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom and an iodine atom, and a fluorine atom is preferable.
Examples of the halogenated alkyl group as the substituent include groups in which a part or all of the hydrogen atoms of the alkyl group are substituted with the halogen atom.
In the cyclic aliphatic hydrocarbon group, a part of carbon atoms constituting the ring structure may be substituted with a substituent containing a hetero atom. As the substituent containing the hetero atom, -O-, -C(=O)-O-, -S-, -S(=O) 2- , and -S(=O) 2- O- are preferable.
2価の炭化水素基としての芳香族炭化水素基としては、具体的には、上述の式(a1−1)におけるVa1で例示された基が挙げられる。
前記芳香族炭化水素基は、当該芳香族炭化水素基が有する水素原子が置換基で置換されていてもよい。たとえば当該芳香族炭化水素基中の芳香環に結合した水素原子が置換基で置換されていてもよい。該置換基としては、たとえば、アルキル基、アルコキシ基、ハロゲン原子、ハロゲン化アルキル基、水酸基等が挙げられる。
前記置換基としての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。
前記置換基としてのアルコキシ基、ハロゲン原子およびハロゲン化アルキル基としては、前記環状の脂肪族炭化水素基が有する水素原子を置換する置換基として例示したものが挙げられる。
Specific examples of the aromatic hydrocarbon group as the divalent hydrocarbon group include the groups exemplified as Va 1 in the above formula (a1-1).
In the aromatic hydrocarbon group, the hydrogen atom of the aromatic hydrocarbon group may be substituted with a substituent. For example, the hydrogen atom bonded to the aromatic ring in the aromatic hydrocarbon group may be substituted with a substituent. Examples of the substituent include an alkyl group, an alkoxy group, a halogen atom, a halogenated alkyl group, a hydroxyl group and the like.
The alkyl group as the substituent is preferably an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and most preferably a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an n-butyl group or a tert-butyl group.
Examples of the alkoxy group, the halogen atom and the halogenated alkyl group as the substituent include those exemplified as the substituent for substituting the hydrogen atom of the cyclic aliphatic hydrocarbon group.
(ヘテロ原子を含む2価の連結基)
ヘテロ原子を含む2価の連結基におけるヘテロ原子とは、炭素原子および水素原子以外の原子であり、たとえば酸素原子、窒素原子、硫黄原子、ハロゲン原子等が挙げられる。
(A divalent linking group containing a hetero atom)
The hetero atom in the divalent linking group containing a hetero atom is an atom other than a carbon atom and a hydrogen atom, and examples thereof include an oxygen atom, a nitrogen atom, a sulfur atom and a halogen atom.
Ya21がヘテロ原子を含む2価の連結基である場合、該連結基として好ましいものとして、−O−、−C(=O)−O−、−C(=O)−、−O−C(=O)−O−、−C(=O)−NH−、−NH−、−NH−C(=NH)−(Hはアルキル基、アシル基等の置換基で置換されていてもよい。)、−S−、−S(=O)2−、−S(=O)2−O−、一般式−Y21−O−Y22−、−Y21−O−、−Y21−C(=O)−O−、−C(=O)−O−−Y21、[Y21−C(=O)−O]m’−Y22−または−Y21−O−C(=O)−Y22−で表される基[式中、Y21およびY22はそれぞれ独立して置換基を有していてもよい2価の炭化水素基であり、Oは酸素原子であり、m’は0〜3の整数である。]等が挙げられる。
前記へテロ原子を含む2価の連結基が−C(=O)−NH−、−NH−、−NH−C(=NH)−の場合、そのHはアルキル基、アシル等の置換基で置換されていてもよい。該置換基(アルキル基、アシル基等)は、炭素数が1〜10であることが好ましく、1〜8であることがさらに好ましく、1〜5であることが特に好ましい。
式−Y21−O−Y22−、−Y21−O−、−Y21−C(=O)−O−、−C(=O)−O−Y21、−[Y21−C(=O)−O]m’−Y22−または−Y21−O−C(=O)−Y22−中、Y21およびY22は、それぞれ独立して、置換基を有していてもよい2価の炭化水素基である。該2価の炭化水素基としては、前記2価の連結基としての説明で挙げた「置換基を有していてもよい2価の炭化水素基」と同様のものが挙げられる。
Y21としては、直鎖状の脂肪族炭化水素基が好ましく、直鎖状のアルキレン基がより好ましく、炭素数1〜5の直鎖状のアルキレン基がさらに好ましく、メチレン基またはエチレン基が特に好ましい。
Y22としては、直鎖状または分岐鎖状の脂肪族炭化水素基が好ましく、メチレン基、エチレン基またはアルキルメチレン基がより好ましい。該アルキルメチレン基におけるアルキル基は、炭素数1〜5の直鎖状のアルキル基が好ましく、炭素数1〜3の直鎖状のアルキル基が好ましく、メチル基が最も好ましい。
式−[Y21−C(=O)−O]m’−Y22−で表される基において、m’は0〜3の整数であり、0〜2の整数であることが好ましく、0または1がより好ましく、1が特に好ましい。つまり、式−[Y21−C(=O)−O]m’−Y22−で表される基としては、式−Y21−C(=O)−O−Y22−で表される基が特に好ましい。なかでも、式−(CH2)a’−C(=O)−O−(CH2)b’−で表される基が好ましい。該式中、a’は、1〜10の整数であり、1〜8の整数が好ましく、1〜5の整数がより好ましく、1または2がさらに好ましく、1が最も好ましい。b’は、1〜10の整数であり、1〜8の整数が好ましく、1〜5の整数がより好ましく、1または2がさらに好ましく、1が最も好ましい。
When Ya 21 is a divalent linking group containing a hetero atom, preferable examples of the linking group include —O—, —C(═O)—O—, —C(═O)—, and —O—C. (=O)-O-, -C(=O)-NH-, -NH-, -NH-C(=NH)-(H may be substituted with a substituent such as an alkyl group and an acyl group. .), - S -, - S (= O) 2 -, - S (= O) 2 -O-, the formula -Y 21 -O-Y 22 -, - Y 21 -O -, - Y 21 - C (= O) -O -, - C (= O) -O - Y 21, [Y 21 -C (= O) -O] m '-Y 22 - or -Y 21 -O-C (= O) -
When the divalent linking group containing a hetero atom is -C(=O)-NH-, -NH-, -NH-C(=NH)-, H is a substituent such as an alkyl group or acyl. It may be substituted. The substituent (alkyl group, acyl group, etc.) preferably has 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 8 carbon atoms, and particularly preferably 1 to 5 carbon atoms.
Formula -Y 21 -O-Y 22 -, - Y 21 -O -, - Y 21 -C (= O) -O -, - C (= O) -O-Y 21, - [Y 21 -C ( = O) -O] m '-Y 22 - or -Y 21 -O-C (= O ) -Y 22 - in, Y 21 and Y 22 each independently have a substituent It is a good divalent hydrocarbon group. Examples of the divalent hydrocarbon group include those similar to the "divalent hydrocarbon group which may have a substituent(s)" mentioned above in the description of the divalent linking group.
As Y 21 , a linear aliphatic hydrocarbon group is preferable, a linear alkylene group is more preferable, a linear alkylene group having 1 to 5 carbon atoms is further preferable, and a methylene group or an ethylene group is particularly preferable. preferable.
As Y 22 , a linear or branched aliphatic hydrocarbon group is preferable, and a methylene group, an ethylene group or an alkylmethylene group is more preferable. The alkyl group in the alkylmethylene group is preferably a linear alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, preferably a linear alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, and most preferably a methyl group.
Formula - [Y 21 -C (= O ) -O] m '-Y 22 - In the group represented by, m' is an integer of 0 to 3, preferably an integer of 0 to 2, 0 Alternatively, 1 is more preferable, and 1 is particularly preferable. In other words, the formula - Examples of the group represented by the formula -Y 21 -C (= O) -O -Y 22 - - [Y 21 -C (= O) -O] m '-
本発明において、Ya21としては、単結合、又はエステル結合[−C(=O)−O−]、エーテル結合(−O−)、直鎖状若しくは分岐鎖状のアルキレン基若しくはこれらの組合せであることが好ましい。 In the present invention, Ya 21 is a single bond, an ester bond [—C(═O)—O—], an ether bond (—O—), a linear or branched alkylene group, or a combination thereof. Preferably.
前記式(a2−1)中、Ra21は−SO2−含有環式基、ラクトン含有環式基、複素環式基又はカーボネート含有環式基である。 In the formula (a2-1), Ra 21 is a —SO 2 — containing cyclic group, a lactone containing cyclic group, a heterocyclic group or a carbonate containing cyclic group.
「−SO2−含有環式基」とは、その環骨格中に−SO2−を含む環を含有する環式基を示し、具体的には、−SO2−における硫黄原子(S)が環式基の環骨格の一部を形成する環式基である。その環骨格中に−SO2−を含む環をひとつ目の環として数え、該環のみの場合は単環式基、さらに他の環構造を有する場合は、その構造に関わらず多環式基と称する。−SO2−含有環式基は、単環式であってもよく、多環式であってもよい。
−SO2−含有環式基は、特に、その環骨格中に−O−SO2−を含む環式基、すなわち−O−SO2−中の−O−S−が環骨格の一部を形成するスルトン(sultone)環を含有する環式基であることが好ましい。−SO2−含有環式基として、より具体的には、下記一般式(a5−r−1)〜(a5−r−4)でそれぞれ表される基が挙げられる。
And - "-
The —SO 2 — containing cyclic group is particularly a cyclic group containing —O—SO 2 — in its ring skeleton, that is, —O—S— in —O—SO 2 — forms a part of the ring skeleton. It is preferably a cyclic group containing a sultone ring to be formed. Specific examples of the —SO 2 — containing cyclic group include groups represented by general formulas (a5-r-1) to (a5-r-4) shown below.
前記一般式(a5−r−1)〜(a5−r−4)中、A”は後述する一般式(a2−r−1)〜(a2−r−7)中のA”と同様である。Ra’51におけるアルキル基、アルコキシ基、ハロゲン原子、ハロゲン化アルキル基、−COOR”、−OC(=O)R”、ヒドロキシアルキル基としては、後述する一般式(a2−r−1)〜(a2−r−7)中のRa’21と同様である。 In the general formulas (a5-r-1) to (a5-r-4), A″ is the same as A″ in the general formulas (a2-r-1) to (a2-r-7) described later. .. Examples of the alkyl group, alkoxy group, halogen atom, halogenated alkyl group, —COOR″, —OC(═O)R″, and hydroxyalkyl group for Ra′ 51 , which will be described later, include general formulas (a2-r-1) to (a2-r-1). The same as Ra' 21 in a2-r-7).
下記に一般式(a5−r−1)〜(a5−r−4)でそれぞれ表される基の具体例を挙げる。式中の「Ac」は、アセチル基を示す。 Specific examples of the groups represented by general formulas (a5-r-1) to (a5-r-4) are shown below. “Ac” in the formula represents an acetyl group.
本発明において、構成単位(a2)が−SO2−含有環式基を含む場合、上記の中でも、前記一般式(a5−r−1)で表される基が好ましく、前記化学式(r−sl−1−1)、(r−sl−1−18)、(r−sl−3−1)および(r−sl−4−1)のいずれかで表される基からなる群から選択される少なくとも一種を用いることがより好ましく、前記化学式(r−sl−1−1)で表される基が最も好ましい。 In the present invention, when the structural unit (a2) contains a —SO 2 — containing cyclic group, among the above groups, the group represented by the general formula (a5-r-1) is preferable, and the chemical formula (r-sl). -1-1), (r-sl-1-18), (r-sl-3-1) and (r-sl-4-1) are selected from the group consisting of It is more preferable to use at least one kind, and the group represented by the chemical formula (r-sl-1-1) is most preferable.
「ラクトン含有環式基」とは、その環骨格中に−O−C(=O)−を含む環(ラクトン環)を含有する環式基を示す。ラクトン環をひとつ目の環として数え、ラクトン環のみの場合は単環式基、さらに他の環構造を有する場合は、その構造に関わらず多環式基と称する。ラクトン含有環式基は、単環式基であってもよく、多環式基であってもよい。
ラクトン含有環式基としては、特に限定されることなく任意のものが使用可能である。具体的には、下記一般式(a2−r−1)〜(a2−r−7)でそれぞれ表される基が挙げられる。以下、「*」は結合手を表す。
The “lactone-containing cyclic group” refers to a cyclic group containing a ring (lactone ring) containing —O—C(═O)— in its ring skeleton. The lactone ring is counted as the first ring. A lactone ring alone is referred to as a monocyclic group, and a lactone ring having another ring structure is referred to as a polycyclic group regardless of the structure. The lactone-containing cyclic group may be either a monocyclic group or a polycyclic group.
The lactone-containing cyclic group is not particularly limited and any one can be used. Specific examples include groups represented by general formulas (a2-r-1) to (a2-r-7) shown below. Hereinafter, “*” represents a bond.
前記一般式(a2−r−1)〜(a2−r−7)中、A”は、酸素原子(−O−)もしくは硫黄原子(−S−)を含んでいてもよい炭素数1〜5のアルキレン基、酸素原子または硫黄原子である。A”における炭素数1〜5のアルキレン基としては、直鎖状または分岐鎖状のアルキレン基が好ましく、メチレン基、エチレン基、n−プロピレン基、イソプロピレン基等が挙げられる。該アルキレン基が酸素原子または硫黄原子を含む場合、その具体例としては、前記アルキレン基の末端または炭素原子間に−O−または−S−が介在する基が挙げられ、たとえば−O−CH2−、−CH2−O−CH2−、−S−CH2−、−CH2−S−CH2−等が挙げられる。A”としては、炭素数1〜5のアルキレン基または−O−が好ましく、炭素数1〜5のアルキレン基がより好ましく、メチレン基が最も好ましい。Ra’21はそれぞれ独立に、アルキル基、アルコキシ基、ハロゲン原子、ハロゲン化アルキル基、−COOR”、−OC(=O)R”、ヒドロキシアルキル基又はシアノ基である。
Ra’21におけるアルキル基としては、炭素数1〜5のアルキル基が好ましい。
Ra’21におけるアルコキシ基としては、炭素数1〜6のアルコキシ基が好ましい。
該アルコキシ基は、直鎖状または分岐鎖状であることが好ましい。具体的には、前記Ra’21におけるアルキル基として挙げたアルキル基と酸素原子(−O−)とが連結した基が挙げられる。
Ra’21におけ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、フッ素原子が好ましい。
Ra’21におけるハロゲン化アルキル基としては、前記Ra’21におけるアルキル基の水素原子の一部または全部が前記ハロゲン原子で置換された基が挙げられる。該ハロゲン化アルキル基としては、フッ素化アルキル基が好ましく、特にパーフルオロアルキル基が好ましい。
In the general formulas (a2-r-1) to (a2-r-7), A″ has 1 to 5 carbon atoms which may contain an oxygen atom (—O—) or a sulfur atom (—S—). And an oxygen atom or a sulfur atom. As the alkylene group having 1 to 5 carbon atoms in A″, a linear or branched alkylene group is preferable, and a methylene group, an ethylene group, an n-propylene group, Examples include isopropylene group and the like. When the alkylene group contains an oxygen atom or a sulfur atom, specific examples thereof include a group in which —O— or —S— is present at the terminal or carbon atom of the alkylene group, and for example, —O—CH 2 -, - CH 2 -O-CH 2 -, - S-CH 2 -, - CH 2 -S-CH 2 - , and the like. As A″, an alkylene group having 1 to 5 carbon atoms or —O— is preferable, an alkylene group having 1 to 5 carbon atoms is more preferable, and a methylene group is most preferable. Ra′ 21 is independently an alkyl group or an alkoxy group. A group, a halogen atom, a halogenated alkyl group, -COOR", -OC(=O)R", a hydroxyalkyl group or a cyano group.
The alkyl group in Ra′ 21 is preferably an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms.
As the alkoxy group for Ra′ 21, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms is preferable.
The alkoxy group is preferably linear or branched. Specific examples thereof include groups in which an alkyl group mentioned as the alkyl group in Ra′ 21 and an oxygen atom (—O—) are linked.
Examples of the halogen atom in Ra′ 21 include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom and an iodine atom, and a fluorine atom is preferable.
'Examples of the halogenated alkyl group for 21, the Ra' Ra part or all of the hydrogen atoms of the alkyl group in 21 can be mentioned it has been substituted with the aforementioned halogen atoms. As the halogenated alkyl group, a fluorinated alkyl group is preferable, and a perfluoroalkyl group is particularly preferable.
下記に一般式(a2−r−1)〜(a2−r−7)でそれぞれ表される基の具体例を挙げる。 Specific examples of the groups represented by general formulas (a2-r-1) to (a2-r-7) are shown below.
本発明において、構成単位(a2)は、前記一般式(a2−r−1)または(a2−r−2)でそれぞれ表される基が好ましく、前記化学式(r−lc−1−1)又は(r−lc−2−7)でそれぞれ表される基がより好ましい。 In the present invention, the structural unit (a2) is preferably a group represented by the general formula (a2-r-1) or (a2-r-2), and the chemical formula (r-lc-1-1) or The groups each represented by (r-lc-2-7) are more preferable.
「カーボネート含有環式基」とは、その環骨格中に−O−C(=O)−O−を含む環(カーボネート環)を含有する環式基を示す。カーボネート環をひとつ目の環として数え、カーボネート環のみの場合は単環式基、さらに他の環構造を有する場合は、その構造に関わらず多環式基と称する。カーボネート含有環式基は、単環式基であってもよく、多環式基であってもよい。
R1における環状の炭化水素基としてのカーボネート環含有環式基としては、特に限定されることなく任意のものが使用可能である。具体的には、下記一般式(ax3−r−1)〜(ax3−r−3)で表される基が挙げられる。
The “carbonate-containing cyclic group” refers to a cyclic group containing a ring (carbonate ring) containing —O—C(═O)—O— in its ring skeleton. The carbonate ring is counted as the first ring, and when it has only a carbonate ring, it is called a monocyclic group, and when it has another ring structure, it is called a polycyclic group regardless of its structure. The carbonate-containing cyclic group may be either a monocyclic group or a polycyclic group.
The carbonate ring-containing cyclic group as the cyclic hydrocarbon group for R 1 is not particularly limited and any one can be used. Specific examples thereof include groups represented by general formulas (ax3-r-1) to (ax3-r-3) shown below.
前記一般式(ax3−r−1)〜(ax3−r−3)中のA”は、A”は前記一般式(a2−r−1)中のA”と同様である。
Ra’ 31におけるアルキル基、アルコキシ基、ハロゲン原子、ハロゲン化アルキル基、−COOR”、−OC(=O)R”、ヒドロキシアルキル基としては、それぞれ前記一般式(a2−r−1)〜(a2−r−7)中のRa’21の説明で挙げたものと同様のものが挙げられる。
A″ in the general formulas (ax3-r-1) to (ax3-r-3) is the same as A″ in the general formula (a2-r-1).
The alkyl group, alkoxy group, halogen atom, halogenated alkyl group, —COOR″, —OC(═O)R″, and hydroxyalkyl group for Ra′ 31 are each represented by the general formula (a2-r-1) to ( The same as those mentioned in the description of Ra′ 21 in a2-r-7) can be mentioned.
下記に一般式(ax3−r−1)〜(ax3−r−3)で表される基の具体例を挙げる。 Specific examples of the groups represented by formulas (ax3-r-1) to (ax3-r-3) are shown below.
「複素環式基」とは、炭素に加えて1個以上の炭素以外の原子を含む環式基をいい、後述する(r−hr−1)〜(r−hr−16)にそれぞれ挙げる複素環式基や、窒素含有複素環等が挙げられる。窒素含有複素環式基としては、1個又は2個のオキソ基で置換されていてもよい炭素数3〜8のシクロアルキル基が挙げられる。該シクロアルキル基としては、例えば、2,5−ジオキソピロリジンや、2,6−ジオキソピペリジンが好適なものとして挙げられる。 The "heterocyclic group" refers to a cyclic group containing one or more atoms other than carbon in addition to carbon, and is a heterocyclic group described in each of (r-hr-1) to (r-hr-16) described later. Examples thereof include cyclic groups and nitrogen-containing heterocycles. Examples of the nitrogen-containing heterocyclic group include a cycloalkyl group having 3 to 8 carbon atoms which may be substituted with 1 or 2 oxo groups. Preferred examples of the cycloalkyl group include 2,5-dioxopyrrolidine and 2,6-dioxopiperidine.
(A)成分が有する構成単位(a2)は1種でも2種以上でもよい。
(A)成分が構成単位(a2)を有する場合、構成単位(a2)の割合は、当該(A)成分を構成する全構成単位の合計に対し、1〜80モル%であることが好ましく、5〜70モル%であることがより好ましく、10〜65モル%であることがさらに好ましく、10〜60モル%が特に好ましい。下限値以上とすることにより構成単位(a2)を含有させることによる効果が充分に得られ、上限値以下とすることにより他の構成単位とのバランスをとることができ、種々のリソグラフィー特性及びパターン形状が良好となる。
The structural unit (a2) contained in the component (A) may be one type or two or more types.
When the component (A) has the structural unit (a2), the proportion of the structural unit (a2) is preferably 1 to 80 mol% based on the total of all the structural units constituting the component (A), It is more preferably from 5 to 70 mol%, further preferably from 10 to 65 mol%, particularly preferably from 10 to 60 mol%. When it is at least the lower limit value, the effect of containing the structural unit (a2) is sufficiently obtained, and when it is at most the upper limit value, it can be balanced with other structural units, and various lithographic characteristics and patterns can be obtained. Good shape.
(A1)成分は、上記構成単位(a1)及び(a2)のほかに、以下の構成単位(a3)、構成単位(a4)を有していてもよい。 The component (A1) may have the following structural unit (a3) and structural unit (a4) in addition to the above structural units (a1) and (a2).
(構成単位(a3))
構成単位(a3)は、極性基含有脂肪族炭化水素基を含む構成単位(ただし、上述した構成単位(a1)、(a2)に該当するものを除く)である。
(A1)成分が構成単位(a3)を有することにより、(A)成分の親水性が高まり、解像性の向上に寄与すると考えられる。
極性基としては、水酸基、シアノ基、カルボキシ基、アルキル基の水素原子の一部がフッ素原子で置換されたヒドロキシアルキル基等が挙げられ、特に水酸基が好ましい。
脂肪族炭化水素基としては、炭素数1〜10の直鎖状または分岐鎖状の炭化水素基(好ましくはアルキレン基)や、環状の脂肪族炭化水素基(環式基)が挙げられる。該環式基としては、単環式基でも多環式基でもよく、例えばArFエキシマレーザー用レジスト組成物用の樹脂において、多数提案されているものの中から適宜選択して用いることができる。該環式基としては多環式基であることが好ましく、炭素数は7〜30であることがより好ましい。
その中でも、水酸基、シアノ基、カルボキシ基、またはアルキル基の水素原子の一部がフッ素原子で置換されたヒドロキシアルキル基を含有する脂肪族多環式基を含むアクリル酸エステルから誘導される構成単位がより好ましい。該多環式基としては、ビシクロアルカン、トリシクロアルカン、テトラシクロアルカンなどから2個以上の水素原子を除いた基などを例示できる。具体的には、アダマンタン、ノルボルナン、イソボルナン、トリシクロデカン、テトラシクロドデカンなどのポリシクロアルカンから2個以上の水素原子を除いた基などが挙げられる。これらの多環式基の中でも、アダマンタンから2個以上の水素原子を除いた基、ノルボルナンから2個以上の水素原子を除いた基、テトラシクロドデカンから2個以上の水素原子を除いた基が工業上好ましい。
(Structural unit (a3))
The structural unit (a3) is a structural unit containing a polar group-containing aliphatic hydrocarbon group (excluding those corresponding to the structural units (a1) and (a2) described above).
It is considered that the component (A1) having the structural unit (a3) increases the hydrophilicity of the component (A) and contributes to the improvement of resolution.
Examples of the polar group include a hydroxyl group, a cyano group, a carboxy group, and a hydroxyalkyl group in which a part of hydrogen atoms of an alkyl group is replaced with a fluorine atom, and the like, and a hydroxyl group is particularly preferable.
Examples of the aliphatic hydrocarbon group include a linear or branched hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms (preferably an alkylene group) and a cyclic aliphatic hydrocarbon group (cyclic group). The cyclic group may be a monocyclic group or a polycyclic group, and for example, it can be appropriately selected and used from the many proposed ones in resins for resist compositions for ArF excimer lasers. The cyclic group is preferably a polycyclic group, and more preferably has 7 to 30 carbon atoms.
Among them, a structural unit derived from an acrylate ester containing an aliphatic polycyclic group containing a hydroxyalkyl group in which a part of hydrogen atoms of a hydroxyl group, a cyano group, a carboxy group, or an alkyl group is substituted with a fluorine atom. Is more preferable. Examples of the polycyclic group include groups in which two or more hydrogen atoms have been removed from bicycloalkane, tricycloalkane, tetracycloalkane, and the like. Specific examples thereof include groups in which two or more hydrogen atoms have been removed from a polycycloalkane such as adamantane, norbornane, isobornane, tricyclodecane, and tetracyclododecane. Among these polycyclic groups, a group obtained by removing two or more hydrogen atoms from adamantane, a group obtained by removing two or more hydrogen atoms from norbornane, and a group obtained by removing two or more hydrogen atoms from tetracyclododecane are Industrially preferred.
構成単位(a3)としては、極性基含有脂肪族炭化水素基を含むものであれば特に限定されることなく任意のものが使用可能である。
構成単位(a3)としては、α位の炭素原子に結合した水素原子が置換基で置換されていてもよいアクリル酸エステルから誘導される構成単位であって極性基含有脂肪族炭化水素基を含む構成単位が好ましい。
構成単位(a3)としては、極性基含有脂肪族炭化水素基における炭化水素基が炭素数1〜10の直鎖状または分岐鎖状の炭化水素基のときは、アクリル酸のヒドロキシエチルエステルから誘導される構成単位が好ましく、該炭化水素基が多環式基のときは、下記の式(a3−1)で表される構成単位、式(a3−2)で表される構成単位、式(a3−3)で表される構成単位が好ましいものとして挙げられる。
The structural unit (a3) is not particularly limited as long as it contains a polar group-containing aliphatic hydrocarbon group, and any unit can be used.
The structural unit (a3) is a structural unit derived from an acrylate ester in which a hydrogen atom bonded to a carbon atom at the α-position may be substituted with a substituent, and includes a polar group-containing aliphatic hydrocarbon group. Structural units are preferred.
As the structural unit (a3), when the hydrocarbon group in the polar group-containing aliphatic hydrocarbon group is a linear or branched hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, it is derived from hydroxyethyl ester of acrylic acid. When the hydrocarbon group is a polycyclic group, a structural unit represented by the following formula (a3-1), a structural unit represented by the formula (a3-2), a formula (a3-2) The structural unit represented by a3-3) is mentioned as a preferable example.
式(a3−1)中、jは1又は2であることが好ましく、1であることがさらに好ましい。jが2の場合、水酸基が、アダマンチル基の3位と5位に結合しているものが好ましい。jが1の場合、水酸基が、アダマンチル基の3位に結合しているものが好ましい。
jは1であることが好ましく、特に、水酸基が、アダマンチル基の3位に結合しているものが好ましい。
In the formula (a3-1), j is preferably 1 or 2, and more preferably 1. When j is 2, it is preferable that the hydroxyl groups are bonded to the 3rd and 5th positions of the adamantyl group. When j is 1, it is preferable that the hydroxyl group be bonded to the 3-position of the adamantyl group.
j is preferably 1, and particularly preferably a hydroxyl group bonded to the 3-position of the adamantyl group.
式(a3−2)中、kは1であることが好ましい。シアノ基は、ノルボルニル基の5位または6位に結合していることが好ましい。
式(a3−3)中、t’は1であることが好ましい。lは1であることが好ましい。sは1であることが好ましい。これらは、アクリル酸のカルボキシ基の末端に、2−ノルボルニル基または3−ノルボルニル基が結合していることが好ましい。フッ素化アルキルアルコールは、ノルボルニル基の5又は6位に結合していることが好ましい。
In formula (a3-2), k is preferably 1. The cyano group is preferably bonded to the 5th or 6th position of the norbornyl group.
In formula (a3-3), t′ is preferably 1. It is preferable that l is 1. It is preferable that s is 1. It is preferable that a 2-norbornyl group or a 3-norbornyl group is bonded to the terminal of the carboxy group of acrylic acid. The fluorinated alkyl alcohol is preferably bonded to the 5th or 6th position of the norbornyl group.
(A1)成分が含有する構成単位(a3)は1種であってもよく2種以上であってもよい。
(A1)成分中、構成単位(a3)の割合は、当該樹脂成分(A1)を構成する全構成単位の合計に対し、5〜50モル%であることが好ましく、5〜40モル%がより好ましく、5〜25モル%がさらに好ましい。
構成単位(a3)の割合を下限値以上とすることにより、構成単位(a3)を含有させることによる効果が充分に得られ、上限値以下とすることにより、他の構成単位とのバランスをとりやすくなる。
The structural unit (a3) contained in the component (A1) may be one type or two or more types.
In the component (A1), the proportion of the structural unit (a3) is preferably 5 to 50 mol %, more preferably 5 to 40 mol% based on the total of all structural units constituting the resin component (A1). It is preferably 5 to 25 mol %, and more preferably 5 to 25 mol %.
By setting the ratio of the structural unit (a3) to the lower limit or more, the effect of including the structural unit (a3) can be sufficiently obtained, and by setting the ratio to the upper limit or less, balance with other structural units can be achieved. It will be easier.
(構成単位(a4))
構成単位(a4)は、酸非解離性環式基を含む構成単位である。(A1)成分が構成単位(a4)を有することにより、形成されるレジストパターンのドライエッチング耐性が向上する。また、(A1)成分の疎水性が高まる。疎水性の向上は、特に有機溶剤現像の場合に、解像性、レジストパターン形状等の向上に寄与すると考えられる。
構成単位(a4)における「酸非解離性環式基」は、露光により後述の(B)成分から酸が発生した際に、該酸が作用しても解離することなくそのまま当該構成単位中に残る環式基である。
構成単位(a4)としては、例えば酸非解離性の脂肪族環式基を含むアクリル酸エステルから誘導される構成単位等が好ましい。該環式基は、例えば、前記の構成単位(a1)の場合に例示したものと同様のものを例示することができ、ArFエキシマレーザー用、KrFエキシマレーザー用(好ましくはArFエキシマレーザー用)等のレジスト組成物の樹脂成分に用いられるものとして従来から知られている多数のものが使用可能である。
特にトリシクロデシル基、アダマンチル基、テトラシクロドデシル基、イソボルニル基、ノルボルニル基から選ばれる少なくとも1種であると、工業上入手し易いなどの点で好ましい。これらの多環式基は、炭素数1〜5の直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基を置換基として有していてもよい。
構成単位(a4)として、具体的には、下記一般式(a4−1)〜(a4−7)の構造のものを例示することができる。
(Structural unit (a4))
The structural unit (a4) is a structural unit containing an acid non-dissociable cyclic group. When the component (A1) has the structural unit (a4), the dry etching resistance of the resist pattern formed is improved. Further, the hydrophobicity of the component (A1) is increased. It is considered that the improvement of hydrophobicity contributes to the improvement of resolution, resist pattern shape, etc., particularly in the case of organic solvent development.
The “acid-non-dissociable cyclic group” in the structural unit (a4) means that when an acid is generated from the component (B) described below by exposure, it does not dissociate in the structural unit as it is even when the acid acts. It is the remaining cyclic group.
As the structural unit (a4), for example, a structural unit derived from an acrylate ester containing an acid non-dissociable aliphatic cyclic group is preferable. Examples of the cyclic group include the same groups as those exemplified in the case of the structural unit (a1), for ArF excimer laser, KrF excimer laser (preferably for ArF excimer laser), etc. A large number of those conventionally known as those used as the resin component of the resist composition can be used.
Particularly, at least one selected from a tricyclodecyl group, an adamantyl group, a tetracyclododecyl group, an isobornyl group, and a norbornyl group is preferable in terms of industrial availability. These polycyclic groups may have a linear or branched alkyl group having 1 to 5 carbon atoms as a substituent.
Specific examples of the structural unit (a4) include those having the structures of the following general formulas (a4-1) to (a4-7).
(A1)成分が含有する構成単位(a4)は1種であってもよく2種以上であってもよい。
構成単位(a4)を(A1)成分に含有させる際、構成単位(a4)の割合は、(A1)成分を構成する全構成単位の合計に対し、1〜30モル%であることが好ましく、10〜20モル%であることがより好ましい。
The structural unit (a4) contained in the component (A1) may be one type or two or more types.
When the structural unit (a4) is contained in the component (A1), the proportion of the structural unit (a4) is preferably 1 to 30 mol% based on the total of all structural units constituting the component (A1), It is more preferably 10 to 20 mol %.
(A1)成分は、(a1)及び(a2)を有する共重合体であることが好ましい。 The component (A1) is preferably a copolymer having (a1) and (a2).
(A1)成分は、各構成単位を誘導するモノマーを、例えばアゾビスイソブチロニトリル(AIBN)、アゾビスイソ酪酸ジメチルのようなラジカル重合開始剤を用いた公知のラジカル重合等により重合させることによって得ることができる。
また、(A1)成分には、上記重合の際に、たとえばHS−CH2−CH2−CH2−C(CF3)2−OHのような連鎖移動剤を併用して用いることにより、末端に−C(CF3)2−OH基を導入してもよい。このように、アルキル基の水素原子の一部がフッ素原子で置換されたヒドロキシアルキル基が導入された共重合体は、現像欠陥の低減やLER(ラインエッジラフネス:ライン側壁の不均一な凹凸)の低減に有効である。
The component (A1) is obtained by polymerizing a monomer that induces each structural unit, for example, by known radical polymerization using a radical polymerization initiator such as azobisisobutyronitrile (AIBN) or dimethyl azobisisobutyrate. be able to.
Further, as the component (A1), a chain transfer agent such as HS—CH 2 —CH 2 —CH 2 —C(CF 3 ) 2 —OH is used in combination during the above polymerization, so that -C and (CF 3) 2 -OH group may be introduced into the. As described above, the copolymer having a hydroxyalkyl group in which a part of hydrogen atoms of the alkyl group is substituted with a fluorine atom is introduced, the development defects are reduced and LER (line edge roughness: unevenness of line side wall unevenness) is obtained. Is effective in reducing
本発明において、(A1)成分の重量平均分子量(Mw)(ゲルパーミエーションクロマトグラフィーによるポリスチレン換算基準)は、特に限定されるものではなく、1000〜50000が好ましく、1500〜30000がより好ましく、2000〜20000が最も好ましい。この範囲の上限値以下であると、レジストとして用いるのに充分なレジスト溶剤への溶解性があり、この範囲の下限値以上であると、耐ドライエッチング性やレジストパターン断面形状が良好である。 In the present invention, the weight average molecular weight (Mw) (polystyrene conversion standard by gel permeation chromatography) of the component (A1) is not particularly limited and is preferably 1,000 to 50,000, more preferably 1,500 to 30,000, and 2,000. Most preferred is 20,000. When it is at most the upper limit of this range, it has sufficient solubility in a resist solvent to be used as a resist, and when it is at least the lower limit of this range, dry etching resistance and resist pattern cross-sectional shape are good.
(A1)成分は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
基材成分(A)中の(A1)成分の割合は、基材成分(A)の総質量に対し、25質量%以上が好ましく、50質量%がより好ましく、75質量%がさらに好ましく、100質量%であってもよい。該割合が25質量%以上であると、リソグラフィー特性がより向上する。
As the component (A1), one type may be used alone, or two or more types may be used in combination.
The proportion of the component (A1) in the base component (A) is preferably 25% by mass or more, more preferably 50% by mass, further preferably 75% by mass, based on the total mass of the substrate component (A). It may be% by mass. When the proportion is 25% by mass or more, the lithography characteristics are further improved.
本発明において、(A)成分は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
本発明において、(A)成分の含有量は、形成しようとするレジスト膜厚等に応じて調整すればよい。
In the present invention, as the component (A), one type may be used alone, or two or more types may be used in combination.
In the present invention, the content of the component (A) may be adjusted according to the resist film thickness to be formed and the like.
<酸発生剤成分;(B)成分>
本発明においてレジスト組成物は、露光により酸を発生する酸発生剤成分(B)(以下、(B)成分という。)を含有していてもよい。(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、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挙げられる。なかでも、オニウム塩系酸発生剤を用いるのが好ましい。
<Acid generator component; (B) component>
In the present invention, the resist composition may contain an acid generator component (B) that generates an acid upon exposure (hereinafter referred to as the component (B)). The component (B) is not particularly limited, and those which have been proposed as acid generators for chemically amplified resists can be used.
Examples of such an acid generator include onium salt-based acid generators such as iodonium salts and sulfonium salts, oxime sulfonate-based acid generators, diazomethane-based acid generators such as bisalkyl or bisarylsulfonyldiazomethanes and poly(bissulfonyl)diazomethanes. There are various types such as an acid generator, a nitrobenzyl sulfonate-based acid generator, an imino sulfonate-based acid generator, and a disulfone-based acid generator. Among these, it is preferable to use an onium salt-based acid generator.
オニウム塩系酸発生剤としては、例えば、下記の一般式(b−1)で表される化合物(以下「(b−1)成分」ともいう)、一般式(b−2)で表される化合物(以下「(b−2)成分」ともいう)、又は一般式(b−3)で表される化合物(以下「(b−3)成分」ともいう)を用いることができる。 Examples of the onium salt-based acid generator include a compound represented by the following general formula (b-1) (hereinafter also referred to as “component (b-1)”) and a general formula (b-2). A compound (hereinafter also referred to as “component (b-2)”) or a compound represented by general formula (b-3) (hereinafter also referred to as “(b-3) component”) can be used.
{アニオン部}
・(b−1)成分のアニオン部
式(b−1)中、R101は、置換基を有していてもよい環式基、置換基を有していてもよい鎖状のアルキル基、または置換基を有していてもよい鎖状のアルケニル基である。
{Anion part}
Anion part of component (b-1) In formula (b-1), R 101 represents a cyclic group which may have a substituent, a chain alkyl group which may have a substituent, Alternatively, it is a chain alkenyl group which may have a substituent.
(R101における置換基を有していてもよい環式基)
前記環式基は、環状の炭化水素基であることが好ましく、該環状の炭化水素基は、芳香族炭化水素基であってもよく、脂肪族炭化水素基であってもよい。
R101における芳香族炭化水素基は、前記式(a1−1)のVa1における2価の芳香族炭化水素基で挙げた芳香族炭化水素環、または2以上の芳香環を含む芳香族化合物から水素原子を1つ除いたアリール基が挙げられ、フェニル基、ナフチル基が好ましい。
R101における環状の脂肪族炭化水素基は、前記式(a1−1)のVa1における2価の脂肪族炭化水素基で挙げたモノシクロアルカンまたはポリシクロアルカンから水素原子を1つ除いた基が挙げられ、アダマンチル基、ノルボルニル基が好ましい。
また、R101における環状の炭化水素基は、複素環等のようにヘテロ原子を含んでもよく、具体的には上記一般式(a2−r−1)〜(a2−r−7)でそれぞれ表されるラクトン含有環式基、上記一般式(a5−r−1)〜(a5−r−4)でそれぞれ表される−SO2−含有環式基、その他以下(r−hr−1)〜(r−hr−16)に挙げる複素環式基が挙げられる。
(R 101 is a cyclic group which may have a substituent)
The cyclic group is preferably a cyclic hydrocarbon group, and the cyclic hydrocarbon group may be an aromatic hydrocarbon group or an aliphatic hydrocarbon group.
The aromatic hydrocarbon group for R 101 is derived from the aromatic hydrocarbon ring mentioned as the divalent aromatic hydrocarbon group for Va 1 of the formula (a1-1) or an aromatic compound containing two or more aromatic rings. An aryl group from which one hydrogen atom has been removed may be mentioned, and a phenyl group and a naphthyl group are preferable.
The cyclic aliphatic hydrocarbon group for R 101 is a group obtained by removing one hydrogen atom from the monocycloalkane or polycycloalkane mentioned for the divalent aliphatic hydrocarbon group for Va 1 in formula (a1-1). And an adamantyl group and a norbornyl group are preferable.
The cyclic hydrocarbon group for R 101 may contain a heteroatom such as a heterocycle, and is specifically represented by any of the above general formulas (a2-r-1) to (a2-r-7). The lactone-containing cyclic group, the -SO 2 -containing cyclic group respectively represented by the above general formulas (a5-r-1) to (a5-r-4), and the following (r-hr-1) to The heterocyclic group mentioned in (r-hr-16) can be mentioned.
R101の環状の炭化水素基における置換基としては、たとえば、アルキル基、アルコキシ基、ハロゲン原子、ハロゲン化アルキル基、水酸基、カルボニル基、ニトロ基等が挙げられる。
置換基としての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。
置換基としてのアルコキシ基としては、炭素数1〜5のアルコキシ基が好ましく、メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、iso−プロポキシ基、n−ブトキシ基、tert−ブトキシ基がより好ましく、メトキシ基、エトキシ基が最も好ましい。
置換基としてのハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられ、フッ素原子が好ましい。
置換基としてのハロゲン化アルキル基としては、炭素数1〜5のアルキル基、たとえばメチル基、エチル基、プロピル基、n−ブチル基、tert−ブチル基等の水素原子の一部または全部が前記ハロゲン原子で置換された基が挙げられる。
Examples of the substituent in the cyclic hydrocarbon group of R 101 include an alkyl group, an alkoxy group, a halogen atom, a halogenated alkyl group, a hydroxyl group, a carbonyl group, a nitro group and the like.
The alkyl group as a substituent is preferably an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and most preferably a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an n-butyl group or a tert-butyl group.
The alkoxy group as a substituent is preferably an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms, more preferably a methoxy group, an ethoxy group, an n-propoxy group, an iso-propoxy group, an n-butoxy group, a tert-butoxy group, and a methoxy group. Most preferred is the group ethoxy.
Examples of the halogen atom as a substituent include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom and an iodine atom, and a fluorine atom is preferable.
As the halogenated alkyl group as a substituent, some or all of hydrogen atoms such as an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, for example, a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an n-butyl group, a tert-butyl group are the above Examples thereof include groups substituted with a halogen atom.
(R101における置換基を有していてもよい鎖状のアルキル基)
R101の鎖状のアルキル基としては、直鎖状又は分岐鎖状のいずれでもよい。
直鎖状のアルキル基としては、炭素数が1〜20であることが好ましく、1〜15であることがより好ましく、1〜10が最も好ましい。具体的には、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、トリデシル基、イソトリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基、イソヘキサデシル基、ヘプタデシル基、オクタデシル基、ノナデシル基、イコシル基、ヘンイコシル基、ドコシル基等が挙げられる。
分岐鎖状のアルキル基としては、炭素数が3〜20であることが好ましく、3〜15であることがより好ましく、3〜10が最も好ましい。具体的には、例えば、1−メチルエチル基、1−メチルプロピル基、2−メチルプロピル基、1−メチルブチル基、2−メチルブチル基、3−メチルブチル基、1−エチルブチル基、2−エチルブチル基、1−メチルペンチル基、2−メチルペンチル基、3−メチルペンチル基、4−メチルペンチル基などが挙げられる。
(A chain alkyl group which may have a substituent in R 101 )
The chain alkyl group for R 101 may be linear or branched.
The linear alkyl group preferably has 1 to 20 carbon atoms, more preferably 1 to 15 carbon atoms, and most preferably 1 to 10 carbon atoms. Specifically, for example, methyl group, ethyl group, propyl group, butyl group, pentyl group, hexyl group, heptyl group, octyl group, nonyl group, decyl group, undecyl group, dodecyl group, tridecyl group, isotridecyl group, tetradecyl group. Group, pentadecyl group, hexadecyl group, isohexadecyl group, heptadecyl group, octadecyl group, nonadecyl group, icosyl group, henicosyl group, docosyl group and the like.
The branched chain alkyl group preferably has 3 to 20 carbon atoms, more preferably 3 to 15 carbon atoms, and most preferably 3 to 10 carbon atoms. Specifically, for example, 1-methylethyl group, 1-methylpropyl group, 2-methylpropyl group, 1-methylbutyl group, 2-methylbutyl group, 3-methylbutyl group, 1-ethylbutyl group, 2-ethylbutyl group, Examples thereof include a 1-methylpentyl group, a 2-methylpentyl group, a 3-methylpentyl group and a 4-methylpentyl group.
(R101における置換基を有していてもよい鎖状のアルケニル基)
R101の鎖状のアルケニル基としては、直鎖状又は分岐鎖状のいずれでもよく、炭素数が2〜10であることが好ましく、2〜5がより好ましく、2〜4がさらに好ましく、3が特に好ましい。直鎖状のアルケニル基としては、例えば、ビニル基、プロペニル基(アリル基)、ブチニル基などが挙げられる。分岐鎖状のアルケニル基としては、例えば、1−メチルプロペニル基、2−メチルプロペニル基などが挙げられる。
鎖状のアルケニル基としては、上記の中でも、特にプロペニル基が好ましい。
(A chain alkenyl group which may have a substituent in R 101 )
The chain alkenyl group for R 101 may be linear or branched and preferably has 2 to 10 carbon atoms, more preferably 2 to 5, and even more preferably 2 to 4 Is particularly preferable. Examples of the linear alkenyl group include a vinyl group, a propenyl group (allyl group), a butynyl group and the like. Examples of the branched alkenyl group include a 1-methylpropenyl group and a 2-methylpropenyl group.
Among the above, the chain alkenyl group is particularly preferably a propenyl group.
R101の鎖状のアルキル基またはアルケニル基における置換基としては、たとえば、アルコキシ基、ハロゲン原子、ハロゲン化アルキル基、水酸基、カルボニル基、ニトロ基、アミノ基、上記R101における環式基等が挙げられる。 Examples of the substituent in the chain alkyl group or alkenyl group for R 101 include an alkoxy group, a halogen atom, a halogenated alkyl group, a hydroxyl group, a carbonyl group, a nitro group, an amino group, and the cyclic group for R 101 above. Can be mentioned.
なかでも、R101は、置換基を有していてもよい環式基が好ましく、置換基を有していてもよい環状の炭化水素基であることがより好ましい。より具体的には、フェニル基、ナフチル基、ポリシクロアルカンから1個以上の水素原子を除いた基、前記式(a2−r−1)〜(a2−r−7)でそれぞれ表されるラクトン含有環式基、上記一般式(a5−r−1)〜(a5−r−4)でそれぞれ表される−SO2−含有環式基などが好ましい。 Among them, R 101 is preferably a cyclic group which may have a substituent, and more preferably a cyclic hydrocarbon group which may have a substituent. More specifically, a phenyl group, a naphthyl group, a group obtained by removing one or more hydrogen atoms from a polycycloalkane, and a lactone represented by each of the formulas (a2-r-1) to (a2-r-7). Preferred are a containing cyclic group and a —SO 2 — containing cyclic group represented by each of the above general formulas (a5-r-1) to (a5-r-4).
式(b−1)中、Y101は、単結合または酸素原子を含む2価の連結基である。
Y101が酸素原子を含む2価の連結基である場合、該Y101は、酸素原子以外の原子を含有してもよい。酸素原子以外の原子としては、たとえば炭素原子、水素原子、硫黄原子、窒素原子等が挙げられる。
酸素原子を含む2価の連結基としては、たとえば、酸素原子(エーテル結合:−O−)、エステル結合(−C(=O)−O−)、オキシカルボニル基(−O−C(=O)−)、アミド結合(−C(=O)−NH−)、カルボニル基(−C(=O)−)、カーボネート結合(−O−C(=O)−O−)等の非炭化水素系の酸素原子含有連結基;該非炭化水素系の酸素原子含有連結基とアルキレン基との組み合わせ等が挙げられる。当該組み合わせに、さらにスルホニル基(−SO2−)が連結されていてもよい。当該組み合わせとしては、たとえば下記式(y−al−1)〜(y−al−7)でそれぞれ表される連結基が挙げられる。
In formula (b-1), Y 101 is a single bond or a divalent linking group containing an oxygen atom.
When Y 101 is a divalent linking group containing an oxygen atom, Y 101 may contain an atom other than an oxygen atom. Examples of the atom other than the oxygen atom include a carbon atom, a hydrogen atom, a sulfur atom and a nitrogen atom.
Examples of the divalent linking group containing an oxygen atom include an oxygen atom (ether bond: —O—), an ester bond (—C(═O)—O—), an oxycarbonyl group (—O—C(═O). )-), amide bond (-C(=O)-NH-), carbonyl group (-C(=O)-), carbonate bond (-O-C(=O)-O-) and other non-hydrocarbons. Examples include a combination of a non-hydrocarbon-based oxygen atom-containing linking group and an alkylene group. A sulfonyl group (—SO 2 —) may be further linked to the combination. Examples of the combination include linking groups represented by the following formulas (y-al-1) to (y-al-7).
V’102における2価の飽和炭化水素基は、炭素数1〜30のアルキレン基であることが好ましい。 The divalent saturated hydrocarbon group for V′ 102 is preferably an alkylene group having 1 to 30 carbon atoms.
V’101およびV’102におけるアルキレン基としては、直鎖状のアルキレン基でもよく分岐鎖状のアルキレン基でもよく、直鎖状のアルキレン基が好ましい。
V’101およびV’102におけるアルキレン基として、具体的には、メチレン基[−CH2−];−CH(CH3)−、−CH(CH2CH3)−、−C(CH3)2−、−C(CH3)(CH2CH3)−、−C(CH3)(CH2CH2CH3)−、−C(CH2CH3)2−等のアルキルメチレン基;エチレン基[−CH2CH2−];−CH(CH3)CH2−、−CH(CH3)CH(CH3)−、−C(CH3)2CH2−、−CH(CH2CH3)CH2−等のアルキルエチレン基;トリメチレン基(n−プロピレン基)[−CH2CH2CH2−];−CH(CH3)CH2CH2−、−CH2CH(CH3)CH2−等のアルキルトリメチレン基;テトラメチレン基[−CH2CH2CH2CH2−];−CH(CH3)CH2CH2CH2−、−CH2CH(CH3)CH2CH2−等のアルキルテトラメチレン基;ペンタメチレン基[−CH2CH2CH2CH2CH2−]等が挙げられる。
また、V’101又はV’102における前記アルキレン基における一部のメチレン基が、炭素数5〜10の2価の脂肪族環式基で置換されていてもよい。当該脂肪族環式基は、前記式(a1−r−1)中のRa’3の環状の脂肪族炭化水素基から水素原子をさらに1つ除いた2価の基が好ましく、シクロへキシレン基、1,5−アダマンチレン基または2,6−アダマンチレン基がより好ましい。
The alkylene group in V′ 101 and V′ 102 may be a linear alkylene group or a branched alkylene group, and a linear alkylene group is preferable.
As the alkylene group for V′ 101 and V′ 102 , specifically, a methylene group [—CH 2 —]; —CH(CH 3 )—, —CH(CH 2 CH 3 )—, and —C(CH 3 ). 2 -, - C (CH 3 ) (
Moreover, a part of the methylene groups in the alkylene group in V′ 101 or V′ 102 may be substituted with a divalent aliphatic cyclic group having 5 to 10 carbon atoms. The aliphatic cyclic group is preferably a divalent group obtained by further removing one hydrogen atom from the cyclic aliphatic hydrocarbon group of Ra′ 3 in the above formula (a1-r-1), and a cyclohexylene group. , 1,5-adamantylene group or 2,6-adamantylene group is more preferred.
Y101としては、エステル結合またはエーテル結合を含む2価の連結基が好ましく、上記式(y−al−1)〜(y−al−5)でそれぞれ表される連結基が好ましい。 As Y 101 , a divalent linking group having an ester bond or an ether bond is preferable, and a linking group represented by each of the above formulas (y-al-1) to (y-al-5) is preferable.
式(b−1)中、V101は、単結合、アルキレン基、またはフッ素化アルキレン基である。V101におけるアルキレン基、フッ素化アルキレン基は、炭素数1〜4であることが好ましい。V101におけるフッ素化アルキレン基としては、V101におけるアルキレン基の水素原子の一部又は全部がフッ素原子で置換された基が挙げられる。なかでも、V101は、単結合、又は炭素数1〜4のフッ素化アルキレン基であることが好ましい。 In formula (b-1), V 101 is a single bond, an alkylene group, or a fluorinated alkylene group. The alkylene group and fluorinated alkylene group for V 101 preferably have 1 to 4 carbon atoms. Examples of the fluorinated alkylene group for V 101 include groups in which some or all of the hydrogen atoms of the alkylene group for V 101 have been replaced with fluorine atoms. Among them, V 101 is preferably a single bond or a fluorinated alkylene group having 1 to 4 carbon atoms.
式(b−1)中、R102は、フッ素原子または炭素数1〜5のフッ素化アルキル基である。R102は、フッ素原子または炭素数1〜5のパーフルオロアルキル基であることが好ましく、フッ素原子であることがより好ましい。 In formula (b-1), R 102 is a fluorine atom or a fluorinated alkyl group having 1 to 5 carbon atoms. R 102 is preferably a fluorine atom or a perfluoroalkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and more preferably a fluorine atom.
(b−1)成分のアニオン部の具体例としては、たとえば、
Y101が単結合となる場合、トリフルオロメタンスルホネートアニオンやパーフルオロブタンスルホネートアニオン等のフッ素化アルキルスルホネートアニオンが挙げられ;Y101が酸素原子を含む2価の連結基である場合、下記式(an−1)〜(an−3)のいずれかで表されるアニオンが挙げられる。
Specific examples of the anion moiety of the component (b-1) include, for example,
When Y 101 is a single bond, examples thereof include fluorinated alkylsulfonate anions such as trifluoromethanesulfonate anion and perfluorobutanesulfonate anion; when Y 101 is a divalent linking group containing an oxygen atom, the following formula (an Examples of the anion include any one of -1) to (an-3).
R”101、R”102およびR”103の置換基を有していてもよい脂肪族環式基は、前記R101における環状の脂肪族炭化水素基として例示した基であることが好ましい。前記置換基としては、R101における環状の脂肪族炭化水素基を置換してもよい置換基と同様のものが挙げられる。 The aliphatic cyclic group which may have a substituent of R″ 101 , R″ 102 and R″ 103 is preferably the group exemplified as the cyclic aliphatic hydrocarbon group for R 101 . Examples of the substituent include those similar to the substituent that may substitute the cyclic aliphatic hydrocarbon group for R 101 .
R”103における置換基を有していてもよい芳香族環式基は、前記R101における環状の炭化水素基における芳香族炭化水素基として例示した基であることが好ましい。前記置換基としては、R101における該芳香族炭化水素基を置換してもよい置換基と同様のものが挙げられる。 The aromatic cyclic group which may have a substituent in R″ 103 is preferably the group exemplified as the aromatic hydrocarbon group in the cyclic hydrocarbon group in R 101. The substituent is , R 101 may be the same as the substituent which may substitute the aromatic hydrocarbon group.
R”101における置換基を有していてもよい鎖状のアルキル基は、前記R101における鎖状のアルキル基として例示した基であることが好ましい。R”103における置換基を有していてもよい鎖状のアルケニル基は、前記R101における鎖状のアルケニル基として例示した基であることが好ましい。V”101は、好ましくは炭素数1〜3のフッ素化アルキレン基であり、特に好ましくは、−CF2−、−CF2CF2−、−CHFCF2−、−CF(CF3)CF2−、−CH(CF3)CF2−である。 The chain alkyl group which may have a substituent in R″ 101 is preferably the group exemplified as the chain alkyl group in the above R 101. The chain alkyl group which may have a substituent in R″ 103 The chain alkenyl group which may be mentioned is preferably the group exemplified as the chain alkenyl group for R 101 . V″ 101 is preferably a fluorinated alkylene group having 1 to 3 carbon atoms, and particularly preferably —CF 2 —, —CF 2 CF 2 —, —CHFCF 2 —, and —CF(CF 3 )CF 2 —. , -CH (CF 3) CF 2 - it is.
・(b−2)成分のアニオン部
式(b−2)中、R104、R105は、それぞれ独立に、置換基を有していてもよい環式基、置換基を有していてもよい鎖状のアルキル基、または置換基を有していてもよい鎖状のアルケニル基であり、それぞれ、式(b−1)中のR101と同様のものが挙げられる。ただし、R104、R105は、相互に結合して環を形成していてもよい。
R104、R105は、置換基を有していてもよい鎖状のアルキル基が好ましく、直鎖状若しくは分岐鎖状のアルキル基、又は直鎖状若しくは分岐鎖状のフッ素化アルキル基であることがより好ましい。
該鎖状のアルキル基の炭素数は1〜10であることが好ましく、より好ましくは炭素数1〜7、さらに好ましくは炭素数1〜3である。R104、R105の鎖状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、R104、R105の鎖状のアルキル基においては、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。前記鎖状の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ル基である。
式(b−2)中、V102、V103は、それぞれ独立に、単結合、アルキレン基、またはフッ素化アルキレン基であり、それぞれ、式(b−1)中のV101と同様のものが挙げられる。
式(b−2)中、L101〜L102は、それぞれ独立に単結合又は酸素原子である。
Anion Part of Component (b-2) In Formula (b-2), R 104 and R 105 each independently have a cyclic group which may have a substituent or a substituent which may have a substituent. It is a good chain alkyl group or a chain alkenyl group which may have a substituent, and examples thereof include the same groups as R 101 in the formula (b-1). However, R 104 and R 105 may be bonded to each other to form a ring.
Each of R 104 and R 105 is preferably a chain alkyl group which may have a substituent, and is a linear or branched alkyl group or a linear or branched fluorinated alkyl group. Is more preferable.
The chain-like alkyl group preferably has 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 7 carbon atoms, and further preferably 1 to 3 carbon atoms. The carbon number of the chain alkyl group of R 104 and R 105 is preferably as small as possible within the range of the above carbon number for the reason that solubility in the resist solvent is also good. Further, in the chain alkyl group of R 104 and R 105 , as the number of hydrogen atoms substituted with fluorine atoms is larger, the strength of the acid is stronger, and the high energy light of 200 nm or less and electron beam It is preferable because the transparency is improved. The ratio of fluorine atoms in the chain alkyl group, that is, the fluorination ratio is preferably 70 to 100%, more preferably 90 to 100%, and most preferably all hydrogen atoms are replaced with fluorine atoms. It is a perfluoroalkyl group.
In formula (b-2), V 102 and V 103 each independently represent a single bond, an alkylene group, or a fluorinated alkylene group, and each of them is the same as V 101 in formula (b-1). Can be mentioned.
In formula (b-2), L 101 to L 102 each independently represent a single bond or an oxygen atom.
・(b−3)成分のアニオン部
式(b−3)中、R106〜R108は、それぞれ独立に、置換基を有していてもよい環式基、置換基を有していてもよい鎖状のアルキル基、または置換基を有していてもよい鎖状のアルケニル基であり、それぞれ、式(b−1)中のR101と同様のものが挙げられる。
L103〜L105は、それぞれ独立に、単結合、−CO−又は−SO2−である。
-Anion part of component (b-3) In formula (b-3), R< 106 > to R< 108 > may each independently have a cyclic group which may have a substituent, or a substituent which may have a substituent. It is a good chain alkyl group or a chain alkenyl group which may have a substituent, and examples thereof include the same groups as R 101 in the formula (b-1).
L 103 to L 105 are each independently a single bond, —CO— or —SO 2 —.
{カチオン部}
式(b−1)、(b−2)及び(b−3)中、M’m+は、m価の有機カチオンであり、なかでもスルホニウムカチオンまたはヨードニウムカチオンであることが好ましく、下記の一般式(ca−1)〜(ca−4)でそれぞれ表されるカチオンが特に好ましい。
{Cation part}
In the formulas (b-1), (b-2) and (b-3), M'm+ is an m-valent organic cation, preferably a sulfonium cation or an iodonium cation, and the following general formula The cations represented by (ca-1) to (ca-4) are particularly preferable.
R201〜R207、およびR211〜R212におけるアリール基としては、炭素数6〜20の無置換のアリール基が挙げられ、フェニル基、ナフチル基が好ましい。
R201〜R207、およびR211〜R212におけるアルキル基としては、鎖状又は環状のアルキル基であって、炭素数1〜30のものが好ましい。
R201〜R207、およびR211〜R212におけるアルケニル基としては、炭素数が2〜10であることが好ましい。
R201〜R207、およびR210〜R212が有していてもよい置換基としては、例えば、アルキル基、ハロゲン原子、ハロゲン化アルキル基、カルボニル基、シアノ基、アミノ基、アリール基、アリールチオ基、下記式(ca−r−1)〜(ca−r−7)でそれぞれ表される基が挙げられる。
置換基としてのアリールチオ基におけるアリール基としては、R101で挙げたものと同様であり、具体的にフェニルチオ基又はビフェニルチオ基が挙げられる。
Examples of the aryl group in R 201 to R 207 and R 211 to R 212 include an unsubstituted aryl group having 6 to 20 carbon atoms, and a phenyl group and a naphthyl group are preferable.
The alkyl group in R 201 to R 207 and R 211 to R 212 is preferably a chain or cyclic alkyl group having 1 to 30 carbon atoms.
The alkenyl group for R 201 to R 207 and R 211 to R 212 preferably has 2 to 10 carbon atoms.
Examples of the substituent that R 201 to R 207 and R 210 to R 212 may have include, for example, an alkyl group, a halogen atom, a halogenated alkyl group, a carbonyl group, a cyano group, an amino group, an aryl group, and arylthio. And a group represented by each of the following formulas (ca-r-1) to (ca-r-7).
The aryl group in the arylthio group as a substituent is the same as that described for R 101 , and specifically includes a phenylthio group or a biphenylthio group.
R’201の置換基を有していてもよい環式基、置換基を有していてもよい鎖状のアルキル基、または置換基を有していてもよい鎖状のアルケニル基は、上記式(b−1)中のR101と同様のものが挙げられる他、置換基を有していてもよい環式基又は置換基を有していてもよい鎖状のアルキル基として上記式(a1−r−2)で表される酸解離性基と同様のものも挙げられる。 The cyclic group which may have a substituent, the chain alkyl group which may have a substituent, or the chain alkenyl group which may have a substituent of R′ 201 is as defined above. In addition to those similar to R 101 in the formula (b-1), a cyclic group which may have a substituent or a chain alkyl group which may have a substituent may be the above formula ( The same groups as the acid dissociable group represented by a1-r-2) are also included.
R201〜R203、R206〜R207、R211〜R212は、相互に結合して式中のイオウ原子と共に環を形成する場合、硫黄原子、酸素原子、窒素原子等のヘテロ原子や、カルボニル基、−SO−、−SO2−、−SO3−、−COO−、−CONH−または−N(RN)−(該RNは炭素数1〜5のアルキル基である。)等の官能基を介して結合してもよい。形成される環としては、式中のイオウ原子をその環骨格に含む1つの環が、イオウ原子を含めて、3〜10員環であることが好ましく、5〜7員環であることが特に好ましい。形成される環の具体例としては、たとえばチオフェン環、チアゾール環、ベンゾチオフェン環、チアントレン環、ベンゾチオフェン環、ジベンゾチオフェン環、9H−チオキサンテン環、チオキサントン環、チアントレン環、フェノキサチイン環、テトラヒドロチオフェニウム環、テトラヒドロチオピラニウム環等が挙げられる。 When R 201 to R 203 , R 206 to R 207 , and R 211 to R 212 are bonded to each other to form a ring with a sulfur atom in the formula, a hetero atom such as a sulfur atom, an oxygen atom, or a nitrogen atom, or carbonyl group, -SO -, - SO 2 - , - SO 3 -, - COO -, - CONH- , or -N (R N) - (. the R N is an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms), etc. You may couple|bond together via the functional group of. As the ring to be formed, one ring containing a sulfur atom in the formula in its ring skeleton is preferably a 3 to 10-membered ring including a sulfur atom, and particularly preferably a 5 to 7-membered ring. preferable. Specific examples of the ring formed include, for example, thiophene ring, thiazole ring, benzothiophene ring, thianthrene ring, benzothiophene ring, dibenzothiophene ring, 9H-thioxanthene ring, thioxanthone ring, thianthrene ring, phenoxathiin ring, tetrahydro. Examples thereof include a thiophenium ring and a tetrahydrothiopyranium ring.
R208〜R209は、それぞれ独立に、水素原子または炭素数1〜5のアルキル基を表し、
水素原子又は炭素数1〜3のアルキル基が好ましく、アルキル基となる場合相互に結合し
て環を形成してもよい。
R 208 to R 209 each independently represent a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms,
A hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms is preferable, and when it becomes an alkyl group, they may be bonded to each other to form a ring.
R210は、置換基を有していてもよいアリール基、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアルケニル基、又は置換基を有していてもよい−SO2−含有環式基である。
R210におけるアリール基としては、炭素数6〜20の無置換のアリール基が挙げられ、フェニル基、ナフチル基が好ましい。
R210におけるアルキル基としては、鎖状又は環状のアルキル基であって、炭素数1〜30のものが好ましい。
R210におけるアルケニル基としては、炭素数が2〜10であることが好ましい。
R210における、置換基を有していてもよい−SO2−含有環式基としては、上記一般式(a2−1)中のRa21の「−SO2−含有環式基」と同様のものが挙げられ、上記一般式(a5−r−1)で表される基が好ましい。
R 210 may have an aryl group which may have a substituent, an alkyl group which may have a substituent, an alkenyl group which may have a substituent, or an substituent. -SO 2 - containing cyclic group.
Examples of the aryl group for R 210 include an unsubstituted aryl group having 6 to 20 carbon atoms, and a phenyl group and a naphthyl group are preferable.
The alkyl group for R 210 is preferably a chain or cyclic alkyl group having 1 to 30 carbon atoms.
The alkenyl group for R 210 preferably has 2 to 10 carbon atoms.
The —SO 2 — containing cyclic group which may have a substituent in R 210 is the same as the “—SO 2 — containing cyclic group” of Ra 21 in the above general formula (a2-1). And the groups represented by the above general formula (a5-r-1) are preferable.
Y201は、それぞれ独立に、アリーレン基、アルキレン基又はアルケニレン基を表す。
Y201におけるアリーレン基は、上記式(b−1)中のR101における芳香族炭化水素基として例示したアリール基から水素原子を1つ除いた基が挙げられる。
Y201におけるアルキレン基、アルケニレン基は、上記一般式(a1−1)中のVa1における2価の炭化水素基としての脂肪族炭化水素基と同様のものが挙げられる。
Y 201's each independently represent an arylene group, an alkylene group or an alkenylene group.
Examples of the arylene group for Y 201 include a group obtained by removing one hydrogen atom from the aryl group exemplified as the aromatic hydrocarbon group for R 101 in the above formula (b-1).
Examples of the alkylene group and alkenylene group for Y 201 include the same ones as the aliphatic hydrocarbon group as the divalent hydrocarbon group for Va 1 in the general formula (a1-1).
前記式(ca−4)中、xは、1または2である。
W201は、(x+1)価、すなわち2価または3価の連結基である。
W201における2価の連結基としては、置換基を有していてもよい2価の炭化水素基が好ましく、前記一般式(a2−1)におけるYa21と同様の炭化水素基が例示できる。W201における2価の連結基は、直鎖状、分岐鎖状、環状のいずれであってもよく、環状であることが好ましい。なかでも、アリーレン基の両端に2個のカルボニル基が組み合わされた基が好ましい。アリーレン基としては、フェニレン基、ナフチレン基等が挙げられ、フェニレン基が特に好ましい。
W201における3価の連結基としては、前記W201における2価の連結基から水素原子を1個除いた基、前記2価の連結基にさらに前記2価の連結基が結合した基などが挙げられる。W201における3価の連結基としては、アリーレン基に2個のカルボニル基が結合した基が好ましい。
In the formula (ca-4), x is 1 or 2.
W 201 is a (x+1)-valent, that is, a divalent or trivalent linking group.
The divalent linking group for W 201 is preferably a divalent hydrocarbon group which may have a substituent, and examples thereof include the same hydrocarbon group as Ya 21 in the general formula (a2-1). The divalent linking group for W 201 may be linear, branched, or cyclic, and is preferably cyclic. Of these, a group in which two carbonyl groups are combined at both ends of the arylene group is preferable. Examples of the arylene group include a phenylene group and a naphthylene group, and a phenylene group is particularly preferable.
Examples of the trivalent linking group for W 201 include a group obtained by removing one hydrogen atom from the divalent linking group for W 201 , a group in which the divalent linking group is further bonded to the divalent linking group, and the like. Can be mentioned. The trivalent linking group for W 201 is preferably a group in which two carbonyl groups are bonded to an arylene group.
式(ca−1)で表される好適なカチオンとして具体的には、下記式(ca−1−1)〜(ca−1−63)でそれぞれ表されるカチオンが挙げられる。 Specific examples of the suitable cation represented by the formula (ca-1) include cations represented by the following formulas (ca-1-1) to (ca-1-63).
前記式(ca−3)で表される好適なカチオンとして具体的には、下記式(ca−3−1)〜(ca−3−6)でそれぞれ表されるカチオンが挙げられる。 Specific examples of the suitable cation represented by the formula (ca-3) include cations represented by the following formulas (ca-3-1) to (ca-3-6).
前記式(ca−4)で表される好適なカチオンとして具体的には、下記式(ca−4−1)〜(ca−4−2)でそれぞれ表されるカチオンが挙げられる。 Specific examples of the suitable cation represented by the formula (ca-4) include cations represented by the following formulas (ca-4-1) to (ca-4-2).
(B)成分は、上述した酸発生剤を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。
本発明においてレジスト組成物が(B)成分を含有する場合、(B)成分の含有量は、(A)成分100質量部に対して0.5〜60質量部が好ましく、1〜50質量部がより好ましく、1〜40質量部がさらに好ましい。(B)成分の含有量を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、レジスト組成物の各成分を有機溶剤に溶解した際、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。
As the component (B), one type of the above-mentioned acid generator may be used alone, or two or more types may be used in combination.
In the present invention, when the resist composition contains the component (B), the content of the component (B) is preferably 0.5 to 60 parts by mass, and 1 to 50 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the component (A). Is more preferable, and 1-40 mass parts is still more preferable. By setting the content of the component (B) within the above range, pattern formation is sufficiently performed. Further, when each component of the resist composition is dissolved in an organic solvent, a uniform solution is obtained, and the storage stability becomes favorable, which is preferable.
<塩基性化合物成分;(D)成分>
本発明においてレジスト組成物は、(A)成分に加えて、または(A)成分および(B)成分に加えて、さらに、酸拡散制御剤成分(以下「(D)成分」ともいう。)を含有してもよい。
(D)成分は、前記(B)成分等から露光により発生する酸をトラップするクエンチャー(酸拡散制御剤)として作用するものである。
本発明における(D)成分は、露光により分解して酸拡散制御性を失う光崩壊性塩基(D1)(以下「(D1)成分」という。)であってもよく、該(D1)成分に該当しない含窒素有機化合物(D2)(以下「(D2)成分」という。)であってもよい。
<Basic compound component; (D) component>
In the present invention, the resist composition further contains an acid diffusion control agent component (hereinafter also referred to as “(D) component”) in addition to the (A) component, or in addition to the (A) component and the (B) component. May be included.
The component (D) acts as a quencher (acid diffusion control agent) that traps the acid generated by exposure from the component (B) and the like.
The component (D) in the present invention may be a photodegradable base (D1) (hereinafter referred to as “(D1) component”) which decomposes upon exposure and loses acid diffusion controllability. It may be a nitrogen-containing organic compound (D2) that does not correspond (hereinafter referred to as “(D2) component”).
[(D1)成分]
(D1)成分を含有するレジスト組成物とすることで、レジストパターンを形成する際に、露光部と非露光部のコントラストを向上させることができる。
(D1)成分としては、露光により分解して酸拡散制御性を失うものであれば特に限定されず、下記一般式(d1−1)で表される化合物(以下「(d1−1)成分」という。)、下記一般式(d1−2)で表される化合物(以下「(d1−2)成分」という。)及び下記一般式(d1−3)で表される化合物(以下「(d1−3)成分」という。)からなる群より選ばれる1種以上の化合物が好ましい。
(d1−1)〜(d1−3)成分は、露光部においては分解して酸拡散制御性(塩基性)を失うためクエンチャーとして作用せず、未露光部においてクエンチャーとして作用する。
[(D1) component]
By using the resist composition containing the component (D1), it is possible to improve the contrast between the exposed portion and the non-exposed portion when forming a resist pattern.
The component (D1) is not particularly limited as long as it decomposes by exposure and loses the acid diffusion controllability, and is a compound represented by the following general formula (d1-1) (hereinafter referred to as “(d1-1) component”). ), a compound represented by the following general formula (d1-2) (hereinafter referred to as “(d1-2) component”) and a compound represented by the following general formula (d1-3) (hereinafter referred to as “(d1- 3) component"). One or more compounds selected from the group consisting of) are preferable.
The components (d1-1) to (d1-3) do not act as a quencher because they decompose in the exposed area and lose the acid diffusion controllability (basicity), but act as a quencher in the unexposed area.
{(d1−1)成分}
・アニオン部
式(d1−1)中、Rd1は置換基を有していてもよい環式基、置換基を有していてもよい鎖状のアルキル基、または置換基を有していてもよい鎖状のアルケニル基であり、R101と同様のものが挙げられる。
これらのなかでも、Rd1としては、置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基、置換基を有していてもよい脂肪族環式基、又は置換基を有していてもよい鎖状の炭化水素基が好ましい。これらの基が有していてもよい置換基としては水酸基、フッ素原子又はフッ素化アルキル基が好ましい。
前記芳香族炭化水素基としてはフェニル基もしくはナフチル基がより好ましい。
前記脂肪族環式基としては、アダマンタン、ノルボルナン、イソボルナン、トリシクロデカン、テトラシクロドデカン等のポリシクロアルカンから1個以上の水素原子を除いた基であることがより好ましい。
前記鎖状の炭化水素基としては、鎖状のアルキル基が好ましい。鎖状のアルキル基としては、炭素数が1〜10であることが好ましく、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基等の直鎖状のアルキル基;1−メチルエチル基、1−メチルプロピル基、2−メチルプロピル基、1−メチルブチル基、2−メチルブチル基、3−メチルブチル基、1−エチルブチル基、2−エチルブチル基、1−メチルペンチル基、2−メチルペンチル基、3−メチルペンチル基、4−メチルペンチル基等の分岐鎖状のアルキル基;が挙げられる。
{(D1-1) component}
Anion moiety In the formula (d1-1), Rd 1 has a cyclic group which may have a substituent, a chain alkyl group which may have a substituent, or a substituent. Is a chain alkenyl group which may be the same as R 101 .
Among these, Rd 1 may have an aromatic hydrocarbon group which may have a substituent, an aliphatic cyclic group which may have a substituent, or a substituent. A chain hydrocarbon group is preferred. The substituent which these groups may have is preferably a hydroxyl group, a fluorine atom or a fluorinated alkyl group.
The aromatic hydrocarbon group is more preferably a phenyl group or a naphthyl group.
The aliphatic cyclic group is more preferably a group obtained by removing one or more hydrogen atoms from a polycycloalkane such as adamantane, norbornane, isobornane, tricyclodecane and tetracyclododecane.
The chain hydrocarbon group is preferably a chain alkyl group. The chain alkyl group preferably has 1 to 10 carbon atoms, and specific examples thereof include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a pentyl group, a hexyl group, a heptyl group, an octyl group and a nonyl group. Group, linear alkyl group such as decyl group; 1-methylethyl group, 1-methylpropyl group, 2-methylpropyl group, 1-methylbutyl group, 2-methylbutyl group, 3-methylbutyl group, 1-ethylbutyl group A branched chain alkyl group such as a 2-ethylbutyl group, a 1-methylpentyl group, a 2-methylpentyl group, a 3-methylpentyl group and a 4-methylpentyl group.
前記鎖状のアルキル基が置換基としてフッ素原子又はフッ素化アルキル基を有するフッ素化アルキル基である場合、フッ素化アルキル基の炭素数は、1〜11が好ましく、1〜8がより好ましく、1〜4がさらに好ましい該フッ素化アルキル基は、フッ素原子以外の原子を含有してもよい。フッ素原子以外の原子としては、たとえば酸素原子、炭素原子、水素原子、硫黄原子、窒素原子等が挙げられる。
Rd1としては、直鎖状のアルキル基を構成する一部又は全部の水素原子がフッ素原子により置換されたフッ素化アルキル基であることが好ましく、直鎖状のアルキル基を構成する水素原子の全てがフッ素原子で置換されたフッ素化アルキル基(直鎖状のパーフルオロアルキル基)であることが好ましい。
When the chain alkyl group is a fluorinated alkyl group having a fluorine atom or a fluorinated alkyl group as a substituent, the carbon number of the fluorinated alkyl group is preferably 1 to 11, more preferably 1 to 8 and 1 The fluorinated alkyl group with 4 to 4 being more preferable may contain an atom other than a fluorine atom. Examples of the atom other than the fluorine atom include an oxygen atom, a carbon atom, a hydrogen atom, a sulfur atom and a nitrogen atom.
Rd 1 is preferably a fluorinated alkyl group in which a part or all of hydrogen atoms constituting a linear alkyl group are substituted with a fluorine atom, and a hydrogen atom constituting a linear alkyl group is preferable. It is preferable that all are fluorinated alkyl groups (linear perfluoroalkyl groups) substituted with fluorine atoms.
以下に(d1−1)成分のアニオン部の好ましい具体例を示す。 Preferred specific examples of the anion moiety of the component (d1-1) are shown below.
・カチオン部
式(d1−1)中、Mm+は、m価の有機カチオンである。
Mm+の有機カチオンとしては、特に限定されず、例えば、前記一般式(ca−1)〜(ca−4)でそれぞれ表されるカチオンと同様のものが挙げられ、前記式(ca−1−1)〜(ca−1−63)でそれぞれ表されるカチオンが好ましい。
(d1−1)成分は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
-Cation part In formula (d1-1), Mm + is an m-valent organic cation.
The organic cation of M m+ is not particularly limited, and examples thereof include those similar to the cations represented by the general formulas (ca-1) to (ca-4), respectively. Cations represented by 1) to (ca-1-63) are preferable.
As the component (d1-1), one type may be used alone, or two or more types may be used in combination.
{(d1−2)成分}
・アニオン部
式(d1−2)中、Rd2は、置換基を有していてもよい環式基、置換基を有していてもよい鎖状のアルキル基、または置換基を有していてもよい鎖状のアルケニル基であり、R101と同様のものが挙げられる。
ただし、Rd2における、S原子に隣接する炭素原子にはフッ素原子は結合していない(フッ素置換されていない)ものとする。これにより、(d1−2)成分のアニオンが適度な弱酸アニオンとなり、(D)成分のクエンチング能が向上する。
Rd2としては、置換基を有していてもよい脂肪族環式基であることが好ましく、アダマンタン、ノルボルナン、イソボルナン、トリシクロデカン、テトラシクロドデカン等から1個以上の水素原子を除いた基(置換基を有していてもよい);カンファー等から1個以上の水素原子を除いた基であることがより好ましい。
Rd2の炭化水素基は置換基を有していてもよく、該置換基としては、前記式(d1−1)のRd1における炭化水素基(芳香族炭化水素基、脂肪族炭化水素基)が有していてもよい置換基と同様のものが挙げられる。
{(D1-2) component}
· During anion formula (d1-2), Rd 2 is has an optionally substituted cyclic group which may have a substituent chain alkyl group or a substituted group, It may be a chain alkenyl group, and examples thereof include those similar to R 101 .
However, a fluorine atom is not bonded to the carbon atom adjacent to the S atom in Rd 2 (not fluorine-substituted). Thereby, the anion of the component (d1-2) becomes an appropriate weak acid anion, and the quenching ability of the component (D) is improved.
Rd 2 is preferably an aliphatic cyclic group which may have a substituent, and is a group obtained by removing one or more hydrogen atoms from adamantane, norbornane, isobornane, tricyclodecane, tetracyclododecane and the like. (It may have a substituent); More preferably, it is a group obtained by removing one or more hydrogen atoms from camphor or the like.
The hydrocarbon group of Rd 2 may have a substituent, and as the substituent, the hydrocarbon group in Rd 1 of the formula (d1-1) (aromatic hydrocarbon group, aliphatic hydrocarbon group) The same as the substituent which may have.
以下に(d1−2)成分のアニオン部の好ましい具体例を示す。 Specific preferred examples of the anion moiety of the component (d1-2) are shown below.
・カチオン部
式(d1−2)中、Mm+は、m価の有機カチオンであり、前記式(d1−1)中のMm+と同様である。
(d1−2)成分は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
-Cation part In formula (d1-2), Mm + is an m-valent organic cation and is the same as Mm + in the formula (d1-1).
As the component (d1-2), one type may be used alone, or two or more types may be used in combination.
{(d1−3)成分}
・アニオン部
式(d1−3)中、Rd3は置換基を有していてもよい環式基、置換基を有していてもよい鎖状のアルキル基、または置換基を有していてもよい鎖状のアルケニル基であり、R101と同様のものが挙げられ、フッ素原子を含む環式基、鎖状のアルキル基、又は鎖状のアルケニル基であることが好ましい。中でも、フッ素化アルキル基が好ましく、前記Rd1のフッ素化アルキル基と同様のものがより好ましい。
{(D1-3) component}
During Anion formula (d1-3), Rd 3 is have an optionally substituted cyclic group which may have a substituent chain alkyl group or a substituted group, Is a chain alkenyl group which may be the same as R 101, and is preferably a cyclic group containing a fluorine atom, a chain alkyl group, or a chain alkenyl group. Among them, a fluorinated alkyl group is preferable, and a group similar to the fluorinated alkyl group for Rd 1 is more preferable.
式(d1−3)中、Rd4は、置換基を有していてもよい環式基、置換基を有していてもよい鎖状のアルキル基、または置換基を有していてもよい鎖状のアルケニル基であり、R101と同様のものが挙げられる。
中でも、置換基を有していてもよいアルキル基、アルコキシ基、アルケニル基、環式基であることが好ましい。
Rd4におけるアルキル基は、炭素数1〜5の直鎖状または分岐鎖状のアルキル基が好ましく、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基等が挙げられる。Rd4のアルキル基の水素原子の一部が水酸基、シアノ基等で置換されていてもよい。
Rd4におけるアルコキシ基は、炭素数1〜5のアルコキシ基が好ましく、炭素数1〜5のアルコキシ基として具体的には、メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、iso−プロポキシ基、n−ブトキシ基、tert−ブトキシ基が挙げられる。なかでも、メトキシ基、エトキシ基が好ましい。
In formula (d1-3), Rd 4 may have a cyclic group which may have a substituent, a chain alkyl group which may have a substituent, or a substituent. It is a chain alkenyl group, and examples thereof include those similar to R 101 .
Among them, an alkyl group which may have a substituent, an alkoxy group, an alkenyl group and a cyclic group are preferable.
The alkyl group for Rd 4 is preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, specifically, a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group. , Tert-butyl group, pentyl group, isopentyl group, neopentyl group and the like. Part of the hydrogen atoms of the alkyl group of Rd 4 may be substituted with a hydroxyl group, a cyano group or the like.
The alkoxy group for Rd 4 is preferably an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms, and specific examples of the alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms include methoxy group, ethoxy group, n-propoxy group, iso-propoxy group, n- Examples thereof include butoxy group and tert-butoxy group. Of these, a methoxy group and an ethoxy group are preferable.
Rd4におけるアルケニル基は、上記R101と同様のものが挙げられ、ビニル基、プロペニル基(アリル基)、1−メチルプロペニル基、2−メチルプロペニル基が好ましい。これらの基はさらに置換基として、炭素数1〜5のアルキル基又は炭素数1〜5のハロゲン化アルキル基を有していても良い。 Examples of the alkenyl group for Rd 4 include those similar to the above R 101, and a vinyl group, a propenyl group (allyl group), a 1-methylpropenyl group, and a 2-methylpropenyl group are preferable. These groups may further have, as a substituent, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms or a halogenated alkyl group having 1 to 5 carbon atoms.
Rd4における環式基は、上記R101と同様のものが挙げられ、シクロペンタン、シクロヘキサン、アダマンタン、ノルボルナン、イソボルナン、トリシクロデカン、テトラシクロドデカン等のシクロアルカンから1個以上の水素原子を除いた脂環式基、又は、フェニル基、ナフチル基等の芳香族基が好ましい。Rd4が脂環式基である場合、レジスト組成物が有機溶剤に良好に溶解することにより、リソグラフィー特性が良好となる。また、Rd4が芳香族基である場合、EUV等を露光光源とするリソグラフィーにおいて、該レジスト組成物が光吸収効率に優れ、感度やリソグラフィー特性が良好となる。 Examples of the cyclic group for Rd 4 include the same groups as those for R 101 described above, and one or more hydrogen atoms are excluded from cycloalkane such as cyclopentane, cyclohexane, adamantane, norbornane, isobornane, tricyclodecane and tetracyclododecane. Also preferred are alicyclic groups or aromatic groups such as phenyl and naphthyl groups. When Rd 4 is an alicyclic group, the resist composition is well dissolved in an organic solvent, and thus the lithographic properties are good. When Rd 4 is an aromatic group, the resist composition is excellent in light absorption efficiency in lithography using EUV or the like as an exposure light source, and sensitivity and lithographic characteristics are good.
式(d1−3)中、Yd1は、単結合、または2価の連結基である。
Yd1における2価の連結基としては、特に限定されないが、置換基を有していてもよい2価の炭化水素基(脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基)、ヘテロ原子を含む2価の連結基等が挙げられる。これらはそれぞれ、前記式(a2−1)におけるYa21の2価の連結基の説明で挙げたものと同様のものが挙げられる。
Yd1としては、カルボニル基、エステル結合、アミド結合、アルキレン基又はこれらの組み合わせであることが好ましい。アルキレン基としては、直鎖状又は分岐鎖状のアルキレン基であることがより好ましく、メチレン基又はエチレン基であることがさらに好ましい。
In formula (d1-3), Yd 1 is a single bond or a divalent linking group.
The divalent linking group for Yd 1 is not particularly limited, but a divalent hydrocarbon group (aliphatic hydrocarbon group, aromatic hydrocarbon group) optionally having a substituent, or a hetero atom-containing 2 Examples thereof include a valent linking group. Examples of each of these are the same as those mentioned in the description of the divalent linking group for Ya 21 in the formula (a2-1).
Yd 1 is preferably a carbonyl group, an ester bond, an amide bond, an alkylene group or a combination thereof. The alkylene group is more preferably a linear or branched alkylene group, further preferably a methylene group or an ethylene group.
以下に(d1−3)成分のアニオン部の好ましい具体例を示す。 Specific preferred examples of the anion moiety of the component (d1-3) are shown below.
・カチオン部
式(d1−3)中、Mm+は、m価の有機カチオンであり、前記式(d1−1)中のMm+と同様である。
(d1−3)成分は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
-Cation part In formula (d1-3), Mm + is an m-valent organic cation and is the same as Mm + in the formula (d1-1).
As the component (d1-3), one type may be used alone, or two or more types may be used in combination.
(D1)成分は、上記(d1−1)〜(d1−3)成分のいずれか1種のみを用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
(D1)成分の含有量は、(A)成分100質量部に対して、0.5〜10質量部であることが好ましく、0.5〜8質量部であることがより好ましく、1〜8質量部であることがさらに好ましい。
(D1)成分の含有量が好ましい下限値以上であると、特に良好なリソグラフィー特性及びレジストパターン形状が得られる。一方、上限値以下であると、感度を良好に維持でき、スループットにも優れる。
As the component (D1), only one type of the above-mentioned components (d1-1) to (d1-3) may be used, or two or more types may be used in combination.
The content of the component (D1) is preferably 0.5 to 10 parts by mass, more preferably 0.5 to 8 parts by mass, and 1 to 8 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the component (A). More preferably, it is parts by mass.
When the content of the component (D1) is at least the preferred lower limit value, particularly good lithographic properties and resist pattern shapes will be obtained. On the other hand, when it is at most the upper limit value, the sensitivity can be maintained well and the throughput is also excellent.
前記の(d1−1)成分、(d1−2)成分の製造方法は、特に限定されず、公知の方法により製造することができる。 The method for producing the above-mentioned component (d1-1) and component (d1-2) is not particularly limited and can be produced by a known method.
(D1)成分の含有量は、(A)成分100質量部に対して、0.5〜10.0質量部であることが好ましく、0.5〜8.0質量部であることがより好ましく、1.0〜8.0質量部であることがさらに好ましい。上記範囲の下限値以上であると、特に良好なリソグラフィー特性及びレジストパターン形状が得られる。前記範囲の上限値以下であると、感度を良好に維持でき、スループットにも優れる。 The content of the component (D1) is preferably 0.5 to 10.0 parts by mass, more preferably 0.5 to 8.0 parts by mass, relative to 100 parts by mass of the component (A). , 1.0 to 8.0 parts by mass is more preferable. When it is at least the lower limit value of the above range, particularly good lithographic properties and resist pattern shape can be obtained. When it is at most the upper limit of the above range, the sensitivity can be favorably maintained and the throughput is also excellent.
((D2)成分)
(D)成分は、上記(D1)成分に該当しない含窒素有機化合物成分(以下、(D2)成分という。)を含有していてもよい。
(D2)成分としては、酸拡散制御剤として作用するものであり、且つ(D1)成分に該当しないものであれば特に限定されず、公知のものから任意に用いればよい。なかでも、脂肪族アミン、特に第2級脂肪族アミンや第3級脂肪族アミンが好ましい。
脂肪族アミンとは、1つ以上の脂肪族基を有するアミンであり、該脂肪族基は炭素数が1〜12であることが好ましい。
脂肪族アミンとしては、アンモニアNH3の水素原子の少なくとも1つを、炭素数12以下のアルキル基またはヒドロキシアルキル基で置換したアミン(アルキルアミンまたはアルキルアルコールアミン)又は環式アミンが挙げられる。
アルキルアミンおよびアルキルアルコールアミンの具体例としては、n−ヘキシルアミン、n−ヘプチルアミン、n−オクチルアミン、n−ノニルアミン、n−デシルアミン等のモノアルキルアミン;ジエチルアミン、ジ−n−プロピルアミン、ジ−n−ヘプチルアミン、ジ−n−オクチルアミン、ジシクロヘキシルアミン等のジアルキルアミン;トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリ−n−プロピルアミン、トリ−n−ブチルアミン、トリ−n−ペンチルアミン、トリ−n−ヘキシルアミン、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−デシルアミン、トリ−n−ドデシルアミン等のトリアルキルアミン;ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、ジイソプロパノールアミン、トリイソプロパノールアミン、ジ−n−オクタノールアミン、トリ−n−オクタノールアミン等のアルキルアルコールアミンが挙げられる。これらの中でも、炭素数5〜10のトリアルキルアミンがさらに好ましく、トリ−n−ペンチルアミン又はトリ−n−オクチルアミンが特に好ましい。
((D2) component)
The component (D) may contain a nitrogen-containing organic compound component (hereinafter referred to as the component (D2)) that does not correspond to the component (D1).
The component (D2) is not particularly limited as long as it acts as an acid diffusion controller and does not correspond to the component (D1), and any known component may be used. Of these, aliphatic amines, especially secondary aliphatic amines and tertiary aliphatic amines are preferred.
The aliphatic amine is an amine having one or more aliphatic groups, and the aliphatic group preferably has 1 to 12 carbon atoms.
Examples of the aliphatic amine include amines (alkylamines or alkylalcoholamines) or cyclic amines in which at least one hydrogen atom of ammonia NH 3 is substituted with an alkyl group or a hydroxyalkyl group having 12 or less carbon atoms.
Specific examples of the alkylamine and alkylalcoholamine include monoalkylamines such as n-hexylamine, n-heptylamine, n-octylamine, n-nonylamine and n-decylamine; diethylamine, di-n-propylamine, di-amine. Dialkylamines such as -n-heptylamine, di-n-octylamine, dicyclohexylamine; trimethylamine, triethylamine, tri-n-propylamine, tri-n-butylamine, tri-n-pentylamine, tri-n-hexylamine , Tri-n-heptylamine, tri-n-octylamine, tri-n-nonylamine, tri-n-decylamine, tri-n-dodecylamine and like trialkylamines; diethanolamine, triethanolamine, diisopropanolamine, tri Examples include alkyl alcohol amines such as isopropanol amine, di-n-octanol amine, and tri-n-octanol amine. Among these, a trialkylamine having 5 to 10 carbon atoms is more preferable, and tri-n-pentylamine or tri-n-octylamine is particularly preferable.
環式アミンとしては、たとえば、ヘテロ原子として窒素原子を含む複素環化合物が挙げられる。該複素環化合物としては、単環式のもの(脂肪族単環式アミン)であっても多環式のもの(脂肪族多環式アミン)であってもよい。
脂肪族単環式アミンとして、具体的には、ピペリジン、ピペラジン等が挙げられる。
脂肪族多環式アミンとしては、炭素数が6〜10のものが好ましく、具体的には、1,5−ジアザビシクロ[4.3.0]−5−ノネン、1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]−7−ウンデセン、ヘキサメチレンテトラミン、1,4−ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン等が挙げられる。
Examples of the cyclic amine include a heterocyclic compound containing a nitrogen atom as a hetero atom. The heterocyclic compound may be a monocyclic compound (aliphatic monocyclic amine) or a polycyclic compound (aliphatic polycyclic amine).
Specific examples of the aliphatic monocyclic amine include piperidine and piperazine.
The aliphatic polycyclic amine preferably has 6 to 10 carbon atoms, and specifically, 1,5-diazabicyclo[4.3.0]-5-nonene and 1,8-diazabicyclo[5. 4.0]-7-undecene, hexamethylenetetramine, 1,4-diazabicyclo[2.2.2]octane and the like can be mentioned.
その他の脂肪族アミンとしては、トリス(2−メトキシメトキシエチル)アミン、トリス{2−(2−メトキシエトキシ)エチル}アミン、トリス{2−(2−メトキシエトキシメトキシ)エチル}アミン、トリス{2−(1−メトキシエトキシ)エチル}アミン、トリス{2−(1−エトキシエトキシ)エチル}アミン、トリス{2−(1−エトキシプロポキシ)エチル}アミン、トリス[2−{2−(2−ヒドロキシエトキシ)エトキシ}エチル]アミン、トリエタノールアミントリアセテート等が挙げられ、トリエタノールアミントリアセテートが好ましい。 Other aliphatic amines include tris(2-methoxymethoxyethyl)amine, tris{2-(2-methoxyethoxy)ethyl}amine, tris{2-(2-methoxyethoxymethoxy)ethyl}amine, tris{2. -(1-methoxyethoxy)ethyl}amine, tris{2-(1-ethoxyethoxy)ethyl}amine, tris{2-(1-ethoxypropoxy)ethyl}amine, tris[2-{2-(2-hydroxy) Ethoxy)ethoxy}ethyl]amine, triethanolamine triacetate and the like can be mentioned, with triethanolamine triacetate being preferred.
また、(D2)成分としては、芳香族アミンを用いてもよい。
芳香族アミンとしては、アニリン、ピリジン、4−ジメチルアミノピリジン、ピロール、インドール、ピラゾール、イミダゾールまたはこれらの誘導体、ジフェニルアミン、トリフェニルアミン、トリベンジルアミン、2,6−ジイソプロピルアニリン、N−tert−ブトキシカルボニルピロリジン等が挙げられる。
An aromatic amine may be used as the component (D2).
Examples of aromatic amines include aniline, pyridine, 4-dimethylaminopyridine, pyrrole, indole, pyrazole, imidazole or their derivatives, diphenylamine, triphenylamine, tribenzylamine, 2,6-diisopropylaniline, N-tert-butoxy. Carbonyl pyrrolidine etc. are mentioned.
(D2)成分は、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。
(D2)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。上記範囲とすることにより、レジストパターン形状、引き置き経時安定性等が向上する。
The component (D2) may be used alone or in combination of two or more kinds.
The component (D2) is usually used in the range of 0.01 to 5.0 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the component (A). By setting the amount within the above range, the resist pattern shape, the stability over time with leaving and the like are improved.
(D)成分は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
本発明においてレジスト組成物が(D)成分を含有する場合、(D)成分は、(A)成分100質量部に対して、0.1〜15質量部であることが好ましく、0.3〜12質量部であることがより好ましく、0.5〜12質量部であることがさらに好ましい。上記範囲の下限値以上であると、レジスト組成物とした際、LWR等のリソグラフィー特性がより向上する。また、より良好なレジストパターン形状が得られる。前記範囲の上限値以下であると、感度を良好に維持でき、スループットにも優れる。
As the component (D), one type may be used alone, or two or more types may be used in combination.
In the present invention, when the resist composition contains the component (D), the amount of the component (D) is preferably 0.1 to 15 parts by mass, and 0.3 to 100 parts by mass of the component (A). It is more preferably 12 parts by mass, further preferably 0.5 to 12 parts by mass. When it is at least the lower limit value of the above range, the lithographic properties such as LWR are further improved when the composition is used as a resist composition. Further, a better resist pattern shape can be obtained. When it is at most the upper limit of the above range, the sensitivity can be favorably maintained and the throughput is also excellent.
<任意成分>
[(E)成分]
本発明において、レジスト組成物には、感度劣化の防止や、レジストパターン形状、引き置き経時安定性等の向上の目的で、任意の成分として、有機カルボン酸、ならびにリンのオキソ酸およびその誘導体からなる群から選択される少なくとも1種の化合物(E)(以下、(E)成分という。)を含有させることができる。
有機カルボン酸としては、例えば、酢酸、マロン酸、クエン酸、リンゴ酸、コハク酸、安息香酸、サリチル酸などが好適である。
リンのオキソ酸としては、リン酸、ホスホン酸、ホスフィン酸等が挙げられ、これらの中でも特にホスホン酸が好ましい。
リンのオキソ酸の誘導体としては、たとえば、上記オキソ酸の水素原子を炭化水素基で置換したエステル等が挙げられ、前記炭化水素基としては、炭素数1〜5のアルキル基、炭素数6〜15のアリール基等が挙げられる。
リン酸の誘導体としては、リン酸ジ−n−ブチルエステル、リン酸ジフェニルエステル等のリン酸エステルなどが挙げられる。
ホスホン酸の誘導体としては、ホスホン酸ジメチルエステル、ホスホン酸−ジ−n−ブチルエステル、フェニルホスホン酸、ホスホン酸ジフェニルエステル、ホスホン酸ジベンジルエステル等のホスホン酸エステルなどが挙げられる。
ホスフィン酸の誘導体としては、ホスフィン酸エステルやフェニルホスフィン酸などが挙げられる。
(E)成分は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
(E)成分は、(A)成分100質量部に対して、通常、0.01〜5.0質量部の範囲で用いられる。
<Arbitrary ingredients>
[(E) component]
In the present invention, the resist composition contains an organic carboxylic acid, and an oxo acid of phosphorus and its derivative as an optional component for the purpose of preventing sensitivity deterioration and improving resist pattern shape, leaving stability over time, and the like. At least one compound (E) selected from the group consisting of (E) component may be contained.
As the organic carboxylic acid, for example, acetic acid, malonic acid, citric acid, malic acid, succinic acid, benzoic acid, salicylic acid and the like are suitable.
Examples of phosphorus oxo acids include phosphoric acid, phosphonic acid, and phosphinic acid. Of these, phosphonic acid is particularly preferable.
Examples of the oxo acid derivative of phosphorus include esters in which the hydrogen atom of the above oxo acid is substituted with a hydrocarbon group, and the hydrocarbon group includes an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms and 6 to 6 carbon atoms. The aryl group of 15 and the like can be mentioned.
Examples of phosphoric acid derivatives include phosphoric acid esters such as phosphoric acid di-n-butyl ester and phosphoric acid diphenyl ester.
Examples of the derivative of phosphonic acid include phosphonic acid dimethyl ester, phosphonic acid-di-n-butyl ester, phenylphosphonic acid, phosphonic acid diphenyl ester, and phosphonic acid dibenzyl ester.
Examples of the phosphinic acid derivative include phosphinic acid ester and phenylphosphinic acid.
As the component (E), one type may be used alone, or two or more types may be used in combination.
The component (E) is usually used in the range of 0.01 to 5.0 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the component (A).
[(F)成分]
本発明において、レジスト組成物は、レジスト膜に撥水性を付与するため、フッ素添加剤(以下「(F)成分」という。)を含有していてもよい。
(F)成分としては、例えば、特開2010−002870号公報、特開2010−032994号公報、特開2010−277043号公報、特開2011−13569号公報、特開2011−128226号公報、に記載の含フッ素高分子化合物を用いることができる。
(F)成分としてより具体的には、下記式(f1−1)で表される構成単位(f1)を有する重合体が挙げられる。前記重合体としては、下記式(f1−1)で表される構成単位(f1)のみからなる重合体(ホモポリマー);下記式(f1−1)で表される構成単位(f1)と、前記構成単位(a1)との共重合体;下記式(f1−1)で表される構成単位(f1)と、アクリル酸又はメタクリル酸から誘導される構成単位と、前記構成単位(a1)との共重合体、であることが好ましい。ここで、下記式(f1−1)で表される構成単位(f1)と共重合される前記構成単位(a1)としては、1−エチル−1−シクロオクチル(メタ)アクリレートまたは前記式(a1−2−01)で表される構成単位が好ましい。
[(F) component]
In the present invention, the resist composition may contain a fluorine additive (hereinafter referred to as “component (F)”) in order to impart water repellency to the resist film.
Examples of the component (F) are disclosed in JP2010-002870A, JP2010-032994A, JP2010-277043A, JP2011-13569A, and JP2011-128226A. The fluorine-containing polymer compounds described can be used.
More specifically, the component (F) includes a polymer having a structural unit (f1) represented by the following formula (f1-1). As the polymer, a polymer (homopolymer) consisting only of the structural unit (f1) represented by the following formula (f1-1); a structural unit (f1) represented by the following formula (f1-1), Copolymer with the structural unit (a1); a structural unit (f1) represented by the following formula (f1-1), a structural unit derived from acrylic acid or methacrylic acid, and the structural unit (a1). Is preferably a copolymer of Here, as the structural unit (a1) copolymerized with the structural unit (f1) represented by the following formula (f1-1), 1-ethyl-1-cyclooctyl (meth)acrylate or the above formula (a1) 2-01) is preferred.
式(f1−1)中、Rは前記同様である。Rとしては、水素原子またはメチル基が好ましい。
式(f1−1)中、Rf102およびRf103の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。Rf102およびRf103の炭素数1〜5のアルキル基としては、上記Rの炭素数1〜5のアルキル基と同様のものが挙げられ、メチル基またはエチル基が好ましい。Rf102およびRf103の炭素数1〜5のハロゲン化アルキル基として、具体的には、上記炭素数1〜5のアルキル基の水素原子の一部または全部が、ハロゲン原子で置換された基が挙げられる。該ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられ、特にフッ素原子が好ましい。なかでもRf102およびRf103としては、水素原子、フッ素原子、又は炭素数1〜5のアルキル基が好ましく、水素原子、フッ素原子、メチル基、またはエチル基が好ましい。
式(f1−1)中、nf1は1〜5の整数であって、1〜3の整数が好ましく、1又は2であることがより好ましい。
In formula (f1-1), R is the same as the above. R is preferably a hydrogen atom or a methyl group.
In formula (f1-1), examples of the halogen atom of Rf 102 and Rf 103 include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom and an iodine atom, and a fluorine atom is particularly preferable. Examples of the alkyl group having 1 to 5 carbon atoms of Rf 102 and Rf 103 are the same as those of the alkyl group having 1 to 5 carbon atoms of R above, and a methyl group or an ethyl group is preferable. Specific examples of the halogenated alkyl group having 1 to 5 carbon atoms of Rf 102 and Rf 103 include a group in which a part or all of the hydrogen atoms of the alkyl group having 1 to 5 carbon atoms is substituted with a halogen atom. Can be mentioned. 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. Among them, Rf 102 and Rf 103 are preferably a hydrogen atom, a fluorine atom or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or an ethyl group is preferable.
In formula (f1-1), nf 1 is an integer of 1 to 5, preferably an integer of 1 to 3, and more preferably 1 or 2.
式(f1−1)中、Rf101はフッ素原子を含む有機基であって、フッ素原子を含む炭化水素基であることが好ましい。
フッ素原子を含む炭化水素基としては、直鎖状、分岐鎖状または環状のいずれであってもよく、炭素数は1〜20であることが好ましく、炭素数1〜15であることがより好ましく、炭素数1〜10が特に好ましい。
また、フッ素原子を含む炭化水素基は、当該炭化水素基における水素原子の25%以上がフッ素化されていることが好ましく、50%以上がフッ素化されていることがより好ましく、60%以上がフッ素化されていることが、浸漬露光時のレジスト膜の疎水性が高まることから、特に好ましい。
なかでも、Rf101としては、炭素数1〜5のフッ素化炭化水素基が特に好ましく、メチル基、−CH2−CF3、−CH2−CF2−CF3、−CH(CF3)2、−CH2−CH2−CF3、−CH2−CH2−CF2−CF2−CF2−CF3が最も好ましい。
In formula (f1-1), Rf 101 is an organic group containing a fluorine atom, and is preferably a hydrocarbon group containing a fluorine atom.
The hydrocarbon group containing a fluorine atom may be linear, branched or cyclic, and has preferably 1 to 20 carbon atoms, and more preferably 1 to 15 carbon atoms. Particularly preferably, the carbon number is 1 to 10.
Further, in the hydrocarbon group containing a fluorine atom, 25% or more of the hydrogen atoms in the hydrocarbon group are preferably fluorinated, more preferably 50% or more, and more preferably 60% or more. Fluorination is particularly preferable because the hydrophobicity of the resist film at the time of immersion exposure increases.
Among them, as Rf 101 , a fluorinated hydrocarbon group having 1 to 5 carbon atoms is particularly preferable, and a methyl group, —CH 2 —CF 3 , —CH 2 —CF 2 —CF 3 , or —CH(CF 3 ) 2 is used. , -CH 2 -CH 2 -CF 3, and most preferably -CH 2 -CH 2 -CF 2 -CF 2 -CF 2 -CF 3.
(F)成分の重量平均分子量(Mw)(ゲルパーミエーションクロマトグラフィーによるポリスチレン換算基準)は、1000〜50000が好ましく、5000〜40000がより好ましく、10000〜30000が最も好ましい。この範囲の上限値以下であると、レジストとして用いるのに充分なレジスト溶剤への溶解性があり、この範囲の下限値以上であると、耐ドライエッチング性やレジストパターン断面形状が良好である。
(F)成分の分散度(Mw/Mn)は、1.0〜5.0が好ましく、1.0〜3.0がより好ましく、1.2〜2.5が最も好ましい。
The weight average molecular weight (Mw) of the component (F) (polystyrene conversion standard by gel permeation chromatography) is preferably from 1000 to 50,000, more preferably from 5,000 to 40,000, and most preferably from 10,000 to 30,000. When it is at most the upper limit of this range, it has sufficient solubility in a resist solvent to be used as a resist, and when it is at least the lower limit of this range, dry etching resistance and resist pattern cross-sectional shape are good.
The dispersity (Mw/Mn) of the component (F) is preferably 1.0 to 5.0, more preferably 1.0 to 3.0, and most preferably 1.2 to 2.5.
(F)成分は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
(F)成分は、(A)成分100質量部に対して、通常、0.5〜10質量部の割合で用いられる。
As the component (F), one type may be used alone, or two or more types may be used in combination.
The component (F) is usually used in a proportion of 0.5 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the component (A).
本発明において、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、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。 In the present invention, the resist composition may further include a miscible additive, for example, an additional resin for improving the performance of the resist film, a dissolution inhibitor, a plasticizer, a stabilizer, a colorant, an antihalation agent. , Dyes, etc. can be appropriately added and contained.
[(S)成分]
本発明において、レジスト組成物は、材料を有機溶剤(以下、(S)成分ということがある)に溶解させて製造することができる。
(S)成分としては、使用する各成分を溶解し、均一な溶液とすることができるものであればよく、従来、化学増幅型レジストの溶剤として公知のものの中から任意のものを1種または2種以上適宜選択して用いることができる。
たとえば、γ−ブチロラクトン等のラクトン類;アセトン、メチルエチルケトン(MEK)、シクロヘキサノン、メチル−n−ペンチルケトン(2−ヘプタノン)、メチルイソペンチルケトン、などのケトン類;エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコールなどの多価アルコール類;エチレングリコールモノアセテート、ジエチレングリコールモノアセテート、プロピレングリコールモノアセテート、またはジプロピレングリコールモノアセテート等のエステル結合を有する化合物、前記多価アルコール類または前記エステル結合を有する化合物のモノメチルエーテル、モノエチルエーテル、モノプロピルエーテル、モノブチルエーテル等のモノアルキルエーテルまたはモノフェニルエーテル等のエーテル結合を有する化合物等の多価アルコール類の誘導体[これらの中では、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)、プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)が好ましい];ジオキサンのような環式エーテル類や、乳酸メチル、乳酸エチル(EL)、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、メトキシプロピオン酸メチル、エトキシプロピオン酸エチルなどのエステル類;アニソール、エチルベンジルエーテル、クレジルメチルエーテル、ジフェニルエーテル、ジベンジルエーテル、フェネトール、ブチルフェニルエーテル、エチルベンゼン、ジエチルベンゼン、ペンチルベンゼン、イソプロピルベンゼン、トルエン、キシレン、シメン、メシチレン等の芳香族系有機溶剤、ジメチルスルホキシド(DMSO)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。
なかでも、PGMEA、PGME、γ−ブチロラクトン、ELが好ましい。
また、PGMEAと極性溶剤とを混合した混合溶媒も好ましい。その配合比(質量比)は、PGMEAと極性溶剤との相溶性等を考慮して適宜決定すればよいが、好ましくは1:9〜9:1、より好ましくは2:8〜8:2の範囲内とすることが好ましい。
より具体的には、極性溶剤としてEL又はシクロヘキサノンを配合する場合は、PGMEA:EL又はシクロヘキサノンの質量比は、好ましくは1:9〜9:1、より好ましくは2:8〜8:2である。また、極性溶剤としてPGMEを配合する場合は、PGMEA:PGMEの質量比は、好ましくは1:9〜9:1、より好ましくは2:8〜8:2、さらに好ましくは3:7〜7:3である。
また、(S)成分として、その他には、PGMEA及びELの中から選ばれる少なくとも1種とγ−ブチロラクトンとの混合溶剤も好ましい。この場合、混合割合としては、前者と後者の質量比が好ましくは70:30〜95:5とされる。
(S)成分の使用量は特に限定されず、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。一般的にはレジスト組成物の固形分濃度が1〜20質量%、好ましくは2〜15質量%の範囲内となるように用いられる。
[(S) component]
In the present invention, the resist composition can be produced by dissolving the material in an organic solvent (hereinafter sometimes referred to as component (S)).
As the component (S), any component capable of dissolving each component to be used to form a uniform solution may be used, and any one of the conventionally known solvents for a chemically amplified resist may be used, or Two or more kinds can be appropriately selected and used.
For example, lactones such as γ-butyrolactone; ketones such as acetone, methyl ethyl ketone (MEK), cyclohexanone, methyl-n-pentyl ketone (2-heptanone), and methyl isopentyl ketone; ethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol, diketone. A polyhydric alcohol such as propylene glycol; a compound having an ester bond such as ethylene glycol monoacetate, diethylene glycol monoacetate, propylene glycol monoacetate, or dipropylene glycol monoacetate, a polyhydric alcohol or a compound having an ester bond Derivatives of polyhydric alcohols such as compounds having an ether bond such as monoalkyl ethers such as monomethyl ether, monoethyl ether, monopropyl ether and monobutyl ether, and compounds having an ether bond such as monophenyl ether [among these, propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA ), and propylene glycol monomethyl ether (PGME) are preferred]; cyclic ethers such as dioxane, methyl lactate, ethyl lactate (EL), methyl acetate, ethyl acetate, butyl acetate, methyl pyruvate, ethyl pyruvate, methoxy. Esters such as methyl propionate and ethyl ethoxypropionate; anisole, ethylbenzyl ether, cresyl methyl ether, diphenyl ether, dibenzyl ether, phenetole, butyl phenyl ether, ethylbenzene, diethylbenzene, pentylbenzene, isopropylbenzene, toluene, xylene, Examples thereof include aromatic organic solvents such as cymene and mesitylene, dimethyl sulfoxide (DMSO), and the like.
These organic solvents may be used alone or as a mixed solvent of two or more kinds.
Of these, PGMEA, PGME, γ-butyrolactone and EL are preferable.
A mixed solvent obtained by mixing PGMEA and a polar solvent is also preferable. The compounding 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 preferably within the range.
More specifically, when EL or cyclohexanone is blended as the polar solvent, the mass ratio of PGMEA:EL or cyclohexanone is preferably 1:9 to 9:1, more preferably 2:8 to 8:2. .. When PGME is blended as the polar solvent, the mass ratio of PGMEA:PGME is preferably 1:9 to 9:1, more preferably 2:8 to 8:2, and further preferably 3:7 to 7:. It is 3.
Further, as the component (S), a mixed solvent of at least one selected from PGMEA and EL and γ-butyrolactone is also preferable. In this case, as the mixing ratio, the mass ratio of the former and the latter is preferably 70:30 to 95:5.
The amount of the component (S) used is not particularly limited and is appropriately set according to the coating film thickness at a concentration that can be applied to a substrate or the like. Generally, the resist composition is used so that the solid content concentration is in the range of 1 to 20% by mass, preferably 2 to 15% by mass.
[工程B]
工程Bにおいて、前記[工程A]で形成した第1のレジストパターンを被覆するように、シュリンク剤組成物を塗布する。
本発明においては、高分子化合物(X)を含有し、前記高分子化合物(X)の分散度(重量平均分子量/数平均分子量)が1.5以下であるシュリンク剤組成物を用いることを特徴とする。
[Step B]
In step B, the shrink agent composition is applied so as to cover the first resist pattern formed in [step A].
In the present invention, a shrink agent composition containing the polymer compound (X) and having a dispersity (weight average molecular weight/number average molecular weight) of the polymer compound (X) of 1.5 or less is used. And
<シュリンク剤組成物>
本発明に用いるシュリンク剤組成物について説明する。
本発明において、シュリンク剤組成物は、高分子化合物(X)を含有する。
<Shrinking agent composition>
The shrink agent composition used in the present invention will be described.
In the present invention, the shrink agent composition contains the polymer compound (X).
〔高分子化合物(X)〕
高分子化合物(X)は、第1のレジストパターン表面に現像液不溶性領域を形成することができる高分子化合物である。
本発明においては、高分子化合物(X)の分散度(重量平均分子量/数平均分子量)が1.49以下であることが好ましく、1.48以下であることがより好ましい。
高分子化合物(X)の分散度が上記の範囲内である(換言すると、狭分散である高分子化合物(X))と、シュリンク剤組成物に用いた際に、分子量のばらつきが低いためパターンを厚肉化した際に厚肉化部分に隙間が生じにくく、良好に厚肉化できると考えられる。
[Polymer compound (X)]
The polymer compound (X) is a polymer compound capable of forming a developer insoluble region on the surface of the first resist pattern.
In the present invention, the dispersity (weight average molecular weight/number average molecular weight) of the polymer compound (X) is preferably 1.49 or less, and more preferably 1.48 or less.
When the polydispersity of the polymer compound (X) is within the above range (in other words, the polymer compound (X) having a narrow dispersion), the variation in the molecular weight when used in the shrink agent composition results in a pattern. It is considered that when the thickness is increased, a gap is less likely to occur in the thickened portion, and the thickness can be favorably increased.
本発明において、狭分散の高分子化合物(X)とするためには、市販されているものを使うことも出来るし、高分子化合物を精製することにより狭分散化してもよく、また、リビングラジカル重合開始剤を用いて高分子化合物(X)を合成してもよい。なかでも、本発明においては、精製により狭分散化することが好ましい。 In the present invention, in order to obtain the narrowly dispersed polymer compound (X), a commercially available product may be used, or the polymer compound may be refined to be narrowly dispersed. The polymer compound (X) may be synthesized using a polymerization initiator. Especially, in the present invention, it is preferable to narrow the dispersion by purification.
〔精製による狭分散化〕
精製より狭分散化する場合には、例えば溶剤分画による精製方法が採用できる。
本発明において、精製により狭分散化する場合には、低分子化合物を除去してもよく、高分子化合物を除去してもよい。パターンの厚肉化量を増大させる観点から、低分子化合物を除去することが好ましい。
溶剤分画による精製は、水洗や適切な溶媒を組み合わせることにより残留単量体やオリゴマー成分を除去する液々抽出法、特定の分子量以下のもののみを抽出除去する限外ろ過等の溶液状態での精製方法や、樹脂溶液を貧溶媒へ滴下することで樹脂を貧溶媒中に凝固させることにより残留単量体等を除去する再沈澱法やろ別した樹脂スラリーを貧溶媒で洗浄する等の固体状態での精製方法等の通常の方法を適用できる。
たとえば、ラジカル重合反応終了後、該酸分解性樹脂が難溶あるいは不溶の溶媒(貧溶媒)を、該反応溶液の5倍未満の体積量、好ましくは4.5〜0.5倍、より好ましくは3〜0.5倍、更に好ましくは1〜0.5倍の体積量で、接触させることにより樹脂を固体として析出させる。
[Narrow dispersion by purification]
In the case of narrower dispersion than purification, for example, a purification method by solvent fractionation can be adopted.
In the present invention, when narrowing the dispersion by purification, the low molecular weight compound may be removed or the high molecular weight compound may be removed. From the viewpoint of increasing the thickening amount of the pattern, it is preferable to remove the low molecular weight compound.
Purification by solvent fractionation is carried out in a solution state such as a liquid-liquid extraction method that removes residual monomer and oligomer components by washing with water or combining with an appropriate solvent, and ultrafiltration that extracts and removes only those with a specific molecular weight or less. Solidification method such as the purification method or reprecipitation method of removing residual monomers by coagulating the resin in the poor solvent by dropping the resin solution into the poor solvent or washing the filtered resin slurry with the poor solvent. A usual method such as a purification method in a state can be applied.
For example, after completion of the radical polymerization reaction, a solvent (poor solvent) in which the acid-decomposable resin is hardly soluble or insoluble is less than 5 times the volume of the reaction solution, preferably 4.5 to 0.5 times, more preferably Is 3 to 0.5 times, more preferably 1 to 0.5 times, and the resin is precipitated as a solid by contact.
ポリマー溶液からの沈殿又は再沈殿操作の際に用いる溶媒(沈殿又は再沈殿溶媒)としては、該ポリマーの貧溶媒であればよく、ポリマーの種類に応じて、例えば、炭化水素(ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタンなどの脂肪族炭化水素;シクロヘキサン、メチルシクロヘキサンなどの脂環式炭化水素;ベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素)、ハロゲン化炭化水素(塩化メチレン、クロロホルム、四塩化炭素などのハロゲン化脂肪族炭化水素;クロロベンゼン、ジクロロベンゼンなどのハロゲン化芳香族炭化水素など)、ニトロ化合物(ニトロメタン、ニトロエタンなど)、ニトリル(アセトニトリル、ベンゾニトリルなど)、エーテル(ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジメトキシエタンなどの鎖状エーテル;テトラヒドロフラン、ジオキサンなどの環状エーテル)、ケトン(アセトン、メチルエチルケトン、ジイソブチルケトンなど)、エステル(酢酸エチル、酢酸ブチルなど)、カーボネート(ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネートなど)、アルコール(メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロピルアルコール、ブタノールなど)、カルボン酸(酢酸など)、これらの溶媒を含む混合溶媒等の中から適宜選択して使用できる。これらの中でも、沈殿又は再沈殿溶媒として、少なくとも炭化水素(特に、ヘキサンなどの脂肪族炭化水素)を含む溶媒が好ましい。このような少なくとも炭化水素を含む溶媒において、炭化水素(例えば、ヘキサンなどの脂肪族炭化水素)と他の溶媒(例えば、酢酸エチルなどのエステル、メタノール、エタノールなどのアルコール類等)との比率は、例えば前者/後者(体積比;25℃)=10/90〜99/1、好ましくは前者/後者(体積比;25℃)=30/70〜98/2、さらに好ましくは前者/後者(体積比;25℃)=50/50〜97/3程度である。
沈殿又は再沈殿溶媒の使用量は、効率や収率等を考慮して適宜選択できるが、一般には、ポリマー溶液100質量部に対して、100〜10000質量部、好ましくは200〜2000質量部、さらに好ましくは300〜1000質量部である。
The solvent used in the precipitation or reprecipitation operation from the polymer solution (precipitation or reprecipitation solvent) may be a poor solvent for the polymer, and depending on the type of the polymer, for example, hydrocarbons (pentane, hexane, Aliphatic hydrocarbons such as heptane and octane; alicyclic hydrocarbons such as cyclohexane and methylcyclohexane; aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene and xylene), halogenated hydrocarbons (methylene chloride, chloroform, carbon tetrachloride, etc.) Halogenated aliphatic hydrocarbons; halogenated aromatic hydrocarbons such as chlorobenzene and dichlorobenzene), nitro compounds (nitromethane, nitroethane, etc.), nitriles (acetonitrile, benzonitrile, etc.), ethers (diethyl ether, diisopropyl ether, dimethoxyethane) Chain ethers such as; cyclic ethers such as tetrahydrofuran and dioxane), ketones (acetone, methyl ethyl ketone, diisobutyl ketone, etc.), esters (ethyl acetate, butyl acetate, etc.), carbonates (dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethylene carbonate, propylene carbonate, etc.) ), alcohol (methanol, ethanol, propanol, isopropyl alcohol, butanol, etc.), carboxylic acid (acetic acid, etc.), a mixed solvent containing these solvents, and the like can be appropriately selected and used. Among these, a solvent containing at least a hydrocarbon (particularly, an aliphatic hydrocarbon such as hexane) is preferable as the precipitation or reprecipitation solvent. In such a solvent containing at least hydrocarbon, the ratio of hydrocarbon (for example, aliphatic hydrocarbon such as hexane) to other solvent (for example, ester such as ethyl acetate, alcohols such as methanol and ethanol) is For example, the former/the latter (volume ratio; 25° C.)=10/90 to 99/1, preferably the former/the latter (volume ratio; 25° C.)=30/70 to 98/2, more preferably the former/the latter (volume) Ratio; 25° C.)=about 50/50 to 97/3.
The amount of the precipitation or reprecipitation solvent used can be appropriately selected in consideration of efficiency, yield, etc., but is generally 100 to 10000 parts by mass, preferably 200 to 2000 parts by mass, relative to 100 parts by mass of the polymer solution. More preferably, it is 300 to 1000 parts by mass.
〔リビングラジカル重合〕
次に、リビングラジカル重合について説明する。
リビングラジカル重合は、ドーマント種とラジカル成長種との平衡によって停止反応がある程度抑制され、可逆的な交換反応によって分子量制御が可能となっている重合反応である。交換反応が重合反応に比べて非常に速く起こっていると、分子量分布の狭いポリマーが得られると考えられている。
本発明においては、リビングラジカル重合開始剤を用いて狭分散の高分子化合物(X)を合成してもよい。
リビングラジカル重合の例としては、ポリスルフィドなどの連鎖移動剤を用いるもの、コバルトポルフィリン錯体やニトロキシド化合物などのラジカル捕捉剤を用いるもの、有機ハロゲン化物などを開始剤とし遷移金属錯体を触媒とする原子移動ラジカル重合などが挙げられる。
[Living radical polymerization]
Next, living radical polymerization will be described.
Living radical polymerization is a polymerization reaction in which the termination reaction is suppressed to some extent by the equilibrium between the dormant species and the radical growth species, and the molecular weight can be controlled by a reversible exchange reaction. It is believed that a polymer with a narrow molecular weight distribution can be obtained if the exchange reaction takes place much faster than the polymerization reaction.
In the present invention, the narrow-dispersed polymer compound (X) may be synthesized using a living radical polymerization initiator.
Examples of living radical polymerization include those using chain transfer agents such as polysulfides, those using radical scavengers such as cobalt porphyrin complexes and nitroxide compounds, and atom transfer using transition metal complexes as catalysts with organic halides as initiators. Radical polymerization etc. are mentioned.
リビングラジカル重合開始剤として、遷移金属錯体と有機ハロゲン化合物、およびルイス酸またはアミンからなる重合開始剤を用いることができる。
遷移金属錯体を構成する中心金属としては、鉄、銅、ニッケル、ロジウム、ルテニウム、レニウム等の周期律表第7〜11族元素(日本化学会編「化学便覧基礎編I改訂第4版」(1993年)記載の周期律表による)が好ましく挙げられる。中でもルテニウムや銅が好ましい。
As the living radical polymerization initiator, a polymerization initiator composed of a transition metal complex, an organic halogen compound, and a Lewis acid or amine can be used.
As the central metal constituting the transition metal complex, elements of Groups 7 to 11 of the periodic table such as iron, copper, nickel, rhodium, ruthenium, and rhenium (edited by the Chemical Society of Japan, “Chemical Handbook Basic Edition I Revised 4th Edition” ( (According to the periodic table described in 1993)) is preferable. Of these, ruthenium and copper are preferable.
ルテニウムを中心金属とする遷移金属錯体の具体例としては、ジクロロトリス(トリフェニルホスフィン)ルテニウム、ジクロロトリス(トリブチルホスフィン)ルテニウム、ジクロロ(シクロオクタジエン)ルテニウム、ジクロロベンゼンルテニウム、ジクロロp−シメンルテニウム、ジクロロ(ノルボルナジエン)ルテニウム、シス−ジクロロビス(2,2’−ビピリジン)ルテニウム、ジクロロトリス(1,10−フェナントロリン)ルテニウム、カルボニルクロロヒドリドトリス(トリフェニルホスフィン)ルテニウム、クロロシクロペンタジエニルビス(トリフェニルホスフィン)ルテニウム、クロロペンタメチルシクロペンタジエニルビス(トリフェニルホスフィン)ルテニウム、クロロインデニルビス(トリフェニルホスフィン)ルテニウム等が挙げられ、特にジクロロトリス(トリフェニルホスフィン)ルテニウム、クロロペンタメチルシクロペンタジエニルビス(トリフェニルホスフィン)ルテニウム又はクロロインデニルビス(トリフェニルホスフィン)ルテニウムが好ましく挙げられる。 Specific examples of the transition metal complex having ruthenium as a central metal include dichlorotris(triphenylphosphine)ruthenium, dichlorotris(tributylphosphine)ruthenium, dichloro(cyclooctadiene)ruthenium, dichlorobenzeneruthenium, dichlorop-cymenruthenium, Dichloro(norbornadiene)ruthenium, cis-dichlorobis(2,2'-bipyridine)ruthenium, dichlorotris(1,10-phenanthroline)ruthenium, carbonylchlorohydridotris(triphenylphosphine)ruthenium, chlorocyclopentadienylbis(triphenyl) Phosphine)ruthenium, chloropentamethylcyclopentadienylbis(triphenylphosphine)ruthenium, chloroindenylbis(triphenylphosphine)ruthenium and the like, particularly dichlorotris(triphenylphosphine)ruthenium, chloropentamethylcyclopentadiene Preference is given to enylbis(triphenylphosphine)ruthenium or chloroindenylbis(triphenylphosphine)ruthenium.
有機ハロゲン化合物は、重合開始剤として機能する。このような有機ハロゲン化合物としては、α−ハロゲノカルボニル化合物またはα−ハロゲノカルボン酸エステルを使用でき、中でもα−ハロゲノカルボン酸エステルが好ましく、その具体例として2−ブロモ−2−メチルプロパン酸エチル、2−ブロモプロピオン酸2−ヒドロキシエチル、2−クロロ−2,4,4−トリメチルグルタル酸ジメチル等を挙げることができる。 The organic halogen compound functions as a polymerization initiator. As such an organic halogen compound, an α-halogenocarbonyl compound or an α-halogenocarboxylic acid ester can be used, among which an α-halogenocarboxylic acid ester is preferable, and specific examples thereof include ethyl 2-bromo-2-methylpropanoate, 2-hydroxyethyl 2-bromopropionate, dimethyl 2-chloro-2,4,4-trimethylglutarate and the like can be mentioned.
ルイス酸またはアミンは、活性化剤として機能する。このようなルイス酸としては、例えばアルミニウムトリイソプロポキシドやアルミニウムトリ(t−ブトキシド)等のアルミニウムトリアルコキシド;ビス(2,6−ジ−t−ブチルフェノキシ)メチルアルミニウム、ビス(2,4,6−トリ−t−ブチルフェノキシ)メチルアルミニウム等のビス(置換アリールオキシ)アルキルアルミニウム;トリス(2,6−ジフェニルフェノキシ)アルミニウムなどのトリス(置換アリールオキシ)アルミニウム;チタンテトライソプロポキシド等のチタンテトラアルコキシド等を挙げることができ、好ましくはアルミニウムトリアルコキシドであり、特に好ましくはアルミニウムトリイソプロポキシドである。
アミンとしては、例えばメチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、イソプロピルアミン、ブチルアミン等の脂肪族第1級アミン、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジプロピルアミン、ジイソプロピルアミン、ジブチルアミン等の脂肪族第2級アミン、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、トリイソプロピルアミン、トリブチルアミン等の脂肪族第3級アミン等の脂肪族アミン;N,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミン、N,N,N’,N’’,N’’−ペンタメチルジエチレントリアミン、1,1,4,7,10,10−ヘキサメチルトリエチレンテトラアミン等の脂肪族ポリアミン;アニリン、トルイジンなどの芳香族第1級アミン、ジフェニルアミンなどの芳香族第2級アミン、トリフェニルアミンなどの芳香族第3級アミン等の芳香族アミンなどを挙げることができる。中でも、脂肪族アミンが好ましく、特にブチルアミン、ジブチルアミン、トリブチルアミンなどが好ましい。
Lewis acids or amines act as activators. Examples of such a Lewis acid include aluminum trialkoxides such as aluminum triisopropoxide and aluminum tri(t-butoxide); bis(2,6-di-t-butylphenoxy)methylaluminum, bis(2,4,4). Bis(substituted aryloxy)alkyl aluminum such as 6-tri-t-butylphenoxy)methyl aluminum; Tris(substituted aryloxy)aluminum such as tris(2,6-diphenylphenoxy)aluminum; Titanium such as titanium tetraisopropoxide Examples thereof include tetraalkoxide, aluminum trialkoxide is preferable, and aluminum triisopropoxide is particularly preferable.
Examples of amines include aliphatic primary amines such as methylamine, ethylamine, propylamine, isopropylamine, and butylamine; aliphatic secondary amines such as dimethylamine, diethylamine, dipropylamine, diisopropylamine, and dibutylamine; and trimethylamine. , Aliphatic amines such as aliphatic tertiary amines such as triethylamine, tripropylamine, triisopropylamine and tributylamine; N,N,N′,N′-tetramethylethylenediamine, N,N,N′,N′ Aliphatic polyamines such as',N'-pentamethyldiethylenetriamine and 1,1,4,7,10,10-hexamethyltriethylenetetraamine; aromatic primary amines such as aniline and toluidine; aromatics such as diphenylamine Examples thereof include aromatic amines such as aromatic secondary amines and aromatic tertiary amines such as triphenylamine. Of these, aliphatic amines are preferable, and butylamine, dibutylamine, tributylamine and the like are particularly preferable.
遷移金属錯体と有機ハロゲン化合物、およびルイス酸またはアミンからなる重合開始剤系における各成分の含有割合については、必ずしも限定されるものではないが、有機ハロゲン化合物に対する遷移金属錯体の割合が低すぎると重合が遅くなる傾向があり、逆に、高すぎると得られる重合体の分子量分布が広くなる傾向があるので、遷移金属錯体:有機ハロゲン化合物のモル比は0.05:1〜1:1の範囲であることが好ましい。また、遷移金属錯体に対するルイス酸またはアミンの割合が低すぎると重合が遅くなり、逆に、高すぎると得られる重合体の分子量分布が広くなる傾向があるので、有機ハロゲン化合物:ルイス酸またはアミンのモル比は1:1〜1:10の範囲内であることが好ましい。
上記リビングラジカル重合開始剤系は、通常、使用直前に遷移金属錯体、有機ハロゲン化合物の重合開始剤、およびルイス酸またはアミンの活性化剤を常法により混合することにより調製することができる。また、遷移金属錯体、重合開始剤および活性化剤をそれぞれ別々に保管しておき、重合反応系中にそれぞれ別々に添加し、重合反応系中で混合してリビングラジカル重合開始剤系として機能するようにしてもよい。
The content ratio of each component in the polymerization initiator system consisting of a transition metal complex and an organic halogen compound, and a Lewis acid or an amine is not necessarily limited, but if the ratio of the transition metal complex to the organic halogen compound is too low. Polymerization tends to be slow, and conversely, if it is too high, the molecular weight distribution of the obtained polymer tends to be wide. Therefore, the transition metal complex:organohalogen compound molar ratio is 0.05:1 to 1:1. It is preferably in the range. Further, if the ratio of Lewis acid or amine to the transition metal complex is too low, the polymerization tends to be slow, and conversely, if it is too high, the molecular weight distribution of the resulting polymer tends to be wide. The molar ratio of is preferably in the range of 1:1 to 1:10.
The above living radical polymerization initiator system can be usually prepared by mixing a transition metal complex, a polymerization initiator of an organic halogen compound, and an activator of a Lewis acid or amine by a conventional method immediately before use. In addition, the transition metal complex, the polymerization initiator and the activator are separately stored, added separately to the polymerization reaction system, and mixed in the polymerization reaction system to function as a living radical polymerization initiator system. You may do it.
上記重合開始剤は、熱や光ラジカル発生剤と併用して使用することができる。熱ラジカル発生剤の具体例としては、2,2−アゾビス(イソブチロニトリル)、2,2’−アゾビス(2−シアノ−2−ブタン)、ジメチル2,2’−アゾビスジメチルイソブチラート、4,4’−アゾビス(4−シアノペンタン酸)、1,1’−アゾビス(シクロヘキサンカルボニトリル)、2−(t−ブチルアゾ)−2−シアノプロパン、2,2’−アゾビス[2−メチル−N−(1,1)−ビス(ヒドロキシメチル)−2−ヒドロキシエチル]プロピオンアミド、2,2’−アゾビス[2−メチル−N−ヒドロキシエチル]]−プロピオンアミド、2,2’−アゾビス(N,N’−ジメチレンイソブチルアミジン)ジヒドロクロリド、2,2’−アゾビス(2−アミジノプロパン)ジヒドロクロリド、2,2’−アゾビス(N,N’−ジメチレンイソブチルアミン)、2,2’−アゾビス(2−メチル−N−[1,1−ビス(ヒドロキシメチル)−2−ヒドロキシエチル]プロピオンアミド)、2,2’−アゾビス(2−メチル−N−[1,1−ビス(ヒドロキシメチル)エチル]プロピオンアミド、2,2’−アゾビス[2−メチル−N−(2−ヒドロキシエチル)プロピオンアミド]、2,2−アゾビス(イソブチルアミド)ジヒドラート)、2,2’−アゾビス(2,2,4−トリメチルペンタン)、2,2’−アゾビス(2−メチルプロパン)、t−ブチルペルオキシアセタート、t−ブチルペルオキシベンゾアート、t−ブチルペルオキシオクトアート、t−ブチルペルオキシネオデカノアート、t−ブチルペルオキシイソブチラート、t−アミルペルオキシピバラート、t−ブチルペルオキシピバラート、ジ−イソプロピルペルオキシジカルボナート、ジシクロヘキシルペルオキシジカルボナート、ジクミルペルオキシド、ジベンゾイルペルオキシド、ジラウロイルペルオキシド、ペルオキシ二硫酸カリウム、ペルオキシ二硫酸アンモニウム、ジ−t−次亜硝酸ブチル、次亜硝酸ジクミルなどが挙げられる。 The polymerization initiator can be used in combination with a heat or photo radical generator. Specific examples of the heat radical generator include 2,2-azobis(isobutyronitrile), 2,2′-azobis(2-cyano-2-butane), dimethyl 2,2′-azobisdimethylisobutyrate. , 4,4'-azobis(4-cyanopentanoic acid), 1,1'-azobis(cyclohexanecarbonitrile), 2-(t-butylazo)-2-cyanopropane, 2,2'-azobis[2-methyl -N-(1,1)-bis(hydroxymethyl)-2-hydroxyethyl]propionamide, 2,2'-azobis[2-methyl-N-hydroxyethyl]]-propionamide, 2,2'-azobis (N,N'-dimethyleneisobutylamidine)dihydrochloride, 2,2'-azobis(2-amidinopropane)dihydrochloride, 2,2'-azobis(N,N'-dimethyleneisobutylamine),2,2 '-Azobis(2-methyl-N-[1,1-bis(hydroxymethyl)-2-hydroxyethyl]propionamide), 2,2'-azobis(2-methyl-N-[1,1-bis( Hydroxymethyl)ethyl]propionamide, 2,2′-azobis[2-methyl-N-(2-hydroxyethyl)propionamide], 2,2-azobis(isobutyramide)dihydrate), 2,2′-azobis( 2,2,4-trimethylpentane), 2,2'-azobis(2-methylpropane), t-butylperoxyacetate, t-butylperoxybenzoate, t-butylperoxyoctate, t-butylperoxyneodeca. Noate, t-butylperoxyisobutyrate, t-amylperoxypivalate, t-butylperoxypivalate, di-isopropylperoxydicarbonate, dicyclohexylperoxydicarbonate, dicumylperoxide, dibenzoylperoxide, dilauroylperoxide. , Potassium peroxydisulfate, ammonium peroxydisulfate, di-t-butyl hyponitrite, dicumyl hyponitrite and the like.
リビングラジカル重合に使用される溶媒としては、例えば、シクロヘキサン、シクロヘプタン等のシクロアルカン類;酢酸エチル、酢酸n−ブチル、酢酸i−ブチル、プロピオン酸メチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等の飽和カルボン酸エステル類;γ−ブチロラクトン等のアルキルラクトン類;テトラヒドロフラン、ジメトキシエタン類、ジエトキシエタン類等のエーエル類;2−ブタノン、2−ヘプタノン、メチルイソブチルケトン等のアルキルケトン類;シクロヘキサノン等のシクロアルキルケトン類;2−プロパノール、プロピレングリコールモノメチルエーテル等のアルコール類;トルエン、キシレン、クロロベンゼン等の芳香族類;ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、ジメチルアセトアミド、N−メチル−2−ピロリドン等の非プロトン系極性溶媒、または無溶剤を挙げることができる。
これらの溶媒は、単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。
また、上記重合における反応温度は、通常、40〜150℃、好ましくは50〜130℃であり、反応時間は、通常、1〜96時間、好ましくは1〜48時間である。
Examples of the solvent used for living radical polymerization include cycloalkanes such as cyclohexane and cycloheptane; saturated carboxylic acids such as ethyl acetate, n-butyl acetate, i-butyl acetate, methyl propionate, and propylene glycol monomethyl ether acetate. Esters; Alkyl lactones such as γ-butyrolactone; Aethers such as tetrahydrofuran, dimethoxyethane, diethoxyethane; Alkyl ketones such as 2-butanone, 2-heptanone, methyl isobutyl ketone; Cycloalkyl ketones such as cyclohexanone Alcohols such as 2-propanol and propylene glycol monomethyl ether; aromatics such as toluene, xylene and chlorobenzene; aprotic polar solvents such as dimethylformamide, dimethylsulfoxide, dimethylacetamide and N-methyl-2-pyrrolidone; Alternatively, a non-solvent may be used.
These solvents can be used alone or in admixture of two or more.
Moreover, the reaction temperature in the said superposition|polymerization is 40-150 degreeC normally, Preferably it is 50-130 degreeC, and reaction time is 1-96 hours normally, Preferably it is 1-48 hours.
上記の方法を用いて狭分散化された高分子化合物(X)は、例えば、体積基準の分子量分布において、全分子量の累積値(100%)に対し、低分子量からの体積%の累積値が50%にあたる分子量が、5000〜10000であることが好ましい。 The polymer compound (X) narrow-dispersed using the above method has, for example, a cumulative value of volume% from a low molecular weight relative to a cumulative value of total molecular weight (100%) in a volume-based molecular weight distribution. The molecular weight corresponding to 50% is preferably 5,000 to 10,000.
本願において、高分子化合物(X)における分子量1000以下の成分の割合は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)のパターン全面積に対して分子量1000以下の成分のパターン面積が20%以下となる量であり、好ましくは0〜10%、より好ましくは0〜5%となる量であることが好ましい。
より詳しくは、分子量1000以下の成分の割合は、分子量(Mw)1000の単分散PS(ポリスチレン)を標品(基準)とし、GPCのRIにて測定してそれよりも低分子側に検出されるパターン面積を(A)、高分子側に検出される面積を(B)として、[(A)/((A)+(B))]×100(%)で求められる値である。
In the present application, the ratio of the component having a molecular weight of 1000 or less in the polymer compound (X) is such that the pattern area of the component having a molecular weight of 1000 or less is 20% or less with respect to the total area of the pattern of gel permeation chromatography (GPC). The amount is preferably 0 to 10%, more preferably 0 to 5%.
More specifically, the ratio of components having a molecular weight of 1000 or less is detected on the lower molecular side than the standard by using monodisperse PS (polystyrene) having a molecular weight (Mw) of 1000 as a standard (reference). It is a value calculated by [(A)/((A)+(B))]×100(%), where (A) is the pattern area and the area detected on the polymer side is (B).
高分子化合物(X)における分子量1000以下の成分の割合が上記の範囲であると、パターンの厚肉化量を増大させることができる。 When the ratio of the component having a molecular weight of 1000 or less in the polymer compound (X) is within the above range, the amount of thickening of the pattern can be increased.
また、本発明においては、高分子化合物(X)は酢酸ブチルに対する溶解速度が5nm/sec以下である成分の割合が、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーのパターン面積において全面積に対して20%以下となる量であることが好ましい。
ここで酢酸ブチルに対する溶解速度とは、23℃の酢酸ブチル溶液に浸漬させた際の速度とする。
酢酸ブチルに対する溶解性が上記の範囲であると、工程Dにける現像工程において、ディフェクトの低減に寄与できると考えられる。
In the present invention, the proportion of the polymer compound (X) having a dissolution rate in butyl acetate of 5 nm/sec or less is 20% or less with respect to the total area in the pattern area of gel permeation chromatography. The amount is preferred.
Here, the dissolution rate with respect to butyl acetate is the rate when immersed in a butyl acetate solution at 23°C.
It is considered that when the solubility in butyl acetate is within the above range, it can contribute to the reduction of defects in the developing step in step D.
以下、高分子化合物(X)を構成する好ましい構成単位について説明する。
高分子化合物(X)は、一般式(x1−1)で表される構成単位(x1)、スチレンから誘導される構成単位(st)、一般式(x2−1)で表される構成単位(x2)、ヒドロキシスチレンから誘導される構成単位(hs)、その他、上述の構成単位(a2)、構成単位(a4)等からなることが好ましい。
Hereinafter, preferable constituent units constituting the polymer compound (X) will be described.
The polymer compound (X) includes the structural unit (x1) represented by the general formula (x1-1), the structural unit (st) derived from styrene, and the structural unit (x2-1) represented by the general formula (x2-1). x2), the structural unit (hs) derived from hydroxystyrene, and the above-mentioned structural unit (a2), structural unit (a4), and the like.
(構成単位(x1))
構成単位(x1)は、下記一般式(x1−1)で表される。
(Structural unit (x1))
The structural unit (x1) is represented by the following general formula (x1-1).
〔R〕
一般式(x1−1)中、Rは、水素原子、炭素数1〜5のアルキル基又は炭素数1〜5のハロゲン化アルキル基である。
Rにおける炭素数1〜5のアルキル基は、炭素数1〜5の直鎖状または分岐鎖状のアルキル基が好ましく、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基等が挙げられる。炭素数1〜5のハロゲン化アルキル基は、前記炭素数1〜5のアルキル基の水素原子の一部または全部がハロゲン原子で置換された基である。該ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられ、特にフッ素原子が好ましい。
Rとしては、水素原子、炭素数1〜5のアルキル基または炭素数1〜5のフッ素化アルキル基が好ましく、工業上の入手の容易さから、水素原子またはメチル基が最も好ましい。
[R]
In general formula (x1-1), R is a hydrogen atom, a C1-C5 alkyl group, or a C1-C5 halogenated alkyl group.
The alkyl group having 1 to 5 carbon atoms in R is preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and specifically, methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, n- Examples thereof include a butyl group, an isobutyl group, a tert-butyl group, a pentyl group, an isopentyl group, and a neopentyl group. The halogenated alkyl group having 1 to 5 carbon atoms is a group in which a part or all of hydrogen atoms of the alkyl group having 1 to 5 carbon atoms is substituted with a halogen atom. 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.
As R, a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms or a fluorinated alkyl group having 1 to 5 carbon atoms is preferable, and a hydrogen atom or a methyl group is most preferable from the viewpoint of industrial availability.
〔Vx01〕
一般式(x1−1)中、Vx01は、エーテル結合若しくはアミド結合を有する2価の炭化水素基、又は2価の芳香族炭化水素基である。
Vx01におけるエーテル結合若しくはアミド結合を有する2価の炭化水素基としては、前記一般式(a1−1)中のVa1におけるエーテル結合若しくはアミド結合を有していてもよい2価の炭化水素基の説明と同様である。
Vx01における2価の芳香族炭化水素基としては、前記式(a1−1)のVa1における2価の芳香族炭化水素基で挙げた芳香族炭化水素環、または2以上の芳香環を含む芳香族化合物から水素原子を1つ除いたアリール基が挙げられ、フェニル基、ナフチル基が好ましい。
[Vx 01 ]
In general formula (x1-1), Vx 01 is a divalent hydrocarbon group having an ether bond or an amide bond, or a divalent aromatic hydrocarbon group.
The divalent hydrocarbon group having an ether bond or an amide bond in Vx 01 is a divalent hydrocarbon group optionally having an ether bond or an amide bond in Va 1 in the general formula (a1-1). The explanation is the same.
The divalent aromatic hydrocarbon group for Vx 01 includes the aromatic hydrocarbon ring mentioned as the divalent aromatic hydrocarbon group for Va 1 of the formula (a1-1) or two or more aromatic rings. An aryl group obtained by removing one hydrogen atom from an aromatic compound is mentioned, and a phenyl group and a naphthyl group are preferable.
〔Yx01〕
一般式(x1−1)中、Yx01は単結合又は2価の連結基である、Yx01における2価の連結基の説明としては、後述する一般式(a2−1)中のYa21における2価の連結基で説明した連結基と同様のものが挙げられる。なかでも、Yx01としては、直鎖状又は分岐鎖状の脂肪族炭化水素基が好ましく、前記直鎖状または分岐鎖状の脂肪族炭化水素基は、炭素数が1〜10であることが好ましく、1〜6がより好ましく、1〜4がさらに好ましく、1〜3が最も好ましい。
直鎖状の脂肪族炭化水素基としては、直鎖状のアルキレン基が好ましく、具体的には、メチレン基[−CH2−]、エチレン基[−(CH2)2−]、トリメチレン基[−(CH2)3−]、テトラメチレン基[−(CH2)4−]、ペンタメチレン基[−(CH2)5−]等が挙げられる。
分岐鎖状の脂肪族炭化水素基としては、分岐鎖状のアルキレン基が好ましく、具体的には、−CH(CH3)−、−CH(CH2CH3)−、−C(CH3)2−、−C(CH3)(CH2CH3)−、−C(CH3)(CH2CH2CH3)−、−C(CH2CH3)2−等のアルキルメチレン基;−CH(CH3)CH2−、−CH(CH3)CH(CH3)−、−C(CH3)2CH2−、−CH(CH2CH3)CH2−、−C(CH2CH3)2−CH2−等のアルキルエチレン基;−CH(CH3)CH2CH2−、−CH2CH(CH3)CH2−等のアルキルトリメチレン基;−CH(CH3)CH2CH2CH2−、−CH2CH(CH3)CH2CH2−等のアルキルテトラメチレン基などのアルキルアルキレン基等が挙げられる。アルキルアルキレン基におけるアルキル基としては、炭素数1〜5の直鎖状のアルキル基が好ましい。
[Yx 01 ]
In the general formula (x1-1), Yx 01 is a single bond or a divalent linking group. For the description of the divalent linking group in Yx 01 , the following is represented by Ya 21 in the general formula (a2-1). The same groups as those described for the divalent linking group can be mentioned. Among them, Yx 01 is preferably a linear or branched aliphatic hydrocarbon group, and the linear or branched aliphatic hydrocarbon group has 1 to 10 carbon atoms. Preferably, 1-6 are more preferable, 1-4 are more preferable, 1-3 are the most preferable.
As the linear aliphatic hydrocarbon group, preferably a linear alkylene group, and specific examples include a methylene group [-CH 2 -], an ethylene group [- (CH 2) 2 - ], trimethylene [ - (CH 2) 3 -] , a tetramethylene group [- (CH 2) 4 - ], a pentamethylene group [- (CH 2) 5 - ] , and the like.
As the branched aliphatic hydrocarbon group, preferably a branched chain alkylene group, specifically, -CH (CH 3) -, - CH (
〔Rx1〕
一般式(x1−1)中、Rx1は窒素原子を有する置換基である。
本発明において、窒素原子を有する置換基としては、例えば、第一級、第二級、第三級の脂肪族アミン類、芳香族アミン類及び複素環アミン類が好適なものとして挙げられる。
脂肪族アミン類として、エチルアミン、n−プロピルアミン、sec−ブチルアミン、tert−ブチルアミン、ヘキシルアミン、シクロヘキシルアミン、オクチルアミン、ドデシルアミン、エチレンジアミン、テトラエチレンペンタミン、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジ−n−プロピルアミン、ジイソプロピルアミン、ジ−n−ブチルアミン、ジイソブチルアミン、ジ−sec−ブチルアミン、ジペンチルアミン、ジヘキシルアミン、ジシクロヘキシルアミン、ジオクチルアミン、ジドデシルアミン、N,N−ジメチルエチレンジアミン、N,N−ジメチルテトラエチレンペンタミン、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、トリイソプロピルアミン、トリ−n−ブチルアミン、トリイソブチルアミン、トリ−sec−ブチルアミン、トリペンチルアミン、トリヘキシルアミン、トリシクロヘキシルアミン、トリヘプチルアミン、トリオクチルアミン、トリデシルアミン、トリドデシルアミン、N,N,N',N'−テトラメチルメチレンジアミン、N,N,N',N'−テトラメチルエチレンジアミン、N,N,N',N'−テトラメチルテトラエチレンペンタミン、ジメチルエチルアミン、メチルエチルプロピルアミン、ベンジルアミン、フェネチルアミン、ベンジルジメチルアミン、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、N−エチルジエタノールアミン、N,N−ジエチルエタノールアミン、トリイソプロパノールアミン、2−アミノエタノール、3−アミノ−1−プロパノール、4−アミノ−1−ブタノール、2,2,6,6,テトラメチルピペリジン、2,2,6,6,ペンタメチルピペリジン等が例示される。
[Rx 1 ]
In general formula (x1-1), Rx 1 is a substituent having a nitrogen atom.
In the present invention, examples of suitable substituents having a nitrogen atom include primary, secondary, and tertiary aliphatic amines, aromatic amines, and heterocyclic amines.
As aliphatic amines, ethylamine, n-propylamine, sec-butylamine, tert-butylamine, hexylamine, cyclohexylamine, octylamine, dodecylamine, ethylenediamine, tetraethylenepentamine, dimethylamine, diethylamine, di-n-propyl. Amine, diisopropylamine, di-n-butylamine, diisobutylamine, di-sec-butylamine, dipentylamine, dihexylamine, dicyclohexylamine, dioctylamine, didodecylamine, N,N-dimethylethylenediamine, N,N-dimethyltetraethylene Pentamine, trimethylamine, triethylamine, tri-n-propylamine, triisopropylamine, tri-n-butylamine, triisobutylamine, tri-sec-butylamine, tripentylamine, trihexylamine, tricyclohexylamine, triheptylamine, Trioctylamine, tridecylamine, tridodecylamine, N,N,N',N'-tetramethylmethylenediamine, N,N,N',N'-tetramethylethylenediamine, N,N,N',N' -Tetramethyltetraethylenepentamine, dimethylethylamine, methylethylpropylamine, benzylamine, phenethylamine, benzyldimethylamine, monoethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, N-ethyldiethanolamine, N,N-diethylethanolamine, triisopropanol Examples include amine, 2-aminoethanol, 3-amino-1-propanol, 4-amino-1-butanol, 2,2,6,6, tetramethylpiperidine, 2,2,6,6, pentamethylpiperidine, and the like. It
芳香族アミン類及び複素環アミン類としては、アニリン、ジフェニル(p−トリル)アミン、メチルジフェニルアミン、トリフェニルアミン、フェニレンジアミン、ナフチルアミン、ジアミノナフタレン、ピロール、オキサゾール、チアゾール、イミダゾール、ピラゾール、フラザン、ピロリン、ピロリジン、イミダゾリン、イミダゾリジン、ピリジン(好ましくは2−(2−ヒドロキシエチル)ピリジン)、ピリダジン、ピリミジン、ピラジン、ピラゾリン、ピラゾリジン、ピペリジン、ピペラジン(好ましくは1−(2−ヒドロキシエチル)ピペラジン、1−[2−(2−ヒドロキシエトキシ)エチル]ピペラジン)、モルホリン(好ましくは4−(2−ヒドロキシエチル)モルホリン)、インドール、イソインドール、1H−インダゾール、インドリン、キノリン、イソキノリン、シンノリン、キナゾリン、キノキサリン、フタラジン、プリン、プテリジン、カルバゾール、フェナントリジン、アクリジン、フェナジン、1,10−フェナントロリン、アデニン、アデノシン、グアニン、グアノシン、ウラシル、ウリジン等が例示される。
これらの芳香族アミン類及び複素環アミン類は、置換基を有していてもよい。有していてもよい好ましい置換基は、水酸基、アミノ基、アルキル基、アルコキシ基、アシル基、アシロキシ基、アリール基、アリールオキシ基、ニトロ基、シアノ基、エステル基、ラクトン基である。
Examples of aromatic amines and heterocyclic amines include aniline, diphenyl(p-tolyl)amine, methyldiphenylamine, triphenylamine, phenylenediamine, naphthylamine, diaminonaphthalene, pyrrole, oxazole, thiazole, imidazole, pyrazole, furazan, pyrroline. , Pyrrolidine, imidazoline, imidazolidine, pyridine (preferably 2-(2-hydroxyethyl)pyridine), pyridazine, pyrimidine, pyrazine, pyrazoline, pyrazolidine, piperidine, piperazine (preferably 1-(2-hydroxyethyl)piperazine, 1 -[2-(2-hydroxyethoxy)ethyl]piperazine), morpholine (preferably 4-(2-hydroxyethyl)morpholine), indole, isoindole, 1H-indazole, indoline, quinoline, isoquinoline, cinnoline, quinazoline, quinoxaline. , Phthalazine, purine, pteridine, carbazole, phenanthridine, acridine, phenazine, 1,10-phenanthroline, adenine, adenosine, guanine, guanosine, uracil, uridine and the like.
These aromatic amines and heterocyclic amines may have a substituent. Preferred substituents which may be present are a hydroxyl group, an amino group, an alkyl group, an alkoxy group, an acyl group, an acyloxy group, an aryl group, an aryloxy group, a nitro group, a cyano group, an ester group and a lactone group.
なかでも、Rx1としては、下記一般式(Rx−1)又は(Rx−2)のいずれかで表される基であることが好ましい。 Among them, Rx 1 is preferably a group represented by any one of the following general formulas (Rx-1) and (Rx-2).
Rx01〜Rx04の直鎖状若しくは分岐鎖状のアルキル基としては、炭素数1〜10のアルキル基がより好ましく;具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、1,1−ジメチルエチル基、1,1−ジエチルプロピル基、2,2−ジメチルプロピル基、2,2,−ジメチルブチル基等が挙げられる。
中でも、メチル基又はエチル基が好ましい。
nは0〜8の整数であり、2又は4であることが好ましい。
As the linear or branched alkyl group of Rx 01 to Rx 04 , an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms is more preferable; specifically, a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, n- Butyl group, isobutyl group, tert-butyl group, pentyl group, isopentyl group, neopentyl group, 1,1-dimethylethyl group, 1,1-diethylpropyl group, 2,2-dimethylpropyl group, 2,2,-dimethyl group A butyl group and the like can be mentioned.
Of these, a methyl group or an ethyl group is preferable.
n is an integer of 0 to 8, and is preferably 2 or 4.
以下に一般式(Rx−1)で表される基の具体例を示す。下記の具体例中、*は結合手を示す。 Specific examples of the group represented by formula (Rx-1) are shown below. In the following specific examples, * indicates a bond.
一般式(Rx−2)は、環式アミンを意味し、一般式(Rx−2)で表される基としては、下記一般式(Rx−2−1)で表される基が好ましく、下記一般式(Rx−2−1)で表される基としては、一般式(Rx−2−1−1)で表される基であることが特に好ましい。 The general formula (Rx-2) means a cyclic amine, and the group represented by the general formula (Rx-2) is preferably a group represented by the following general formula (Rx-2-1), and The group represented by General Formula (Rx-2-1) is particularly preferably the group represented by General Formula (Rx-2-1-1).
Rx05〜Rx06、Rx061〜Rx064の直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基としては、前記Rx01〜Rx04の説明と同様である。n1は0〜8の整数である。
以下に、一般式(Rx−2)で表される基の具体例を示す。以下の具体例中、*は結合手を示す。
The linear or branched alkyl group of Rx 05 to Rx 06 and Rx 061 to Rx 064 is the same as described above for Rx 01 to Rx 04 . n1 is an integer of 0-8.
Specific examples of the group represented by formula (Rx-2) are shown below. In the following specific examples, * indicates a bond.
一般式(x1−1)で表される構成単位としては、下記一般式(x1−1−1)〜(x1−1−3)のいずれかで表される構成単位が好ましい。 As the constitutional unit represented by the general formula (x1-1), a constitutional unit represented by any of the following general formulas (x1-1-1) to (x1-1-3) is preferable.
一般式(x1−1−1)〜(x1−1−3)中、R、Yx01、及びRx1についての説明は前記同様である。 In general formulas (x1-1-1) to (x1-1-3), R, Yx 01 , and Rx 1 are the same as described above.
以下に、一般式(x1−1)で表される構成単位の具体例を記載する。下記の具体例中Rは前記同様である。 Below, the specific example of the structural unit represented by general formula (x1-1) is described. R in the following specific examples is the same as above.
高分子化合物(X)中の構成単位(x1)の割合は、高分子化合物(X)を構成する全構成単位に対し、1〜80モル%が好ましく、1〜75モル%がより好ましく、1〜70モル%がさらに好ましい。 The proportion of the structural unit (x1) in the polymer compound (X) is preferably from 1 to 80 mol%, more preferably from 1 to 75 mol%, based on all the constituent units constituting the polymer compound (X). ˜70 mol% is more preferred.
高分子化合物(X)が、構成単位(x1)を含む場合、第1のレジストパターン表面に存在する、カルボキシ基、水酸基、ラクトン、酸無水物及びエステル等(以下、「水酸基等」と記載することがある。)と中和反応が進行するため、第1のレジストパターンを厚肉化することができるため、好適である。 When the polymer compound (X) contains the structural unit (x1), a carboxy group, a hydroxyl group, a lactone, an acid anhydride, an ester, etc. present on the surface of the first resist pattern (hereinafter referred to as “hydroxyl group etc.”) In some cases, the first resist pattern can be thickened, which is preferable.
(構成単位(st))
構成単位(st)は、スチレンから誘導される構成単位である。
ここで、「スチレンから誘導される構成単位」とは、スチレン、およびスチレンのα位の炭素原子に結合した水素原子がハロゲン原子、アルキル基、ハロゲン化アルキル基等の他の置換基に置換されたもの、ならびにそれらの誘導体(好適には、ベンゼン環に、前記一般式(a2−1)におけるYa21の2価の連結基の説明で記載した置換基のような置換基が結合したもの等)を含む概念とする。なお、スチレンのα位(α位の炭素原子)とは、特に断りがない限り、ベンゼン環が結合している炭素原子のことである。
構成単位(st)としては、下記一般式(st1−1)で表される構成単位(st1)が挙げられる。
(Structural unit (st))
The structural unit (st) is a structural unit derived from styrene.
Here, the "structural unit derived from styrene" means that the hydrogen atom bonded to styrene and the carbon atom at the α-position of styrene is substituted with another substituent such as a halogen atom, an alkyl group or a halogenated alkyl group. And derivatives thereof (preferably those having a substituent such as the substituent described in the description of the divalent linking group of Ya 21 in the general formula (a2-1) bonded to the benzene ring, etc. ) Is included in the concept. The α-position (carbon atom at the α-position) of styrene is the carbon atom to which the benzene ring is bonded, unless otherwise specified.
Examples of the structural unit (st) include structural units (st1) represented by general formula (st1-1) shown below.
上記一般式(st1−1)で表される構成単位(st1)において、Rstは、水素原子又はメチル基であり、水素原子であることが好ましい。
上記R01は、炭素数1〜5の直鎖又は分岐状アルキル基が好ましく、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、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が挙げられる。工業的にはメチル基又はエチル基が好ましい。
In the structural unit (st1) represented by the general formula (st1-1), R st is a hydrogen atom or a methyl group, and preferably a hydrogen atom.
R 01 is preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and is a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, a tert-butyl group, a pentyl group, an isopentyl. Group, neopentyl group and the like. Industrially, a methyl group or an ethyl group is preferred.
上記m02は、0または1〜3の整数である。これらのうち、m02は0または1であることが好ましく、特に工業上0であることが好ましい。
なお、m02が1である場合には、R01の置換位置はo−位、m−位、p−位のいずれでもよく、さらに、m02が2または3の場合には、任意の置換位置を組み合わせることができる。
The m 02 is 0 or an integer of 1 to 3. Of these, m 02 is preferably 0 or 1, and industrially preferably 0.
In addition, when m 02 is 1, the substitution position of R 01 may be any of o-position, m-position and p-position, and when m 02 is 2 or 3, any substitution is possible. The positions can be combined.
高分子化合物(X)中の構成単位(st)の割合は、高分子化合物(X)を構成する全構成単位に対し、1〜99モル%が好ましく、1〜97モル%がより好ましく、1〜96モル%がさらに好ましい。
嵩高い構成単位(st)の割合が上記の範囲である高分子化合物(X)を採用すると、レジストパターン表面を厚肉化しやすくなる。
The proportion of the structural unit (st) in the polymer compound (X) is preferably 1 to 99 mol%, more preferably 1 to 97 mol%, based on all the constitutional units constituting the polymer compound (X). ˜96 mol% is more preferred.
When the polymer compound (X) in which the proportion of the bulky structural unit (st) is within the above range is adopted, the resist pattern surface can be easily thickened.
(構成単位(x2))
構成単位(x2)は、下記一般式(x2−1)で表される。
(Structural unit (x2))
The structural unit (x2) is represented by the following general formula (x2-1).
Rs01はイソシアナート保護剤の残基を示す。]
Rs 01 represents a residue of an isocyanate protecting agent. ]
一般式(x2−1)中、Rについての説明は、前記一般式(x1−1)中のRに関する説明と同様である。
Ys01は単結合又は2価の連結基である。Ys01における2価の連結基の説明は、前記一般式(a2−1)中のYa21で説明した2価の連結基の説明と同様である。前記一般式(a2−1)中のYa21で説明した2価の連結基のなかでも、置換基を有していてもよい2価の炭化水素基が好ましく、炭素数1〜10の直鎖状又は分岐鎖状の脂肪族炭化水素基が好ましい。
前記直鎖状または分岐鎖状の脂肪族炭化水素基は、炭素数が1〜10であることが好ましく、1〜6がより好ましく、1〜4がさらに好ましく、1〜3が最も好ましい。
直鎖状の脂肪族炭化水素基としては、直鎖状のアルキレン基が好ましく、具体的には、メチレン基[−CH2−]、エチレン基[−(CH2)2−]、トリメチレン基[−(CH2)3−]、テトラメチレン基[−(CH2)4−]、ペンタメチレン基[−(CH2)5−]等が挙げられる。
分岐鎖状の脂肪族炭化水素基としては、分岐鎖状のアルキレン基が好ましく、具体的には、−CH(CH3)−、−CH(CH2CH3)−、−C(CH3)2−、−C(CH3)(CH2CH3)−、−C(CH3)(CH2CH2CH3)−、−C(CH2CH3)2−等のアルキルメチレン基;−CH(CH3)CH2−、−CH(CH3)CH(CH3)−、−C(CH3)2CH2−、−CH(CH2CH3)CH2−、−C(CH2CH3)2−CH2−等のアルキルエチレン基;−CH(CH3)CH2CH2−、−CH2CH(CH3)CH2−等のアルキルトリメチレン基;−CH(CH3)CH2CH2CH2−、−CH2CH(CH3)CH2CH2−等のアルキルテトラメチレン基などのアルキルアルキレン基等が挙げられる。アルキルアルキレン基におけるアルキル基としては、炭素数1〜5の直鎖状のアルキル基が好ましい。
In general formula (x2-1), description of R is the same as the description of R in general formula (x1-1).
Ys 01 is a single bond or a divalent linking group. The description of the divalent linking group for Ys 01 is the same as the description of the divalent linking group for Ya 21 in the general formula (a2-1). Among the divalent linking groups described for Ya 21 in the general formula (a2-1), a divalent hydrocarbon group which may have a substituent is preferable, and a straight chain having 1 to 10 carbon atoms. Linear or branched aliphatic hydrocarbon groups are preferred.
The linear or branched aliphatic hydrocarbon group preferably has 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 6, more preferably 1 to 4, and most preferably 1 to 3.
As the linear aliphatic hydrocarbon group, preferably a linear alkylene group, and specific examples include a methylene group [-CH 2 -], an ethylene group [- (CH 2) 2 - ], trimethylene [ - (CH 2) 3 -] , a tetramethylene group [- (CH 2) 4 - ], a pentamethylene group [- (CH 2) 5 - ] , and the like.
As the branched aliphatic hydrocarbon group, preferably a branched chain alkylene group, specifically, -CH (CH 3) -, - CH (
一般式(x2−1)中、Rs01はイソシアナート保護剤の残基を示す。
保護剤としては、例えば、フェノール、クレゾール、キシレノール、エチルフェノール、o−イソプロピルフェノール、p−tert−ブチルフェノール等のブチルフェノール、p−tert−オクチルフェノール、ノニルフェノール、ジノニルフェノール、スチレン化フェノール、オキシ安息香酸エステル、チモール、p−ナフトール、p−ニトロフェノール、p−クロロフェノール等のフェノール系;メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、エチレングリコール、メチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、メチルカルビトール、ベンジルアルコール、フェニルセロソルブ、フルフリルアルコール、シクロヘキサノール等のアルコール系;マロン酸ジメチル、マロン酸ジエチル、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、アセチルアセトン等の活性メチレン系;ブチルメルカプタン、チオフェノール、tert−ドデシルメルカプタン等のメルカプタン系;ジフェニルアミン、フェニルナフチルアミン、アニリン、カルバゾール等のアミン系;アセトアニリド、アセトアニシジド、酢酸アミド、ベンズアミド等の酸アミド系;ε−カプロラクタム、δ−バレロラクタム、γ−ブチロラクタム、β−プロピオラクタム等のラクタム系;コハク酸イミド、マレイン酸イミド等の酸イミド系;イミダゾール、2−メチルイミダゾール、2−エチルイミダゾール等のイミダゾール系、ピラゾール、3、5−ジメチル−1H−ピラゾール等のピラゾール系;尿素、チオ尿素、エチレン尿素等の尿素系;N−フェニルカルバミン酸フェニル、2−オキサゾリドン等のカルバミド酸塩系:エチレンイミン、ポリエチレンイミン、プロパン―2−イミン等のイミン系;ホルムアルドオキシム、アセトアルドオキシム、アセトオキシム、メチルエチルケトオキシム、メチルイソブチルケトオキシム、シクロヘキサノンオキシム等のオキシム系;重亜硫酸ソーダ、重亜硫酸カリウム等の重亜硫酸塩系等が挙げられる。これらのブロック剤は単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
In general formula (x2-1), Rs 01 represents a residue of an isocyanate protecting agent.
As the protective agent, for example, phenol, cresol, xylenol, ethylphenol, o-isopropylphenol, butylphenol such as p-tert-butylphenol, p-tert-octylphenol, nonylphenol, dinonylphenol, styrenated phenol, oxybenzoic acid ester, Phenols such as thymol, p-naphthol, p-nitrophenol, p-chlorophenol; methanol, ethanol, propanol, butanol, ethylene glycol, methyl cellosolve, butyl cellosolve, methyl carbitol, benzyl alcohol, phenyl cellosolve, furfuryl alcohol, Alcohols such as cyclohexanol; active methylenes such as dimethyl malonate, diethyl malonate, methyl acetoacetate, ethyl acetoacetate, acetylacetone; mercaptans such as butyl mercaptan, thiophenol, tert-dodecyl mercaptan; diphenylamine, phenylnaphthylamine, Amines such as aniline and carbazole; acid amides such as acetanilide, acetaniside, acetic acid amide, and benzamide; lactams such as ε-caprolactam, δ-valerolactam, γ-butyrolactam, β-propiolactam; succinimide and malein Acid imides such as acid imides; imidazoles such as imidazole, 2-methylimidazole, 2-ethylimidazole, pyrazoles such as pyrazole, 3,5-dimethyl-1H-pyrazole; ureas such as urea, thiourea and ethylene urea. System: Carbamic acid salt system such as phenyl N-phenylcarbamate, 2-oxazolidone: Imine system such as ethyleneimine, polyethyleneimine, propane-2-imine; formaldoxime, acetoaldoxime, acetoxime, methylethylketoxime, methyl Examples include oxime-based compounds such as isobutyl ketoxime and cyclohexanone oxime; bisulfite-based compounds such as sodium bisulfite and potassium bisulfite. These blocking agents may be used alone or in combination of two or more.
これらの中でも、フェノール系、ラクタム系、アルコール系、オキシム系、ピラゾール系、イミン系が好ましく、ノニルフェノール、スチレン化フェノール、オキシ安息香酸エステル、アセトオキシム、メチルエチルケトオキシム、ε−カプロラクタム、ピラゾール、3、5−ジメチル−1H−ピラゾール、プロパン―2−イミンが特に好ましい。
「イソシアネート保護剤の残基」とは、上記の保護剤から水素原子を除去した基である。
Among these, phenol-based, lactam-based, alcohol-based, oxime-based, pyrazole-based and imine-based are preferable, nonylphenol, styrenated phenol, oxybenzoic acid ester, acetoxime, methylethylketoxime, ε-caprolactam, pyrazole, 3,5. -Dimethyl-1H-pyrazole and propane-2-imine are particularly preferred.
The "residue of an isocyanate protecting agent" is a group obtained by removing a hydrogen atom from the above protecting agent.
保護基は反応性の高いイソシアネート基を保護するが、解離温度以上に加熱することより保護基が脱離してイソシアネート基を発生するため、レジストパターンと架橋構造を形成し、パターンを厚肉化することができる。 The protecting group protects the highly reactive isocyanate group, but by heating above the dissociation temperature the protecting group is eliminated and an isocyanate group is generated, forming a cross-linked structure with the resist pattern and thickening the pattern. be able to.
Rs01におけるイソシアネート保護剤の残基として、より具体的には、含窒素環式基が好適な基として挙げられる。
Rs01における含窒素環式基としては、例えば、下記(bc−r−1)〜(bc−r−8)のいずれかで表される基が挙げられる。
As the residue of the isocyanate protecting agent in Rs 01 , more specifically, a nitrogen-containing cyclic group can be mentioned as a preferable group.
Examples of the nitrogen-containing cyclic group for Rs 01 include groups represented by any of the following (bc-r-1) to (bc-r-8).
Rs001の炭素数1〜5のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基が挙げられ、メチル基又はエチル基であることが好ましい。 Examples of the alkyl group having 1 to 5 carbon atoms of Rs 001 include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, and a pentyl group, and a methyl group or an ethyl group is preferable.
以下に、一般式(x2−1)で表される構成単位の具体例を記載する。以下の具体例において、Rは水素原子、炭素数1〜5のアルキル基又は炭素数1〜5のハロゲン化アルキル基である。 Below, the specific example of the structural unit represented by general formula (x2-1) is described. In the following specific examples, R is a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, or a halogenated alkyl group having 1 to 5 carbon atoms.
本発明において、高分子化合物(X)を含有する架橋剤組成物により被覆された第1のレジストパターンを解離温度以上に加熱すると、高分子化合物(X)中の構成単位(x2)中の保護基が脱離し、イソシアネート基が生成する。このイソシアネート基が、レジストパターン表面の水酸基、ラクトン、酸無水物及びエステル等(以下、「水酸基等」と記載する。)と反応し、架橋反応が進行するため、第1のレジストパターンを厚肉化することができる。 In the present invention, when the first resist pattern coated with the crosslinking agent composition containing the polymer compound (X) is heated to the dissociation temperature or higher, protection in the structural unit (x2) in the polymer compound (X) is achieved. The group is eliminated and an isocyanate group is generated. This isocyanate group reacts with a hydroxyl group, a lactone, an acid anhydride, an ester and the like (hereinafter referred to as “hydroxyl group”) on the surface of the resist pattern, and a crosslinking reaction proceeds, so that the first resist pattern is thickened. Can be converted.
本発明において、構成単位(x2)は、下記一般式(x2)−2で表される構成単位であってもよい。 In the present invention, the structural unit (x2) may be a structural unit represented by general formula (x2)-2 shown below.
(x2)−2中、R、Ys01についての説明は前記同様である。
Rs02及びRs03はそれぞれ独立に、メチル基、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基、及びn−ペンチル基からなる群から選択されるいずれか一つの基であり、メチル基又はエチル基が好ましい。以下に、一般式(x2)−2で表される化合物の具体例を記載する。以下の具体例において、Rは水素原子、炭素数1〜5のアルキル基又は炭素数1〜5のハロゲン化アルキル基である。
In (x2)-2, R and Ys 01 are the same as described above.
Rs 02 and Rs 03 each independently represent any one group selected from the group consisting of a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an n-butyl group, and an n-pentyl group, and a methyl group or an ethyl group. Groups are preferred. Below, the specific example of the compound represented by general formula (x2)-2 is described. In the following specific examples, R is a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, or a halogenated alkyl group having 1 to 5 carbon atoms.
なお、構成単位(x2)は市販品としても入手可能な化合物から誘導されるものであってもよい。市販品としては、昭和電工社製のカレンズMOI−BM(登録商標)、カレンズMOI−BP(登録商標)等が挙げられる。 The structural unit (x2) may be derived from a commercially available compound. Examples of commercially available products include Karens MOI-BM (registered trademark) and Karens MOI-BP (registered trademark) manufactured by Showa Denko KK.
高分子化合物(X)中の構成単位(x2)の割合は、高分子化合物(X)を構成する全構成単位に対し、1〜80モル%が好ましく、1〜75モル%がより好ましく、1〜70モル%がさらに好ましい。
構成単位(x2)を上記の範囲で含有する高分子化合物(X)を採用すると、架橋反応によりパターンを良好に厚肉化できると考えられる。
The proportion of the structural unit (x2) in the polymer compound (X) is preferably from 1 to 80 mol%, more preferably from 1 to 75 mol%, based on all the constituent units constituting the polymer compound (X). ˜70 mol% is more preferred.
It is considered that when the polymer compound (X) containing the structural unit (x2) in the above range is adopted, the pattern can be satisfactorily thickened by the crosslinking reaction.
(構成単位(hs))
構成単位(hs)は、ヒドロキシスチレンから誘導される構成単位である。
ここで、「ヒドロキシスチレン誘導体」とは、ヒドロキシスチレンのα位の炭素原子に結合した水素原子がハロゲン原子、アルキル基、ハロゲン化アルキル基等の他の置換基に置換されたもの、ならびにそれらの誘導体(好適には、ベンゼン環に上述のような置換基が結合したもの等)を含む概念とする。ヒドロキシスチレンのベンゼン環に結合した水酸基の数は、1〜3の整数であることが好ましく、1であることがより好ましい。なお、ヒドロキシスチレンのα位(α位の炭素原子)とは、特に断りがない限り、ベンゼン環が結合している炭素原子のことである。
「ヒドロキシスチレンから誘導される構成単位」とは、ヒドロキシスチレン又はヒドロキシスチレン誘導体のエチレン性二重結合が開裂して構成される構成単位を意味する。
構成単位(hs)としては、下記一般式(I)で表される構成単位(hs1)が挙げられる。
(Structural unit (hs))
The structural unit (hs) is a structural unit derived from hydroxystyrene.
Here, the "hydroxystyrene derivative" means that the hydrogen atom bonded to the carbon atom at the α-position of hydroxystyrene is substituted with another substituent such as a halogen atom, an alkyl group or a halogenated alkyl group, and those The concept includes a derivative (preferably one having the above-mentioned substituent bonded to the benzene ring). The number of hydroxyl groups bonded to the benzene ring of hydroxystyrene is preferably an integer of 1 to 3, and more preferably 1. The α-position (carbon atom at the α-position) of hydroxystyrene is the carbon atom to which the benzene ring is bonded, unless otherwise specified.
The “structural unit derived from hydroxystyrene” means a structural unit formed by cleavage of the ethylenic double bond of hydroxystyrene or a hydroxystyrene derivative.
Examples of the structural unit (hs) include structural units (hs1) represented by the following general formula (I).
上記一般式(I)で表される構成単位(hs1)において、Rstは水素原子又はメチル基であり、水素原子であることが好ましい。
m01は、1〜3の整数である。これらのうち、m01は1であることが好ましい。
水酸基の位置は、o−位、m−位、p−位のいずれでもよいが、容易に入手可能で低価格であることから、mが1であり、かつp−位に水酸基を有するものが好ましい。m01が2または3の場合には、任意の置換位置を組み合わせることができる。
In the structural unit (hs1) represented by the general formula (I), R st is a hydrogen atom or a methyl group, and preferably a hydrogen atom.
m 01 is an integer of 1 to 3. Of these, m 01 is preferably 1.
The position of the hydroxyl group may be any of the o-position, the m-position and the p-position, but since m is 1 and the hydroxyl group is at the p-position, it is easily available and inexpensive. preferable. When m 01 is 2 or 3, arbitrary substitution positions can be combined.
高分子化合物(X)中の構成単位(hs)の割合は、高分子化合物(X)を構成する全構成単位に対し、1〜99モル%が好ましく、1〜97モル%がより好ましく、1〜98モル%がさらに好ましい。
嵩高い構成単位(hs)の割合が上記の範囲である高分子化合物(X)を採用すると、レジストパターン表面を厚肉化しやすくなる。
The proportion of the structural unit (hs) in the polymer compound (X) is preferably from 1 to 99 mol%, more preferably from 1 to 97 mol%, based on all the constituent units constituting the polymer compound (X). More preferably, it is up to 98 mol %.
When the polymer compound (X) in which the proportion of the bulky structural unit (hs) is within the above range is adopted, it becomes easy to thicken the resist pattern surface.
本発明において、高分子化合物(X)は上記構成単位(x1)、構成単位(st)、構成単位(x2)、構成単位(hs)をそれぞれ単独で用いてもよく、2種以上の構成単位を有する高分子化合物を採用してもよい。
本発明においては、構成単位(x1)と、ラクトン含有環式基を含む構成単位(a2)との共重合体、構成単位(x1)と、ラクトン含有環式基を含む構成単位(a2)と、上記構成単位(a4)との共重合体、構成単位(x1)と、構成単位(st)との共重合体、が好ましい。
In the present invention, as the polymer compound (X), the above structural unit (x1), structural unit (st), structural unit (x2) and structural unit (hs) may be used alone, respectively, and two or more types of structural units may be used. You may employ|adopt the high molecular compound which has.
In the present invention, a copolymer of the structural unit (x1) and the structural unit (a2) containing a lactone-containing cyclic group, the structural unit (x1), and the structural unit (a2) containing a lactone-containing cyclic group. A copolymer with the above structural unit (a4) and a copolymer with the structural unit (x1) and the structural unit (st) are preferable.
高分子化合物(X)は、各構成単位を誘導するモノマーを、例えばアゾビスイソブチロニトリル(AIBN)、アゾビスイソ酪酸ジメチルのようなラジカル重合開始剤を用いた公知のラジカル重合等により重合させることによって得ることができる。
本発明においては、ラジカル重合時に、高分子化合物(X)の分散度が1.5以下となるように制御してもよい。
The polymer compound (X) is obtained by polymerizing a monomer that induces each structural unit by known radical polymerization using a radical polymerization initiator such as azobisisobutyronitrile (AIBN) and dimethyl azobisisobutyrate. Can be obtained by
In the present invention, the degree of dispersion of the polymer compound (X) may be controlled to be 1.5 or less during radical polymerization.
本発明において、高分子化合物(X)の重量平均分子量(Mw)(ゲルパーミエーションクロマトグラフィーによるポリスチレン換算基準)は、特に限定されるものではなく、1000〜10000000が好ましく、1500〜500000がより好ましく、2000〜300000が最も好ましい。
高分子化合物(X)の重量平均分子量を上記の範囲とすることにより、パターンを良好に厚肉化することができると考えられる。
In the present invention, the weight average molecular weight (Mw) (polystyrene conversion standard by gel permeation chromatography) of the polymer compound (X) is not particularly limited and is preferably 1,000 to 10,000,000, more preferably 1,500 to 500,000. , 2000 to 300000 is most preferable.
It is considered that the pattern can be satisfactorily thickened by setting the weight average molecular weight of the polymer compound (X) within the above range.
高分子化合物(X)は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。 As the polymer compound (X), one type may be used alone, or two or more types may be used in combination.
〔溶剤〕
シュリンク剤組成物が含有する溶剤は水であっても有機溶剤であってもよく、レジストパターンを溶解しないものであれば特に限定されるものではなく、用いるシュリンク剤組成物材料及びレジスト組成物に応じて適宜選択することができる。溶剤として水を用いる場合には純水が好ましく、有機溶剤を用いる場合には、ケトン系溶剤、エステル系溶剤、アルコール系溶剤、アミド系溶剤、エーテル系溶剤等の単独あるいは2種以上の混合溶剤を用いることが好ましい。
これらのなかでも、レジストパターンの非溶解性の観点から、有機溶剤を用いることが好ましく、エステル系溶剤を用いることが更に好ましく、酢酸ブチルを用いることが特に好ましい。
シュリンク剤組成物の全固形分濃度(溶剤を除く総重量)は、好ましくは0.1〜20質量%であり、更に好ましくは0.1〜10質量%であり、最も好ましくは0.1〜5質量%である。
〔solvent〕
The solvent contained in the shrink agent composition may be water or an organic solvent, and is not particularly limited as long as it does not dissolve the resist pattern, and the shrink agent composition material and the resist composition to be used are It can be selected as appropriate. When water is used as a solvent, pure water is preferable, and when an organic solvent is used, a ketone solvent, an ester solvent, an alcohol solvent, an amide solvent, an ether solvent, etc., or a mixed solvent of two or more thereof. Is preferably used.
Among these, from the viewpoint of insolubility of the resist pattern, it is preferable to use an organic solvent, more preferably an ester solvent, and particularly preferably butyl acetate.
The total solid content concentration (total weight excluding the solvent) of the shrink agent composition is preferably 0.1 to 20% by mass, more preferably 0.1 to 10% by mass, and most preferably 0.1 to 10% by mass. It is 5% by mass.
工程Bにおいては、上述したシュリンク剤組成物を、第1のレジストパターンを被覆するように塗布できればいずれの方法を用いても良く、従来公知のスピンコート法、スプレー法、ローラーコート法、浸漬法などを用いることができ、好ましくはスピンコート法によりシュリンク剤組成物を塗布する。 In the step B, any method may be used as long as the above-mentioned shrink agent composition can be applied so as to cover the first resist pattern, and a conventionally known spin coating method, spraying method, roller coating method, dipping method may be used. Etc. can be used, and the shrink agent composition is preferably applied by spin coating.
[工程C]
工程Cにおいて、前記レジストパターン表面に、現像液不溶性領域を形成する。
図1(c)に示すように、第1のレジストパターン2の表面には脱保護によりカルボン酸等が生成した状態である。ここに、前記高分子化合物(X)を含有するシュリンク剤組成物を被覆すると、例えば、前記構成単位(x1)を含む高分子化合物(X)を用いた場合には、第1のレジストパターン表面のカルボン酸等と、構成単位(x1)中の塩基とが中和し、後の工程Dにおける現像時に現像液に対し、現像液不溶性領域が形成される。
より具体的には、図1(c)に示したように、レジストパターン2の表面に現像液不溶性領域2aを形成する。
工程Cでは、シュリンク剤組成物を塗布後、シュリンク剤組成物によって被覆されたレジストパターンを加熱する工程を有していてもよく、有していなくてもよいが、加熱する工程を有することが好ましい。これにより、不溶な残留溶剤を除去でき、更には、シュリンク剤組成物中の塩基と、レジストパターン表面のカルボン酸、水酸基、ラクトン、酸無水物及びエステル等(以下、「カルボン酸等」と記載する。)とが中和し、現像液不溶性領域が形成される。
工程Cにおいては、加熱することにより残溶剤の除去をすることができ、レジストパターンの表面での中和反応がより良好に進行すると推察される。
[Step C]
In step C, a developer insoluble region is formed on the surface of the resist pattern.
As shown in FIG. 1C, carboxylic acid or the like is generated on the surface of the first resist
More specifically, as shown in FIG. 1C, the developer
Step C may or may not have a step of heating the resist pattern coated with the shrink agent composition after applying the shrink agent composition, but may have a step of heating. preferable. Thereby, the insoluble residual solvent can be removed, and further, the base in the shrink agent composition, the carboxylic acid on the resist pattern surface, the hydroxyl group, the lactone, the acid anhydride, the ester, etc. (hereinafter, described as “carboxylic acid etc.” Are neutralized to form a developer insoluble region.
In step C, the residual solvent can be removed by heating, and it is speculated that the neutralization reaction on the surface of the resist pattern proceeds better.
加熱の温度及び時間は、用いるレジスト材料の種類、シュリンク剤組成物の種類、及びレジストパターンの縮小量に応じて、適宜選択することができる。加熱の温度は、0℃〜200℃が好ましく、より好ましくは、50℃〜170℃である。加熱時間は30〜300秒間が好ましく、50〜120秒間がより好ましく、50〜80秒間が特に好ましい。 The heating temperature and time can be appropriately selected according to the type of resist material used, the type of shrink agent composition, and the reduction amount of the resist pattern. The heating temperature is preferably 0°C to 200°C, more preferably 50°C to 170°C. The heating time is preferably 30 to 300 seconds, more preferably 50 to 120 seconds, and particularly preferably 50 to 80 seconds.
シュリンク剤組成物として、構成単位(x2)を有する高分子化合物(X)を含有するものを用いた場合、シュリンク剤組成物を塗布後、シュリンク剤組成物によって被覆されたレジストパターンを加熱する。これにより、不溶な残留溶剤を除去でき、更には、イソシアネート基が発生することによりレジストパターン表面での架橋反応が進行する。
加熱の温度及び時間は、用いるレジスト材料の種類、架橋性組成物の種類、及びレジストパターンの縮小量に応じて、適宜選択することができる。加熱の温度は、80℃〜200℃が好ましく、より好ましくは、100℃〜170℃である。加熱時間は30〜300秒間が好ましく、30〜120秒間がより好ましく、30〜80秒間が特に好ましい。
When the shrink agent composition containing the polymer compound (X) having the structural unit (x2) is used, the shrink agent composition is applied, and then the resist pattern coated with the shrink agent composition is heated. As a result, the insoluble residual solvent can be removed, and further, the isocyanate group is generated, whereby the crosslinking reaction on the surface of the resist pattern proceeds.
The heating temperature and time can be appropriately selected according to the type of resist material used, the type of crosslinkable composition, and the reduction amount of the resist pattern. The heating temperature is preferably 80°C to 200°C, more preferably 100°C to 170°C. The heating time is preferably 30 to 300 seconds, more preferably 30 to 120 seconds, and particularly preferably 30 to 80 seconds.
シュリンク剤組成物として、構成単位(st)、構成単位(hs)、構成単位(a2)、構成単位(a4)等を含有する高分子化合物(X)を含有するものを採用した場合には、レジストパターン表面に高分子化合物(X)が付着し、厚肉化し、現像液不溶性領域を形成することができる。 When a shrink agent composition containing a polymer compound (X) containing a structural unit (st), a structural unit (hs), a structural unit (a2), a structural unit (a4), etc. is adopted, The polymer compound (X) adheres to the surface of the resist pattern to increase the thickness and form a developer insoluble region.
[工程D]
本発明は、前記被覆された第1のレジストパターンを現像する工程Dを有する。
工程Dにより、前記工程Cにおける余剰のシュリンク剤組成物や、未反応であったシュリンク剤組成物を除去する。
現像処理は、アルカリ現像プロセスの場合は、アルカリ現像液を用い、溶剤現像プロセスの場合は、有機溶剤を含有する現像液(有機系現像液)用いて行う。
現像処理後、好ましくはリンス処理を行う。リンス処理は、アルカリ現像プロセスの場合は、純水を用いた水リンスが好ましく、溶剤現像プロセスの場合は、有機溶剤を含有するリンス液を用いることが好ましい。
溶剤現像プロセスの場合、前記現像処理またはリンス処理の後に、パターン上に付着している現像液またはリンス液を超臨界流体により除去する処理を行ってもよい。
現像処理後またはリンス処理後、乾燥を行う。また、場合によっては、上記現像処理後にベーク処理(ポストベーク)を行ってもよい。このようにして、レジストパターンを得ることができる。
本発明において現像処理は、アルカリ現像プロセスであっても溶剤現像プロセスであってもよいが、シュリンク剤組成物の除去効率の観点から溶剤現像プロセスであることが好ましい。
工程Dにより、図1(d)に示すように、レジストパターン2の表面に、現像液不溶性領域2aが形成されたことにより厚肉化されたパターンが形成される。これにより、ホールパターンが縮小された、縮小パターンを形成することができる。
[Process D]
The present invention has a step D of developing the coated first resist pattern.
In step D, the excess shrink agent composition in step C and the unreacted shrink agent composition are removed.
The development treatment is performed using an alkali developing solution in the case of an alkali developing process and using a developing solution containing an organic solvent (organic developing solution) in the case of a solvent developing process.
After the development processing, rinsing processing is preferably performed. The rinse treatment is preferably a water rinse using pure water in the case of an alkali development process, and preferably a rinse liquid containing an organic solvent in the case of a solvent development process.
In the case of the solvent developing process, after the developing process or the rinsing process, a process of removing the developing solution or the rinsing solution adhering to the pattern with a supercritical fluid may be performed.
After development or rinsing, drying is performed. In some cases, a bake treatment (post bake) may be performed after the above development treatment. In this way, a resist pattern can be obtained.
In the present invention, the development treatment may be an alkali development process or a solvent development process, but is preferably a solvent development process from the viewpoint of removal efficiency of the shrink agent composition.
By the step D, as shown in FIG. 1D, a pattern thickened by forming the developer
≪シュリンク剤組成物≫
本発明の第2の態様は、レジストパターンを被覆し、該レジストパターンを厚肉化するために用いられるシュリンク剤組成物であって、高分子化合物(X)を含有し、前記高分子化合物(X)の分散度(重量平均分子量/数平均分子量)が1.5以下であることを特徴とするシュリンク剤組成物である。
本発明のシュリンク剤組成物に関する説明は、前記本発明の第1の態様のレジストパターン形成方法で用いたシュリンク剤組成物に関する説明と同様である。
<<Shrinking agent composition>>
A second aspect of the present invention is a shrink agent composition used for coating a resist pattern and increasing the thickness of the resist pattern, which comprises the polymer compound (X), The shrinkage agent composition is characterized in that the degree of dispersion (X) (weight average molecular weight/number average molecular weight) is 1.5 or less.
The description of the shrink agent composition of the present invention is the same as the description of the shrink agent composition used in the resist pattern forming method of the first aspect of the present invention.
本発明のシュリンク剤組成物が含有する高分子化合物(X)は、高分子化合物(X)における分子量1000以下の成分の割合が、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーのパターン面積において全面積に対して20%以下となる量であることが好ましい。
また、本発明のシュリンク剤組成物が含有する高分子化合物(X)は、高分子化合物(X)における、酢酸ブチルに対する溶解度が5nm/s以下である成分の割合が、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーのパターン面積において全面積に対して20%以下となる量であることが好ましい。
さらに、本発明のシュリンク剤組成物は、有機溶剤を含有することが好ましい。
In the polymer compound (X) contained in the shrink agent composition of the present invention, the ratio of components having a molecular weight of 1000 or less in the polymer compound (X) is 20% with respect to the total area in the pattern area of gel permeation chromatography. The amount is preferably as follows.
In the polymer compound (X) contained in the shrink agent composition of the present invention, the ratio of the component having a solubility in butyl acetate of 5 nm/s or less in the polymer compound (X) is determined by gel permeation chromatography. The amount of the pattern area is preferably 20% or less of the total area.
Further, the shrink agent composition of the present invention preferably contains an organic solvent.
本発明のシュリンク剤組成物は、レジストパターンを良好に厚肉化することができ、例えばレジスト組成物を用いて形成したホールパターンを縮小した、縮小パターンを形成することができる。 The shrink agent composition of the present invention can satisfactorily thicken the resist pattern, and for example, can form a reduced pattern in which the hole pattern formed using the resist composition is reduced.
≪シュリンク剤組成物の製造方法≫
本発明の第3の態様は、再沈殿により精製する工程を有する本発明の第2の態様のシュリンク剤組成物の製造方法である。
上述の通り、本発明の第2の態様のシュリンク剤組成物は、高分子化合物(X)を含有し、前記高分子化合物(X)の分散度(重量平均分子量/数平均分子量)が1.5以下である。本発明の第2の態様のシュリンク剤組成物が含有する高分子化合物(X)を所定の分散度とするため、高分子化合物(X)を再沈殿により精製する工程を有する。
具体的には、高分子化合物(X)を構成するモノマーをラジカル重合等により重合し、本発明の第1の態様において説明した再沈殿方法により、精製することにより、分散度が1.5以下の高分子化合物(X)を得ることができる。
<<Method for producing shrink agent composition>>
A third aspect of the present invention is a method for producing the shrink agent composition according to the second aspect of the present invention, which has a step of purifying by reprecipitation.
As described above, the shrink agent composition of the second aspect of the present invention contains the polymer compound (X), and the dispersity (weight average molecular weight/number average molecular weight) of the polymer compound (X) is 1. It is 5 or less. The polymer compound (X) contained in the shrink agent composition of the second aspect of the present invention has a step of purifying the polymer compound (X) by reprecipitation so that the polymer compound (X) has a predetermined dispersity.
Specifically, the degree of dispersion is 1.5 or less by polymerizing the monomer constituting the polymer compound (X) by radical polymerization or the like and purifying by the reprecipitation method described in the first aspect of the present invention. The polymer compound (X) can be obtained.
以下、実施例により本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described more specifically by way of examples, but the present invention is not limited to the following examples.
以下、実施例により本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
<レジスト組成物の調製>
100質量部の下記高分子化合物(A)−1、6質量部の下記化合物(B)−1、3質量部の下記化合物(D)−1、1.5質量部の下記高分子化合物(F)−1、100質量部のγ−ブチロラクトン、及び4000質量部の溶剤(PGMEA/PGME/シクロヘキサノン(質量比45/30/25)の混合溶媒)を混合し、レジスト組成物を調整した。
Hereinafter, the present invention will be described more specifically by way of examples, but the present invention is not limited to the following examples.
<Preparation of resist composition>
100 parts by mass of the following polymer compound (A)-1, 6 parts by mass of the following compound (B)-1, 3 parts by mass of the following compound (D)-1, 1.5 parts by mass of the following polymer compound (F )-1, 100 parts by mass of γ-butyrolactone, and 4000 parts by mass of a solvent (a mixed solvent of PGMEA/PGME/cyclohexanone (mass ratio 45/30/25)) were mixed to prepare a resist composition.
<レジストパターンの形成>
12インチのシリコンウェーハ上に、有機系反射防止膜組成物「ARC29A」(商品名、ブリュワーサイエンス社製)を、スピンナーを用いて塗布し、ホットプレート上で205℃、60秒間焼成して乾燥させることにより、膜厚89nmの有機系反射防止膜を形成した。
次いで、該膜上に、上記のレジスト組成物をスピンナーを用いて塗布し、ホットプレート上で、温度105℃で60秒間の条件でプレベーク(PAB)処理を行い、乾燥することにより、膜厚85nmのレジスト膜を形成した。
次いで、該レジスト膜に、露光装置NSRX609B(ニコン社製 NA=1.07 Annular)により、ArFエキシマレーザー(193nm)を、マスクパターン(6%ハーフトーン)を介して選択的に照射した。
次いで、酢酸ブチルを用いて、13秒間の溶剤現像を行った。
その後、80℃(PEB(℃))で60秒間の露光後加熱処理を行った。
その結果、下記のホールパターン(「レジストパターン」と記載することがある。)が形成された。
ターゲット1:75nmマスク/110nmピッチ/60nmCH
ターゲット2:155nmマスク/300nmピッチ/60nmCH
<Formation of resist pattern>
A 12-inch silicon wafer is coated with an organic antireflection film composition "ARC29A" (trade name, manufactured by Brewer Science Co., Ltd.) using a spinner and baked on a hot plate at 205° C. for 60 seconds to be dried. As a result, an organic antireflection film having a film thickness of 89 nm was formed.
Then, the above resist composition was applied onto the film using a spinner, prebaked (PAB) was performed on a hot plate at a temperature of 105° C. for 60 seconds, and dried to give a film thickness of 85 nm. Was formed.
Then, the resist film was selectively irradiated with ArF excimer laser (193 nm) through a mask pattern (6% halftone) using an exposure apparatus NSRX609B (NA=1.07 Annular manufactured by Nikon Corporation).
Then, solvent development was performed for 13 seconds using butyl acetate.
After that, a heat treatment after exposure was performed at 80° C. (PEB (° C.)) for 60 seconds.
As a result, the following hole pattern (sometimes referred to as “resist pattern”) was formed.
Target 1: 75 nm mask/110 nm pitch/60 nm CH
Target 2: 155 nm mask/300 nm pitch/60 nm CH
[工程A]
<シュリンク剤組成物の調製>
〔ポリマー合成例〕
温度計、還流管、窒素導入管を繋いだセパラブルフラスコに、10.00g(58.77mmol)の化合物1、13.24g(58.77mmol)の化合物2を34.86gのメチルエチルケトン(MEK)に溶解させた。この溶液に、重合開始剤としてアゾビスイソ酪酸ジメチル(V−601)を11.17mmol添加し、溶解させ滴下液を作成した。
上記滴下液を窒素雰囲気下、80℃に加熱した12.33のMEKに4時間かけて滴下した。滴下終了後、反応液を1時間加熱攪拌し、その後、反応液を室温まで冷却した。
得られた反応重合液を大量のn−ヘプタンに滴下して重合体を析出させる操作を行い、沈殿した白色粉体を濾別、n−ヘプタンにて洗浄、乾燥して、目的物である高分子化合物1を16.97g得た。下記に反応式を示す。
この高分子化合物1についてGPC測定により求めた標準ポリスチレン換算の質量平均分子量(Mw)は7,700であり、分子量分散度(Mw/Mn)は2.68であった。
また、カーボン13核磁気共鳴スペクトル(600MHz_13C−NMR)により求められた共重合組成比(構造式中の各構成単位の割合(モル比))は、l/m=50.5/49.5であった。
[Process A]
<Preparation of shrink agent composition>
[Example of polymer synthesis]
In a separable flask connected with a thermometer, a reflux tube, and a nitrogen introduction tube, 10.00 g (58.77 mmol) of
The above dropping solution was added dropwise to MEK of 12.33 heated to 80° C. over 4 hours under a nitrogen atmosphere. After the completion of the dropping, the reaction solution was heated and stirred for 1 hour, and then the reaction solution was cooled to room temperature.
The reaction polymerization solution obtained was dropped into a large amount of n-heptane to precipitate the polymer, and the precipitated white powder was filtered off, washed with n-heptane and dried to obtain the desired product. 16.97 g of
The mass average molecular weight (Mw) in terms of standard polystyrene determined by GPC measurement of this
Further, the copolymerization composition ratio (the ratio (molar ratio) of each structural unit in the structural formula) determined by the carbon 13 nuclear magnetic resonance spectrum (600 MHz_ 13 C-NMR) was 1/m=50.5/49. It was 5.
上記と同様の方法により、下記表に示すモノマー組成の高分子化合物2〜7をそれぞれ合成し、合成した高分子化合物1〜7をそれぞれ酢酸ブチルに溶解し、シュリンク剤組成物1〜7を調製した。高分子化合物1〜7の濃度はそれぞれ1.6質量部とした。
By the same method as above,
上記表中、モノマーを示す記号(M1〜M5)はそれぞれ下記の化学構造のモノマーを意味する。 In the above table, the symbols (M1 to M5) indicating monomers mean monomers having the following chemical structures.
<シュリンク剤組成物の塗布>
上記シュリンク剤組成物1〜7をそれぞれ前記で得たレジストパターンを被覆するようにスピンナーを用いて塗布した。
シュリンク剤組成物の塗布膜厚は60nmとした。実施例とシュリンク剤組成物との対応を表2に示す。
<Application of shrink agent composition>
The
The coating film thickness of the shrink agent composition was 60 nm. Table 2 shows the correspondence between the examples and the shrink agent compositions.
[工程B]
上記[工程A]で得られた、シュリンク剤組成物によって被覆されたレジストパターンを加熱し、シュリンク剤組成物と、レジストパターンとを反応させた。この時の加熱温度を「Shrink bake(℃)」として、下記表3中に記載する。加熱時間は60秒間とした。
[Step B]
The resist pattern coated with the shrink agent composition obtained in the above [Step A] was heated to react the shrink agent composition with the resist pattern. The heating temperature at this time is described as "Shrink bake (° C.)" in Table 3 below. The heating time was 60 seconds.
[工程C]
上記[工程B]の後、酢酸ブチルを用いて13秒間の溶剤現像を行い、シュリンク剤組成物の未反応部分を除去した。これにより、レジストパターンが厚肉化され、ホールが縮小された縮小パターンが形成された。
[Step C]
After the above [Step B], solvent development was carried out for 13 seconds using butyl acetate to remove the unreacted portion of the shrink agent composition. As a result, the resist pattern was thickened and a reduced pattern in which holes were reduced was formed.
表3中、「S.V.(nm)75M/110P」は、110ピッチのパターンにおける、第1のレジストパターンのホール直径との差を示し、「S.V.(nm)155M/300P」は、300ピッチのパターンにおける、第1のレジストパターンのホール直径との差を示す。また、「I−D Bias(nm)」は、「S.V.(nm)75M/110P」と「S.V.(nm)155M/300P」との差を示す。 In Table 3, "SV (nm) 75M/110P" indicates the difference from the hole diameter of the first resist pattern in the 110-pitch pattern, and "SV (nm) 155M/300P" Shows the difference from the hole diameter of the first resist pattern in the pattern of 300 pitch. Further, “ID Bias (nm)” indicates the difference between “SV (nm) 75M/110P” and “SV (nm) 155M/300P”.
[スカム評価]
上記で得られた縮小パターンの形状を、側長SEMおよび断面SEMにて観察し、下記判定基準で評価した。
(判定基準)
○:現像後にスカムが発生しなかった。
×:現像後にスカムが発生した。
[Scum evaluation]
The shape of the reduced pattern obtained above was observed by a side length SEM and a cross section SEM, and evaluated according to the following criteria.
(Criteria)
◯: Scum did not occur after development.
X: Scum was generated after development.
上記結果に示したとおり、分散度が1.5以下の高分子化合物を用いたシュリンク剤組成物を採用した場合には、S.V.が向上した。 As shown in the above results, the S.V. was improved when the shrink agent composition using the polymer compound having the dispersity of 1.5 or less was adopted.
1…支持体、2…レジストパターン、3…シュリンク剤組成物層、2a…現像液不溶性領域 1... Support, 2... Resist pattern, 3... Shrink agent composition layer, 2a... Developer insoluble region
Claims (10)
前記第1のレジストパターンを被覆するように、高分子化合物(X)を含有するシュリンク剤組成物を塗布する工程Bと、
前記工程Bで得られた、シュリンク剤組成物に被覆された前記第1のレジストパターン表面の酸性基と前記高分子化合物(X)中の塩基性基との中和反応により現像液不溶性領域を形成する工程Cと、
前記被覆された第1のレジストパターンを現像する工程Dと、
を有し、
前記高分子化合物(X)が、下記一般式(x1−1)で表される構成単位(x1)を含有し、前記高分子化合物(X)の分散度(重量平均分子量/数平均分子量)が1.5以下であることを特徴とする、
レジストパターン形成方法。
A step B of applying a shrink agent composition containing the polymer compound (X) so as to cover the first resist pattern,
By the neutralization reaction between the acidic group on the surface of the first resist pattern coated with the shrink agent composition and the basic group in the polymer compound (X) obtained in the step B, a developer insoluble region is formed. Forming step C,
Step D of developing the coated first resist pattern,
Have
The polymer compound (X) contains a structural unit (x1) represented by the following general formula (x1-1), and the dispersity (weight average molecular weight/number average molecular weight) of the polymer compound (X) is Characterized by being 1.5 or less,
Resist pattern forming method.
下記一般式(x1−1)で表される構成単位(x1)を有する高分子化合物(X)を含有し、前記高分子化合物(X)の分散度(重量平均分子量/数平均分子量)が1.5以下であることを特徴とするシュリンク剤組成物。
It contains a polymer compound (X) having a structural unit (x1) represented by the following general formula (x1-1), and the dispersity (weight average molecular weight/number average molecular weight) of the polymer compound (X) is 1 Shrinking agent composition characterized by being 0.5 or less.
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