JP7253883B2 - Resist composition and resist pattern forming method - Google Patents
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Description
本発明は、レジスト組成物及びレジストパターン形成方法に関する。 The present invention relates to a resist composition and a method of forming a resist pattern.
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。レジスト膜の露光部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、レジスト膜の露光部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エキシマレーザー光や、ArFエキシマレーザー光を用いた半導体素子の量産が行われている。また、これらのエキシマレーザー光より短波長(高エネルギー)のEUV(極端紫外線)や、EB(電子線)、X線などについても検討が行われている。
In lithography technology, for example, a resist film made of a resist material is formed on a substrate, the resist film is selectively exposed to light, and a development process is performed to form a resist pattern having a predetermined shape on the resist film. a process is performed. A resist material in which the exposed portion of the resist film becomes soluble in the developer is called a positive type, and a resist material in which the exposed portion of the resist film becomes insoluble in the developer 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, advances in lithography technology have led to rapid miniaturization of patterns. As a technique for miniaturization, generally, the wavelength of the exposure light source is shortened (the energy is increased). Specifically, conventionally, ultraviolet rays represented by g-line and i-line have been used, but at present, semiconductor devices using KrF excimer laser light and ArF excimer laser light are mass-produced. . In addition, EUV (extreme ultraviolet rays), EB (electron beam), X-rays, etc., which have a shorter wavelength (higher energy) than these excimer laser beams, are also being studied.
レジスト材料には、これらの露光光源に対する感度、微細な寸法のパターンを再現できる解像性等のリソグラフィー特性が求められる。
このような要求を満たすレジスト材料として、従来、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、露光により酸を発生する酸発生剤成分と、を含有する化学増幅型レジスト組成物が用いられている。
例えば上記現像液がアルカリ現像液(アルカリ現像プロセス)の場合、ポジ型の化学増幅型レジスト組成物としては、酸の作用によりアルカリ現像液に対する溶解性が増大する樹脂成分(ベース樹脂)と酸発生剤成分とを含有するものが一般的に用いられている。かかるレジスト組成物を用いて形成されるレジスト膜は、レジストパターン形成時に選択的露光を行うと、露光部において、酸発生剤成分から酸が発生し、該酸の作用によりベース樹脂の極性が増大して、レジスト膜の露光部がアルカリ現像液に対して可溶となる。そのためアルカリ現像することにより、レジスト膜の未露光部がパターンとして残るポジ型パターンが形成される。
一方で、このような化学増幅型レジスト組成物を、有機溶剤を含む現像液(有機系現像液)を用いた溶剤現像プロセスに適用した場合、ベース樹脂の極性が増大すると相対的に有機系現像液に対する溶解性が低下するため、レジスト膜の未露光部が有機系現像液により溶解、除去されて、レジスト膜の露光部がパターンとして残るネガ型のレジストパターンが形成される。このようにネガ型のレジストパターンを形成する溶剤現像プロセスをネガ型現像プロセスということがある。
Resist materials are required to have lithographic properties such as sensitivity to these exposure light sources and resolution capable of reproducing patterns with fine dimensions.
Conventionally, as a resist material that satisfies such requirements, a chemically amplified resist composition containing a base component whose solubility in a developing solution is changed by the action of an acid and an acid generator component that generates an acid upon exposure. is used.
For example, when the developer is an alkaline developer (alkaline development process), the positive chemically amplified resist composition includes a resin component (base resin) whose solubility in the alkaline developer is increased by the action of acid and an acid-generating agent components are generally used. When a resist film formed using such a resist composition is subjected to selective exposure during resist pattern formation, acid is generated from the acid generator component in the exposed area, and the action of the acid increases the polarity of the base resin. As a result, the exposed portion of the resist film becomes soluble in an alkaline developer. Therefore, by alkali development, a positive pattern is formed in which the unexposed portion of the resist film remains as a pattern.
On the other hand, when such a chemically amplified resist composition is applied to a solvent development process using a developer containing an organic solvent (organic developer), an increase in the polarity of the base resin results in relatively organic development. Since the solubility in the liquid decreases, the unexposed portion of the resist film is dissolved and removed by the organic developer, forming a negative resist pattern in which the exposed portion of the resist film remains as a pattern. Such a solvent development process for forming a negative resist pattern is sometimes called a negative development process.
これまで、化学増幅型レジスト組成物のベース樹脂としては、例えばKrFエキシマレーザー光(248nm)に対し、透明性が高いポリヒドロキシスチレン(PHS)やその水酸基を酸解離性の溶解抑制基で保護した樹脂(PHS系樹脂)、又は(メタ)アクリル酸のカルボキシ基における水酸基を酸解離性の溶解抑制基で保護した樹脂((メタ)アクリル系樹脂)が用いられている(例えば、特許文献1参照)。
前記の酸解離性の溶解抑制基としては、1-エトキシエチル基に代表される鎖状エーテル基もしくはテトラヒドロピラニル基に代表される環状エーテル基等のいわゆるアセタール基、tert-ブチル基に代表される第3級アルキル基、tert-ブトキシカルボニル基に代表される第3級アルコキシカルボニル基等が主に用いられている。
So far, as a base resin for chemically amplified resist compositions, for example, polyhydroxystyrene (PHS), which has high transparency against KrF excimer laser light (248 nm), and its hydroxyl groups are protected with acid-dissociable, dissolution-inhibiting groups. A resin (PHS-based resin) or a resin ((meth)acrylic-based resin) in which the hydroxyl group in the carboxyl group of (meth)acrylic acid is protected with an acid-dissociable, dissolution-inhibiting group is used (see, for example, Patent Document 1). ).
Examples of the acid-dissociable, dissolution-inhibiting group include a so-called acetal group such as a chain ether group typified by a 1-ethoxyethyl group or a cyclic ether group typified by a tetrahydropyranyl group, and a tert-butyl group. A tertiary alkyl group, a tertiary alkoxycarbonyl group represented by a tert-butoxycarbonyl group, and the like are mainly used.
また、化学増幅型レジスト組成物において使用される酸発生剤成分としては、これまで多種多様のものが提案されており、例えば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、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等が知られている。 In addition, a wide variety of acid generator components have been proposed for use in chemically amplified resist compositions. Generators, diazomethane-based acid generators, nitrobenzylsulfonate-based acid generators, iminosulfonate-based acid generators, disulfone-based acid generators, and the like are known.
近年、フォトファブリケーションが精密微細加工技術の主流となっている。フォトファブリケーションとは、前記化学増幅型レジスト組成物を、被加工物表面に塗布してレジスト膜を成膜し、該レジスト膜に所定形状のレジストパターンを形成し、これをマスクとして化学エッチング、電解エッチング、又は電気めっきを主体とするエレクトロフォーミング等を行い、各種の精密部品を製造する加工技術をいう。
かかるフォトファブリケーションにおいては、用途等に応じて、被加工物表面に、例えば膜厚を8μm以上とするような厚膜レジスト膜を成膜し、レジストパターンを形成してエッチング等が行われる場合がある。
In recent years, photofabrication has become the mainstream of precision microfabrication technology. Photofabrication involves applying the chemically amplified resist composition to the surface of a workpiece to form a resist film, forming a resist pattern of a predetermined shape on the resist film, and using this as a mask, performing chemical etching, It refers to processing technology for manufacturing various precision parts by electroforming, which is mainly based on electrolytic etching or electroplating.
In such photofabrication, depending on the application, a thick resist film having a thickness of 8 μm or more is formed on the surface of the workpiece, a resist pattern is formed, and etching or the like is performed. There is
化学増幅型レジスト組成物を用いて、厚膜のレジスト膜を成膜しようとする場合、レジスト膜が厚くなるほど、化学増幅型レジスト組成物を、被加工物上に均一な厚さで塗布することが難しくなる。加えて、形成されるレジストパターンにおいては、リソグラフィー特性(例えば寸法均一性など)が悪くなりやすいという問題がある。 When forming a thick resist film using a chemically amplified resist composition, the thicker the resist film, the more uniform the chemically amplified resist composition should be applied onto the workpiece. becomes difficult. In addition, there is a problem that the formed resist pattern tends to have poor lithography characteristics (for example, dimensional uniformity).
また、化学増幅型レジスト組成物を用いてレジストパターンを形成する際、レジスト膜が厚くなるほど、露光時の感度を維持することも難しくなる傾向にある。これに対し、例えば、酸発生剤成分としてヨードニウム塩を選択した化学増幅型レジスト組成物を用いることで、感度の向上が図れる。
しかしながら、本発明者らの検討では、ヨードニウム塩を含有する化学増幅型レジスト組成物を用いた場合、レジスト膜が形成された支持体を高温(180℃以上)ベークした時(例えば、現像処理後又はリンス処理後に行うベーク処理(ポストベーク)の際)に発泡を生じるという現象が認められた。このように発泡を生じやすいレジスト組成物においては、例えばリワークのためのアッシング処理の際、残渣の除去効果が充分でない等の問題がある。
Further, when forming a resist pattern using a chemically amplified resist composition, the thicker the resist film, the more difficult it becomes to maintain the sensitivity during exposure. On the other hand, for example, sensitivity can be improved by using a chemically amplified resist composition in which an iodonium salt is selected as an acid generator component.
However, in the studies of the present inventors, when a chemically amplified resist composition containing an iodonium salt is used, when the support on which the resist film is formed is baked at a high temperature (180 ° C. or higher) (for example, after development treatment) Or, a phenomenon of foaming was observed during the baking treatment (post-baking) performed after the rinsing treatment. Such a resist composition, which tends to cause bubbling, has problems such as an insufficient effect of removing residues during ashing treatment for rework, for example.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、レジストパターンの形成において、特に厚膜レジスト膜を成膜して行う場合に、リソグラフィー特性に優れ、塗布性も良好であり、かつ、高温ベーク時のレジストパターンからの発泡が抑制されたレジスト組成物、及びこれを用いた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。 The present invention has been made in view of the above circumstances. An object of the present invention is to provide a resist composition in which foaming from a resist pattern during baking is suppressed, and a method for forming a resist pattern using the same.
上記の課題を解決するために、本発明は以下の構成を採用した。
すなわち、本発明の第1の態様は、露光により酸を発生し、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って、下記一般式(a10-1)で表される構成単位(a10)及び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(a1)を有する高分子化合物(A1)と、下記一般式(b1)で表される酸発生剤(B1)と、を含有し、レジスト組成物中の固形分濃度が30質量%以上であることを特徴とするレジスト組成物である。
In order to solve the above problems, the present invention employs the following configurations.
That is, a first aspect of the present invention is a resist composition that generates acid upon exposure and changes its solubility in a developer by the action of the acid, and is represented by the following general formula (a10-1): A polymer compound (A1) having a unit (a10) and a structural unit (a1) containing an acid-decomposable group whose polarity increases under the action of an acid, and an acid generator (B1) represented by the following general formula (b1) and a resist composition having a solid content concentration of 30% by mass or more.
本発明の第2の態様は、支持体上に、前記第1の態様に係るレジスト組成物を用いてレジスト膜を形成する工程(i)、前記レジスト膜を露光する工程(ii)、及び前記露光後のレジスト膜を現像してレジストパターンを形成する工程(iii)を有することを特徴とするレジストパターン形成方法である。 A second aspect of the present invention comprises a step (i) of forming a resist film on a support using the resist composition according to the first aspect, a step (ii) of exposing the resist film, and the A method of forming a resist pattern, comprising a step (iii) of developing the resist film after exposure to form a resist pattern.
本発明によれば、レジストパターンの形成において、特に厚膜レジスト膜を成膜して行う場合に、リソグラフィー特性に優れ、塗布性も良好であり、かつ、高温ベーク時のレジストパターンからの発泡が抑制されたレジスト組成物、及びこれを用いたレジストパターン形成方法を提供することができる。
本発明のレジスト組成物及びレジストパターン形成方法は、特に厚膜のレジストパターンを形成するのに有用である。
According to the present invention, in the formation of a resist pattern, particularly when a thick resist film is formed, the lithography characteristics are excellent, the coatability is good, and foaming from the resist pattern during high-temperature baking is prevented. It is possible to provide a suppressed resist composition and a method of forming a resist pattern using the same.
The resist composition and resist pattern forming method of the present invention are particularly useful for forming thick-film resist patterns.
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。アルコキシ基中のアルキル基も同様である。
「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。
「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。
「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との両方を含む。
「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 relative to aromatic to mean groups, compounds, etc. that do not possess aromatic character.
"Alkyl group" includes linear, branched and cyclic monovalent saturated hydrocarbon groups unless otherwise specified. The same applies to the alkyl group in the alkoxy group.
Unless otherwise specified, the "alkylene group" includes straight-chain, branched-chain and cyclic divalent saturated hydrocarbon groups.
A "halogenated alkyl group" is a group in which some or all of the hydrogen atoms of an alkyl group are substituted with halogen atoms, and the halogen atoms include fluorine, chlorine, bromine and iodine atoms.
A "fluorinated alkyl group" or "fluorinated alkylene group" refers to a group in which some or all of the hydrogen atoms of an alkyl group or alkylene group have been substituted with fluorine atoms.
A "structural unit" means a monomer unit (monomeric unit) that constitutes a polymer compound (resin, polymer, copolymer).
When describing "optionally having a substituent", when replacing a hydrogen atom (-H) with a monovalent group, and when replacing a methylene group (-CH 2 -) with a divalent group and both.
“Exposure” is a concept that includes irradiation of radiation in general.
「(メタ)アクリル酸エステル」とは、α位に水素原子が結合したアクリル酸エステルと、α位にメチル基が結合したメタクリル酸エステルの一方あるいは両方を意味する。
「(メタ)アクリレート」とは、α位に水素原子が結合したアクリレートと、α位にメチル基が結合したメタクリレートの一方あるいは両方を意味する。
「(メタ)アクリル酸」とは、α位に水素原子が結合したアクリル酸と、α位にメチル基が結合したメタクリル酸の一方あるいは両方を意味する。
“(Meth)acrylic acid ester” means one or both of an acrylic acid ester having a hydrogen atom bonded to the α-position and a methacrylic acid ester having a methyl group bonded to the α-position.
“(Meth)acrylate” means either or both of an acrylate having a hydrogen atom bonded to the α-position and a methacrylate having a methyl group bonded to the α-position.
“(Meth)acrylic acid” means either or both of acrylic acid having a hydrogen atom bonded to the α-position and methacrylic acid having a methyl group bonded to the α-position.
「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(Rα0)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等が挙げられる。また、置換基(Rα0)がエステル結合を含む置換基で置換されたイタコン酸ジエステルや、置換基(Rα0)がヒドロキシアルキル基やその水酸基を修飾した基で置換されたαヒドロキシアクリルエステルも含むものとする。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、アクリル酸の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。
A “structural unit derived from an acrylic ester” means a structural unit formed by cleavage of an ethylenic double bond of an acrylic ester.
“Acrylic acid ester” is a compound in which the terminal hydrogen atom of the carboxy group of acrylic acid (CH 2 ═CH—COOH) is substituted with an organic group.
In the acrylic acid ester, the hydrogen atom bonded to the α-position carbon atom may be substituted with a substituent. The substituent (R α0 ) substituting the hydrogen atom bonded to the α-position carbon atom is an atom or group other than a hydrogen atom, such as an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, a halogenated group having 1 to 5 carbon atoms, An alkyl group and the like can be mentioned. In addition, itaconic acid diesters in which the substituent (R α0 ) is substituted with a substituent containing an ester bond, and α-hydroxy acrylic esters in which the substituent (R α0 ) is substituted with a hydroxyalkyl group or a modified hydroxyl group thereof are also available. shall include Unless otherwise specified, the α-position carbon atom of the acrylic acid ester means the carbon atom to which the carbonyl group of acrylic acid is bonded.
Hereinafter, an acrylic acid ester in which the hydrogen atom bonded to the α-position carbon atom is substituted with a substituent may be referred to as an α-substituted acrylic acid ester. In addition, acrylic acid esters and α-substituted acrylic acid esters may be collectively referred to as "(α-substituted) acrylic acid esters".
「アクリルアミドから誘導される構成単位」とは、アクリルアミド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。
アクリルアミドは、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く、アクリルアミドのアミノ基の水素原子の一方または両方が置換基で置換されていてもよい。なお、アクリルアミドのα位の炭素原子とは、特に断りがない限り、アクリルアミドのカルボニル基が結合している炭素原子のことである。
アクリルアミドのα位の炭素原子に結合した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(置換基(Rα0))と同様のものが挙げられる。
A “structural unit derived from acrylamide” means a structural unit formed by cleavage of an ethylenic double bond of acrylamide.
In acrylamide, a hydrogen atom bonded to the α-position carbon atom may be substituted with a substituent, and one or both hydrogen atoms of the amino group of acrylamide may be substituted with a substituent. Unless otherwise specified, the α-position carbon atom of acrylamide is the carbon atom to which the carbonyl group of acrylamide is bonded.
The substituent for substituting the hydrogen atom bonded to the carbon atom at the α-position of acrylamide is the same as the substituent at the α-position (substituent (R α0 )) in the α-substituted acrylic acid ester. mentioned.
「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から誘導される構成単位」とは、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。
A “structural unit derived from hydroxystyrene” means a structural unit formed by cleavage of an ethylenic double bond of hydroxystyrene. A “structural unit derived from a hydroxystyrene derivative” means a structural unit formed by cleavage of an ethylenic double bond of a hydroxystyrene derivative.
"Hydroxystyrene derivative" is a concept including hydroxystyrene in which the α-position hydrogen atom is substituted with another substituent such as an alkyl group or a halogenated alkyl group, and derivatives thereof. Derivatives thereof include those obtained by substituting the hydrogen atom of the hydroxyl group of hydroxystyrene with an organic group; Examples include those in which a substituent other than a hydroxyl group is bonded to the benzene ring of good hydroxystyrene. In addition, the α-position (the carbon atom at the α-position) refers to the carbon atom to which the benzene ring is bonded, unless otherwise specified.
Examples of the substituent for substituting the hydrogen atom at the α-position of hydroxystyrene include the same substituents at the α-position in the α-substituted acrylic acid ester.
「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。
A “structural unit derived from vinyl benzoic acid or a vinyl benzoic acid derivative” means a structural unit formed by cleavage of an ethylenic double bond of vinyl benzoic acid or a vinyl benzoic acid derivative.
The concept of "vinyl benzoic acid derivative" includes those in which the α-position hydrogen atom of vinyl benzoic acid is substituted with other substituents such as alkyl groups and halogenated alkyl groups, and derivatives thereof. Derivatives thereof include those in which the hydrogen atom of the carboxy group of vinylbenzoic acid, which may be substituted with a substituent at the α-position, is substituted with an organic group; Examples thereof include vinyl benzoic acid in which a substituent other than a hydroxyl group and a carboxy group is bonded to the benzene ring of vinyl benzoic acid. In addition, the α-position (the carbon atom at the α-position) refers to the carbon atom to which the benzene ring is bonded, unless otherwise specified.
「スチレン」とは、スチレンおよびスチレンの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も含む概念とする。
「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、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ベンゼン環に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。
The concept of "styrene" includes styrene and those in which the α-position hydrogen atom of styrene is substituted with another substituent such as an alkyl group or a halogenated alkyl group.
"Styrene derivative" is a concept including those in which the α-position hydrogen atom of styrene is substituted with other substituents such as alkyl groups and halogenated alkyl groups, and derivatives thereof. Examples of derivatives thereof include those in which a substituent is bonded to the benzene ring of hydroxystyrene in which the α-position hydrogen atom may be substituted with a substituent. The α-position (the carbon atom at the α-position) refers to the carbon atom to which the benzene ring is bonded, unless otherwise specified.
A "structural unit derived from styrene" and a "structural unit derived from a styrene derivative" mean a structural unit formed by cleavage of an ethylenic double bond of styrene or a styrene derivative.
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。
The alkyl group as the α-position substituent is preferably a linear or branched alkyl group, and 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.
Further, the halogenated alkyl group as a substituent at the α-position specifically includes a group in which some or all of the hydrogen atoms of the above-mentioned "alkyl group as a substituent at the α-position" are substituted with halogen atoms. be done. The halogen atom includes a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, an iodine atom and the like, and a fluorine atom is particularly preferred.
Further, the hydroxyalkyl group as the α-position substituent specifically includes a group obtained by substituting some or all of the hydrogen atoms of the above “alkyl group as the α-position substituent” with a hydroxyl group. The number of hydroxyl groups in the hydroxyalkyl group is preferably 1-5, most preferably 1.
本明細書及び本特許請求の範囲において、化学式で表される構造によっては、不斉炭素が存在し、エナンチオ異性体(enantiomer)やジアステレオ異性体(diastereomer)が存在し得るものがある。その場合は一つの化学式でそれら異性体を代表して表す。それらの異性体は単独で用いてもよいし、混合物として用いてもよい。 In the present specification and claims, some structures represented by chemical formulas may have asymmetric carbon atoms and may have enantiomers or diastereomers. In that case, one chemical formula represents those isomers. Those isomers may be used singly or as a mixture.
(レジスト組成物)
本発明の第1の態様は、露光により酸を発生し、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。
かかるレジスト組成物の一実施形態としては、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)と、露光により酸を発生する酸発生剤成分(B)(以下「(B)成分」ともいう)と、有機溶剤成分(S)(以下「(S)成分」ともいう)と、を含有するレジスト組成物が挙げられる。本実施形態のレジスト組成物において、(A)成分は、特定の高分子化合物(A1)を含み、(B)成分は、特定の酸発生剤(B1)を含み、当該レジスト組成物中の固形分濃度は30質量%以上である。
(Resist composition)
A first aspect of the present invention is a resist composition that generates an acid upon exposure and changes its solubility in a developer by the action of the acid.
As one embodiment of such a resist composition, a substrate component (A) (hereinafter also referred to as "(A) component") whose solubility in a developer changes due to the action of an acid, and an acid-generating component that generates acid upon exposure to light. and a resist composition containing an agent component (B) (hereinafter also referred to as "(B) component") and an organic solvent component (S) (hereinafter also referred to as "(S) component"). In the resist composition of the present embodiment, the component (A) contains a specific polymer compound (A1), the component (B) contains a specific acid generator (B1), and the solid in the resist composition concentration is 30% by mass or more.
本実施形態のレジスト組成物は、KrFエキシマレーザーを用いて露光を行うレジストパターン形成に好適なものである。
また、本実施形態のレジスト組成物は、支持体上に、例えば1~10μmのレジスト膜を形成するのに適したものであり、特には厚膜のレジスト膜を成膜して行うレジストパターンの形成に好適なものである。ここでいう厚膜とは、厚さ6μm以上の膜をいう。本実施形態のレジスト組成物は、好ましくは厚さが6μm以上の範囲、この範囲のうちでも厚さが7μm以上、さらには厚さが8μm以上のレジスト膜を形成するのに好適なものである。
The resist composition of this embodiment is suitable for forming a resist pattern by exposure using a KrF excimer laser.
In addition, the resist composition of the present embodiment is suitable for forming a resist film having a thickness of, for example, 1 to 10 μm on a support. It is suitable for forming. A thick film here means a film having a thickness of 6 μm or more. The resist composition of the present embodiment preferably has a thickness in the range of 6 μm or more, and within this range, it is suitable for forming a resist film having a thickness of 7 μm or more, and further a thickness of 8 μm or more. .
本実施形態の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、該レジスト膜の露光部では(B)成分から酸が発生し、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、該レジスト膜の未露光部では(A)成分の現像液に対する溶解性が変化しないため、該レジスト膜の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、該レジスト組成物がポジ型の場合はレジスト膜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、該レジスト組成物がネガ型の場合はレジスト膜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。 When a resist film is formed using the resist composition of the present embodiment, and the resist film is selectively exposed to light, acid is generated from the component (B) in the exposed portion of the resist film, and the action of the acid While the solubility of component (A) in the developer changes, the solubility of component (A) in the developer does not change in the unexposed portion of the resist film, so the exposed portion and the unexposed portion of the resist film There is a difference in solubility in the developer between Therefore, when the resist film is developed, if the resist composition is positive, the exposed portion of the resist film is dissolved and removed to form a positive resist pattern, and if the resist composition is negative, the resist film is not formed. The exposed portion is dissolved and removed to form a negative resist pattern.
本明細書においては、レジスト膜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、レジスト膜未露光部が溶解除去されて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。
本実施形態のレジスト組成物は、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、本実施形態のレジスト組成物は、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。
In this specification, a resist composition that forms a positive resist pattern by dissolving and removing the exposed portion of the resist film is referred to as a positive resist composition, and forming a negative resist pattern by dissolving and removing the unexposed portion of the resist film. A resist composition that does so is called a negative resist composition.
The resist composition of this embodiment may be a positive resist composition or a negative resist composition.
In addition, the resist composition of the present embodiment may be for an alkali development process using an alkali developer for development treatment at the time of resist pattern formation, and a developer containing an organic solvent (organic developer) for the development treatment. for solvent development processes using
本実施形態のレジスト組成物は、露光により酸を発生する酸発生能を有するものであり、(B)成分に加えて、(A)成分が露光により酸を発生するものでもよい。
(A)成分が露光により酸を発生する場合、この(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が挙げられる。露光により酸を発生する構成単位を誘導するモノマーには、公知のものを用いることができる。
The resist composition of this embodiment has an acid-generating ability to generate an acid upon exposure, and in addition to the component (B), the component (A) may also generate an acid upon exposure.
When the component (A) generates an acid upon exposure, this component (A) is a "base component that generates an acid upon exposure and changes its solubility in a developer by the action of the acid". When the component (A) is a substrate component that generates an acid upon exposure and changes its solubility in a developer by the action of the acid, the component (A1) described later generates an acid upon exposure and It is preferably a polymer compound whose solubility in a developer is changed by the action of an acid. Examples of such polymer compounds include resins having structural units that generate acid upon exposure. A known monomer can be used as a monomer that induces a structural unit that generates an acid upon exposure.
<(A)成分>
(A)成分は、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である。
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、ナノレベルのレジストパターンを形成しやすくなる。
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」、「高分子化合物」又は「ポリマー」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) Component>
Component (A) is a base component whose solubility in a developer changes under the action of acid.
In the present invention, the "substrate component" is an organic compound having film-forming ability, preferably an organic compound having a molecular weight of 500 or more. When the molecular weight of the organic compound is 500 or more, the film-forming ability is improved, and in addition, it becomes easy to form a nano-level resist pattern.
The organic compounds used as base components are roughly classified into non-polymers and polymers.
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 4,000.
As the polymer, those having a molecular weight of 1000 or more are usually used. Hereinafter, "resin", "polymer compound" or "polymer" 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 obtained by GPC (gel permeation chromatography) is used.
本実施形態のレジスト組成物に用いられる(A)成分としては、少なくとも(A1)成分が用いられ、該(A1)成分とともに他の高分子化合物及び/又は低分子化合物を併用してもよい。 As the (A) component used in the resist composition of the present embodiment, at least the (A1) component is used, and the (A1) component may be used in combination with other high-molecular compounds and/or low-molecular-weight compounds.
本実施形態のレジスト組成物において、(A)成分は、特定の高分子化合物(A1)、すなわち、後述の一般式(a10-1)で表される構成単位(a10)及び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(a1)を有する高分子化合物(A1)(以下「(A1)成分」ともいう。)を含むものである。
かかる(A1)成分を含有するレジスト組成物を用いて形成されたレジスト膜を露光した場合、構成単位(a1)は、酸の作用によりその構造中の少なくとも一部の結合が開裂し、極性が増大する。このため、本実施形態のレジスト組成物は、現像液が有機系現像液の場合(溶剤現像プロセス)においてネガ型となり、現像液がアルカリ現像液の場合(アルカリ現像プロセス)においてポジ型となる。(A1)成分は露光前後で極性が変化するため、(A1)成分を用いることにより、アルカリ現像プロセスだけでなく、溶剤現像プロセスにおいても良好な現像コントラストを得ることができる。
つまり、アルカリ現像プロセスを適用する場合、該(A1)成分は、露光前はアルカリ現像液に対して難溶性であり、例えば、露光により(B)成分から酸が発生すると、該酸の作用により極性が増大してアルカリ現像液に対する溶解性が増大する。そのため、レジストパターンの形成において、該レジスト組成物を支持体上に塗布して得られるレジスト膜に対して選択的に露光すると、レジスト膜露光部はアルカリ現像液に対して難溶性から可溶性に変化する一方で、レジスト膜未露光部はアルカリ難溶性のまま変化しないため、アルカリ現像することによりポジ型レジストパターンが形成される。
一方、溶剤現像プロセスを適用する場合、該(A1)成分は、露光前は有機系現像液に対して溶解性が高く、露光により(B)成分から酸が発生すると、該酸の作用により極性が高くなり、有機系現像液に対する溶解性が減少する。そのため、レジストパターンの形成において、当該レジスト組成物を支持体上に塗布して得られるレジスト膜に対して選択的に露光すると、レジスト膜露光部は有機系現像液に対して可溶性から難溶性に変化する一方で、レジスト膜未露光部は可溶性のまま変化しないため、有機系現像液で現像することにより、露光部と未露光部との間でコントラストをつけることができ、ネガ型レジストパターンが形成される。
In the resist composition of the present embodiment, the component (A) comprises a specific polymer compound (A1), that is, a structural unit (a10) represented by the general formula (a10-1) described later and a polar polymer by the action of an acid. It contains a polymer compound (A1) having a structural unit (a1) containing an acid-decomposable group that increases the (hereinafter also referred to as "(A1) component").
When a resist film formed using a resist composition containing such a component (A1) is exposed to light, the structural unit (a1) has at least a partial bond in its structure cleaved by the action of an acid, and the polarity becomes Increase. Therefore, the resist composition of the present embodiment becomes negative when the developer is an organic developer (solvent development process), and becomes positive when the developer is an alkaline developer (alkali development process). Since the polarity of the component (A1) changes before and after exposure, the use of the component (A1) makes it possible to obtain good development contrast not only in the alkali development process but also in the solvent development process.
That is, when an alkaline development process is applied, the component (A1) is sparingly soluble in an alkaline developer before exposure. The increased polarity increases the solubility in alkaline developers. Therefore, in the formation of a resist pattern, when a resist film obtained by coating the resist composition on a support is selectively exposed to light, the exposed portion of the resist film changes from poorly soluble to soluble in an alkaline developer. On the other hand, since the unexposed portion of the resist film remains insoluble in alkali, a positive resist pattern is formed by alkali development.
On the other hand, when a solvent development process is applied, the component (A1) is highly soluble in an organic developer before exposure, and when an acid is generated from the component (B) by exposure, the action of the acid causes a polar becomes higher, and the solubility in an organic developer decreases. Therefore, in forming a resist pattern, when a resist film obtained by coating the resist composition on a support is selectively exposed to light, the exposed portion of the resist film changes from soluble to poorly soluble in an organic developer. On the other hand, the unexposed portion of the resist film remains soluble and does not change. Therefore, by developing with an organic developer, it is possible to create a contrast between the exposed portion and the unexposed portion, resulting in a negative resist pattern. It is formed.
・(A1)成分について
(A1)成分は、一般式(a10-1)で表される構成単位(a10)と、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(a1)と、を有する高分子化合物である。
About the (A1) component The (A1) component consists of a structural unit (a10) represented by the general formula (a10-1) and a structural unit (a1) containing an acid-decomposable group whose polarity increases under the action of an acid. is a polymer compound having
≪構成単位(a10)≫
構成単位(a10)は、下記一般式(a10-1)で表される構成単位である。
<<Structural unit (a10)>>
The structural unit (a10) is a structural unit represented by general formula (a10-1) below.
前記式(a10-1)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の炭素数1~5のアルキル基は、炭素数1~5の直鎖状又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。Rの炭素数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又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のアルキル基又は炭素数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、水素原子又はメチル基が最も好ましい。
In formula (a10-1) above, 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.
The alkyl group having 1 to 5 carbon atoms of R is preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, specifically, 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 having 1 to 5 carbon atoms for R is a group in which some or all of the hydrogen atoms of the alkyl group having 1 to 5 carbon atoms are substituted with halogen atoms. The halogen atom includes a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, an iodine atom and the like, and a fluorine atom is particularly preferred.
R is preferably a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms or a fluorinated alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and most preferably a hydrogen atom or a methyl group in view of industrial availability.
前記式(a10-1)中、Yax1は、単結合又は2価の連結基である。
Yax1における2価の連結基としては、例えば、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価の連結基が好適なものとして挙げられる。
In the formula (a10-1), Ya x1 is a single bond or a divalent linking group.
As the divalent linking group for Ya x1 , for example, a divalent hydrocarbon group optionally having a substituent and a divalent linking group containing a hetero atom are preferred.
・置換基を有していてもよい2価の炭化水素基:
Yax1が置換基を有していてもよい2価の炭化水素基である場合、該炭化水素基は、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。
- A divalent hydrocarbon group which may have a substituent:
When Ya x1 is an optionally substituted divalent hydrocarbon group, the hydrocarbon group may be an aliphatic hydrocarbon group or an aromatic hydrocarbon group.
・・Yax1における脂肪族炭化水素基
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る。
Aliphatic Hydrocarbon Group in Ya x1 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, an aliphatic hydrocarbon group containing a ring in the structure, and the like.
・・・直鎖状若しくは分岐鎖状の脂肪族炭化水素基
該直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、炭素数1~6がより好ましく、炭素数1~4がさらに好ましく、炭素数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。
該分岐鎖状の脂肪族炭化水素基は、炭素数が3~10であることが好ましく、炭素数3~6がより好ましく、炭素数3又は4がさらに好ましく、炭素数3が最も好ましい。
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。
... Linear or branched aliphatic hydrocarbon group The linear aliphatic hydrocarbon group preferably has 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 6 carbon atoms, and Numbers 1 to 4 are more preferred, and carbon numbers 1 to 3 are most preferred.
As the straight-chain aliphatic hydrocarbon group, a straight-chain alkylene group is preferable, and specifically, a methylene group [ --CH.sub.2-- ], an ethylene group [--( CH.sub.2 ) .sub.2-- ], a trimethylene group [ -(CH 2 ) 3 -], tetramethylene group [-(CH 2 ) 4 -], pentamethylene group [-(CH 2 ) 5 -] and the like.
The branched chain aliphatic hydrocarbon group preferably has 3 to 10 carbon atoms, more preferably 3 to 6 carbon atoms, still more preferably 3 or 4 carbon atoms, and most preferably 3 carbon atoms.
The branched aliphatic hydrocarbon group is preferably a branched alkylene group, and specifically, -CH(CH 3 )-, -CH(CH 2 CH 3 )-, -C(CH 3 ) 2- , -C(CH 3 )(CH 2 CH 3 )-, -C(CH 3 )(CH 2 CH 2 CH 3 )-, -C(CH 2 CH 3 ) 2 - and other alkylmethylene groups;- CH(CH 3 )CH 2 -, -CH(CH 3 )CH(CH 3 )-, -C(CH 3 ) 2 CH 2 -, -CH(CH 2 CH 3 )CH 2 -, -C(CH 2 Alkylethylene groups such as CH 3 ) 2 -CH 2 -; alkyltrimethylene groups such as -CH(CH 3 )CH 2 CH 2 - and -CH 2 CH(CH 3 )CH 2 -; -CH(CH 3 ) Examples include alkylalkylene groups such as alkyltetramethylene groups such as CH 2 CH 2 CH 2 — and —CH 2 CH(CH 3 )CH 2 CH 2 —. As the alkyl group in the alkylalkylene group, a linear alkyl group having 1 to 5 carbon atoms is preferable.
前記の直鎖状又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 fluorine-substituted fluorinated alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and a carbonyl group.
・・・構造中に環を含む脂肪族炭化水素基
該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2個を除いた基)、前記環状の脂肪族炭化水素基が直鎖状又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又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。前記の直鎖状又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、炭素数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は、多環式基であってもよく、単環式基であってもよい。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。
... Aliphatic hydrocarbon group containing a ring in its structure The aliphatic hydrocarbon group containing a ring in its structure is a cyclic aliphatic hydrocarbon group which may contain a substituent containing a hetero atom in the ring structure. (a group obtained by removing two hydrogen atoms from an aliphatic hydrocarbon ring), a group in which the cyclic aliphatic hydrocarbon group is bonded to the end of a linear or branched aliphatic hydrocarbon group, the cyclic aliphatic groups in which a group hydrocarbon group intervenes in the middle of a linear or branched aliphatic hydrocarbon group. Examples of the straight-chain or branched-chain aliphatic hydrocarbon group include those mentioned above.
The cyclic aliphatic hydrocarbon group preferably has 3 to 20 carbon atoms, more preferably 3 to 12 carbon atoms.
A cyclic aliphatic hydrocarbon group may be a polycyclic group or a monocyclic group. As the monocyclic alicyclic hydrocarbon group, a group obtained by removing two hydrogen atoms from a monocycloalkane is preferable. The monocycloalkane preferably has 3 to 6 carbon atoms, and specific examples include cyclopentane and cyclohexane. The polycyclic alicyclic hydrocarbon group is preferably a group obtained by removing two hydrogen atoms from a polycycloalkane, and the polycycloalkane preferably has 7 to 12 carbon atoms, specifically adamantane, norbornane, isobornane, tricyclodecane, tetracyclododecane and the like.
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-ブトキシ基がより好ましく、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又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。
A 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, a carbonyl 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.
The alkoxy group as the 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 and a tert-butoxy group. A methoxy group and an ethoxy group are most preferred.
The halogen atom as the substituent includes a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, an iodine atom and the like, and a fluorine atom is preferable.
Examples of the halogenated alkyl group as the substituent include groups in which some or all of the hydrogen atoms of the alkyl group are substituted with the halogen atoms.
A part of the carbon atoms constituting the ring structure of the cyclic aliphatic hydrocarbon group may be substituted with a heteroatom-containing substituent. Preferred heteroatom-containing substituents are -O-, -C(=O)-O-, -S-, -S(=O) 2 - and -S(=O) 2 -O-.
・・Yax1における芳香族炭化水素基
該芳香族炭化水素基は、芳香環を少なくとも1つ有する炭化水素基である。
この芳香環は、4n+2個のπ電子をもつ環状共役系であれば特に限定されず、単環式でも多環式でもよい。芳香環の炭素数は5~30であることが好ましく、5~20がより好ましく、6~15がさらに好ましく、6~12が特に好ましい。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。芳香環として具体的には、ベンゼン、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。芳香族複素環として具体的には、ピリジン環、チオフェン環等が挙げられる。
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又は芳香族複素環から水素原子2つを除いた基(アリーレン基又はヘテロアリーレン基);2以上の芳香環を含む芳香族化合物(例えばビフェニル、フルオレン等)から水素原子2つを除いた基;前記芳香族炭化水素環又は芳香族複素環から水素原子1つを除いた基(アリール基又はヘテロアリール基)の水素原子の1つがアルキレン基で置換された基(例えば、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。前記のアリール基又はヘテロアリール基に結合するアルキレン基の炭素数は、1~4であることが好ましく、炭素数1~2であることがより好ましく、炭素数1であることが特に好ましい。
Aromatic Hydrocarbon Group for Ya x1 The aromatic hydrocarbon group is a hydrocarbon group having at least one aromatic ring.
This aromatic ring is not particularly limited as long as it is a cyclic conjugated system having 4n+2 π electrons, and may be monocyclic or polycyclic. The aromatic ring preferably has 5 to 30 carbon atoms, more preferably 5 to 20 carbon atoms, still more preferably 6 to 15 carbon atoms, and particularly preferably 6 to 12 carbon atoms. However, the number of carbon atoms does not include the number of carbon atoms in the substituent. Specific examples of the aromatic ring include aromatic hydrocarbon rings such as benzene, naphthalene, anthracene, and phenanthrene; mentioned. The heteroatom in the aromatic heterocycle includes oxygen atom, sulfur atom, nitrogen atom and the like. Specific examples of aromatic heterocycles include pyridine rings and thiophene rings.
Specific examples of the aromatic hydrocarbon group include groups obtained by removing two hydrogen atoms from the above aromatic hydrocarbon ring or aromatic heterocycle (arylene group or heteroarylene group); aromatic compounds containing two or more aromatic rings A group obtained by removing two hydrogen atoms from (e.g., biphenyl, fluorene, etc.); One of the hydrogen atoms of the group obtained by removing one hydrogen atom from the aromatic hydrocarbon ring or aromatic heterocyclic ring (aryl group or heteroaryl group) A group in which one is substituted with an alkylene group (for example, a benzyl group, a phenethyl group, a 1-naphthylmethyl group, a 2-naphthylmethyl group, a 1-naphthylethyl group, a hydrogen from an arylalkyl group such as a 2-naphthylethyl group) group from which one atom has been further removed), and the like. The alkylene group bonded to the aryl group or heteroaryl group preferably has 1 to 4 carbon atoms, more preferably 1 to 2 carbon atoms, and particularly preferably 1 carbon atom.
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。例えば、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、例えば、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、ハロゲン原子及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。
A hydrogen atom of the aromatic hydrocarbon group may be substituted with a substituent. For example, a hydrogen atom bonded to an 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, and a hydroxyl 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.
Examples of the alkoxy group, halogen atom and 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:
Yax1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-、-Y21-O-C(=O)-Y22-または-Y21-S(=O)2-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。
前記のへテロ原子を含む2価の連結基が-C(=O)-NH-、-C(=O)-NH-C(=O)-、-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。
一般式-Y21-O-Y22-、-Y21-O-、-Y21-C(=O)-O-、-C(=O)-O-Y21-、-[Y21-C(=O)-O]m”-Y22-、-Y21-O-C(=O)-Y22-または-Y21-S(=O)2-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、メチレン基又はエチレン基が特に好ましい。
Y22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、メチレン基、エチレン基又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より好ましく、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又は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。中でも、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又は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又は2がさらに好ましく、1が最も好ましい。
- A bivalent linking group containing a heteroatom:
When Ya x1 is a divalent linking group containing a hetero atom, the linking group is preferably -O-, -C(=O)-O-, -C(=O)-, -OC (=O) -O-, -C(=O)-NH-, -NH-, -NH-C(=NH)- (H may be substituted with a substituent such as an alkyl group or an acyl group ), -S-, -S(=O) 2 -, -S(=O) 2 -O-, general 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 -, -Y 21 -O-C( ═O)—Y 22 — or a group represented by —Y 21 —S(=O) 2 —O—Y 22 — [wherein Y 21 and Y 22 each independently have a substituent and is a divalent hydrocarbon group, O is an oxygen atom, and m″ is an integer of 0-3. ] and the like.
The divalent linking group containing the heteroatom is -C(=O)-NH-, -C(=O)-NH-C(=O)-, -NH-, -NH-C(=NH )—, the H may be substituted with a substituent such as an alkyl group or acyl. 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.
general formulas -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 -, -Y 21 -O-C(=O)-Y 22 - or -Y 21 -S(=O) 2 -O-Y 22 -, Y 21 and Y 22 are each independently a divalent hydrocarbon group which may have a substituent. (divalent hydrocarbon group optionally having substituent(s)).
Y 21 is preferably a straight-chain aliphatic hydrocarbon group, more preferably a straight-chain alkylene group, more preferably a straight-chain alkylene group having 1 to 5 carbon atoms, particularly a methylene group or an ethylene group. preferable.
Y 22 is preferably a linear or branched aliphatic hydrocarbon group, more preferably a methylene group, an ethylene group or an alkylmethylene group. The alkyl group in the alkylmethylene group is preferably a straight-chain alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, more preferably a straight-chain alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, and most preferably a methyl group.
In the group represented by the formula -[Y 21 -C(=O)-O] m″ -Y 22 -, m″ is an integer of 0 to 3, preferably an integer of 0 to 2, and 0 or 1 is more preferred, and 1 is particularly preferred. That is, the group represented by the formula -[Y 21 -C(=O)-O] m″ -Y 22 - is represented by the formula -Y 21 -C(=O)-O-Y 22 - is particularly preferred, and among these, a group represented by the formula —(CH 2 ) a′ —C(═O)—O—(CH 2 ) b′ —, in which a′ is 1 to 10 is an integer of 1 to 8, preferably an integer of 1 to 5, more preferably 1 or 2, and most preferably 1. b' is an integer of 1 to 10, and 1 to 8 An integer is preferred, an integer from 1 to 5 is more preferred, 1 or 2 is more preferred, and 1 is most preferred.
Yax1としては、単結合、エステル結合[-C(=O)-O-]、エーテル結合(-O-)、-C(=O)-NH-、直鎖状若しくは分岐鎖状のアルキレン基、又はこれらの組合せであることが好ましく、中でも単結合が特により好ましい。 Ya x1 is a single bond, an ester bond [-C(=O)-O-], an ether bond (-O-), -C(=O)-NH-, or a linear or branched alkylene group. , or a combination thereof, and a single bond is particularly more preferred.
前記式(a10-1)中、Wax1は、(nax1+1)価の芳香族炭化水素基である。
Wax1における芳香族炭化水素基としては、芳香環から(nax1+1)個の水素原子を除いた基が挙げられる。ここでの芳香環は、4n+2個のπ電子をもつ環状共役系であれば特に限定されず、単環式でも多環式でもよい。芳香環の炭素数は5~30であることが好ましく、炭素数5~20がより好ましく、炭素数6~15がさらに好ましく、炭素数6~12が特に好ましい。芳香環として具体的には、ベンゼン、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。芳香族複素環として具体的には、ピリジン環、チオフェン環等が挙げられる。
In the formula (a10-1), Wa x1 is a (n ax1 +1)-valent aromatic hydrocarbon group.
Examples of the aromatic hydrocarbon group for Wa x1 include groups obtained by removing (n ax1 +1) hydrogen atoms from an aromatic ring. The aromatic ring here is not particularly limited as long as it is a cyclic conjugated system having 4n+2 π electrons, and may be monocyclic or polycyclic. The aromatic ring preferably has 5 to 30 carbon atoms, more preferably 5 to 20 carbon atoms, still more preferably 6 to 15 carbon atoms, and particularly preferably 6 to 12 carbon atoms. Specific examples of the aromatic ring include aromatic hydrocarbon rings such as benzene, naphthalene, anthracene, and phenanthrene; mentioned. The heteroatom in the aromatic heterocycle includes oxygen atom, sulfur atom, nitrogen atom and the like. Specific examples of aromatic heterocycles include pyridine rings and thiophene rings.
前記式(a10-1)中、nax1は、1~3の整数であり、1又は2が好ましく、1がより好ましい。 In the formula (a10-1), n ax1 is an integer of 1 to 3, preferably 1 or 2, more preferably 1.
以下に、前記一般式(a10-1)で表される構成単位の具体例を示す。
下記の式中、Rαは、水素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基を示す。
Specific examples of the structural unit represented by the general formula (a10-1) are shown below.
In the formula below, R α represents a hydrogen atom, a methyl group or a trifluoromethyl group.
(A1)成分が有する構成単位(a10)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(a10)は、上記の中でも、ヒドロキシスチレン骨格を含む構成単位が好ましく、下記一般式(a10-1-1)で表される構成単位が特に好ましい。
The structural unit (a10) contained in the component (A1) may be one type or two or more types.
Among the above, the structural unit (a10) is preferably a structural unit containing a hydroxystyrene skeleton, and particularly preferably a structural unit represented by the following general formula (a10-1-1).
(A1)成分中、構成単位(a10)の割合は、該(A1)成分を構成する全構成単位の合計(100モル%)に対して、10~95モル%が好ましく、30~90モル%がより好ましく、50~85モル%が特に好ましい。
構成単位(a10)の割合を、前記の好ましい範囲の下限値以上とすることにより、現像特性やELマージン等のリソグラフィー特性がより向上し、前記の好ましい範囲の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 ratio of the structural unit (a10) in the component (A1) is preferably 10 to 95 mol%, preferably 30 to 90 mol%, relative to the total (100 mol%) of all structural units constituting the component (A1). is more preferred, and 50 to 85 mol % is particularly preferred.
By setting the ratio of the structural unit (a10) to the lower limit of the preferred range or more, lithography properties such as development characteristics and EL margin are further improved, and by setting the ratio to the upper limit of the preferred range or less, other It becomes easier to balance with the constituent units of
≪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、例えば、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、例えばカルボキシ基、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、カルボキシ基又は水酸基がより好ましく、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(例えば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、現像液がアルカリ現像液の場合には溶解性が増大し、現像液が有機系現像液の場合には溶解性が減少する。
<<Constituent unit (a1)>>
The structural unit (a1) is a structural unit containing an acid-decomposable group whose polarity increases under the action of acid.
An "acid-decomposable group" is a group having acid-decomposability such that at least some of the bonds in the structure of the acid-decomposable group can be cleaved by the action of an acid.
The acid-decomposable group whose polarity is increased by the action of an acid includes, for example, a group that is decomposed by the action of an acid to form a polar group.
Polar groups include, for example, a carboxy group, a hydroxyl group, an amino group, and a sulfo group (--SO 3 H). Among these, a polar group containing —OH in the structure (hereinafter sometimes referred to as an “OH-containing polar group”) is preferred, a carboxy group or a hydroxyl group is more preferred, and a carboxy group is particularly preferred.
More specifically, the acid-decomposable group includes a group in which the polar group is protected with an acid-labile group (for example, a group in which the hydrogen atom of the OH-containing polar group is protected with an acid-labile group).
The term "acid-dissociable group" as used herein means (i) a group having acid-dissociable properties in which the bond between the acid-dissociable group and an atom adjacent to the acid-dissociable group can be cleaved by the action of an acid; or (ii) after some bonds are cleaved by the action of an acid, a further decarboxylation reaction occurs to cleave the bond between the acid-dissociable group and an atom adjacent to the acid-dissociable group; It refers to both the group to obtain.
The acid-labile group constituting the acid-labile group must be a group with a lower polarity than the polar group generated by the dissociation of the acid-labile 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. As the polarity increases, the solubility in the developer relatively changes. When the developer is an alkaline developer, the solubility increases, and when the developer is an organic developer, the solubility increases. Decrease.
酸解離性基としては、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が挙げられる。
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として具体的には、以下に説明する「アセタール型酸解離性基」、「第3級アルキルエステル型酸解離性基」、「第3級アルキルオキシカルボニル酸解離性基」が挙げられる。
Examples of acid-dissociable groups include those that have hitherto been proposed as acid-dissociable groups for base resins for chemically amplified resists.
Specific examples of acid-dissociable groups proposed for base resins for chemically amplified resists include "acetal-type acid-dissociable groups" and "tertiary alkyl ester-type acid-dissociable groups" described below. , and “tertiary alkyloxycarbonyl acid dissociable group”.
・アセタール型酸解離性基:
前記極性基のうちカルボキシ基又は水酸基を保護する酸解離性基としては、例えば、下記一般式(a1-r-1)で表される酸解離性基(以下「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。
- Acetal-type acid dissociable group:
Among the polar groups, the acid-dissociable group that protects the carboxy group or hydroxyl group includes, for example, an acid-dissociable group represented by the following general formula (a1-r-1) (hereinafter referred to as "acetal-type acid-dissociable group" There is a thing.) is mentioned.
式(a1-r-1)中、Ra’1及びRa’2のうち、少なくとも一方が水素原子であることが好ましく、両方が水素原子であることがより好ましい。
Ra’1又はRa’2がアルキル基である場合、該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、炭素数1~5のアルキル基が好ましい。具体的には、直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基が好ましく挙げられる。より具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、tert-ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基などが挙げられ、メチル基またはエチル基がより好ましく、メチル基が特に好ましい。
In formula (a1-r-1), at least one of Ra' 1 and Ra' 2 is preferably a hydrogen atom, more preferably both are hydrogen atoms.
When Ra' 1 or Ra' 2 is an alkyl group, the alkyl group includes the alkyl group exemplified as the substituent that may be bonded to the carbon atom at the α-position in the explanation of the α-substituted acrylic acid ester. The same groups can be mentioned, and an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms is preferred. Specifically, linear or branched alkyl groups are preferred. More specific examples include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, a tert-butyl group, a pentyl group, an isopentyl group, and a neopentyl group, and a methyl group or an ethyl group is More preferred, and a methyl group is particularly preferred.
式(a1-r-1)中、Ra’3の炭化水素基としては、直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基、環状の炭化水素基が挙げられる。
該直鎖状のアルキル基は、炭素数が1~5であることが好ましく、炭素数1~4がより好ましく、炭素数1または2がさらに好ましい。具体的には、メチル基、エチル基、n-プロピル基、n-ブチル基、n-ペンチル基等が挙げられる。これらの中でも、メチル基、エチル基又はn-ブチル基が好ましく、メチル基又はエチル基がより好ましい。
In the formula (a1-r-1), examples of the hydrocarbon group for Ra' 3 include linear or branched alkyl groups and cyclic hydrocarbon groups.
The linear alkyl group preferably has 1 to 5 carbon atoms, more preferably 1 to 4 carbon atoms, and even more preferably 1 or 2 carbon atoms. Specific examples include methyl group, ethyl group, n-propyl group, n-butyl group, n-pentyl group and the like. Among these, a methyl group, an ethyl group or an n-butyl group is preferable, and a methyl group or an ethyl group is more preferable.
該分岐鎖状のアルキル基は、炭素数が3~10であることが好ましく、炭素数3~5がより好ましい。具体的には、イソプロピル基、イソブチル基、tert-ブチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、1,1-ジエチルプロピル基、2,2-ジメチルブチル基等が挙げられ、イソプロピル基であることが好ましい。 The branched chain alkyl group preferably has 3 to 10 carbon atoms, more preferably 3 to 5 carbon atoms. Specific examples include an isopropyl group, an isobutyl group, a tert-butyl group, an isopentyl group, a neopentyl group, a 1,1-diethylpropyl group and a 2,2-dimethylbutyl group, with an isopropyl group being preferred.
Ra’3が環状の炭化水素基となる場合、該炭化水素基は、脂肪族炭化水素基でも芳香族炭化水素基でもよく、また、多環式基でも単環式基でもよい。
単環式基である脂肪族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3~6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。
多環式基である脂肪族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, the hydrocarbon group may be an aliphatic hydrocarbon group or an aromatic hydrocarbon group, and may be a polycyclic group or a monocyclic group.
As the monocyclic aliphatic hydrocarbon group, a group obtained by removing one hydrogen atom from a monocycloalkane is preferable. The monocycloalkane preferably has 3 to 6 carbon atoms, and specific examples include cyclopentane and cyclohexane.
The aliphatic hydrocarbon group which is a polycyclic group is preferably a group obtained by removing one hydrogen atom from a polycycloalkane, and the polycycloalkane preferably has 7 to 12 carbon atoms, specifically includes adamantane, norbornane, isobornane, tricyclodecane, tetracyclododecane and the like.
Ra’3の環状の炭化水素基が芳香族炭化水素基となる場合、該芳香族炭化水素基は、芳香環を少なくとも1つ有する炭化水素基である。
この芳香環は、4n+2個のπ電子をもつ環状共役系であれば特に限定されず、単環式でも多環式でもよい。芳香環の炭素数は5~30であることが好ましく、炭素数5~20がより好ましく、炭素数6~15がさらに好ましく、炭素数6~12が特に好ましい。芳香環として具体的には、ベンゼン、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。芳香族複素環として具体的には、ピリジン環、チオフェン環等が挙げられる。
Ra’3における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又は芳香族複素環から水素原子を1つ除いた基(アリール基又はヘテロアリール基);2以上の芳香環を含む芳香族化合物(例えばビフェニル、フルオレン等)から水素原子を1つ除いた基;前記芳香族炭化水素環又は芳香族複素環の水素原子の1つがアルキレン基で置換された基(例えばベンジル基、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など)等が挙げられる。前記芳香族炭化水素環又は芳香族複素環に結合するアルキレン基の炭素数は、1~4であることが好ましく、炭素数1~2であることがより好ましく、炭素数1であることが特に好ましい。
When the cyclic hydrocarbon group for Ra' 3 is an aromatic hydrocarbon group, the aromatic hydrocarbon group is a hydrocarbon group having at least one aromatic ring.
This aromatic ring is not particularly limited as long as it is a cyclic conjugated system having 4n+2 π electrons, and may be monocyclic or polycyclic. The aromatic ring preferably has 5 to 30 carbon atoms, more preferably 5 to 20 carbon atoms, still more preferably 6 to 15 carbon atoms, and particularly preferably 6 to 12 carbon atoms. Specific examples of the aromatic ring include aromatic hydrocarbon rings such as benzene, naphthalene, anthracene, and phenanthrene; mentioned. The heteroatom in the aromatic heterocycle includes oxygen atom, sulfur atom, nitrogen atom and the like. Specific examples of aromatic heterocycles include pyridine rings and thiophene rings.
Specifically, the aromatic hydrocarbon group for Ra' 3 is a group obtained by removing one hydrogen atom from the aromatic hydrocarbon ring or aromatic heterocyclic ring (aryl group or heteroaryl group); A group obtained by removing one hydrogen atom from an aromatic compound containing (e.g., biphenyl, fluorene, etc.); phenethyl group, 1-naphthylmethyl group, 2-naphthylmethyl group, 1-naphthylethyl group, arylalkyl group such as 2-naphthylethyl group) and the like. The number of carbon atoms in the alkylene group bonded to the aromatic hydrocarbon ring or aromatic heterocyclic ring is preferably 1 to 4, more preferably 1 to 2 carbon atoms, and particularly 1 carbon atom. preferable.
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 combines with 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.
・第3級アルキルエステル型酸解離性基:
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、例えば、下記一般式(a1-r-2)で表される酸解離性基が挙げられる。
尚、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。
- Tertiary alkyl ester type acid dissociable group:
Among the above polar groups, the acid-dissociable group protecting the carboxy group includes, for example, an acid-dissociable group represented by the following general formula (a1-r-2).
Among the acid-dissociable groups represented by the following formula (a1-r-2), those composed of alkyl groups may hereinafter be 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とRa’6と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 groups for Ra' 4 to Ra' 6 include those similar to those for Ra' 3 above.
Ra'4 is preferably an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms. When Ra' 5 and Ra' 6 combine to form a ring, groups represented by general formula (a1-r2-1) 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 the following general formula (a1-r2-2) can be mentioned.
式(a1-r2-1)中、Ra’10の炭素数1~10のアルキル基は、式(a1-r-1)におけるRa’3の直鎖状又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Ra’10が結合した炭素原子と共に形成する脂肪族環式基は、式(a1-r-1)におけるRa’3の単環式基又は多環式基である脂肪族炭化水素基として挙げた基が好ましい。 In formula (a1-r2-1), the alkyl group having 1 to 10 carbon atoms for Ra' 10 is the linear or branched alkyl group for Ra' 3 in formula (a1-r-1). groups are preferred. In formula (a1-r2-1), the aliphatic cyclic group that Ra'11 forms together with the carbon atom to which Ra'10 is bonded is a monocyclic group for Ra'3 in formula (a1-r-1) or The groups mentioned as polycyclic aliphatic hydrocarbon groups are preferred.
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の直鎖状又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がさらに好ましく、メチル基又はエチル基が特に好ましい。
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又は分岐鎖状のアルキル基、単環式基又は多環式基である脂肪族炭化水素基であることが好ましい。これらの中でも、Ra’13は、Ra’3の炭化水素基として例示された直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基であることがより好ましい。
In formula (a1-r2-2), Ra' 12 and Ra' 14 are preferably each independently an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, and the alkyl group is Ra in formula (a1-r-1). The groups exemplified as the linear or branched alkyl group of ' 3 are more preferable, the linear alkyl group having 1 to 5 carbon atoms is more preferable, and the methyl group or the ethyl group is particularly preferable.
In formula (a1-r2-2), Ra' 13 is a linear or branched alkyl group or monocyclic group exemplified as the hydrocarbon group for Ra' 3 in formula (a1-r-1) or an aliphatic hydrocarbon group which is a polycyclic group. Among these, Ra' 13 is more preferably a linear or branched alkyl group exemplified as the hydrocarbon group for Ra' 3 .
以下に、前記式(a1-r2-1)で表される基の具体例を挙げる。*は結合手を示す(以下本明細書において同じ)。 Specific examples of the group represented by the formula (a1-r2-1) are shown below. * indicates a bond (the same applies hereinafter).
前記式(a1-r2-2)で表される基の具体例を以下に挙げる。 Specific examples of the group represented by the formula (a1-r2-2) are shown below.
・第3級アルキルオキシカルボニル酸解離性基:
前記極性基のうち水酸基を保護する酸解離性基としては、例えば、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。
- Tertiary alkyloxycarbonyl acid dissociable group:
Among the polar groups, the acid-dissociable group that protects the hydroxyl group includes, for example, an acid-dissociable group represented by the following general formula (a1-r-3) (hereinafter referred to as a tertiary alkyloxycarbonyl acid-dissociable group ) can be mentioned.
式(a1-r-3)中、Ra’7~Ra’9は、それぞれ炭素数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), each of Ra' 7 to Ra' 9 is preferably an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, more preferably 1 to 3 carbon atoms.
The total carbon number of each alkyl group is preferably 3-7, more preferably 3-5, and most preferably 3-4.
上記の中でも、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は、(B)成分との組合せ効果(解像性、支持体面(Shot)内の寸法均一性(CDU)等)が得られやすいことから、第3級アルキルエステル型酸解離性基が好ましく、式(a1-r-2)で表される酸解離性基がより好ましく、一般式(a1-r2-2)で表される基がさらに好ましい。
一般式(a1-r2-2)で表される基の中でも、上記の式(r-pr-c1)、式(r-pr-c2)又は式(r-pr-c3)で表される基が好ましい。
Among the above, as an acid-labile group for a base resin for a chemically amplified resist, a combined effect (resolution, dimensional uniformity (CDU) within the support surface (shot), etc.) can be obtained in combination with the component (B). tertiary alkyl ester-type acid-dissociable group is preferable, and an acid-dissociable group represented by formula (a1-r-2) is more preferable, and represented by general formula (a1-r2-2). is more preferred.
Among the groups represented by the general formula (a1-r2-2), the groups represented by the above formula (r-pr-c1), formula (r-pr-c2) or formula (r-pr-c3) is preferred.
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、アクリルアミドから誘導される構成単位、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。 As the structural unit (a1), a structural unit derived from an acrylic ester in which the hydrogen atom bonded to the α-position carbon atom may be substituted with a substituent, a structural unit derived from acrylamide, hydroxystyrene or hydroxy - of structural units derived from vinyl benzoic acid or vinyl benzoic acid derivatives, wherein at least part of the hydrogen atoms in the hydroxyl groups of structural units derived from styrene derivatives are protected by substituents containing the acid-decomposable groups Structural units in which at least part of the hydrogen atoms in C(=O)--OH are protected by a substituent containing the acid-decomposable group are exemplified.
構成単位(a1)としては、上記の中でも、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。
かかる構成単位(a1)の好ましい具体例としては、下記一般式(a1-1)又は(a1-2)で表される構成単位が挙げられる。
As the structural unit (a1), among the above, a structural unit derived from an acrylic ester in which the hydrogen atom bonded to the α-position carbon atom may be substituted with a substituent is preferable.
Preferred specific examples of such a structural unit (a1) include structural units represented by the following general formula (a1-1) or (a1-2).
前記式(a1-1)中、Rの炭素数1~5のアルキル基は、炭素数1~5の直鎖状又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又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のアルキル基又は炭素数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、水素原子又はメチル基が最も好ましい。
In the above formula (a1-1), 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, a methyl group or an ethyl group. , propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, tert-butyl group, pentyl group, isopentyl group, neopentyl group and the like. A halogenated alkyl group having 1 to 5 carbon atoms is a group in which some or all of the hydrogen atoms of the alkyl group having 1 to 5 carbon atoms have been substituted with halogen atoms. The halogen atom includes a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, an iodine atom and the like, and a fluorine atom is particularly preferred.
R is preferably a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms or a fluorinated alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and most preferably a hydrogen atom or a methyl group in terms of industrial availability.
前記式(a1-1)中、Va1のエーテル結合を有していてもよい2価の炭化水素基は、前記式(a10-1)中のYax1が置換基としてエーテル結合を有していてもよい2価の炭化水素基となる場合と同様である。 In the above formula (a1-1), the divalent hydrocarbon group optionally having an ether bond of Va 1 has an ether bond as a substituent of Ya x1 in the above formula (a10-1). is the same as in the case of a divalent hydrocarbon group which may be
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、直鎖状もしく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、又は直鎖状もしく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る。
前記na2+1価は、2~4価が好ましく、2価又は3価がより好ましい。
In the formula (a1-2), the n a2 +1 valent hydrocarbon group in Wa 1 may be an aliphatic hydrocarbon group or an aromatic hydrocarbon group. The aliphatic hydrocarbon group means a hydrocarbon group having no aromaticity, and may be saturated or unsaturated, and 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 a group combined with an aliphatic hydrocarbon group containing a ring in the structure.
The n a2 +1 valence is preferably divalent to tetravalent, more preferably divalent or trivalent.
以下に、前記式(a1-1)で表される構成単位の具体例を示す。
以下の各式中、Rαは、水素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基を示す。
Specific examples of the structural unit represented by formula (a1-1) are shown below.
In each formula below, R α represents a hydrogen atom, a methyl group or a trifluoromethyl group.
以下に、前記式(a1-2)で表される構成単位の具体例を示す。 Specific examples of the structural unit represented by formula (a1-2) are shown below.
(A1)成分が有する構成単位(a1)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(a1)の割合は、該(A1)成分を構成する全構成単位の合計(100モル%)に対して、5~90モル%が好ましく、10~70モル%がより好ましく、15~50モル%が特に好ましい。
構成単位(a1)の割合を、前記の好ましい範囲の下限値以上とすることにより、レジスト膜の露光部と未露光部とのコントラストがより高められ、解像力が向上する。一方、前記の好ましい範囲の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 (a1) contained in the component (A1) may be one type or two or more types.
The ratio of the structural unit (a1) in the component (A1) is preferably 5 to 90 mol%, preferably 10 to 70 mol%, relative to the total (100 mol%) of all structural units constituting the component (A1). is more preferred, and 15 to 50 mol % is particularly preferred.
By setting the proportion of the structural unit (a1) to be equal to or higher than the lower limit of the preferred range, the contrast between the exposed and unexposed areas of the resist film is further enhanced, and the resolution is improved. On the other hand, by making it equal to or less than the upper limit of the preferred range, it becomes easier to balance with other structural units.
≪その他構成単位≫
(A1)成分は、上述した構成単位(a10)及び構成単位(a1)以外のその他構成単位を有してもよい。
その他構成単位としては、例えば、ラクトン含有環式基、-SO2-含有環式基又はカーボネート含有環式基を含む構成単位(a2)(但し、構成単位(a10)又は構成単位(a1)に該当するものを除く)、酸非解離性の脂肪族環式基を含む構成単位(a4)、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(但し、構成単位(a10)に該当するものを除く)、極性基含有脂肪族炭化水素基を含む構成単位(但し、上述した構成単位をいずれも除く)等が挙げられる。
≪Other structural units≫
The component (A1) may have structural units other than the structural unit (a10) and the structural unit (a1) described above.
Other structural units include, for example, a structural unit (a2) containing a lactone-containing cyclic group, a —SO 2 —-containing cyclic group, or a carbonate-containing cyclic group (provided that the structural unit (a10) or the structural unit (a1) excluding those applicable), a structural unit (a4) containing an acid-nondissociable aliphatic cyclic group, a structural unit derived from styrene, a structural unit derived from a styrene derivative (provided that the structural unit (a10) (excluding those applicable), structural units containing a polar group-containing aliphatic hydrocarbon group (excluding any of the structural units described above), and the like.
・構成単位(a2)
構成単位(a2)は、ラクトン含有環式基、-SO2-含有環式基又はカーボネート含有環式基を含む構成単位(但し、構成単位(a10)又は構成単位(a1)に該当するものを除く)である。
構成単位(a2)のラクトン含有環式基、-SO2-含有環式基又はカーボネート含有環式基は、(A1)成分をレジスト膜の形成に用いた場合、レジスト膜の基板への密着性を高める上で有効なものである。また、(A1)成分が構成単位(a2)を有することで、アルカリ現像プロセスにおいては、現像時に、レジスト膜のアルカリ現像液に対する溶解性が高まる。
・Constituent unit (a2)
Structural unit (a2) is a structural unit containing a lactone-containing cyclic group, —SO 2 —-containing cyclic group or carbonate-containing cyclic group (provided that the structural unit (a10) or structural unit (a1) corresponds to excluding).
The lactone-containing cyclic group, —SO 2 —-containing cyclic group, or carbonate-containing cyclic group of the structural unit (a2) improves the adhesion of the resist film to the substrate when the component (A1) is used to form the resist film. is effective in increasing In addition, since the component (A1) has the structural unit (a2), the solubility of the resist film in an alkaline developer increases during development in the alkaline development process.
「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。
構成単位(a2)における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、下記の一般式(a2-r-1)~(a2-r-7)でそれぞれ表される基が挙げられる。
A “lactone-containing cyclic group” refers to a cyclic group containing a ring (lactone ring) containing —O—C(═O)— in its ring skeleton. A lactone ring is counted as the first ring, and a group containing only a lactone ring is called a monocyclic group, and a group containing other ring structures is called a polycyclic group regardless of the structure. A lactone-containing cyclic group may be a monocyclic group or a polycyclic group.
Any lactone-containing cyclic group in the structural unit (a2) can be used without particular limitation. Specific examples include groups represented by the following general formulas (a2-r-1) to (a2-r-7).
前記一般式(a2-r-1)~(a2-r-7)中、Ra’21におけるアルキル基としては、炭素数1~6のアルキル基が好ましい。該アルキル基は、直鎖状又は分岐鎖状であることが好ましい。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、ヘキシル基等が挙げられる。これらの中でも、メチル基又はエチル基が好ましく、メチル基が特に好ましい。
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、直鎖状又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又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), the alkyl group for Ra' 21 is preferably an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms. The alkyl group is preferably linear or branched. Specific examples include methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, tert-butyl group, pentyl group, isopentyl group, neopentyl group and hexyl group. Among these, a methyl group or an ethyl group is preferred, and a methyl group is particularly preferred.
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 include groups in which the alkyl group exemplified as the alkyl group for Ra' 21 and an oxygen atom (--O--) are linked.
The halogen atom for Ra' 21 includes a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, an iodine atom and the like, and a fluorine atom is preferred.
Examples of the halogenated alkyl group for Ra' 21 include groups in which some or all of the hydrogen atoms of the alkyl group for Ra' 21 are substituted with the halogen atoms. As the halogenated alkyl group, a fluorinated alkyl group is preferable, and a perfluoroalkyl group is particularly preferable.
Ra’21における-COOR”、-OC(=O)R”において、R”はいずれも水素原子、アルキル基、ラクトン含有環式基、カーボネート含有環式基、又は-SO2-含有環式基である。
R”におけるアルキル基としては、直鎖状、分岐鎖状、環状のいずれでもよく、炭素数は1~15が好ましい。
R”が直鎖状もしくは分岐鎖状のアルキル基の場合は、炭素数1~10であることが好ましく、炭素数1~5であることがさらに好ましく、メチル基又はエチル基であることが特に好ましい。
R”が環状のアルキル基の場合は、炭素数3~15であることが好ましく、炭素数4~12であることがさらに好ましく、炭素数5~10が最も好ましい。具体的には、フッ素原子又はフッ素化アルキル基で置換されていてもよいし、されていなくてもよいモノシクロアルカンから1個以上の水素原子を除いた基;ビシクロアルカン、トリシクロアルカン、テトラシクロアルカンなどのポリシクロアルカンから1個以上の水素原子を除いた基などを例示できる。より具体的には、シクロペンタン、シクロヘキサン等のモノシクロアルカンから1個以上の水素原子を除いた基;アダマンタン、ノルボルナン、イソボルナン、トリシクロデカン、テトラシクロドデカンなどのポリシクロアルカンから1個以上の水素原子を除いた基などが挙げられる。
R”におけるラクトン含有環式基としては、前記一般式(a2-r-1)~(a2-r-7)でそれぞれ表される基と同様のものが挙げられる。
R”におけるカーボネート含有環式基としては、後述のカーボネート含有環式基と同様であり、具体的には一般式(ax3-r-1)~(ax3-r-3)でそれぞれ表される基が挙げられる。
R”における-SO2-含有環式基としては、後述の-SO2-含有環式基と同様であり、具体的には一般式(a5-r-1)~(a5-r-4)でそれぞれ表される基が挙げられる。
Ra’21におけるヒドロキシアルキル基としては、炭素数が1~6であるものが好ましく、具体的には、前記Ra’21におけるアルキル基の水素原子の少なくとも1つが水酸基で置換された基が挙げられる。
In -COOR'' and -OC(=O)R'' in Ra' 21 , R'' is either a hydrogen atom, an alkyl group, a lactone-containing cyclic group, a carbonate-containing cyclic group, or a -SO 2 -containing cyclic group. is.
The alkyl group for R″ may be linear, branched or cyclic, and preferably has 1 to 15 carbon atoms.
When R″ is a linear or branched alkyl group, it preferably has 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 5 carbon atoms, and particularly preferably a methyl group or an ethyl group. preferable.
When R″ is a cyclic alkyl group, it preferably has 3 to 15 carbon atoms, more preferably 4 to 12 carbon atoms, and most preferably 5 to 10 carbon atoms. or groups obtained by removing one or more hydrogen atoms from monocycloalkanes which may or may not be substituted with fluorinated alkyl groups; polycycloalkanes such as bicycloalkanes, tricycloalkanes and tetracycloalkanes Examples include groups obtained by removing one or more hydrogen atoms from, etc. More specifically, groups obtained by removing one or more hydrogen atoms from monocycloalkanes such as cyclopentane and cyclohexane; Examples include groups obtained by removing one or more hydrogen atoms from polycycloalkanes such as cyclodecane and tetracyclododecane.
Examples of the lactone-containing cyclic group for R″ include the same groups as those represented by the general formulas (a2-r-1) to (a2-r-7).
The carbonate-containing cyclic group in R" is the same as the carbonate-containing cyclic group described later, and specifically groups represented by general formulas (ax3-r-1) to (ax3-r-3), respectively. is mentioned.
The —SO 2 -containing cyclic group in R″ is the same as the —SO 2 -containing cyclic group described later, and specifically, general formulas (a5-r-1) to (a5-r-4) The group represented respectively by is mentioned.
The hydroxyalkyl group for Ra' 21 preferably has 1 to 6 carbon atoms, and specific examples include groups in which at least one hydrogen atom of the alkyl group for Ra' 21 is substituted with a hydroxyl group. .
前記一般式(a2-r-2)、(a2-r-3)、(a2-r-5)中、A”における炭素数1~5の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又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又は炭素原子間に-O-又は-S-が介在する基が挙げられ、例えば-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のアルキレン基又は-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。 In the general formulas (a2-r-2), (a2-r-3) and (a2-r-5), the alkylene group having 1 to 5 carbon atoms in A″ is a linear or branched An alkylene group is preferred, and includes a methylene group, an ethylene group, an n-propylene group, an isopropylene group, etc. When the alkylene group contains an oxygen atom or a sulfur atom, specific examples thereof include the terminal of the alkylene group or the carbon Groups having -O- or -S- interposed between atoms, such as -O-CH 2 -, -CH 2 -O-CH 2 -, -S-CH 2 -, -CH 2 -S-CH A ″ is preferably an alkylene group having 1 to 5 carbon atoms or —O—, more preferably an alkylene group having 1 to 5 carbon atoms, and most preferably a methylene group.
以下に、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 groups represented by general formulas (a2-r-1) to (a2-r-7) are shown below.
「-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、単環式基であってもよく多環式基であってもよい。
-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。
The term “—SO 2 —containing cyclic group” refers to a cyclic group containing a ring containing —SO 2 — in its ring skeleton, and specifically, the sulfur atom (S) in —SO 2 — is A cyclic group that forms part of the ring skeleton of a cyclic group. A ring containing —SO 2 — in its ring skeleton is counted as the first ring, and if it contains only this ring, it is a monocyclic group, and if it has another ring structure, it is a polycyclic group regardless of its structure. called. The —SO 2 —containing cyclic group may be a monocyclic group or a polycyclic group.
A —SO 2 —-containing cyclic group is particularly a cyclic group containing —O—SO 2 — in its ring skeleton, ie, —O—S— in —O—SO 2 — forms part of the ring skeleton. Preferred are cyclic groups containing a forming sultone ring.
More specific examples of the —SO 2 —containing cyclic group include groups represented by general formulas (a5-r-1) to (a5-r-4) below.
前記一般式(a5-r-1)~(a5-r-2)中、A”は、前記一般式(a2-r-2)、(a2-r-3)、(a2-r-5)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、それぞれ前記一般式(a2-r-1)~(a2-r-7)中のRa’21についての説明で挙げたものと同様のものが挙げられる。
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。
In the general formulas (a5-r-1) to (a5-r-2), A″ is the general formulas (a2-r-2), (a2-r-3), (a2-r-5) It is the same as A” inside.
The alkyl group, alkoxy group, halogen atom, halogenated alkyl group, -COOR'', -OC(=O)R'' and hydroxyalkyl group in Ra' 51 are represented by the general formulas (a2-r-1) to ( Examples are the same as those mentioned in the description of Ra' 21 in a2-r-7).
Specific examples of groups represented by general formulas (a5-r-1) to (a5-r-4) are shown below. "Ac" in the formula represents an acetyl group.
「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。
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)でそれぞれ表される基が挙げられる。
A “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 the group containing only the carbonate ring is called a monocyclic group, and the group containing other ring structures is called a polycyclic group regardless of the structure. A carbonate-containing cyclic group may be a monocyclic group or a polycyclic group.
Any carbonate ring-containing cyclic group can be used without particular limitation. Specific examples include groups represented by general formulas (ax3-r-1) to (ax3-r-3) below.
前記一般式(ax3-r-2)~(ax3-r-3)中、A”は、前記一般式(a2-r-2)、(a2-r-3)、(a2-r-5)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についての説明で挙げたものと同様のものが挙げられる。
In the general formulas (ax3-r-2) to (ax3-r-3), A″ is the general formulas (a2-r-2), (a2-r-3), (a2-r-5) It is the same as A” inside.
The alkyl group, alkoxy group, halogen atom, halogenated alkyl group, -COOR'', -OC(=O)R'', and hydroxyalkyl group in Ra' 31 are represented by the general formulas (a2-r-1) to ( Examples are the same as those mentioned in the description of Ra' 21 in a2-r-7).
以下に、一般式(ax3-r-1)~(ax3-r-3)でそれぞれ表される基の具体例を挙げる。 Specific examples of groups represented by general formulas (ax3-r-1) to (ax3-r-3) are shown below.
構成単位(a2)としては、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。
かかる構成単位(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。
As the structural unit (a2), a structural unit derived from an acrylic ester in which the hydrogen atom bonded to the α-position carbon atom may be substituted with a substituent is particularly preferred.
Such a structural unit (a2) is preferably a structural unit represented by general formula (a2-1) below.
前記式(a2-1)中、Rは前記と同じである。
Ya21の2価の連結基としては、上述した一般式(a10-1)中のYax1における2価の連結基と同様のものが挙げられる。この中でも、Ya21としては、単結合、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、又はこれらの組合せであることが好ましい。
In formula (a2-1), R is the same as defined above.
The divalent linking group for Ya 21 includes the same divalent linking groups for Ya x1 in general formula (a10-1) described above. Among these, 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. is preferred.
前記式(a2-1)中、Ra21は、ラクトン含有環式基、-SO2-含有環式基又はカーボネート含有環式基である。
Ra21におけるラクトン含有環式基、-SO2-含有環式基、カーボネート含有環式基としては、それぞれ、前述した一般式(a2-r-1)~(a2-r-7)でそれぞれ表される基、一般式(a5-r-1)~(a5-r-4)でそれぞれ表される基、一般式(ax3-r-1)~(ax3-r-3)でそれぞれ表される基が好適に挙げられる。
中でも、ラクトン含有環式基又は-SO2-含有環式基が好ましく、前記一般式(a2-r-1)、(a2-r-2)、(a2-r-6)又は(a5-r-1)でそれぞれ表される基がより好ましい。具体的には、前記化学式(r-lc-1-1)~(r-lc-1-7)、(r-lc-2-1)~(r-lc-2-18)、(r-lc-6-1)、(r-sl-1-1)、(r-sl-1-18)でそれぞれ表される、いずれかの基がより好ましい。
In formula (a2-1) above, Ra 21 is a lactone-containing cyclic group, —SO 2 —-containing cyclic group or carbonate-containing cyclic group.
The lactone-containing cyclic group, —SO 2 —-containing cyclic group, and carbonate-containing cyclic group for Ra 21 are represented by the above-described general formulas (a2-r-1) to (a2-r-7), respectively. Groups represented by general formulas (a5-r-1) to (a5-r-4), respectively represented by general formulas (ax3-r-1) to (ax3-r-3) groups are preferred.
Among them, a lactone-containing cyclic group or a —SO 2 —-containing cyclic group is preferable, and the general formula (a2-r-1), (a2-r-2), (a2-r-6) or (a5-r -1) are more preferred. Specifically, the chemical formulas (r-lc-1-1) to (r-lc-1-7), (r-lc-2-1) to (r-lc-2-18), (r- Any group represented by lc-6-1), (r-sl-1-1) and (r-sl-1-18) is more preferred.
(A1)成分が有する構成単位(a2)は、1種であってもよく2種以上であってもよい。
(A1)成分が構成単位(a2)を有する場合、(A1)成分中、構成単位(a2)の割合は、該(A1)成分を構成する全構成単位の合計(100モル%)に対して、1~40モル%であることが好ましく、2~20モル%がより好ましく、5~10モル%がさらに好ましい。
構成単位(a2)の割合を、前記の好ましい範囲の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る。一方、前記の好ましい範囲の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り、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 (A1) may be one type or two or more types.
When the component (A1) has the structural unit (a2), the ratio of the structural unit (a2) in the component (A1) is based on the total (100 mol%) of all the structural units constituting the component (A1). , preferably 1 to 40 mol %, more preferably 2 to 20 mol %, even more preferably 5 to 10 mol %.
By setting the proportion of the structural unit (a2) to be equal to or higher than the lower limit of the above preferred range, the effect of containing the structural unit (a2) can be sufficiently obtained. On the other hand, when the amount is equal to or less than the upper limit of the preferable range, it becomes easier to balance with other structural units, and various lithography properties and pattern shapes are improved.
・構成単位(a4)
構成単位(a4)は、酸非解離性の脂肪族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、(A)成分の疎水性が高まる。疎水性の向上は、特に溶剤現像プロセスによるレジストパターン形成の場合に、解像性、レジストパターン形状等の向上に寄与する。
構成単位(a4)における「酸非解離性環式基」は、露光により当該レジスト組成物中に酸が発生した際(例えば、後述する(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。該脂肪族環式基は、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、イソボルニル基及びノルボルニル基からなる群より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、下記の一般式(a4-1)~(a4-7)でそれぞれ表される構成単位を例示することができる。
・Constituent unit (a4)
The structural unit (a4) is a structural unit containing an acid non-dissociable aliphatic cyclic group.
By including the structural unit (a4) in the component (A1), the dry etching resistance of the formed resist pattern is improved. Moreover, the hydrophobicity of the component (A) is increased. Improvement in hydrophobicity contributes to improvement in resolution, resist pattern shape, etc., particularly in the case of resist pattern formation by a solvent development process.
The "acid-non-dissociable cyclic group" in the structural unit (a4) is such that when acid is generated in the resist composition by exposure (for example, when acid is generated from component (B) described later), the acid is a cyclic group that remains in the structural unit as it is without being dissociated even when is acted on.
As the structural unit (a4), for example, a structural unit derived from an acrylate ester containing an acid-nondissociable aliphatic cyclic group is preferred. As the aliphatic cyclic group, a large number of conventionally known ones for use in resin components of resist compositions for ArF excimer lasers, KrF excimer lasers (preferably for ArF excimer lasers), etc. can be used. is.
In particular, at least one group selected from the group consisting of a tricyclodecyl group, adamantyl group, tetracyclododecyl group, isobornyl group and norbornyl group is preferable from the viewpoint 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 structural units represented by general formulas (a4-1) to (a4-7) below.
(A1)成分が有する構成単位(a4)は、1種であってもよく2種以上であってもよい。
(A1)成分が構成単位(a4)を有する場合、(A1)成分中、構成単位(a4)の割合は、該(A1)成分を構成する全構成単位の合計(100モル%)に対して、1~30モル%であることが好ましく、3~20モル%がより好ましい。
構成単位(a4)の割合を、前記の好ましい範囲の下限値以上とすることにより、構成単位(a4)を含有させることによる効果が充分に得られる。一方、前記の好ましい範囲の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 (a4) contained in the component (A1) may be one type or two or more types.
When the component (A1) has the structural unit (a4), the ratio of the structural unit (a4) in the component (A1) is based on the total (100 mol%) of all the structural units constituting the component (A1). , preferably 1 to 30 mol %, more preferably 3 to 20 mol %.
By setting the proportion of the structural unit (a4) to be equal to or higher than the lower limit of the preferred range, the effect of containing the structural unit (a4) can be sufficiently obtained. On the other hand, by making it equal to or less than the upper limit of the preferred range, it becomes easier to balance with other structural units.
・スチレンから誘導される構成単位
(A1)成分がスチレンから誘導される構成単位を有する場合、(A1)成分中、スチレンから誘導される構成単位の割合は、該(A1)成分を構成する全構成単位の合計(100モル%)に対して、1~30モル%であることが好ましく、3~20モル%がより好ましい。
Structural units derived from styrene When component (A1) has structural units derived from styrene, the ratio of structural units derived from styrene in component (A1) is It is preferably 1 to 30 mol %, more preferably 3 to 20 mol %, relative to the total (100 mol %) of the structural units.
実施形態のレジスト組成物において、(A)成分は、構成単位(a10)と構成単位(a1)とを有する高分子化合物(A1)を含むものである。
かかる(A1)成分としては、構成単位(a10)と構成単位(a1)との繰り返し構造を有する高分子化合物が好ましく、この中でも、構成単位(a10)と構成単位(a1)とスチレンから誘導される構成単位との繰り返し構造を有する高分子化合物が特に好ましい。
In the resist composition of the embodiment, component (A) contains a polymer compound (A1) having a structural unit (a10) and a structural unit (a1).
As the component (A1), a polymer compound having a repeating structure of the structural unit (a10) and the structural unit (a1) is preferable. A polymer compound having a repeating structure with a structural unit is particularly preferred.
(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(GPC)によるポリスチレン換算基準)は、5000~20000が好ましく、7000~15000がより好ましく、8000~13000がさらに好ましい。
(A1)成分のMwが、前記の好ましい範囲の上限値以下であると、レジスト組成物の粘度が高くなりすぎるのを抑えやすくなり、レジスト組成物の支持体への塗布性がより向上する。加えて、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を有しやすくなり、また、感度も高められやすくなる。一方、前記の好ましい範囲の下限値以上であると、厚膜のレジスト膜が容易に形成される。加えて、耐ドライエッチング性やレジストパターン断面形状がより良好となる。
The weight average molecular weight (Mw) of the component (A1) (polystyrene conversion standard by gel permeation chromatography (GPC)) is preferably 5,000 to 20,000, more preferably 7,000 to 15,000, and even more preferably 8,000 to 13,000.
When the Mw of the component (A1) is equal to or less than the upper limit of the preferred range, it becomes easier to prevent the viscosity of the resist composition from becoming too high, and the coatability of the resist composition onto a support is further improved. In addition, it becomes easy to have sufficient solubility in a resist solvent for use as a resist, and it becomes easy to improve sensitivity. On the other hand, when it is at least the lower limit of the preferred range, a thick resist film can be easily formed. In addition, the dry etching resistance and the cross-sectional shape of the resist pattern are improved.
(A1)成分の分散度(Mw/Mn)は、特に限定されず、1.0~4.0が好ましく、1.0~3.0がより好ましく、1.5~2.5が特に好ましい。なお、Mnは数平均分子量を示す。 The dispersity (Mw/Mn) of component (A1) is not particularly limited, and is preferably 1.0 to 4.0, more preferably 1.0 to 3.0, and particularly preferably 1.5 to 2.5. . In addition, Mn shows a number average molecular weight.
レジスト組成物が含有する(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。
(A)成分中の(A1)成分の割合は、(A)成分の総質量に対し、25質量%以上が好ましく、50質量%以上がより好ましく、75質量%以上がさらに好ましく、100質量%であってもよい。(A1)成分の割合が前記の好ましい範囲の下限値以上であると、高感度化や、解像性、支持体面(Shot)内の寸法均一性(CDU)その他のリソグラフィー特性に優れたレジストパターンが形成されやすくなる。
The component (A1) contained in the resist composition may be used alone or in combination of two or more.
The ratio of component (A1) in component (A) is preferably 25% by mass or more, more preferably 50% by mass or more, still more preferably 75% by mass or more, and 100% by mass, relative to the total mass of component (A). may be When the ratio of the component (A1) is at least the lower limit of the above preferable range, the resist pattern has high sensitivity, resolution, uniformity of dimensions within the support surface (shot) (CDU) and other lithography properties. are easier to form.
実施形態のレジスト組成物中、前記高分子化合物(A1)の濃度は、レジスト組成物の総量(100質量%)に対して、15~50質量%であることが好ましく、25~45質量%がより好ましく、30~40質量%がさらに好ましい。
レジスト組成物中の(A1)成分の濃度が、前記の好ましい範囲の下限値以上であると、厚膜のレジスト膜が容易に形成され、一方、前記の好ましい範囲の上限値以下であると、レジスト組成物の粘度が高くなりすぎるのを抑えやすくなる。
In the resist composition of the embodiment, the concentration of the polymer compound (A1) is preferably 15 to 50% by mass, and 25 to 45% by mass with respect to the total amount (100% by mass) of the resist composition. More preferably, 30 to 40% by mass is even more preferable.
When the concentration of the component (A1) in the resist composition is at least the lower limit of the preferred range, a thick resist film is easily formed. It becomes easy to suppress the viscosity of the resist composition from becoming too high.
本実施形態のレジスト組成物において、(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。
本実施形態のレジスト組成物中、(A)成分の含有量は、形成しようとするレジスト膜厚等に応じて調整すればよい。
In the resist composition of this embodiment, the component (A) may be used alone or in combination of two or more.
The content of component (A) in the resist composition of the present embodiment may be adjusted according to the resist film thickness to be formed.
<(B)成分>
本実施形態のレジスト組成物は、(A)成分に加えて、さらに、酸発生剤成分(B)(以下「(B)成分」という。)を含有する。
かかる(B)成分は、特定の酸発生剤(B1)、すなわち、後述の一般式(b1)で表される酸発生剤(B1)(以下「(B1)成分」ともいう。)を含むものである。(B1)成分を含むことで、レジストパターン形成において、高温ベーク時の発泡が抑制される。加えて、レジストパターンを形成する際、良好な感度が維持されやすくなり、リソグラフィー特性(寸法均一性など)が向上する。
<(B) Component>
The resist composition of the present embodiment further contains an acid generator component (B) (hereinafter referred to as "component (B)") in addition to component (A).
The component (B) contains a specific acid generator (B1), that is, an acid generator (B1) represented by the general formula (b1) described later (hereinafter also referred to as "(B1) component"). . By including the component (B1), foaming during high-temperature baking is suppressed in resist pattern formation. In addition, when forming a resist pattern, good sensitivity can be easily maintained, and lithography properties (dimensional uniformity, etc.) are improved.
・(B1)成分について
(B1)成分は、下記一般式(b1)で表される酸発生剤である。
- Component (B1) Component (B1) is an acid generator represented by the following general formula (b1).
前記式(b1)中、R2011、R2021及びR2031は、それぞれ独立に、置換基を有していてもよいアリール基を表す。
R2011、R2021及びR2031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。
In formula (b1), R 2011 , R 2021 and R 2031 each independently represent an aryl group which may have a substituent.
The aryl group for R 2011 , R 2021 and R 2031 includes unsubstituted aryl groups having 6 to 20 carbon atoms, preferably phenyl group and naphthyl group.
R2011、R2021及びR2031におけるアリール基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、下記の一般式(ca-r-1)~(ca-r-7)でそれぞれ表される基が挙げられる。
ここでの置換基としてのアルキル基は、炭素数1~5のアルキル基が好ましく、直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基が好ましい。
ここでの置換基としてのハロゲン化アルキル基は、炭素数1~5のハロゲン化アルキル基が好ましく、直鎖状又は分岐鎖状のハロゲン化アルキル基が好ましい。
ここでの置換基としてのアリール基は、炭素数6~20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。
Examples of substituents that the aryl group in R 2011 , R 2021 and R 2031 may have include an alkyl group, a halogen atom, a halogenated alkyl group, a carbonyl group, a cyano group, an amino group, an aryl group, and the following Examples thereof include groups represented by general formulas (ca-r-1) to (ca-r-7).
The alkyl group as a substituent here is preferably an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, preferably a linear or branched alkyl group.
The halogenated alkyl group as the substituent here is preferably a halogenated alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, preferably a linear or branched halogenated alkyl group.
The aryl group as a substituent here includes an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, preferably a phenyl group or a naphthyl group.
前記の式(ca-r-1)~(ca-r-7)中、R’201は、それぞれ独立に、水素原子、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、又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。 In the above formulas (ca-r-1) to (ca-r-7), R' 201 is each independently a hydrogen atom, an optionally substituted cyclic group, a substituent a chain alkyl group which may be substituted or a chain alkenyl group which may have a substituent.
置換基を有していてもよい環式基:
該環式基は、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。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。また、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。
Cyclic group optionally having 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. An aliphatic hydrocarbon group means a hydrocarbon group without aromaticity. Also, the aliphatic hydrocarbon group may be saturated or unsaturated, and is usually preferably saturated.
R’201における芳香族炭化水素基は、芳香環を有する炭化水素基である。該芳香族炭化水素基の炭素数は3~30であることが好ましく、炭素数5~30であることがより好ましく、炭素数5~20がさらに好ましく、炭素数6~15が特に好ましく、炭素数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。
R’201におけ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、フルオレン、ナフタレン、アントラセン、フェナントレン、ビフェニル、又はこれらの芳香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。
R’201における芳香族炭化水素基として具体的には、前記芳香環から水素原子1つを除いた基(アリール基:例えばフェニル基、ナフチル基など)、前記芳香環の水素原子の1つがアルキレン基で置換された基(例えばベンジル基、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など)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 for R' 201 is a hydrocarbon group having an aromatic ring. The aromatic hydrocarbon group preferably has 3 to 30 carbon atoms, more preferably 5 to 30 carbon atoms, still more preferably 5 to 20 carbon atoms, and particularly preferably 6 to 15 carbon atoms. Numbers 6-10 are most preferred. However, the number of carbon atoms does not include the number of carbon atoms in the substituent.
Specific examples of the aromatic ring of the aromatic hydrocarbon group in R′ 201 include benzene, fluorene, naphthalene, anthracene, phenanthrene, biphenyl, or those in which some of the carbon atoms constituting the aromatic ring are substituted with heteroatoms. and aromatic heterocycles. The heteroatom in the aromatic heterocycle includes oxygen atom, sulfur atom, nitrogen atom and the like.
Specific examples of the aromatic hydrocarbon group for R′ 201 include a group obtained by removing one hydrogen atom from the aromatic ring (aryl group: for example, a phenyl group, a naphthyl group, etc.), and one of the hydrogen atoms in the aromatic ring is alkylene. groups substituted with groups (for example, arylalkyl groups such as benzyl group, phenethyl group, 1-naphthylmethyl group, 2-naphthylmethyl group, 1-naphthylethyl group, 2-naphthylethyl group, etc.), and the like. The alkylene group (the 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.
R’201における環状の脂肪族炭化水素基は、構造中に環を含む脂肪族炭化水素基が挙げられる。
この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1個を除いた基)、脂環式炭化水素基が直鎖状又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又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、炭素数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、多環式基であってもよく、単環式基であってもよい。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個以上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1個以上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7~30のものが好ましい。中でも、該ポリシクロアルカンとしては、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架橋環系の多環式骨格を有するポリシクロアルカン;ステロイド骨格を有する環式基等の縮合環系の多環式骨格を有するポリシクロアルカンがより好ましい。
The cyclic aliphatic hydrocarbon group for R' 201 includes an aliphatic hydrocarbon group containing a ring in its structure.
The aliphatic hydrocarbon group containing a ring in this structure includes an alicyclic hydrocarbon group (a group obtained by removing one hydrogen atom from an aliphatic hydrocarbon ring), and an alicyclic hydrocarbon group that is linear or branched. Examples thereof include a group bonded to the end of a chain aliphatic hydrocarbon group, and a group in which an alicyclic hydrocarbon group intervenes in the middle of a linear or branched aliphatic hydrocarbon group.
The alicyclic hydrocarbon group preferably has 3 to 20 carbon atoms, more preferably 3 to 12 carbon atoms.
The alicyclic hydrocarbon group may be a polycyclic group or a monocyclic group. The monocyclic alicyclic hydrocarbon group is preferably a group obtained by removing one or more hydrogen atoms from a monocycloalkane. The monocycloalkane preferably has 3 to 6 carbon atoms, and specific examples include cyclopentane and cyclohexane. The polycyclic alicyclic hydrocarbon group is preferably a group obtained by removing one or more hydrogen atoms from a polycycloalkane, and the polycycloalkane preferably has 7 to 30 carbon atoms. Among them, the polycycloalkanes include polycycloalkanes having a bridged ring system polycyclic skeleton such as adamantane, norbornane, isobornane, tricyclodecane, and tetracyclododecane; condensed ring systems such as cyclic groups having a steroid skeleton; Polycycloalkanes having a polycyclic skeleton of are more preferred.
なかでも、R’201における環状の脂肪族炭化水素基としては、モノシクロアルカン又はポリシクロアルカンから水素原子1つ以上を除いた基が好ましく、ポリシクロアルカンから水素原子1つを除いた基がより好ましく、アダマンチル基、ノルボルニル基が特に好ましく、アダマンチル基が最も好ましい。 Among them, the cyclic aliphatic hydrocarbon group for R′ 201 is preferably a group obtained by removing one or more hydrogen atoms from monocycloalkane or polycycloalkane, and a group obtained by removing one hydrogen atom from polycycloalkane. More preferred are an adamantyl group and a norbornyl group, and most preferred is an adamantyl group.
脂環式炭化水素基に結合してもよい、直鎖状又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、炭素数1~6がより好ましく、炭素数1~4がさらに好ましく、炭素数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, which may be bonded to the alicyclic hydrocarbon group, preferably has 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 6 carbon atoms, and Numbers 1 to 4 are more preferred, and carbon numbers 1 to 3 are most preferred.
As the straight-chain aliphatic hydrocarbon group, a straight-chain alkylene group is preferable, and specifically, a methylene group [-CH 2 -], an ethylene group [-(CH 2 ) 2 -], a trimethylene group [ -(CH 2 ) 3 -], tetramethylene group [-(CH 2 ) 4 -], pentamethylene group [-(CH 2 ) 5 -] and the like.
The branched chain aliphatic hydrocarbon group is preferably a branched chain alkylene group, and specifically, -CH(CH 3 )-, -CH(CH 2 CH 3 )-, -C(CH 3 ) 2 -, -C(CH 3 )(CH 2 CH 3 )-, -C(CH 3 )(CH 2 CH 2 CH 3 )-, -C(CH 2 CH 3 ) 2 - and other alkylmethylene groups; CH(CH 3 )CH 2 -, -CH(CH 3 )CH(CH 3 )-, -C(CH 3 ) 2 CH 2 -, -CH(CH 2 CH 3 )CH 2 -, -C(CH 2 Alkylethylene groups such as CH 3 ) 2 --CH 2 --; Alkyl trimethylene groups such as --CH(CH 3 )CH 2 CH 2 -- and --CH 2 CH(CH 3 )CH 2 --; --CH(CH 3 ) Examples thereof include alkylalkylene groups such as alkyltetramethylene groups such as CH 2 CH 2 CH 2 — and —CH 2 CH(CH 3 )CH 2 CH 2 —. As the alkyl group in the alkylalkylene group, a linear alkyl group having 1 to 5 carbon atoms is preferable.
また、R’201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い。具体的には、前記一般式(a2-r-1)~(a2-r-7)でそれぞれ表されるラクトン含有環式基、前記一般式(a5-r-1)~(a5-r-4)でそれぞれ表される-SO2-含有環式基、その他下記の化学式(r-hr-1)~(r-hr-16)でそれぞれ表される複素環式基が挙げられる。 In addition, the cyclic hydrocarbon group for R' 201 may contain a heteroatom such as a heterocyclic ring. Specifically, the lactone-containing cyclic groups represented by the general formulas (a2-r-1) to (a2-r-7), the general formulas (a5-r-1) to (a5-r- 4), and heterocyclic groups represented by the following chemical formulas (r-hr-1) to (r-hr-16).
また、置換基を有していてもよい環式基として、上述の式(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。 Further, examples of the cyclic group which may have a substituent include those similar to the acid dissociable group represented by the above formula (a1-r-2).
R’201の環式基における置換基としては、例えば、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-ブチル基がより好ましい。
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、例えばメチル基、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又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。
置換基としてのカルボニル基は、環状の炭化水素基を構成するメチレン基(-CH2-)を置換する基である。
Examples of substituents on the cyclic group of R' 201 include alkyl groups, alkoxy groups, halogen atoms, halogenated alkyl groups, hydroxyl groups, carbonyl groups, and nitro groups.
The alkyl group as a substituent is preferably an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, more 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 and a tert-butoxy group. Most preferred is the ethoxy group.
A halogen atom as a substituent includes a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, an iodine atom and the like, and a fluorine atom is preferable.
Halogenated alkyl groups as substituents include alkyl groups having 1 to 5 carbon atoms, such as methyl group, ethyl group, propyl group, n-butyl group, tert-butyl group, etc., wherein some or all of the hydrogen atoms are the above-mentioned Groups substituted with halogen atoms are included.
A carbonyl group as a substituent is a group that substitutes a methylene group ( --CH.sub.2-- ) constituting a cyclic hydrocarbon group.
置換基を有していてもよい鎖状のアルキル基:
R’201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、炭素数1~15であることがより好ましく、炭素数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、デカニル基、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、炭素数3~15であることがより好ましく、炭素数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。
また、置換基を有していてもよい鎖状のアルキル基として、上述の式(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。
A chain alkyl group optionally having a substituent:
The chain alkyl group for R' 201 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, decanyl group, undecyl group, dodecyl group, tridecyl group, isotridecyl group, tetradecyl 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, 1-methylpentyl group, 2-methylpentyl group, 3-methylpentyl group, 4-methylpentyl group and the like.
Examples of the chain alkyl group which may have a substituent include those similar to the acid dissociable group represented by the above formula (a1-r-2).
置換基を有していてもよい鎖状のアルケニル基:
R’201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、炭素数2~5がより好ましく、炭素数2~4がさらに好ましく、炭素数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-メチルビニル基、2-メチルビニル基、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、直鎖状のアルケニル基が好ましく、ビニル基、プロペニル基がより好ましく、ビニル基が特に好ましい。
A chain alkenyl group optionally having a substituent:
The chain alkenyl group for R' 201 may be linear or branched, preferably having 2 to 10 carbon atoms, more preferably 2 to 5 carbon atoms, and 2 to 4 carbon atoms. is more preferred, with 3 carbon atoms being particularly preferred. Examples of linear alkenyl groups include vinyl groups, propenyl groups (allyl groups), and butynyl groups. Examples of branched alkenyl groups include 1-methylvinyl group, 2-methylvinyl group, 1-methylpropenyl group, 2-methylpropenyl group and the like.
Among the above, the chain alkenyl group is preferably a linear alkenyl group, more preferably a vinyl group or a propenyl group, and particularly preferably a vinyl group.
R’201の鎖状のアルキル基又はアルケニル基における置換基としては、例えば、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R’201における環式基等が挙げられる。 Examples of substituents on the linear alkyl group or alkenyl group for R'201 include an alkoxy group, a halogen atom, a halogenated alkyl group, a hydroxyl group, a carbonyl group, a nitro group, an amino group, and a cyclic group for R'201 . etc.
上記の中でも、R’201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;前記一般式(a5-r-1)~(a5-r-4)でそれぞれ表される-SO2-含有環式基が好ましい。中でも、R’201は、置換基を有していてもよい、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がより好ましい。 Among the above, R' 201 is preferably an optionally substituted cyclic group, more preferably an optionally substituted cyclic hydrocarbon group. More specifically, a group obtained by removing one or more hydrogen atoms from a phenyl group, a naphthyl group, or a polycycloalkane; represented by the general formulas (a2-r-1) to (a2-r-7) Lactone-containing cyclic group; --SO 2 --containing cyclic groups represented by the general formulas (a5-r-1) to (a5-r-4) are preferred. Among them, R′ 201 is more preferably a group obtained by removing one or more hydrogen atoms from polycycloalkane, which may have a substituent.
実施形態のレジスト組成物が含有する(B1)成分においては、前記一般式(b1)中のR2011、R2021及びR2031のうち少なくとも1つが、置換基を有するアリール基であることが好ましい。R2011、R2021及びR2031のうち少なくとも1つが、置換基を有するアリール基であることにより、高温ベーク時の発泡が抑制されやすくなることに加え、有機溶剤に対する溶解性が高められて、現像時の析出等が起きにくくなる。また、パターン形成の際におけるプロセスマージンが大きくなりやすく、例えば焦点深度幅(DOF)特性が向上しやすい。
この場合、R2011、R2021及びR2031におけるアリール基が有する置換基としては、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、及び上記の一般式(ca-r-1)~(ca-r-7)でそれぞれ表される基からなる群より選択される1つ以上であることが好ましい。
In the component (B1) contained in the resist composition of the embodiment, at least one of R 2011 , R 2021 and R 2031 in the general formula (b1) is preferably an aryl group having a substituent. When at least one of R 2011 , R 2021 and R 2031 is an aryl group having a substituent, foaming during high-temperature baking is easily suppressed, and solubility in organic solvents is enhanced, resulting in development. Precipitation of time becomes difficult to occur. In addition, the process margin during pattern formation tends to increase, and for example, the depth of focus (DOF) characteristics tend to improve.
In this case, the substituents of the aryl group in R 2011 , R 2021 and R 2031 include an alkyl group, a halogen atom, a halogenated alkyl group, a carbonyl group, a cyano group, an amino group, an aryl group, and the above general formula ( It is preferably one or more selected from the group consisting of groups represented by ca-r-1) to (ca-r-7).
前記のR2011、R2021及びR2031のうち2つ以上が相互に結合して、式中のイオウ原子と共に環を形成してもよい。
このよう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-又は-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、例えばチオフェン環、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。
Two or more of R 2011 , R 2021 and R 2031 may be combined to form a ring together with the sulfur atom in the formula.
When forming a ring in this way, a heteroatom such as a sulfur atom, an oxygen atom, a nitrogen atom, a carbonyl group, -SO-, -SO 2 -, -SO 3 -, -COO-, -CONH- or -N (R N )—(R N is an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms) or the like.
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, particularly a 5- to 7-membered ring. preferable. Specific examples of the ring formed include a thiophene ring, a thiazole ring, a benzothiophene ring, a thianthrene ring, a benzothiophene ring, a dibenzothiophene ring, a 9H-thioxanthene ring, a thioxanthone ring, a thianthrene ring, a phenoxathiine ring, and a tetrahydro A thiophenium ring, a tetrahydrothiopyranium ring, and the like are included.
前記一般式(b1)で表される酸発生剤における、好適なカチオンとして具体的には、下記の化学式(ca-1-1)~(ca-1-55)でそれぞれ表されるカチオンが挙げられる。 Specific examples of suitable cations in the acid generator represented by the general formula (b1) include cations represented by the following chemical formulas (ca-1-1) to (ca-1-55). be done.
前記式(b1)中、X-は、対アニオンを表す。
このX-としては、特に制限されず、レジスト組成物用の酸発生剤成分のアニオン部として知られているアニオンを適宜用いることができる。
例えば、X-としては、下記の一般式(b1-a1)で表されるアニオン、一般式(b1-a2)で表されるアニオン又は一般式(b1-a3)で表されるアニオンが挙げられる。
In the formula (b1), X - represents a counter anion.
X 1 − is not particularly limited, and an anion known as an anion portion of an acid generator component for a resist composition can be appropriately used.
For example, X - includes an anion represented by the following general formula (b1-a1), an anion represented by the general formula (b1-a2) or an anion represented by the general formula (b1-a3). .
・一般式(b1-a1)で表されるアニオン
式(b1-a1)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、又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、前記の式(ca-r-1)~(ca-r-7)におけるR’201と同様のものが挙げられる。
上記の中でも、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;前記一般式(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。
- an anion represented by the general formula (b1-a1) In the formula (b1-a1), R 101 is a cyclic group optionally having a substituent, a chain optionally having a substituent an alkyl group or an optionally substituted chain alkenyl group, each of which is the same as R'201 in the above formulas (ca-r-1) to (ca-r-7); mentioned.
Among the above, R 101 is preferably an optionally substituted cyclic group, more preferably an optionally substituted cyclic hydrocarbon group. More specifically, a group obtained by removing one or more hydrogen atoms from a phenyl group, a naphthyl group, or a polycycloalkane; represented by the general formulas (a2-r-1) to (a2-r-7) Lactone-containing cyclic groups: —SO 2 —-containing cyclic groups represented by the general formulas (a5-r-1) to (a5-r-4) are preferred.
式(b1-a1)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、例えば、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。この組み合わせに、さらにスルホニル基(-SO2-)が連結されていてもよい。かかる酸素原子を含む2価の連結基としては、例えば下記一般式(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 (b1-a1), Y 101 is a divalent linking group containing a single bond or an oxygen atom.
When Y 101 is a divalent linking group containing an oxygen atom, said Y 101 may contain an atom other than an oxygen atom. Atoms other than an oxygen atom include, for example, a carbon atom, a hydrogen atom, a sulfur atom, a nitrogen atom, and the like.
The divalent linking group containing an oxygen atom includes, for example, an oxygen atom (ether bond: -O-), an ester bond (-C(=O)-O-), an oxycarbonyl group (-OC(=O )-), amide bond (-C(=O)-NH-), carbonyl group (-C(=O)-), carbonate bond (-OC(=O)-O-), etc. and a combination of the non-hydrocarbon oxygen atom-containing linking group and an alkylene group. A sulfonyl group ( --SO.sub.2-- ) may be further linked to this combination. Such a divalent linking group containing an oxygen atom includes, for example, linking groups represented by the following general 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く、炭素数1~10のアルキレン基であることがより好ましく、炭素数1~5のアルキレン基であることがさらに好ましい。 The divalent saturated hydrocarbon group for V' 102 is preferably an alkylene group having 1 to 30 carbon atoms, more preferably an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, and an alkylene group having 1 to 5 carbon atoms. is more preferable.
V’101およびV’102におけるアルキレン基としては、それぞれ、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(単環式の脂肪族炭化水素基、多環式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-アダマンチレン基又は2,6-アダマンチレン基がより好ましい。
The alkylene group for V' 101 and V' 102 may be either a linear alkylene group or a branched alkylene group, and is preferably a linear alkylene group.
Specific examples of the alkylene group for V' 101 and V' 102 include a methylene group [-CH 2 -]; -CH(CH 3 )-, -CH(CH 2 CH 3 )-, -C(CH 3 ) 2 -, -C(CH 3 )(CH 2 CH 3 )-, -C(CH 3 )(CH 2 CH 2 CH 3 )-, -C(CH 2 CH 3 ) 2 - and other alkylmethylene groups; ethylene groups [-CH 2 CH 2 -]; -CH(CH 3 )CH 2 -, -CH(CH 3 )CH(CH 3 )-, -C(CH 3 ) 2 CH 2 -, -CH(CH 2 CH 3 ) Alkylethylene groups such as CH 2 -; trimethylene group (n-propylene group) [-CH 2 CH 2 CH 2 -]; -CH(CH 3 )CH 2 CH 2 -, -CH 2 CH(CH 3 ) Alkyltrimethylene groups such as CH 2 -; Tetramethylene group [-CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 -]; -CH(CH 3 )CH 2 CH 2 CH 2 -, -CH 2 CH(CH 3 )CH 2 Alkyltetramethylene groups such as CH 2 —; pentamethylene groups [—CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 —] and the like.
Further, 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 a cyclic aliphatic hydrocarbon group ( monocyclic aliphatic hydrocarbon group, polycyclic aliphatic hydrocarbon group ) with one more hydrogen atom removed, and more preferably a cyclohexylene group, a 1,5-adamantylene group or a 2,6-adamantylene group.
Y101としては、エステル結合を含む2価の連結基、又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より好ましい。 Y 101 is preferably a divalent linking group containing an ester bond or a divalent linking group containing an ether bond, represented by the above formulas (y-al-1) to (y-al-5), respectively. Linking groups are more preferred.
式(b1-a1)中、V101は、単結合、アルキレン基又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 (b1-a1), 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 in the alkylene group for V 101 are substituted with fluorine atoms. Among them, V 101 is preferably a single bond or a fluorinated alkylene group having 1 to 4 carbon atoms.
式(b1-a1)中、R102は、フッ素原子又は炭素数1~5のフッ素化アルキル基である。R102は、フッ素原子又は炭素数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 (b1-a1), 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 C 1-5 perfluoroalkyl group, more preferably a fluorine atom.
前記式(b1-a1)で表されるアニオン部の具体例としては、例えば、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る。Y101が酸素原子を含む2価の連結基である場合、下記の一般式(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 represented by the formula (b1-a1) include fluorinated alkylsulfonate anions such as trifluoromethanesulfonate anions and perfluorobutanesulfonate anions when Y 101 is a single bond. . When Y 101 is a divalent linking group containing an oxygen atom, anions represented by any of the following general formulas (an-1) to (an-3) can be mentioned.
R”101、R”102及び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 optionally substituted aliphatic cyclic group of R″ 101 , R″ 102 and R″ 103 is preferably a group exemplified as the cyclic aliphatic hydrocarbon group for R 101 above. Examples of the substituent include the same substituents 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 optionally substituted aromatic cyclic group for R″ 103 is preferably a group exemplified as the aromatic hydrocarbon group for the cyclic hydrocarbon group for R 101. As the substituent, , the same substituents that may substitute the aromatic hydrocarbon group in R 101 .
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。 The chain alkyl group optionally having a substituent in R″ 101 is preferably a group exemplified as the chain alkyl group in R 101. Having a substituent in R″ 103 The preferred chain alkenyl group is preferably a group exemplified as the chain alkenyl group for R 101 .
前記式(an-1)~(an-3)中、V”101は、単結合、炭素数1~4のアルキレン基、又は炭素数1~4のフッ素化アルキレン基である。V”101は、単結合、炭素数1のアルキレン基(メチレン基)、又は炭素数1~3のフッ素化アルキレン基が好ましい。 In the above formulas (an-1) to (an-3), V″ 101 is a single bond, an alkylene group having 1 to 4 carbon atoms, or a fluorinated alkylene group having 1 to 4 carbon atoms. V″ 101 is , a single bond, an alkylene group having 1 carbon atom (methylene group), or a fluorinated alkylene group having 1 to 3 carbon atoms are preferred.
前記式(an-1)~(an-3)中、R102は、フッ素原子又は炭素数1~5のフッ素化アルキル基である。R102は、炭素数1~5のパーフルオロアルキル基はフッ素原子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 formulas (an-1) to (an-3), R 102 is a fluorine atom or a fluorinated alkyl group having 1 to 5 carbon atoms. R 102 is preferably a C 1-5 perfluoroalkyl group, preferably a fluorine atom, more preferably a fluorine atom.
前記式(an-1)~(an-3)中、v”は、0~3の整数であり、好ましくは0又は1である。q”は、1~20の整数であり、好ましくは1~10の整数であり、より好ましくは1~5の整数であり、さらに好ましくは1、2又は3であり、特に好ましくは1又は2である。n”は、0または1である。 In the formulas (an-1) to (an-3), v″ is an integer of 0 to 3, preferably 0 or 1. q″ is an integer of 1 to 20, preferably 1 It is an integer of up to 10, more preferably an integer of 1 to 5, still more preferably 1, 2 or 3, particularly preferably 1 or 2. n″ is 0 or 1;
・一般式(b1-a2)で表されるアニオン
式(b1-a2)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(b1-a1)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、レジスト用溶剤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、酸の強度が強くなるため好ましい。
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(b1-a2)中、V102、V103は、それぞれ独立に、単結合、アルキレン基又はフッ素化アルキレン基であり、それぞれ、式(b1-a1)中のV101と同様のものが挙げられる。
式(b1-a2)中、L101、L102は、それぞれ独立に単結合又は酸素原子である。
- An anion represented by general formula (b1-a2) In formula (b1-a2), R 104 and R 105 are each independently a cyclic group optionally having a substituent, a substituent or a chain alkenyl group which may have a substituent, and examples thereof are the same as those for R 101 in formula (b1-a1). However, R 104 and R 105 may combine with each other to form a ring.
R 104 and R 105 are preferably a chain alkyl group which may have a substituent, and are a linear or branched alkyl group, or a linear or branched fluorinated alkyl group. is more preferable.
The chain alkyl group preferably has 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 7 carbon atoms, and still more preferably 1 to 3 carbon atoms. The chain alkyl groups of R 104 and R 105 preferably have a smaller number of carbon atoms within the range of the number of carbon atoms described above, for reasons such as good solubility in resist solvents. In addition, in the chain alkyl groups of R 104 and R 105 , the greater the number of hydrogen atoms substituted with fluorine atoms, the stronger the acid strength, which is preferable.
The proportion of fluorine atoms in the chain alkyl group, that is, the fluorination rate is preferably 70 to 100%, more preferably 90 to 100%, and most preferably all hydrogen atoms are substituted with fluorine atoms. is a perfluoroalkyl group.
In formula (b1-a2), V 102 and V 103 are each independently a single bond, an alkylene group or a fluorinated alkylene group, and are the same as V 101 in formula (b1-a1). be done.
In formula (b1-a2), L 101 and L 102 are each independently a single bond or an oxygen atom.
・一般式(b1-a3)で表されるアニオン
式(b1-a3)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、又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(b1-a1)中のR101と同様のものが挙げられる。
式(b1-a3)中、L103~L105は、それぞれ独立に、単結合、-CO-又は-SO2-である。
- an anion represented by general formula (b1-a3) In formula (b1-a3), R 106 to R 108 are each independently a cyclic group optionally having a substituent, a substituent a chain alkyl group which may be substituted, or a chain alkenyl group which may have a substituent, and examples thereof are the same as those for R 101 in formula (b1-a1).
In formula (b1-a3), L 103 to L 105 are each independently a single bond, —CO— or —SO 2 —.
上記の中でも、(B1)成分のアニオン部としては、一般式(b1-a1)で表されるアニオンが好ましい。このアニオンをアニオン部とする(B1)成分を用いると、レジストパターン形成において、支持体面内の寸法均一性がより高められる。例えば、スペースアンドラインのパターンを形成した際、スペース幅の寸法(CD)の振れが小さく、均一な幅のパターンが精度高く形成されやすくなる。
このアニオンの中でも、上記の一般式(an-1)~(an-3)のいずれかで表されるアニオンがより好ましく、一般式(an-1)又は(an-2)のいずれかで表されるアニオンがさらに好ましく、一般式(an-1)で表されるアニオンが特に好ましい。
Among the above, the anion moiety of the component (B1) is preferably an anion represented by the general formula (b1-a1). When the component (B1) having this anion as the anion part is used, the dimensional uniformity within the surface of the support can be further improved in resist pattern formation. For example, when a space-and-line pattern is formed, the deviation of the space width dimension (CD) is small, and a pattern with a uniform width can be easily formed with high accuracy.
Among these anions, anions represented by any of the above general formulas (an-1) to (an-3) are more preferable, and represented by either general formula (an-1) or (an-2). is more preferred, and the anion represented by general formula (an-1) is particularly preferred.
以下に好適な(B1)成分の具体例を挙げる。 Specific examples of preferred component (B1) are given below.
レジスト組成物が含有する(B1)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。 The component (B1) contained in the resist composition may be used alone or in combination of two or more.
(B)成分中の(B1)成分の割合は、(B)成分の総質量に対し、50質量%以上が好ましく、75質量%以上がさらに好ましく、100質量%であってもよい。(B1)成分の割合が前記の好ましい範囲の下限値以上であると、高温ベーク時の発泡がより抑制される。加えて、レジストパターンを形成する際、良好な感度が維持されやすくなり、リソグラフィー特性(寸法均一性など)が向上する。 The ratio of component (B1) in component (B) is preferably 50% by mass or more, more preferably 75% by mass or more, and may be 100% by mass, relative to the total mass of component (B). When the ratio of component (B1) is at least the lower limit of the preferred range, foaming during high-temperature baking is further suppressed. In addition, when forming a resist pattern, good sensitivity can be easily maintained, and lithography properties (dimensional uniformity, etc.) are improved.
本実施形態のレジスト組成物中、(B1)成分の含有量は、(A)成分100質量部に対して、1~40質量部であることが好ましく、1.5~35質量部であることがより好ましく、2~30質量部であることがさらに好ましい。
(B1)成分の含有量が、前記の好ましい範囲の下限値以上であると、高温ベーク時の発泡がより抑制される。加えて、レジストパターンを形成する際、良好な感度が維持されやすくなり、リソグラフィー特性(寸法均一性など)が向上する。一方、前記の好ましい範囲の上限値以下であると、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やすく、レジスト組成物としての保存安定性がより高まる。
In the resist composition of the present embodiment, the content of component (B1) is preferably 1 to 40 parts by mass and 1.5 to 35 parts by mass with respect to 100 parts by mass of component (A). is more preferable, and 2 to 30 parts by mass is even more preferable.
When the content of component (B1) is at least the lower limit of the preferred range, foaming during high-temperature baking is further suppressed. In addition, when forming a resist pattern, good sensitivity can be easily maintained, and lithography properties (dimensional uniformity, etc.) are improved. On the other hand, if it is equal to or less than the upper limit of the preferable range, when each component of the resist composition is dissolved in an organic solvent, a uniform solution can be easily obtained, and the storage stability of the resist composition is further enhanced.
・(B2)成分について
本実施形態のレジスト組成物は、本発明の効果を損なわない範囲で(B1)成分以外の酸発生剤成分(以下「(B2)成分」という)を含有してもよい。
(B2)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組成物用の酸発生剤として提案されているものを用いることができる。
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;ビスアルキル又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。
Regarding the (B2) component The resist composition of the present embodiment may contain an acid generator component (hereinafter referred to as "(B2) component") other than the (B1) component to the extent that the effects of the present invention are not impaired. .
The component (B2) is not particularly limited, and those hitherto proposed as acid generators for chemically amplified resist compositions can be used.
Examples of such acid generators include onium salt-based acid generators such as iodonium salts and sulfonium salts, oxime sulfonate-based acid generators; Acid generators: nitrobenzylsulfonate-based acid generators, iminosulfonate-based acid generators, disulfone-based acid generators and the like.
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)が挙げられる。 As the onium salt acid generator, for example, a compound represented by the following general formula (b-1) (hereinafter also referred to as "component (b-1)"), represented by general formula (b-2) A compound (hereinafter also referred to as "(b-2) component") or a compound represented by general formula (b-3) (hereinafter also referred to as "(b-3) component") can be mentioned.
{アニオン部}
(b-1)成分のアニオン部は、上述した一般式(b1-a1)で表されるアニオンと同様である。
(b-2)成分のアニオン部は、上述した一般式(b1-a2)で表されるアニオンと同様である。
(b-3)成分のアニオン部は、上述した一般式(b1-a3)で表されるアニオンと同様である。
{anion part}
The anion portion of component (b-1) is the same as the anion represented by the general formula (b1-a1) described above.
The anion portion of the component (b-2) is the same as the anion represented by the general formula (b1-a2) described above.
The anion portion of component (b-3) is the same as the anion represented by the general formula (b1-a3) described above.
{カチオン部}
前記の式(b-1)、式(b-2)、式(b-3)中、M’m+は、m価のオニウムカチオンを表す(但し、上記一般式(b1)におけるカチオン部に該当するカチオンを除く)。この中でも、スルホニウムカチオン、ヨードニウムカチオンが好ましい。
mは、1以上の整数である。
{cation part}
In the above formulas (b-1), (b-2), and (b-3), M′ m+ represents an m-valent onium cation (provided that it corresponds to the cation moiety in the general formula (b1) cations). Among these, sulfonium cations and iodonium cations are preferred.
m is an integer of 1 or more.
好ましいカチオン部((M’m+)1/m)としては、下記の一般式(ca-1)~(ca-4)でそれぞれ表される有機カチオンが挙げられる。 Preferred cation moieties ((M′ m+ ) 1/m ) include organic cations represented by general formulas (ca-1) to (ca-4) below.
上記の一般式(ca-1)~(ca-4)中、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、上記の一般式(ca-r-1)~(ca-r-7)でそれぞれ表される基が挙げられる。
In the above general formulas (ca-1) to (ca-4), the aryl group for R 201 to R 207 and R 211 to R 212 includes an unsubstituted aryl group having 6 to 20 carbon atoms, A phenyl group and a naphthyl group are preferred.
The alkyl group for 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 substituents that R 201 to R 207 and R 210 to R 212 may have include alkyl groups, halogen atoms, halogenated alkyl groups, carbonyl groups, cyano groups, amino groups, aryl groups, the above and groups represented by general formulas (ca-r-1) to (ca-r-7).
上記の一般式(ca-1)~(ca-4)中、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。 In general formulas (ca-1) to (ca-4) above, R 201 to R 203 , R 206 to R 207 , and R 211 to R 212 are mutually bonded to form a ring together with the sulfur atom in the formula. When doing so, a sulfur atom, an oxygen atom, a hetero atom such as a nitrogen atom, a carbonyl group, -SO-, -SO 2 -, -SO 3 -, -COO-, -CONH- or -N(R N )-( The R 3 N is an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms.). 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, particularly a 5- to 7-membered ring. preferable. Specific examples of the ring formed include a thiophene ring, a thiazole ring, a benzothiophene ring, a thianthrene ring, a benzothiophene ring, a dibenzothiophene ring, a 9H-thioxanthene ring, a thioxanthone ring, a thianthrene ring, a phenoxathiine ring, a tetrahydro A thiophenium ring, a tetrahydrothiopyranium ring, and the like are included.
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, preferably a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms. A ring may be formed.
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、「-SO2-含有多環式基」が好ましく、上記一般式(a5-r-1)で表される基がより好ましい。
R 210 is an optionally substituted aryl group, an optionally substituted alkyl group, an optionally substituted alkenyl group, or an optionally substituted —SO 2 —containing cyclic group.
The aryl group for R 210 includes an unsubstituted aryl group having 6 to 20 carbon atoms, preferably a phenyl group or a naphthyl group.
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 optionally having a substituent for R 210 is preferably a “—SO 2 -containing polycyclic group” represented by the above general formula (a5-r-1). is more preferred.
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、上述の式(b1-a1)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、上述の式(b1-a1)中のR101における鎖状のアルキル基、鎖状のアルケニル基として例示した基から水素原子1つを除いた基が挙げられる。
Each Y 201 independently represents an arylene group, an alkylene group or an alkenylene group.
Examples of the arylene group for Y 201 include groups obtained by removing one hydrogen atom from the aryl group exemplified as the aromatic hydrocarbon group for R 101 in the above formula (b1-a1).
Examples of the alkylene group and alkenylene group for Y 201 include groups exemplified as the chain alkyl group and chain alkenyl group for R 101 in the above formula (b1-a1) from which one hydrogen atom has been removed. .
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、上述の一般式(a2-1)中のYa21と同様の、置換基を有していてもよい2価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 formula (ca-4), x is 1 or 2.
W 201 is a (x+1)-valent, ie divalent or trivalent linking group.
The divalent linking group for W 201 is preferably a divalent hydrocarbon group which may have a substituent, and has a substituent similar to Ya 21 in the above general formula (a2-1). An optional divalent hydrocarbon group can be exemplified. The divalent linking group in W 201 may be linear, branched or cyclic, preferably cyclic. Among them, a group in which two carbonyl groups are combined at both ends of an arylene group is preferable. The arylene group includes a phenylene group, a naphthylene group and the like, and a phenylene group is particularly preferred.
The trivalent linking group for W 201 includes a group obtained by removing one hydrogen atom from the divalent linking group for W 201 , a group obtained by further bonding the divalent linking group to the divalent linking group, and the like. mentioned. The trivalent linking group for W 201 is preferably a group in which two carbonyl groups are bonded to an arylene group.
前記式(ca-1)で表される好適なカチオンとして具体的には、下記の化学式(ca-1-56)~(ca-1-71)でそれぞれ表されるカチオンが挙げられる。 Specific examples of suitable cations represented by the formula (ca-1) include cations represented by the following chemical formulas (ca-1-56) to (ca-1-71).
前記式(ca-2)で表される好適なカチオンとして具体的には、ジフェニルヨードニウムカチオン、ビス(4-tert-ブチルフェニル)ヨードニウムカチオン等が挙げられる。 Specific examples of suitable cations represented by the formula (ca-2) include diphenyliodonium cations and bis(4-tert-butylphenyl)iodonium cations.
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 suitable cations represented by formula (ca-3) include cations represented by formulas (ca-3-1) to (ca-3-6) below.
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 suitable cations represented by formula (ca-4) include cations represented by formulas (ca-4-1) to (ca-4-2) below.
上記の中でも、カチオン部((M’m+)1/m)は、一般式(ca-1)で表されるカチオンが好ましい。 Among the above, the cation moiety ((M' m+ ) 1/m ) is preferably a cation represented by general formula (ca-1).
本実施形態のレジスト組成物において、(B2)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。
レジスト組成物が(B2)成分を含有する場合、レジスト組成物中、(B2)成分の含有量は、(A)成分100質量部に対して、50質量部未満が好ましく、1~20質量部がより好ましく、1~10質量部がさらに好ましい。
(B2)成分の含有量を、前記の好ましい範囲とすることで、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やすく、レジスト組成物としての保存安定性が良好となるため好ましい。
In the resist composition of this embodiment, the component (B2) may be used singly or in combination of two or more.
When the resist composition contains the component (B2), the content of the component (B2) in the resist composition is preferably less than 50 parts by mass, preferably 1 to 20 parts by mass, per 100 parts by mass of the component (A). is more preferred, and 1 to 10 parts by mass is even more preferred.
By setting the content of the component (B2) within the above preferable range, the pattern formation is sufficiently performed. Moreover, when each component of the resist composition is dissolved in an organic solvent, a uniform solution can be easily obtained, and the storage stability of the resist composition is improved, which is preferable.
<(S)成分>
本実施形態のレジスト組成物において、有機溶剤成分(S)((S)成分)としては、配合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組成物の溶剤として公知のものの中から任意のものを適宜選択して用いることができる。
(S)成分としては、例えば、γ-ブチロラクトン等のラクトン類;アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、メチル-n-ペンチルケトン、メチルイソペンチルケトン、2-ヘプタノンなどのケトン類;エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコールなどの多価アルコール類;エチレングリコールモノアセテート、ジエチレングリコールモノアセテート、プロピレングリコールモノアセテート又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もしく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もしく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;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)等が挙げられる。
<(S) Component>
In the resist composition of the present embodiment, the organic solvent component (S) (component (S)) may be any component as long as it can dissolve each component to be blended to form a uniform solution. Any solvent can be appropriately selected and used from known solvents for mold resist compositions.
Examples of component (S) include lactones such as γ-butyrolactone; ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, methyl-n-pentyl ketone, methyl isopentyl ketone, and 2-heptanone; ethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol. , polyhydric alcohols such as dipropylene glycol; compounds having an ester bond such as ethylene glycol monoacetate, diethylene glycol monoacetate, propylene glycol monoacetate or dipropylene glycol monoacetate; said polyhydric alcohols or compounds 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, monobutyl ether, monophenyl ether [among these, propylene glycol monomethyl ether acetate ( PGMEA), propylene glycol monomethyl ether (PGME) is 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, phenetol, butylphenyl ether, ethylbenzene, diethylbenzene, pentylbenzene, isopropylbenzene, toluene, xylene, aromatic organic solvents such as cymene and mesitylene; dimethylsulfoxide (DMSO);
本実施形態のレジスト組成物において、(S)成分は、1種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。
上記のなかでも、(S)成分としては、PGMEA、PGME、γ-ブチロラクトン、EL、シクロヘキサノンが好ましい。
In the resist composition of the present embodiment, the (S) component may be used singly or as a mixed solvent of two or more.
Among the above, PGMEA, PGME, γ-butyrolactone, EL, and cyclohexanone are preferable as the (S) component.
また、PGMEAと極性溶剤とを混合した混合溶剤も好ましい。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である。さらに、PGMEAとPGMEとシクロヘキサノンとの混合溶剤も好ましい。
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、前者と後者との質量比が、好ましくは70:30~95:5とされる。
A mixed solvent obtained by mixing PGMEA and a polar solvent is also preferable. The blending ratio (mass ratio) thereof may be appropriately determined in consideration of compatibility between PGMEA and the polar solvent, etc., preferably 1:9 to 9:1, more preferably 2:8 to 8:2. It is preferable to be within the range.
More specifically, when EL or cyclohexanone is blended as a 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 a polar solvent, the mass ratio of PGMEA:PGME is preferably 1:9-9:1, more preferably 2:8-8:2. Further, a mixed solvent of PGMEA, PGME and cyclohexanone is also preferred.
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 a mixing ratio, the mass ratio of the former to the latter is preferably 70:30 to 95:5.
本実施形態のレジスト組成物において、(S)成分は、レジスト組成物中の固形分濃度が30質量%以上となるように用いられる。すなわち、レジスト組成物中の固形分濃度は、30質量%以上であり、好ましくは30~50質量%であり、より好ましくは30~40質量%である。
固形分濃度が、前記の範囲の下限値以上であれば、支持体上に、厚膜のレジスト膜を均一に形成することが容易となる。一方、前記の好ましい範囲の上限値以下であれば、レジスト組成物の粘度の低減が図れ、支持体への塗布性等が高められる。
In the resist composition of this embodiment, the (S) component is used so that the solid content concentration in the resist composition is 30% by mass or more. That is, the solid content concentration in the resist composition is 30% by mass or more, preferably 30 to 50% by mass, more preferably 30 to 40% by mass.
When the solid content concentration is at least the lower limit of the above range, it becomes easy to uniformly form a thick resist film on the support. On the other hand, when the content is equal to or less than the upper limit of the preferable range, the viscosity of the resist composition can be reduced, and the coatability to the support, etc. can be enhanced.
また、本実施形態のレジスト組成物中の固形分全体における、前記高分子化合物(A1)の濃度は、90質量%以上であることが好ましく、90~99質量%であることがより好ましく、95~99質量%であることがさらに好ましい。
固形分全体における(A1)成分の濃度が、前記の好ましい範囲の下限値以上であれば、支持体上に、厚膜のレジスト膜を容易に形成できるようになる。
Further, the concentration of the polymer compound (A1) in the total solid content in the resist composition of the present embodiment is preferably 90% by mass or more, more preferably 90 to 99% by mass, and 95% by mass. More preferably, it is up to 99% by mass.
If the concentration of component (A1) in the total solid content is at least the lower limit of the preferred range, a thick resist film can be easily formed on the support.
<任意成分>
本実施形態のレジスト組成物は、上述した(A)成分、(B)成分及び(S)成分以外の成分(任意成分)をさらに含有してもよい。
かかる任意成分としては、例えば以下に示す(D)成分、(E)成分、(F)成分などが挙げられる。
<Optional component>
The resist composition of the present embodiment may further contain components (optional components) other than the components (A), (B) and (S) described above.
Examples of such optional components include components (D), (E), and (F) shown below.
≪(D)成分:酸拡散制御剤成分≫
(D)成分は、レジスト組成物において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。
(D)成分としては、例えば、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。)、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。)等が挙げられる。
<<(D) Component: Acid diffusion controller component>>
Component (D) acts as a quencher (acid diffusion control agent) that traps acid generated by exposure in the resist composition.
Component (D) includes, for example, a photodegradable base (D1) that decomposes upon exposure to lose acid diffusion controllability (hereinafter referred to as "(D1) component"), and a nitrogen-containing organic base that does not fall under component (D1). Compound (D2) (hereinafter referred to as "component (D2)") and the like.
・(D1)成分について
(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、レジスト膜の露光部と未露光部とのコントラストをより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、それぞれ、レジスト膜の露光部で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、レジスト膜の未露光部ではクエンチャーとして作用する。
About the (D1) component By using a resist composition containing the (D1) component, the contrast between the exposed and unexposed portions of the resist film can be further improved when forming a resist pattern.
The component (D1) is not particularly limited as long as it is decomposed by exposure to light and loses the acid diffusion controllability. ), 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) One or more compounds selected from the group consisting of "components" are preferred.
Components (d1-1) to (d1-3) do not act as quenchers because they decompose in the exposed area of the resist film and lose the acid diffusion controllability (basicity), and in the unexposed area of the resist film Acts as a quencher.
{(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、又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、それぞれ前記式(b1-a1)中の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アルキル基が好ましい。これらの基が有していてもよい置換基としては、水酸基、オキソ基、アルキル基、アリール基、フッ素原子、フッ素化アルキル基、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、エーテル結合、エステル結合、又はこれらの組み合わせが挙げられる。エーテル結合やエステル結合を置換基として含む場合、アルキレン基を介していてもよく、この場合の置換基としては、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。
前記芳香族炭化水素基としては、フェニル基又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 portion In formula (d1-1), Rd 1 is an optionally substituted cyclic group, an optionally substituted chain alkyl group, or a substituted may be a chain alkenyl group, and examples thereof are the same as those for R 101 in the above formula (b1-a1).
Among these, Rd 1 is an optionally substituted aromatic hydrocarbon group, an optionally substituted aliphatic cyclic group, or an optionally substituted A chain alkyl group is preferred. Examples of substituents that these groups may have include a hydroxyl group, an oxo group, an alkyl group, an aryl group, a fluorine atom, a fluorinated alkyl group, and general formulas (a2-r-1) to (a2-r- 7), lactone-containing cyclic groups, ether bonds, ester bonds, or combinations thereof. When it contains an ether bond or an ester bond as a substituent, it may be via an alkylene group, and the substituents in this case are represented by the above formulas (y-al-1) to (y-al-5), respectively. is preferred.
A phenyl group or a naphthyl group is more preferable as the aromatic hydrocarbon group.
More preferably, the aliphatic cyclic group is a group obtained by removing one or more hydrogen atoms from a polycycloalkane such as adamantane, norbornane, isobornane, tricyclodecane, and tetracyclododecane.
The chain alkyl group preferably has 1 to 10 carbon atoms, and specific examples thereof include methyl group, ethyl group, propyl group, butyl group, pentyl group, hexyl group, heptyl group, octyl group, Linear alkyl groups such as nonyl group and decyl group; 1-methylethyl group, 1-methylpropyl group, 2-methylpropyl group, 1-methylbutyl group, 2-methylbutyl group, 3-methylbutyl group, 1-ethylbutyl 2-ethylbutyl group, 1-methylpentyl group, 2-methylpentyl group, 3-methylpentyl group, 4-methylpentyl group and other branched alkyl groups.
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、炭素数1~8がより好ましく、炭素数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、例えば酸素原子、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)であることが特に好ましい。
When the chain alkyl group is a fluorinated alkyl group having a fluorine atom or a fluorinated alkyl group as a substituent, the fluorinated alkyl group preferably has 1 to 11 carbon atoms, more preferably 1 to 8 carbon atoms. , more preferably 1 to 4 carbon atoms. The fluorinated alkyl group may contain atoms other than fluorine atoms. Atoms other than a fluorine atom include, for example, an oxygen atom, a sulfur atom, a nitrogen atom, and the like.
Rd 1 is preferably a fluorinated alkyl group in which some or all of the hydrogen atoms constituting the linear alkyl group are substituted with fluorine atoms, and the number of hydrogen atoms constituting the linear alkyl group is preferably A fluorinated alkyl group (straight-chain perfluoroalkyl group) in which all are substituted with fluorine atoms is particularly preferred.
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 portion of 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、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好適に挙げられ、前記一般式(ca-1)で表されるカチオンがより好ましく、前記式(ca-1-1)~(ca-1-71)でそれぞれ表されるカチオンがさらに好ましい。
(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 Moiety In formula (d1-1), M m+ is an m-valent organic cation.
Examples of the organic cation of M m+ include preferably the same cations as those represented by the general formulas (ca-1) to (ca-4), and the organic cation represented by the general formula (ca-1). A cation is more preferred, and a cation represented by each of the above formulas (ca-1-1) to (ca-1-71) is even more preferred.
Component (d1-1) may be used alone or in combination of two or more.
{(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、又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、前記式(b1-a1)中の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)成分として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鎖状のアルキル基、又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い。鎖状のアルキル基としては、炭素数1~10であることが好ましく、3~10であることがより好ましい。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、脂肪族環式基、鎖状のアルキル基)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}
..anion portion In formula (d1-2), Rd 2 is an optionally substituted cyclic group, an optionally substituted chain alkyl group, or a substituted is a chain alkenyl group which may be substituted, and includes the same groups as those for R 101 in the formula (b1-a1).
However, the carbon atom adjacent to the S atom in Rd 2 is not bonded to a fluorine atom (not fluorine-substituted). As a result, the anion of component (d1-2) becomes a moderately weak acid anion, and the quenching ability of component (D) is improved.
Rd 2 is preferably a chain alkyl group which may have a substituent or an aliphatic cyclic group which may have a substituent. The chain alkyl group preferably has 1 to 10 carbon atoms, more preferably 3 to 10 carbon atoms. Aliphatic cyclic groups include groups obtained by removing one or more hydrogen atoms from adamantane, norbornane, isobornane, tricyclodecane, tetracyclododecane, etc. (which may have substituents); It is more preferable to be a group from which the above hydrogen atoms are removed.
The hydrocarbon group of Rd 2 may have a substituent, and examples of the substituent include the hydrocarbon group (aromatic hydrocarbon group, aliphatic cyclic group, (chain alkyl group) may have the same substituents as those described above.
以下に、(d1-2)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 portion of 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 Moiety In formula (d1-2), M m+ is an m-valent organic cation and is the same as M m+ in formula (d1-1).
Component (d1-2) may be used alone or in combination of two or more.
{(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、又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、前記式(b1-a1)中の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}
..anion portion In formula (d1-3), Rd 3 is an optionally substituted cyclic group, an optionally substituted chain alkyl group, or a substituted may be a chain alkenyl group, and examples are the same as those for R 101 in the formula (b1-a1), a cyclic group containing a fluorine atom, a chain alkyl group, or a chain alkenyl group is preferably Among them, a fluorinated alkyl group is preferred, and the same fluorinated alkyl group as Rd 1 is more preferred.
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、又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、前記式(b1-a1)中のR101と同様のものが挙げられる。
なかでも、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の直鎖状又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 is an optionally substituted cyclic group, an optionally substituted chain alkyl group, or an optionally substituted It is a chain alkenyl group and includes the same groups as those described for R 101 in the formula (b1-a1).
Among them, an optionally substituted alkyl group, alkoxy group, alkenyl group, and 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 and an isobutyl group. , tert-butyl group, pentyl group, isopentyl group, neopentyl group and the like. A portion of the hydrogen atoms of the alkyl group of Rd4 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 a methoxy group, an ethoxy group, an n-propoxy group, an iso-propoxy group, an n- butoxy group and tert-butoxy group. Among them, a methoxy group and an ethoxy group are preferable.
Rd4におけるアルケニル基は、上記式(b1-a1)中の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よい。 Examples of the alkenyl group for Rd 4 include those similar to those for R 101 in the above formula (b1-a1), preferably a vinyl group, a propenyl group (allyl group), a 1-methylpropenyl group and a 2-methylpropenyl group. These groups may further have an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms or a halogenated alkyl group having 1 to 5 carbon atoms as a substituent.
Rd4における環式基は、上記式(b1-a1)中の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、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 those similar to R 101 in the above formula (b1-a1), and cycloalkanes such as cyclopentane, cyclohexane, adamantane, norbornane, isobornane, tricyclodecane, and tetracyclododecane. An alicyclic group in which one or more hydrogen atoms are removed, or an aromatic group such as a phenyl group or a naphthyl group is preferred. When Rd 4 is an alicyclic group, the resist composition dissolves well in organic solvents, resulting in good lithography properties. Further, when Rd 4 is an aromatic group, the resist composition has excellent light absorption efficiency and good sensitivity and lithography properties.
式(d1-3)中、Yd1は、単結合又は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、上述した一般式(a10-1)中のYax1における2価の連結基についての説明のなかで挙げた、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 in Yd 1 is not particularly limited, but may be a divalent hydrocarbon group (aliphatic hydrocarbon group, aromatic hydrocarbon group) optionally having a substituent, 2 containing a hetero atom, valent linking groups and the like. These are respectively the divalent hydrocarbon group optionally having a substituent and the heteroatom mentioned in the description of the divalent linking group for Ya x1 in the general formula (a10-1) The same as the divalent linking group containing
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, more 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。 Preferred specific examples of the anion portion of 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 Moiety In formula (d1-3), M m+ is an m-valent organic cation and is the same as M m+ in formula (d1-1).
Component (d1-3) may be used alone or in combination of two or more.
(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。
レジスト組成物が(D1)成分を含有する場合、レジスト組成物中、(D1)成分の含有量は、(A)成分100質量部に対して、0.5~10質量部が好ましく、0.5~8質量部がより好ましく、1~8質量部がさらに好ましい。
(D1)成分の含有量が、前記の好ましい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やすい。一方、前記の好ましい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 (D1), any one of the above components (d1-1) to (d1-3) may be used alone, or two or more of them may be used in combination.
When the resist composition contains the component (D1), the content of the component (D1) in the resist composition is preferably 0.5 to 10 parts by mass per 100 parts by mass of the component (A). 5 to 8 parts by mass is more preferable, and 1 to 8 parts by mass is even more preferable.
When the content of the component (D1) is at least the lower limit of the above preferred range, it is easy to obtain particularly good lithography properties and resist pattern shape. On the other hand, when it is equal to or less than the upper limit of the preferred range, the sensitivity can be maintained well, and the throughput is also excellent.
・(D2)成分について
酸拡散制御剤成分としては、上記の(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、かつ、(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、脂肪族アミンが好ましく、この中でも特に第2級脂肪族アミンや第3級脂肪族アミンがより好ましい。
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以下のアルキル基もしくはヒドロキシアルキル基で置換したアミン(アルキルアミンもしく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。
アルキルアミン及びアルキルアルコールアミンの各具体例としては、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(トリアミルアミン)、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。
- Component (D2) The acid diffusion control agent component may contain a nitrogen-containing organic compound component (hereinafter referred to as "component (D2)") that does not correspond to component (D1) above.
Component (D2) is not particularly limited as long as it acts as an acid diffusion control agent and does not correspond to component (D1), and any known component may be used. Among them, aliphatic amines are preferable, and among these, secondary aliphatic amines and tertiary aliphatic amines are more preferable.
Aliphatic amines are amines having one or more aliphatic groups, which preferably have 1 to 12 carbon atoms.
Aliphatic amines include amines (alkylamines or alkylalcohol amines) in which at least one hydrogen atom of ammonia NH3 is substituted with an alkyl group or hydroxyalkyl group having 12 or less carbon atoms, or cyclic amines.
Specific examples of alkylamines and alkylalcoholamines include monoalkylamines such as n-hexylamine, n-heptylamine, n-octylamine, n-nonylamine and n-decylamine; diethylamine, di-n-propylamine, Dialkylamines such as di-n-heptylamine, di-n-octylamine, dicyclohexylamine; trimethylamine, triethylamine, tri-n-propylamine, tri-n-butylamine, tri-n-pentylamine (triamylamine), Trialkylamines such as tri-n-hexylamine, tri-n-heptylamine, tri-n-octylamine, tri-n-nonylamine, tri-n-decylamine, tri-n-dodecylamine; diethanolamine, triethanolamine , diisopropanolamine, triisopropanolamine, di-n-octanolamine and tri-n-octanolamine. Among these, trialkylamines having 5 to 10 carbon atoms are more preferable, and tri-n-pentylamine or tri-n-octylamine is particularly preferable.
環式アミンとしては、例えば、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。
Cyclic amines include, for example, heterocyclic compounds containing a nitrogen atom as a heteroatom. The heterocyclic compound may be monocyclic (aliphatic monocyclic amine) or polycyclic (aliphatic polycyclic amine).
Specific examples of aliphatic monocyclic amines include piperidine and piperazine.
As the aliphatic polycyclic amine, those having 6 to 10 carbon atoms are preferable, and specifically, 1,5-diazabicyclo[4.3.0]-5-nonene, 1,8-diazabicyclo[5. 4.0]-7-undecene, hexamethylenetetramine, 1,4-diazabicyclo[2.2.2]octane and the like.
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, and triethanolamine triacetate is 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、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、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。
Moreover, you may use an aromatic amine as a (D2) component.
Aromatic amines include 4-dimethylaminopyridine, pyrrole, indole, pyrazole, imidazole or derivatives thereof, tribenzylamine, 2,6-diisopropylaniline, N-tert-butoxycarbonylpyrrolidine and the like.
(D2)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。
レジスト組成物が(D2)成分を含有する場合、レジスト組成物中、(D2)成分の含有量は、(A)成分100質量部に対して、0.01~5質量部であることが好ましい。(D2)成分の含有量を、前記の好ましい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。
(D2) component may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type.
When the resist composition contains component (D2), the content of component (D2) in the resist composition is preferably 0.01 to 5 parts by mass per 100 parts by mass of component (A). . By setting the content of the component (D2) within the above preferred range, the resist pattern shape, storage stability over time, etc. are improved.
≪(E)成分:有機カルボン酸並びにリンのオキソ酸及びその誘導体からなる群より選択される少なくとも1種の化合物≫
本実施形態の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、有機カルボン酸並びにリンのオキソ酸及びその誘導体からなる群より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、例えば、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。
本実施形態のレジスト組成物において、(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。
レジスト組成物が(E)成分を含有する場合、(E)成分の含有量は、(A)成分100質量部に対して、0.01~5質量部の範囲であることが好ましい。
<<Component (E): At least one compound selected from the group consisting of organic carboxylic acids, phosphorus oxoacids, and derivatives thereof>>
The resist composition of the present embodiment contains an organic carboxylic acid and a phosphorus oxoacid and its derivatives as optional components for the purpose of preventing sensitivity deterioration and improving the resist pattern shape, storage stability over time, and the like. At least one compound (E) selected from the group (hereinafter referred to as "(E) component") can be contained.
Suitable examples of organic carboxylic acids include acetic acid, malonic acid, citric acid, malic acid, succinic acid, benzoic acid, and salicylic acid.
Phosphorus oxoacids include phosphoric acid, phosphonic acid, phosphinic acid, etc. Among these, phosphonic acid is particularly preferred.
Examples of the oxoacid derivative of phosphorus include esters obtained by substituting a hydrogen atom of the above oxoacid with a hydrocarbon group. Examples of the hydrocarbon group include alkyl groups having 1 to 5 carbon atoms, 15 aryl groups and the like.
Derivatives of phosphoric acid include phosphoric acid esters such as di-n-butyl phosphate and diphenyl phosphate.
Phosphonic acid derivatives include phosphonic acid esters such as dimethyl phosphonic acid, di-n-butyl phosphonic acid, phenylphosphonic acid, diphenyl phosphonic acid and dibenzyl phosphonic acid.
Phosphinic acid derivatives include phosphinic acid esters and phenylphosphinic acid.
In the resist composition of this embodiment, the component (E) may be used alone or in combination of two or more.
When the resist composition contains component (E), the content of component (E) is preferably in the range of 0.01 to 5 parts by mass per 100 parts by mass of component (A).
≪(F)成分:フッ素添加剤成分≫
本実施形態のレジスト組成物は、レジスト膜に撥水性を付与するため、又はリソグラフィー特性を向上させるために、フッ素添加剤成分(以下「(F)成分」という)を含有してもよい。
(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);該構成単位(f1)と前記構成単位(a1)との共重合体;該構成単位(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、該構成単位(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)アクリレートから誘導される構成単位、1-メチル-1-アダマンチル(メタ)アクリレートから誘導される構成単位が好ましい。
<<(F) component: Fluorine additive component>>
The resist composition of the present embodiment may contain a fluorine additive component (hereinafter referred to as "component (F)") in order to impart water repellency to the resist film or improve lithography properties.
As the component (F), for example, JP-A-2010-002870, JP-A-2010-032994, JP-A-2010-277043, JP-A-2011-13569, JP-A-2011-128226. can be used.
More specific examples of component (F) include polymers having a structural unit (f1) represented by the following formula (f1-1). Examples of the polymer include a polymer (homopolymer) consisting only of a structural unit (f1) represented by the following formula (f1-1); a copolymer of the structural unit (f1) and the structural unit (a1). is preferably a copolymer of the structural unit (f1), a structural unit derived from acrylic acid or methacrylic acid, and the structural unit (a1). Here, as the structural unit (a1) to be copolymerized with the structural unit (f1), a structural unit derived from 1-ethyl-1-cyclooctyl (meth)acrylate, 1-methyl-1-adamantyl ( Structural units derived from meth)acrylates are preferred.
式(f1-1)中、α位の炭素原子に結合したRは、前記と同様である。Rとしては、水素原子又はメチル基が好ましい。
式(f1-1)中、Rf102及び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及び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、メチル基又はエチル基が好ましい。Rf102及び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、炭素数1~5の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及び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、メチル基又はエチル基が好ましい。
式(f1-1)中、nf1は1~5の整数であり、1~3の整数が好ましく、1又は2がより好ましい。
In formula (f1-1), R bonded to the α-position carbon atom is the same as described above. R is preferably a hydrogen atom or a methyl group.
In formula (f1-1), the halogen atoms of Rf 102 and Rf 103 include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom and an iodine atom, with a fluorine atom being particularly preferred. Examples of the alkyl group having 1 to 5 carbon atoms for Rf 102 and Rf 103 include the same alkyl groups having 1 to 5 carbon atoms as the above R, 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 groups in which some or all of the hydrogen atoms in the alkyl group having 1 to 5 carbon atoms are substituted with halogen atoms. be done. The halogen atom includes a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, an iodine atom and the like, and a fluorine atom is particularly preferred. 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 more preferably a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group, or an ethyl group.
In formula (f1-1), nf 1 is an integer of 1 to 5, preferably an integer of 1 to 3, more preferably 1 or 2.
式(f1-1)中、Rf101は、フッ素原子を含む有機基であり、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、分岐鎖状又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、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1~6のフッ素化炭化水素基がより好ましく、トリフルオロメチル基、-CH2-CF3、-CH2-CF2-CF3、-CH(CF3)2、-CH2-CH2-CF3、-CH2-CH2-CF2-CF2-CF2-CF3が特に好ましい。
In formula (f1-1), Rf 101 is an organic group containing a fluorine atom, preferably a hydrocarbon group containing a fluorine atom.
The hydrocarbon group containing a fluorine atom may be linear, branched or cyclic, and preferably has 1 to 20 carbon atoms, more preferably 1 to 15 carbon atoms. , and 1 to 10 carbon atoms are particularly preferred.
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 are fluorinated, and 60% or more are Fluorination is particularly preferable because the hydrophobicity of the resist film is increased.
Among them, Rf 101 is more preferably a fluorinated hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, such as a trifluoromethyl group, —CH 2 —CF 3 , —CH 2 —CF 2 —CF 3 , —CH(CF 3 ) 2 , -CH 2 -CH 2 -CF 3 , -CH 2 -CH 2 -CF 2 -CF 2 -CF 2 -CF 3 are particularly preferred.
(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が特に好ましい。(F)成分のMwが、前記の好ましい範囲の上限値以下であると、レジストとして用いるのにレジスト用溶剤への充分な溶解性があり、前記の好ましい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より良好となり、また、レジスト膜表面の撥水性が良好に発現する。
(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が特に好ましい。
The weight-average molecular weight (Mw) of component (F) (polystyrene equivalent by gel permeation chromatography) is preferably 1,000 to 50,000, more preferably 5,000 to 40,000, and particularly preferably 10,000 to 30,000. When the Mw of the component (F) is at most the upper limit of the preferred range, it has sufficient solubility in a resist solvent for use as a resist, and when it is at least the lower limit of the preferred range, it is resistant. The dry etching property and the cross-sectional shape of the resist pattern are improved, and the water repellency of the resist film surface is favorably expressed.
The dispersity (Mw/Mn) of component (F) is preferably 1.0 to 5.0, more preferably 1.0 to 3.0, and particularly preferably 1.2 to 2.5.
本実施形態のレジスト組成物において、(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。
レジスト組成物が(F)成分を含有する場合、(F)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い。
In the resist composition of this embodiment, the component (F) may be used alone or in combination of two or more.
When the resist composition contains component (F), the content of component (F) is preferably 0.5 to 10 parts by mass per 100 parts by mass of component (A).
本実施形態の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、界面活性剤、溶解抑制剤、可塑剤、安定剤、着色剤、ハレーション防止剤、染料などを適宜、添加含有させることができる。 The resist composition of the present invention further optionally contains miscible additives such as additional resins, surfactants, dissolution inhibitors, plasticizers, stabilizers, colorants to improve the performance of the resist film. , an antihalation agent, a dye, and the like can be added as appropriate.
(レジストパターン形成方法)
本発明の第2の態様は、支持体上に、上述した第1の態様に係るレジスト組成物を用いてレジスト膜を形成する工程(i)、前記レジスト膜を露光する工程(ii)、及び前記露光後のレジスト膜を現像してレジストパターンを形成する工程(iii)を有するレジストパターン形成方法である。
かかるレジストパターン形成方法の一実施形態としては、例えば以下のようにして行うレジストパターン形成方法が挙げられる。
(Resist pattern forming method)
A second aspect of the present invention comprises a step (i) of forming a resist film on a support using the resist composition according to the first aspect described above, a step (ii) of exposing the resist film, and The resist pattern forming method has a step (iii) of developing the resist film after the exposure to form a resist pattern.
One embodiment of such a resist pattern forming method includes, for example, a resist pattern forming method performed as follows.
工程(i):
まず、支持体上に、上述した実施形態のレジスト組成物を、スピンナーなどで塗布し、ベーク(ポストアプライベーク(PAB))処理を、例えば80~150℃の温度条件にて40~120秒間、好ましくは60~90秒間施してレジスト膜を形成する。
Step (i):
First, on a support, the resist composition of the above-described embodiment is applied with a spinner or the like, and baked (post-apply bake (PAB)) treatment is performed, for example, at a temperature of 80 to 150 ° C. for 40 to 120 seconds. It is preferably applied for 60 to 90 seconds to form a resist film.
工程(ii):
次に、該レジスト膜に対し、例えばKrF露光装置等の露光装置を用いて、所定のパターンが形成されたマスク(マスクパターン)を介した露光等による選択的露光を行った後、ベーク(ポストエクスポージャーベーク(PEB))処理を、例えば80~150℃の温度条件にて40~120秒間、好ましくは60~90秒間施す。
Step (ii):
Next, the resist film is subjected to selective exposure such as exposure through a mask having a predetermined pattern (mask pattern) using an exposure apparatus such as a KrF exposure apparatus, and then baked (post An exposure bake (PEB) treatment is performed, for example, at a temperature of 80 to 150° C. for 40 to 120 seconds, preferably 60 to 90 seconds.
工程(iii):
次に、前記レジスト膜を現像処理する。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)を用いて行う。
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、前記現像処理又はリンス処理の後に、パターン上に付着している現像液又はリンス液を、超臨界流体により除去する処理を行ってもよい。
Step (iii):
Next, the resist film is developed. The developing process is carried out using an alkaline developer in the case of the alkali development process, and using a developer containing an organic solvent (organic developer) in the case of the solvent development process.
Rinsing treatment is preferably performed after the development treatment. As for the rinsing treatment, water rinsing using pure water is preferable in the case of the alkali developing process, and a rinsing solution containing an organic solvent is preferably used in the case of the solvent developing process.
In the case of the solvent development process, after the development processing or the rinsing processing, a processing for removing the developer or the rinsing liquid adhering to the pattern with a supercritical fluid may be performed.
現像処理後又はリンス処理後、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。ここでのベーク処理(ポストベーク)は、例えば180℃以上、好ましくは180~200℃の温度条件にて40~120秒間、好ましくは60~90秒間施される。
このようにして、レジストパターンを形成することができる。
After development processing or rinsing processing, drying is performed. In some cases, baking treatment (post-baking) may be performed after the development treatment. The baking treatment (post-baking) here is performed, for example, at a temperature of 180° C. or higher, preferably 180 to 200° C. for 40 to 120 seconds, preferably 60 to 90 seconds.
Thus, a resist pattern can be formed.
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が挙げられる。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、無機系及び/又は有機系の膜が設けられたものであってもよい。無機系の膜としては、無機反射防止膜(無機BARC)が挙げられる。有機系の膜としては、有機反射防止膜(有機BARC)や、多層レジスト法における下層有機膜等の有機膜が挙げられる。
ここで、多層レジスト法とは、基板上に、少なくとも一層の有機膜(下層有機膜)と、少なくとも一層のレジスト膜(上層レジスト膜)とを設け、上層レジスト膜に形成したレジストパターンをマスクとして下層有機膜のパターニングを行う方法であり、高アスペクト比のパターンを形成できるとされている。すなわち、多層レジスト法によれば、下層有機膜により所要の厚みを確保できるため、レジスト膜を薄膜化でき、高アスペクト比の微細パターン形成が可能となる。
多層レジスト法には、基本的に、上層レジスト膜と、下層有機膜との二層構造とする方法(2層レジスト法)と、上層レジスト膜と下層有機膜との間に一層以上の中間層(金属薄膜等)を設けた三層以上の多層構造とする方法(3層レジスト法)と、に分けられる。
The support is not particularly limited, and a conventionally known one can be used. Examples thereof include a substrate for electronic parts and a substrate having a predetermined wiring pattern formed thereon. More specifically, silicon wafers, metal substrates such as copper, chromium, iron, and aluminum substrates, glass substrates, and the like can be used. As a material for the wiring pattern, for example, copper, aluminum, nickel, gold or the like can be used.
Further, the support may be one in which an inorganic and/or organic film is provided on the substrate as described above. Inorganic films include inorganic antireflection coatings (inorganic BARC). Examples of organic films include organic antireflection coatings (organic BARC) and organic films such as a lower layer organic film in a multilayer resist method.
Here, the multi-layer resist method means that at least one layer of organic film (lower layer organic film) and at least one layer of resist film (upper layer resist film) are provided on a substrate, and a resist pattern formed on the upper layer resist film is used as a mask. It is a method of patterning a lower layer 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 underlying organic film, the resist film can be made thinner, and fine patterns 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 a method of forming one or more intermediate layers between the upper resist film and the lower organic film. (three-layer resist method) and a method of forming a multi-layered structure of three or more layers (metal thin film, etc.).
実施形態のレジストパターン形成方法は、厚膜のレジスト膜を成膜して行う際に有用な方法である。前記工程(i)で形成するレジスト膜の膜厚が、例えば1~10μm、この範囲のうちでも膜厚が、好ましくは6μm以上、さらには7μm以上、特には8μm以上でも、レジストパターンを良好な形状で安定に形成できる。 The method of forming a resist pattern according to the embodiment is a method useful for forming a thick resist film. Even if the thickness of the resist film formed in the step (i) is, for example, 1 to 10 μm, preferably 6 μm or more, further 7 μm or more, and particularly 8 μm or more, the resist pattern can be formed satisfactorily. It can be formed stably in shape.
露光に用いる波長は、特に限定されず、ArFエキシマレーザー光、KrFエキシマレーザー光、F2エキシマレーザー光、EUV(極端紫外線)、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。
上述した第1の態様に係るレジスト組成物は、KrFエキシマレーザー光、ArFエキシマレーザー光、EB又はEUV用としての有用性が高く、KrFエキシマレーザー光、ArFエキシマレーザー光用としての有用性がより高く、KrFエキシマレーザー光用としての有用性が特に高い。第2の態様に係るレジストパターン形成方法は、前記工程(ii)において、前記レジスト膜に、KrFエキシマレーザー光を照射する場合に特に好適な方法である。
The wavelength used for exposure is not particularly limited, and ArF excimer laser light, KrF excimer laser light, F2 excimer laser light, EUV (extreme ultraviolet rays), VUV (vacuum ultraviolet rays), EB (electron beam), X-rays, soft X rays. It can be performed using radiation such as rays.
The resist composition according to the first aspect described above is highly useful for KrF excimer laser light, ArF excimer laser light, EB or EUV, and more useful for KrF excimer laser light and ArF excimer laser light. It is highly useful for KrF excimer laser light. The method of forming a resist pattern according to the second aspect is particularly suitable for irradiating the resist film with a KrF excimer laser beam in the step (ii).
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屈折率よりも小さい屈折率を有する溶媒が好ましい。かかる溶媒の屈折率としては、前記範囲内であれば特に制限されない。
空気の屈折率よりも大きく、かつ、前記レジスト膜の屈折率よりも小さい屈折率を有する溶媒としては、例えば、水、フッ素系不活性液体、シリコン系溶剤、炭化水素系溶剤等が挙げられる。
フッ素系不活性液体の具体例としては、C3HCl2F5、C4F9OCH3、C4F9OC2H5、C5H3F7等のフッ素系化合物を主成分とする液体等が挙げられ、沸点が70~180℃のものが好ましく、80~160℃のものがより好ましい。フッ素系不活性液体が上記範囲の沸点を有するものであると、露光終了後に、液浸に用いた媒体の除去を、簡便な方法で行えることから好ましい。
フッ素系不活性液体としては、特に、アルキル基の水素原子が全てフッ素原子で置換されたパーフロオロアルキル化合物が好ましい。パーフロオロアルキル化合物としては、具体的には、パーフルオロアルキルエーテル化合物、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 normal exposure (dry exposure) performed in air or an inert gas such as nitrogen, or may be liquid immersion lithography.
In immersion exposure, the space between the resist film and the lowest lens of the exposure device is filled in advance with a solvent (immersion medium) having a refractive index greater than that of air, and exposure (immersion exposure) is performed in this state. exposure method.
As the liquid 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 such a solvent is not particularly limited as long as it is 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, fluorine-based inert liquids, silicon-based solvents, and hydrocarbon-based solvents.
Specific examples of fluorine-based inert liquids include fluorine - based compounds such as C3HCl2F5 , C4F9OCH3 , C4F9OC2H5 , and C5H3F7 as main components . Examples include liquids, and those having a boiling point of 70 to 180°C are preferable, and those 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 liquid immersion can be removed by a simple method after the exposure is completed.
As the fluorine-based inert liquid, a perfluoroalkyl compound in which all hydrogen atoms of an alkyl group are substituted with fluorine atoms is particularly preferable. Specific examples of perfluoroalkyl compounds include perfluoroalkyl ether compounds and perfluoroalkylamine compounds.
Further, specifically, the perfluoroalkyl ether compound includes perfluoro(2-butyl-tetrahydrofuran) (boiling point 102° C.), and the perfluoroalkylamine compound includes perfluorotributylamine ( boiling point 174°C).
Water is preferably used as the immersion medium from the viewpoints of cost, safety, environmental concerns, versatility, and the like.
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。
溶剤現像プロセスで現像処理に用いる有機系現像液が含有する有機溶剤としては、(A)成分(露光前の(A)成分)を溶解し得るものであればよく、公知の有機溶剤の中から適宜選択できる。具体的には、ケトン系溶剤、エステル系溶剤、アルコール系溶剤、ニトリル系溶剤、アミド系溶剤、エーテル系溶剤等の極性溶剤、炭化水素系溶剤等が挙げられる。
ケトン系溶剤は、構造中にC-C(=O)-Cを含む有機溶剤である。エステル系溶剤は、構造中にC-C(=O)-O-Cを含む有機溶剤である。アルコール系溶剤は、構造中にアルコール性水酸基を含む有機溶剤である。「アルコール性水酸基」は、脂肪族炭化水素基の炭素原子に結合した水酸基を意味する。ニトリル系溶剤は、構造中にニトリル基を含む有機溶剤である。アミド系溶剤は、構造中にアミド基を含む有機溶剤である。エーテル系溶剤は、構造中にC-O-Cを含む有機溶剤である。
有機溶剤の中には、構造中に上記各溶剤を特徴づける官能基を複数種含む有機溶剤も存在するが、その場合は、当該有機溶剤が有する官能基を含むいずれの溶剤種にも該当するものとする。例えば、ジエチレングリコールモノメチルエーテルは、上記分類中のアルコール系溶剤、エーテル系溶剤のいずれにも該当するものとする。
炭化水素系溶剤は、ハロゲン化されていてもよい炭化水素からなり、ハロゲン原子以外の置換基を有さない炭化水素溶剤である。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。
有機系現像液が含有する有機溶剤としては、上記の中でも、極性溶剤が好ましく、ケトン系溶剤、エステル系溶剤、ニトリル系溶剤等が好ましい。
Examples of the alkaline developer used for development processing in the alkaline development process include a 0.1 to 10% by mass tetramethylammonium hydroxide (TMAH) aqueous solution.
The organic solvent contained in the organic developer used for development in the solvent development process may be any one capable of dissolving the component (A) (component (A) before exposure), and may be selected from known organic solvents. It can be selected as appropriate. Specific examples include polar solvents such as ketone-based solvents, ester-based solvents, alcohol-based solvents, nitrile-based solvents, amide-based solvents, ether-based solvents, and hydrocarbon-based solvents.
A ketone solvent is an organic solvent containing C--C(=O)--C in its structure. An ester solvent is an organic solvent containing C—C(=O)—O—C in its structure. An alcoholic solvent is an organic solvent containing an alcoholic hydroxyl group in its structure. "Alcoholic hydroxyl group" means a hydroxyl group attached to a carbon atom of an aliphatic hydrocarbon group. A nitrile-based solvent is an organic solvent containing a nitrile group in its structure. An amide-based solvent is an organic solvent containing an amide group in its structure. Ether-based solvents are organic solvents containing C—O—C in their structure.
Among organic solvents, there are also organic solvents that contain multiple types of functional groups that characterize the above solvents in their structures. shall be For example, diethylene glycol monomethyl ether corresponds to both alcohol-based solvents and ether-based solvents in the above classification.
The hydrocarbon-based solvent is a hydrocarbon solvent that is composed of an optionally halogenated hydrocarbon and has no substituents other than halogen atoms. A halogen atom includes a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, an iodine atom and the like, and a fluorine atom is preferable.
As the organic solvent contained in the organic developer, among the above, polar solvents are preferable, and ketone-based solvents, ester-based solvents, nitrile-based solvents, and the like are preferable.
ケトン系溶剤としては、例えば、1-オクタノン、2-オクタノン、1-ノナノン、2-ノナノン、アセトン、4-ヘプタノン、1-ヘキサノン、2-ヘキサノン、ジイソブチルケトン、シクロヘキサノン、メチルシクロヘキサノン、フェニルアセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、アセチルアセトン、アセトニルアセトン、イオノン、ジアセトニルアルコール、アセチルカービノール、アセトフェノン、メチルナフチルケトン、イソホロン、プロピレンカーボネート、γ-ブチロラクトン、メチルアミルケトン(2-ヘプタノン)等が挙げられる。これらの中でも、ケトン系溶剤としては、メチルアミルケトン(2-ヘプタノン)が好ましい。 Examples of ketone solvents include 1-octanone, 2-octanone, 1-nonanone, 2-nonanone, acetone, 4-heptanone, 1-hexanone, 2-hexanone, diisobutyl ketone, cyclohexanone, methylcyclohexanone, phenylacetone, and methyl ethyl ketone. , methyl isobutyl ketone, acetylacetone, acetonyl acetone, ionone, diacetonyl alcohol, acetylcarbinol, acetophenone, methylnaphthyl ketone, isophorone, propylene carbonate, γ-butyrolactone, methyl amyl ketone (2-heptanone) and the like. Among these, methyl amyl ketone (2-heptanone) is preferable as the ketone solvent.
エステル系溶剤としては、例えば、酢酸メチル、酢酸ブチル、酢酸エチル、酢酸イソプロピル、酢酸アミル、酢酸イソアミル、メトキシ酢酸エチル、エトキシ酢酸エチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノプロピルエーテルアセテート、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノフェニルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノプロピルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノフェニルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、2-メトキシブチルアセテート、3-メトキシブチルアセテート、4-メトキシブチルアセテート、3-メチル-3-メトキシブチルアセテート、3-エチル-3-メトキシブチルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノプロピルエーテルアセテート、2-エトキシブチルアセテート、4-エトキシブチルアセテート、4-プロポキシブチルアセテート、2-メトキシペンチルアセテート、3-メトキシペンチルアセテート、4-メトキシペンチルアセテート、2-メチル-3-メトキシペンチルアセテート、3-メチル-3-メトキシペンチルアセテート、3-メチル-4-メトキシペンチルアセテート、4-メチル-4-メトキシペンチルアセテート、プロピレングリコールジアセテート、蟻酸メチル、蟻酸エチル、蟻酸ブチル、蟻酸プロピル、乳酸エチル、乳酸ブチル、乳酸プロピル、炭酸エチル、炭酸プロピル、炭酸ブチル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、ピルビン酸プロピル、ピルビン酸ブチル、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、プロピオン酸プロピル、プロピオン酸イソプロピル、2-ヒドロキシプロピオン酸メチル、2-ヒドロキシプロピオン酸エチル、メチル-3-メトキシプロピオネート、エチル-3-メトキシプロピオネート、エチル-3-エトキシプロピオネート、プロピル-3-メトキシプロピオネート等が挙げられる。これらの中でも、エステル系溶剤としては、酢酸ブチルが好ましい。 Examples of ester solvents include methyl acetate, butyl acetate, ethyl acetate, isopropyl acetate, amyl acetate, isoamyl acetate, ethyl methoxyacetate, ethyl ethoxyacetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol monoethyl ether acetate, ethylene glycol mono Propyl ether acetate, ethylene glycol monobutyl ether acetate, ethylene glycol monophenyl ether acetate, diethylene glycol monomethyl ether acetate, diethylene glycol monopropyl ether acetate, diethylene glycol monoethyl ether acetate, diethylene glycol monophenyl ether acetate, diethylene glycol monobutyl ether acetate, diethylene glycol monoethyl ether acetate , 2-methoxybutyl acetate, 3-methoxybutyl acetate, 4-methoxybutyl acetate, 3-methyl-3-methoxybutyl acetate, 3-ethyl-3-methoxybutyl acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monoethyl ether Acetate, propylene glycol monopropyl ether acetate, 2-ethoxybutyl acetate, 4-ethoxybutyl acetate, 4-propoxybutyl acetate, 2-methoxypentyl acetate, 3-methoxypentyl acetate, 4-methoxypentyl acetate, 2-methyl-3 -methoxypentyl acetate, 3-methyl-3-methoxypentyl acetate, 3-methyl-4-methoxypentyl acetate, 4-methyl-4-methoxypentyl acetate, propylene glycol diacetate, methyl formate, ethyl formate, butyl formate, formic acid Propyl, ethyl lactate, butyl lactate, propyl lactate, ethyl carbonate, propyl carbonate, butyl carbonate, methyl pyruvate, ethyl pyruvate, propyl pyruvate, butyl pyruvate, methyl acetoacetate, ethyl acetoacetate, methyl propionate, propionic acid Ethyl, propyl propionate, isopropyl propionate, methyl 2-hydroxypropionate, ethyl 2-hydroxypropionate, methyl-3-methoxypropionate, ethyl-3-methoxypropionate, ethyl-3-ethoxypropionate , propyl-3-methoxypropionate, and the like. Among these, butyl acetate is preferable as the ester solvent.
ニトリル系溶剤としては、例えば、アセトニトリル、プロピオ二トリル、バレロニトリル、ブチロ二トリル等が挙げられる。 Nitrile solvents include, for example, acetonitrile, propionitrile, valeronitrile, butyronitrile and the like.
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、例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、例えばイオン性や非イオン性のフッ素系及び/又はシリコン系界面活性剤等を用いることができる。界面活性剤としては、非イオン性の界面活性剤が好ましく、非イオン性のフッ素系界面活性剤、又は非イオン性のシリコン系界面活性剤がより好ましい。
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。
Known additives can be added to the organic developer as needed. Examples of such additives include surfactants. Although the surfactant is not particularly limited, for example, ionic or nonionic fluorine-based and/or silicon-based surfactants can be used. As the surfactant, a nonionic surfactant is preferable, and a nonionic fluorine-based surfactant or a nonionic silicon-based surfactant is more preferable.
When a surfactant is blended, its blending amount is usually 0.001 to 5% by mass, preferably 0.005 to 2% by mass, and 0.01 to 0.5% by mass, relative to the total amount of the organic developer. 5% by mass is more preferred.
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、例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続ける方法(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 developer for a certain period of time (dip method), or a method in which the developer is piled up on the surface of the support by surface tension and remains stationary for a certain period of time. method (paddle method), method of spraying the developer onto the surface of the support (spray method), and application of the developer while scanning the developer dispensing nozzle at a constant speed onto the support rotating at a constant speed. A continuous method (dynamic dispensing method) and the like can be mentioned.
溶剤現像プロセスで現像処理後のリンス処理に用いるリンス液が含有する有機溶剤としては、例えば前記有機系現像液に用いる有機溶剤として挙げた有機溶剤のうち、レジストパターンを溶解しにくいものを適宜選択して使用できる。通常、炭化水素系溶剤、ケトン系溶剤、エステル系溶剤、アルコール系溶剤、アミド系溶剤及びエーテル系溶剤から選択される少なくとも1種の溶剤を使用する。これらの中でも、炭化水素系溶剤、ケトン系溶剤、エステル系溶剤、アルコール系溶剤及びアミド系溶剤から選択される少なくとも1種が好ましく、アルコール系溶剤およびエステル系溶剤から選択される少なくとも1種がより好ましく、アルコール系溶剤が特に好ましい。
リンス液に用いるアルコール系溶剤は、炭素数6~8の1価アルコールが好ましく、該1価アルコールは直鎖状、分岐状又は環状のいずれであってもよい。具体的には、1-ヘキサノール、1-ヘプタノール、1-オクタノール、2-ヘキサノール、2-ヘプタノール、2-オクタノール、3-ヘキサノール、3-ヘプタノール、3-オクタノール、4-オクタノール、ベンジルアルコール等が挙げられる。これらの中でも、1-ヘキサノール、2-ヘプタノール、2-ヘキサノールが好ましく、1-ヘキサノール、2-ヘキサノールがより好ましい。
これらの有機溶剤は、いずれか1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。また、上記以外の有機溶剤や水と混合して用いてもよい。但し、現像特性を考慮すると、リンス液中の水の配合量は、リンス液の全量に対し、30質量%以下が好ましく、10質量%以下がより好ましく、5質量%以下さらに好ましく、3質量%以下が特に好ましい。
リンス液には、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、例えば界面活性剤が挙げられる。界面活性剤は、前記と同様のものが挙げられ、非イオン性の界面活性剤が好ましく、非イオン性のフッ素系界面活性剤、又は非イオン性のシリコン系界面活性剤がより好ましい。
界面活性剤を配合する場合、その配合量は、リンス液の全量に対して、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。
As the organic solvent contained in the rinsing solution used for the rinsing treatment after the development treatment in the solvent development process, for example, among the organic solvents exemplified as the organic solvents used for the organic developer, those that hardly dissolve the resist pattern are appropriately selected. can be used as Usually, at least one solvent selected from hydrocarbon solvents, ketone solvents, ester solvents, alcohol solvents, amide solvents and ether solvents is used. Among these, at least one selected from hydrocarbon-based solvents, ketone-based solvents, ester-based solvents, alcohol-based solvents and amide-based solvents is preferable, and at least one selected from alcohol-based solvents and ester-based solvents is more preferable. Alcoholic solvents are preferred, and alcoholic solvents are particularly preferred.
The alcohol-based solvent used in the rinse liquid is preferably a monohydric alcohol having 6 to 8 carbon atoms, and the monohydric alcohol may be linear, branched or cyclic. Specific examples include 1-hexanol, 1-heptanol, 1-octanol, 2-hexanol, 2-heptanol, 2-octanol, 3-hexanol, 3-heptanol, 3-octanol, 4-octanol, and benzyl alcohol. be done. Among these, 1-hexanol, 2-heptanol and 2-hexanol are preferred, and 1-hexanol and 2-hexanol are more preferred.
Any one of these organic solvents may be used alone, or two or more thereof may be used in combination. Moreover, you may mix with organic solvents and water other than the above, and you may use it. However, considering development characteristics, the amount of water in the rinse solution is preferably 30% by mass or less, more preferably 10% by mass or less, even more preferably 5% by mass or less, and even more preferably 3% by mass, relative to the total amount of the rinse solution. The following are particularly preferred.
Known additives can be added to the rinse solution as needed. Examples of such additives include surfactants. Examples of surfactants include those mentioned above, preferably nonionic surfactants, more preferably nonionic fluorine-based surfactants or nonionic silicon-based surfactants.
When a surfactant is blended, its blending amount is usually 0.001 to 5% by mass, preferably 0.005 to 2% by mass, and 0.01 to 0.5% by mass, relative to the total amount of the rinse liquid. % is more preferred.
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。該リンス処理の方法としては、例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。 Rinsing treatment (cleaning treatment) using a rinse liquid can be performed by a known rinsing method. The rinsing method includes, for example, a method of continuously applying the rinse solution onto the support rotating at a constant speed (rotation coating method), a method of immersing the support in the rinse solution for a given period of time (dip method), A method of spraying a rinsing liquid onto the support surface (spray method) and the like can be mentioned.
以上説明した本実施形態のレジスト組成物は、構成単位(a10)及び構成単位(a1)を有する高分子化合物(A1)と、特定構造のカチオン部を有する酸発生剤(B1)と、を含有し、レジスト組成物中の固形分濃度が30質量%以上である。
そして、これら(A1)成分と(B1)成分とを併有し、固形分濃度が30質量%以上であるレジスト組成物を用いたレジストパターンの形成において、特に厚膜レジスト膜を成膜して行う場合にも、例えば、パターン寸法の均一性を高められる等、リソグラフィー特性に優れる。また、支持体上への塗布性も良好であり、均一な厚さのレジスト膜を容易に形成できる。さらに、従来、問題であった高温ベーク時のレジストパターンからの発泡が抑制される。このように、本実施形態のレジスト組成物によれば、厚膜のレジストパターンを良好な形状で安定に形成することができる。
The resist composition of the present embodiment described above contains a polymer compound (A1) having a structural unit (a10) and a structural unit (a1), and an acid generator (B1) having a cation moiety with a specific structure. and the solid content concentration in the resist composition is 30% by mass or more.
In the formation of a resist pattern using a resist composition containing both the component (A1) and the component (B1) and having a solid content concentration of 30% by mass or more, particularly a thick resist film is formed. Even when it is carried out, for example, it is possible to improve the uniformity of the pattern dimension, etc., and the lithography characteristics are excellent. In addition, the coating property on the support is also good, and a resist film having a uniform thickness can be easily formed. Furthermore, foaming from the resist pattern during high-temperature baking, which has conventionally been a problem, is suppressed. As described above, according to the resist composition of the present embodiment, a thick resist pattern can be stably formed in a favorable shape.
かかるレジスト組成物及びレジストパターン形成方法は、例えば、厚膜のレジスト膜が求められる用途に有用である。また、かかるレジスト組成物及びレジストパターン形成方法は、複数段の階段構造を加工する用途に有用であり、本発明を適用することで、メモリ膜の積層化(3次元化、大容量メモリの製造)を高精度で実現し得る。 Such a resist composition and resist pattern forming method are useful, for example, in applications where a thick resist film is required. In addition, such a resist composition and a resist pattern forming method are useful for processing a multi-step structure, and by applying the present invention, memory film lamination (three-dimensionalization, manufacturing of large-capacity memory) ) can be realized with high accuracy.
以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの例によって限定されるものではない。 EXAMPLES The present invention will be described in more detail below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.
<レジスト組成物の調製>
(実施例1、比較例1~4)
表1に示す各成分を、混合溶剤(プロピレングリコールモノメチルエーテル/プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート=8/2(質量比))に混合して溶解し、各例のレジスト組成物をそれぞれ調製した。各例のレジスト組成物中の固形分濃度を表1中に示した。
<Preparation of resist composition>
(Example 1, Comparative Examples 1 to 4)
Each component shown in Table 1 was mixed and dissolved in a mixed solvent (propylene glycol monomethyl ether/propylene glycol monomethyl ether acetate=8/2 (mass ratio)) to prepare a resist composition of each example. Table 1 shows the solid content concentration in the resist composition of each example.
表1中、各略号はそれぞれ以下の意味を有する。[ ]内の数値は配合量(質量部)である。
(A)-1:下記化学式(A1-1)で表される高分子化合物。GPC測定により求めた標準ポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)は10000、分子量分散度(Mw/Mn)は1.8。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/n=60/20/20。
(A)-2:下記化学式(A1-2)で表される高分子化合物。GPC測定により求めた標準ポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)は20000、分子量分散度(Mw/Mn)は1.8。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/n=60/20/20。
In Table 1, each abbreviation has the following meaning. The numbers in [ ] are the compounding amounts (parts by mass).
(A)-1: A polymer compound represented by the following chemical formula (A1-1). The weight average molecular weight (Mw) in terms of standard polystyrene obtained by GPC measurement was 10000, and the molecular weight dispersity (Mw/Mn) was 1.8. The copolymer compositional ratio (ratio (molar ratio) of each structural unit in the structural formula) determined by 13 C-NMR was 1/m/n=60/20/20.
(A)-2: A polymer compound represented by the following chemical formula (A1-2). The weight average molecular weight (Mw) in terms of standard polystyrene obtained by GPC measurement was 20000, and the molecular weight dispersity (Mw/Mn) was 1.8. The copolymer compositional ratio (ratio (molar ratio) of each structural unit in the structural formula) determined by 13 C-NMR was 1/m/n=60/20/20.
(B1)-1:下記化学式(B1-1)で表される化合物。
(B2)-1:下記化学式(B2-1)で表される化合物。
(B2)-2:N-(トリフルオロメタンスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト-5-エン-2,3-ジカルボキシイミド。
(B1)-1: A compound represented by the following chemical formula (B1-1).
(B2)-1: A compound represented by the following chemical formula (B2-1).
(B2)-2: N-(trifluoromethanesulfonyloxy)bicyclo[2.2.1]hept-5-ene-2,3-dicarboximide.
(D)-1:トリアミルアミン。
(E)-1:フェニルホスホン酸。
(D)-1: Triamylamine.
(E)-1: Phenylphosphonic acid.
<レジストパターンの形成>
工程(i):
8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「DUV-42P」(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180℃、60秒間焼成して乾燥させることにより、膜厚65nmの有機系反射防止膜を形成した。
該有機系反射防止膜上に、各例のレジスト組成物をそれぞれ、スピンナーを用いて塗布し、ホットプレート上で、140℃90秒間のプレベーク(PAB)処理を行うことにより乾燥して、膜厚8μmのレジスト膜を形成した。
尚、比較例4のレジスト組成物を用いた場合、膜厚8μmのレジスト膜を形成できなかったため、これ以後の操作は行わなかった。
<Formation of resist pattern>
Step (i):
An organic antireflection film composition "DUV-42P" (trade name, manufactured by Brewer Science) was applied onto an 8-inch silicon wafer using a spinner, and baked on a hot plate at 180°C for 60 seconds. By drying, an organic antireflection film having a thickness of 65 nm was formed.
On the organic antireflection film, the resist composition of each example is applied using a spinner, and dried by pre-baking (PAB) treatment on a hot plate at 140 ° C. for 90 seconds to obtain a film thickness. A resist film of 8 μm was formed.
When the resist composition of Comparative Example 4 was used, a resist film having a film thickness of 8 μm could not be formed, so the subsequent operations were not performed.
工程(ii):
次いで、前記レジスト膜に対し、KrF露光装置NSR-S205C(ニコン社製;NA(開口数)=0.68,σ=0.60)により、KrFエキシマレーザー光(248nm)を、マスクパターン(6%ハーフトーン)を介して、各レジスト組成物の最適露光量(Eop)で選択的に照射した。
その後、115℃90秒間の露光後加熱(PEB)処理を行った。
Step (ii):
Next, KrF excimer laser light (248 nm) is applied to the resist film by a KrF exposure apparatus NSR-S205C (manufactured by Nikon; NA (numerical aperture) = 0.68, σ = 0.60) as a mask pattern (6 % halftone) at the optimum exposure dose (Eop) for each resist composition.
After that, a post-exposure bake (PEB) treatment was performed at 115° C. for 90 seconds.
工程(iii):
次いで、現像液として2.38質量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)水溶液「NMD-3」(商品名、東京応化工業株式会社製)を用い、23℃で60秒間の条件によりアルカリ現像を行った。
その後、純水を用いて、30秒間の水リンスを行い、振り切り乾燥を行った。
Step (iii):
Next, using a 2.38% by mass tetramethylammonium hydroxide (TMAH) aqueous solution "NMD-3" (trade name, manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) as a developer, alkali development was performed at 23° C. for 60 seconds. rice field.
Thereafter, using pure water, water rinsing was performed for 30 seconds, followed by drying by shaking off.
上述した<レジストパターンの形成>の結果、いずれの例(実施例1、比較例1~3)においても、前記レジスト膜に、スペース幅3.75μm、ピッチ幅7.5μmのスペースアンドラインのパターン(以下「SLパターン」という。)が形成された。 As a result of <Formation of resist pattern> described above, in any of the examples (Example 1 and Comparative Examples 1 to 3), a space-and-line pattern with a space width of 3.75 μm and a pitch width of 7.5 μm was formed on the resist film. (hereinafter referred to as "SL pattern") was formed.
[支持体面(Shot)内の寸法均一性(CDU)の評価]
得られた各SLパターンについて、測長SEM(走査型電子顕微鏡、加速電圧300V、商品名:S-9380、株式会社日立ハイテクノロジーズ製)により、該SLパターンを上空から観察し、該SLパターン中のスペース幅(nm)を測定した。その測定結果から算出した標準偏差(σ)の3倍値(3σ)を求め、以下の評価基準に従い、支持体面(Shot)内の寸法均一性(CDU)について評価した。この評価結果を「CDU」として表2に示した。
評価基準
◎:3σが15nm以下。
○:3σが15nm超20nm以下。
×:3σが20nm超。
このようにして求められる3σの値が小さいほど、レジスト膜に形成されたスペース幅の寸法(CD)均一性が高いことを意味する。
[Evaluation of dimensional uniformity (CDU) within the support surface (Shot)]
For each SL pattern obtained, the SL pattern is observed from the sky by a critical dimension SEM (scanning electron microscope, acceleration voltage 300 V, product name: S-9380, manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation). The space width (nm) of was measured. The triple value (3σ) of the standard deviation (σ) calculated from the measurement results was obtained, and the dimensional uniformity (CDU) within the support surface (Shot) was evaluated according to the following evaluation criteria. This evaluation result is shown in Table 2 as "CDU".
Evaluation Criteria A: 3σ is 15 nm or less.
○: 3σ is more than 15 nm and 20 nm or less.
x: 3σ exceeds 20 nm.
The smaller the value of 3σ obtained in this manner, the higher the dimensional (CD) uniformity of the space width formed in the resist film.
[支持体面(Shot)内の膜厚均一性の評価]
上記の[支持体面(Shot)内の寸法均一性(CDU)の評価]において、結果が良好であった実施例1、比較例1及び比較例3の各レジスト組成物について、前記の<レジストパターンの形成>の工程(i)におけるプレベーク(PAB)処理後の、膜厚8μmのレジスト膜の膜厚均一性を以下のようにして評価した。
シリコンウェーハの直径の両端の間10箇所(等間隔)における該レジスト膜の膜厚(Å)を、ナノスペック7001-0066XPW(製品名、ナノメトリクスジャパン社製)を用いて測定し、以下の評価基準に従い、支持体面(Shot)内の膜厚均一性について評価した。この評価結果を「膜厚均一性」として表2に示した。
評価基準
○:膜厚均一性が高い(Shot内の膜厚の差が±25nm以下の場合)。
×:膜厚均一性が低い(Shot内の膜厚の差が±25nmを超える場合)。
[Evaluation of film thickness uniformity within support surface (Shot)]
In the above [evaluation of dimensional uniformity (CDU) within the support surface (shot)], the resist compositions of Example 1, Comparative Example 1 and Comparative Example 3, which had good results, were subjected to the above <resist pattern The film thickness uniformity of the resist film having a film thickness of 8 μm after the pre-baking (PAB) treatment in the step (i) of <Formation> was evaluated as follows.
The film thickness (Å) of the resist film at 10 locations (equal intervals) between both ends of the diameter of the silicon wafer was measured using Nanospec 7001-0066XPW (product name, manufactured by Nanometrics Japan), and evaluated as follows. The film thickness uniformity within the support surface (shot) was evaluated according to the standard. This evaluation result is shown in Table 2 as "film thickness uniformity".
Evaluation Criteria ◯: Film thickness uniformity is high (when the difference in film thickness within a shot is ±25 nm or less).
x: Poor film thickness uniformity (when the difference in film thickness within a shot exceeds ±25 nm).
[発泡の有無についての評価]
上記の[膜厚均一性の評価]において、結果が良好であった実施例1及び比較例1の各レジスト組成物について、前記の<レジストパターンの形成>における工程(i)、(ii)及び(iii)の後、すなわち振り切り乾燥の後、さらに、180℃で60秒間加熱(ポストベーク)を行い、その際のレジストパターンからの発泡の有無を、目視にて評価した。この結果を「発泡の有無」として表2に示した。
[Evaluation of presence or absence of foaming]
In the above [Evaluation of film thickness uniformity], for each resist composition of Example 1 and Comparative Example 1, the results were good, and the steps (i), (ii) and After (iii), that is, after drying by shaking off, heating (post-baking) was performed at 180° C. for 60 seconds, and the presence or absence of foaming from the resist pattern at that time was visually evaluated. The results are shown in Table 2 as "presence or absence of foaming".
表2に示す結果から、本発明を適用した実施例1のレジスト組成物を用いてレジストパターンを形成した場合、リソグラフィー特性に優れ、塗布性も良好であり、かつ、高温ベーク時のレジストパターンからの発泡が抑制されていること、が確認できる。 From the results shown in Table 2, when a resist pattern is formed using the resist composition of Example 1 to which the present invention is applied, the lithography properties are excellent, the coatability is also good, and the resist pattern during high temperature baking is It can be confirmed that the foaming of is suppressed.
Claims (7)
下記一般式(a10-1)で表される構成単位(a10)及び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(a1)を有する高分子化合物(A1)と、
下記一般式(b1)で表される酸発生剤(B1)(但し、カチオン部が下記一般式(ca-XB)で表されるカチオンと、アニオン部が下記化学式(an-ZC1)で表されるアニオン、下記化学式(an-ZC2)で表されるアニオン又は下記化学式(an-ZC3)で表されるアニオンと、からなる化合物を除く。)と、
を含有し、
レジスト組成物中の固形分濃度が30質量%以上である、レジスト組成物。
a polymer compound (A1) having a structural unit (a10) represented by the following general formula (a10-1) and a structural unit (a1) containing an acid-decomposable group whose polarity is increased by the action of an acid;
An acid generator (B1) represented by the following general formula (b1) (provided that the cation moiety is represented by the following general formula (ca-XB) and the anion moiety is represented by the following chemical formula (an-ZC1). anion, an anion represented by the following chemical formula (an-ZC2) or an anion represented by the following chemical formula (an-ZC3)), and
contains
A resist composition having a solid content concentration of 30% by mass or more.
当該置換基は、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、及び下記の一般式(ca-r-1)~(ca-r-7)でそれぞれ表される基からなる群より選択される1つ以上である、請求項1又は2に記載のレジスト組成物。
The substituents include an alkyl group, a halogen atom, a halogenated alkyl group, a carbonyl group, a cyano group, an amino group, an aryl group, and the following general formulas (ca-r-1) to (ca-r-7), respectively. 3. The resist composition according to claim 1, which is one or more selected from the group consisting of the groups represented by:
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