JP5486836B2 - Actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition and pattern forming method using the same - Google Patents
Actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition and pattern forming method using the same Download PDFInfo
- Publication number
- JP5486836B2 JP5486836B2 JP2009099437A JP2009099437A JP5486836B2 JP 5486836 B2 JP5486836 B2 JP 5486836B2 JP 2009099437 A JP2009099437 A JP 2009099437A JP 2009099437 A JP2009099437 A JP 2009099437A JP 5486836 B2 JP5486836 B2 JP 5486836B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- group
- carbon atoms
- atom
- sensitive
- resin
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Landscapes
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Materials For Photolithography (AREA)
- Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
Description
本発明は、IC等の半導体製造工程、液晶、サーマルヘッド等の回路基板の製造、さらにその他のフォトファブリケーション工程に使用される感活性光線性または感放射線性樹脂組成物、およびそれを用いたパターン形成方法に関するものである。さらに詳しくは、本発明は、250nm以下、好ましくは220nm以下の遠紫外線および電子線を露光光源とする場合に好適で、且つ微細加工技術に適した感活性光線性または感放射線性樹脂組成物およびそれを用いたパターン形成方法に関するものである。 The present invention relates to an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition used in semiconductor manufacturing processes such as ICs, circuit boards such as liquid crystals and thermal heads, and other photofabrication processes, and the same. The present invention relates to a pattern forming method. More specifically, the present invention is suitable for the case where far ultraviolet rays and electron beams of 250 nm or less, preferably 220 nm or less are used as an exposure light source, and an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition suitable for microfabrication technology and The present invention relates to a pattern forming method using the same.
なお、本発明において「活性光線」又は「放射線」とは、例えば、水銀灯の輝線スペクトル、エキシマレーザーに代表される遠紫外線、極紫外線、X線、電子線等を意味する。また、本発明において光とは、活性光線又は放射線を意味する。 In the present invention, “active light” or “radiation” means, for example, an emission line spectrum of a mercury lamp, far ultraviolet rays represented by excimer laser, extreme ultraviolet rays, X-rays, electron beams, and the like. In the present invention, light means actinic rays or radiation.
化学増幅レジスト組成物は、遠紫外光等の活性光線又は放射線の照射により露光部に酸を生成させ、この酸を触媒とする反応によって、活性光線又は放射線の照射部と非照射部の現像液に対する溶解性を変化させ、パターンを基板上に形成させるパターン形成材料である。 The chemically amplified resist composition generates an acid in the exposed area by irradiation with actinic rays or radiation such as far ultraviolet light, and a reaction solution using the acid as a catalyst to develop a developing solution for the irradiated and non-irradiated areas of the active light or radiation. It is a pattern forming material that changes the solubility in the substrate and forms a pattern on the substrate.
KrFエキシマレーザーを露光光源とする場合には、主として248nm領域での吸収の小さい、ポリ(ヒドロキシスチレン)を基本骨格とする樹脂を主成分に使用するため、高感度、高解像度で、且つ良好なパターンを形成し、従来のナフトキノンジアジド/ノボラック樹脂系に比べて良好な系となっている。 When a KrF excimer laser is used as an exposure light source, a resin having a basic skeleton of poly (hydroxystyrene) having a small absorption mainly in the 248 nm region is used as a main component. A pattern is formed, which is a better system than the conventional naphthoquinone diazide / novolak resin system.
一方、更なる短波長の光源、例えばArFエキシマレーザー(193nm)を露光光源として使用する場合は、芳香族基を有する化合物が本質的に193nm領域に大きな吸収を示すため、上記化学増幅系でも十分ではなかった。 On the other hand, when a further short wavelength light source, for example, an ArF excimer laser (193 nm) is used as an exposure light source, the compound having an aromatic group exhibits a large absorption in the 193 nm region. It wasn't.
このため、脂環炭化水素構造を有する樹脂を含有するArFエキシマレーザー用レジストが開発されてきている。 For this reason, an ArF excimer laser resist containing a resin having an alicyclic hydrocarbon structure has been developed.
更に、上記脂環炭化水素構造を有する樹脂に界面活性剤を含有させることで性能が向上することが見出されている。例えば、特許文献1などに記載されているように、ポジ型フォトレジスト組成物にフッ素系界面活性剤を添加することにより放射状むら(ストリエーション)を防止することが行われている。 Furthermore, it has been found that the performance is improved by adding a surfactant to the resin having the alicyclic hydrocarbon structure. For example, as described in Patent Document 1 and the like, radial unevenness (striation) is prevented by adding a fluorine-based surfactant to a positive photoresist composition.
半導体素子の微細化に伴い露光光源の短波長化と投影レンズの高開口数(高NA)化が進み、更なる波長の短波化による高解像力化を目指して、投影レンズと試料の間に高屈折率の液体(以下、「液浸液」ともいう)で満たす、所謂、液浸法が知られている。液浸法はあらゆるパターン形状に対して有効であり、更に、現在検討されている位相シフト法、変形照明法などの超解像技術と組み合わせることが可能である。 Along with the miniaturization of semiconductor elements, the wavelength of the exposure light source and the numerical aperture (high NA) of the projection lens have increased, and the resolution between the projection lens and the sample has been increased with the aim of higher resolution by further shortening the wavelength. A so-called immersion method is known in which a liquid having a refractive index (hereinafter also referred to as “immersion liquid”) is used. The liquid immersion method is effective for all pattern shapes, and can be combined with a super-resolution technique such as a phase shift method and a modified illumination method which are currently being studied.
KrFエキシマレーザー(248nm)用レジスト以降、光吸収による感度低下を補うためにレジストの画像形成方法として化学増幅という画像形成方法が用いられている。ポジ型の化学増幅の画像形成方法を例に挙げ説明すると、露光で露光部の酸発生剤が分解し酸を生成させ、露光後のベーク(PEB:Post Exposure Bake)でその発生酸を反応触媒として利用してアルカリ不溶の基をアルカリ可溶基に変化させ、アルカリ現像により露光部を除去する画像形成方法である。 Since the resist for KrF excimer laser (248 nm), an image forming method called chemical amplification has been used as an image forming method for a resist in order to compensate for sensitivity reduction due to light absorption. Explaining by taking a positive chemical amplification image forming method as an example, the acid generator in the exposed area is decomposed by exposure to generate an acid upon exposure, and the generated acid is reacted as a reaction catalyst by post exposure baking (PEB). Is used to change an alkali-insoluble group to an alkali-soluble group, and an exposed portion is removed by alkali development.
この化学増幅機構を用いたArFエキシマレーザー用(193nm)レジストは、現在主流になりつつあるが、液浸露光した場合には、形成したラインパターンが倒れてしまい、デバイス製造時の欠陥となってしまうパターン倒れの問題や、パターン側壁の荒れるLWR(ラインウィズスラフネス)においてはいまだ不十分であった。 The ArF excimer laser (193 nm) resist using this chemical amplification mechanism is becoming mainstream at present, but when immersion exposure is performed, the formed line pattern collapses and becomes a defect during device manufacturing. However, the pattern collapse problem and the LWR (line width roughness) where the pattern side walls are rough were still insufficient.
また、化学増幅レジストを液浸露光に適用すると、露光時にレジスト層が液浸液と接触することになるため、レジスト層が変質することや、レジスト層から液浸液に悪影響を及ぼす成分が滲出することが指摘されている。これに対し、特許文献2〜5では、シリコン原子やフッ素原子を含有する樹脂を添加することで滲出を抑制する例が記載されている。 In addition, when a chemically amplified resist is applied to immersion exposure, the resist layer comes into contact with the immersion liquid during exposure, so that the resist layer is altered and components that adversely affect the immersion liquid are exuded from the resist layer. It has been pointed out to do. On the other hand, Patent Documents 2 to 5 describe examples in which exudation is suppressed by adding a resin containing silicon atoms or fluorine atoms.
また、液浸露光プロセスにおいて、スキャン式の液浸露光機を用いて露光する場合には、レンズの移動に追随して液浸液も移動しないと露光スピードが低下するため、生産性に影響を与えることが懸念される。液浸液が水である場合においては、レジスト膜は疎水的であるほうが水追随性が良好であり望ましい。 In the immersion exposure process, when exposure is performed using a scanning immersion exposure machine, the exposure speed decreases unless the immersion liquid moves following the movement of the lens. Concerned about giving. In the case where the immersion liquid is water, it is desirable that the resist film be hydrophobic because the water followability is good.
また、化学増幅型レジスト組成物の主要構成成分である塩基性化合物についても種々の化合物が見出されており、アニリン類,イミダゾール類,ピリジン類,アンモニアを塩基性化合物として含有する感光性組成物が開示されている。 Various compounds have also been found for basic compounds that are main constituents of chemically amplified resist compositions, and photosensitive compositions containing anilines, imidazoles, pyridines, and ammonia as basic compounds. Is disclosed.
しかしながら、レジストとしての総合性能の観点から、使用される樹脂、光酸発生剤、塩基性化合物、界面活性剤、溶剤等の適切な組み合わせを見い出すことが極めて困難であるのが実情であり、更には、解像性能、Corner proximityと現像欠陥性能の両立が強く求められていた。 However, from the viewpoint of overall performance as a resist, it is actually difficult to find an appropriate combination of resin, photoacid generator, basic compound, surfactant, solvent, and the like to be used. However, there is a strong demand for both resolution performance, corner proximity, and development defect performance.
本発明の目的は、Corner proximityが良好で、現像欠陥が少ないパターンを形成することが可能で、液浸液への酸の溶出が少なく、液浸液に対する追随性が良好である感活性光線又は感放射線樹脂組成物、及びそれを用いたパターン形成方法を提供することである。 The object of the present invention is to provide an actinic ray having good corner proximity, capable of forming a pattern with few development defects, little acid elution into the immersion liquid, and good followability to the immersion liquid. A radiation sensitive resin composition and a pattern forming method using the same.
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、下記に示す本発明を完成するに至った。
(1) (A)酸の作用によりアルカリ現像液に対する溶解度が増大する樹脂、(B)活性光線または放射線の照射により酸を発生する化合物、(C)アルカリ現像液の作用により分解してアルカリ現像液に対する溶解性が増大する極性変換基を有する繰り返し単位を含有し、かつ、フッ素原子及びケイ素原子の少なくともいずれかを含有する樹脂、および、(D)下記一般式(1)で表される含窒素ヘテロ環を有する含窒素有機化合物を含有することを特徴とする感活性光線または感放射線樹脂組成物。
(1) (A) Resin whose solubility in an alkali developer is increased by the action of an acid, (B) A compound that generates an acid upon irradiation with actinic rays or radiation, (C) Alkaline development by being decomposed by the action of an alkali developer A resin containing a repeating unit having a polarity-converting group that increases solubility in a liquid and containing at least one of a fluorine atom and a silicon atom, and (D) a resin represented by the following general formula (1): An actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition comprising a nitrogen-containing organic compound having a nitrogen heterocycle.
(式中、R1は両端で結合する窒素原子と共に含窒素へテロ脂肪族環又は含窒素ヘテロ芳香族環を形成する炭素数2〜20の直鎖状、分岐状又は環状の2価の置換基を表し、酸素原子、窒素原子、硫黄原子又はハロゲン原子を含んでもよい。R2は炭素数2〜10のカルボニル基を含んでもよい直鎖状又は分岐状のアルキレン基を表す。R3は水酸基、カルボニル基、エステル基、エーテル基ステロイド骨格、シアノ基またはこれらの2以上の組み合わせを含んでもよい飽和あるいは不飽和の炭化水素基又はアシル基を表す。)
(2) 樹脂(C)が、2つ以上の極性変換基を有する繰り返し単位を含有することを特徴とする、(1)に記載の感活性光線または感放射線樹脂組成物。
(In the formula, R 1 is a linear, branched or cyclic divalent substituent having 2 to 20 carbon atoms that forms a nitrogen-containing heteroaliphatic ring or a nitrogen-containing heteroaromatic ring together with nitrogen atoms bonded at both ends. Represents a group, and may include an oxygen atom, a nitrogen atom, a sulfur atom, or a halogen atom, R 2 represents a linear or branched alkylene group that may include a carbonyl group having 2 to 10 carbon atoms, and R 3 represents (Represents a saturated or unsaturated hydrocarbon group or acyl group which may contain a hydroxyl group, a carbonyl group, an ester group, an ether group steroid skeleton, a cyano group, or a combination of two or more thereof.)
(2) The actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition according to (1), wherein the resin (C) contains a repeating unit having two or more polar conversion groups.
(3) 樹脂(C)が、フッ素原子及びケイ素原子の少なくともいずれかと、極性変換基を有する繰り返し単位を含有することを特徴とする、(1)または(2)に記載の感活性光線または感放射線樹脂組成物。 (3) The actinic ray or sensation according to (1) or (2), wherein the resin (C) contains a repeating unit having at least one of a fluorine atom and a silicon atom and a polar conversion group. Radiation resin composition.
(4) 含窒素有機化合物(D)として、下記一般式(2)〜(10)で表される含窒素へテロ環を有する含窒素有機化合物の1種又は2種以上を含有することを特徴とする、(1)から(3)のいずれか1項に記載の感活性光線または感放射線樹脂組成物。
(式中、R4はそれぞれ独立に水素原子、炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、炭素数6〜15のアリール基、又は炭素数7〜15のアラルキル基を表す。R5は水素原子又はメチル基を表す。R6は水酸基、カルボニル基、エステル基、エーテル基、シアノ基又はアセタール基を含んでもよい飽和あるいは不飽和の炭化水素基を表す。R7は単結合、又はメチレン基、酸素原子又は硫黄原子を表す。R8は炭素数1〜9の直鎖状又は分岐状のアルキレン基を表す。R9は水酸基、カルボニル基、エステル基、エーテル基又はシアノ基を含んでもよい飽和あるいは不飽和の炭化水素基を表す。)
(5) 含窒素有機化合物(D)として、下記一般式(2’)〜(10’)で表される含窒素へテロ環及びステロイド骨格を有する含窒素有機化合物の1種又は2種以上を含有することを特徴とする(1)から(4)のいずれか1項に記載の感活性光線または感放射線樹脂組成物。
(5) As the nitrogen-containing organic compound (D), one or more nitrogen-containing organic compounds having a nitrogen-containing heterocycle and a steroid skeleton represented by the following general formulas (2 ′) to (10 ′) are used. The actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition according to any one of (1) to (4), which is contained.
(式中、R4はそれぞれ独立に水素原子、炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、炭素数6〜15のアリール基、又は炭素数7〜15のアラルキル基を表す。R5は水素原子又はメチル基を表す。R6'はステロイド骨格を有する水酸基、カルボニル基、エステル基、エーテル基、シアノ基又はアセタール基を含んでもよい飽和あるいは不飽和の炭化水素基を表す。R7は単結合、又はメチレン基、酸素原子又は硫黄原子を表す。R8は炭素数1〜9の直鎖状又は分岐状のアルキレン基を表す。R9'はステロイド骨格を有する水酸基、カルボニル基、エステル基、エーテル基又はシアノ基を含んでもよい飽和あるいは不飽和の炭化水素基を表す。)
(6) 樹脂(A)が、ラクトン構造を含む繰り返し単位を含有することを特徴とする、(1)から(5)のいずれか1項に記載の感活性光線または感放射線樹脂組成物。
(In the formula, each R 4 independently represents a hydrogen atom, a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an aryl group having 6 to 15 carbon atoms, or an aralkyl group having 7 to 15 carbon atoms. R 5 represents a hydrogen atom or a methyl group, and R 6 ′ represents a saturated or unsaturated hydrocarbon group which may contain a steroid skeleton-containing hydroxyl group, carbonyl group, ester group, ether group, cyano group or acetal group. R 7 represents a single bond, a methylene group, an oxygen atom or a sulfur atom, R 8 represents a linear or branched alkylene group having 1 to 9 carbon atoms, and R 9 ′ represents a hydroxyl group having a steroid skeleton. Represents a saturated or unsaturated hydrocarbon group which may contain a carbonyl group, an ester group, an ether group or a cyano group.)
(6) The actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition according to any one of (1) to (5), wherein the resin (A) contains a repeating unit containing a lactone structure.
(7) 樹脂(A)が、単環式または多環式の酸分解性基を有する繰り返し単位を含有することを特徴とする、(1)から(6)のいずれか1項に記載の感活性光線または感放射線樹脂組成物。 (7) The sensation according to any one of (1) to (6), wherein the resin (A) contains a repeating unit having a monocyclic or polycyclic acid-decomposable group. An actinic ray or radiation sensitive resin composition.
(8) (1)から(7)のいずれか1項に記載の感活性光線または感放射線樹脂組成物を用いて膜を形成し、該塗膜を露光、現像する工程を含むことを特徴とするパターン形成方法。 (8) A step of forming a film using the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition according to any one of (1) to (7), and exposing and developing the coating film, Pattern forming method.
(9) 液浸液を介して塗膜を露光することを特徴とする、(8)に記載のパターン形成方法。 (9) The pattern forming method according to (8), wherein the coating film is exposed through an immersion liquid.
本発明により、Corner proximityが良好で、現像欠陥が少ないパターンを形成することが可能で、液浸液への酸の溶出が少なく、液浸液に対する追随性が良好である感活性光線又は感放射線樹脂組成物、及びそれを用いたパターン形成方法の提供が可能となった。 According to the present invention, it is possible to form a pattern with good corner proximity, less development defects, less acid elution into the immersion liquid, and good actinic ray or radiation sensitivity with good followability to the immersion liquid. A resin composition and a pattern forming method using the resin composition can be provided.
以下、本発明について詳細に説明する。
尚、本明細書に於ける基(原子団)の表記に於いて、置換及び無置換を記していない表記は、置換基を有さないものと共に置換基を有するものをも包含するものである。例えば、「アルキル基」とは、置換基を有さないアルキル基(無置換アルキル基)のみならず、置換基を有するアルキル基(置換アルキル基)をも包含するものである。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
In addition, in the description of the group (atomic group) in this specification, the description which does not describe substitution and non-substitution includes what does not have a substituent and what has a substituent. . For example, the “alkyl group” includes not only an alkyl group having no substituent (unsubstituted alkyl group) but also an alkyl group having a substituent (substituted alkyl group).
本発明の感活性光線又は感放射線樹脂組成物は、塩基性化合物として、(D)含窒素ヘテロ環を有する含窒素有機化合物の1種又は2種以上をクエンチャーとして含有し、更に、
(A)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、及び、
(B)活性光線または放射線の照射により酸を発生する化合物、及び、
(C)極性変換基を有する繰り返し単位を含有し、かつ、フッ素原子及びケイ素原子の少なくともいずれかを含有する樹脂、を含有する。
The actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition of the present invention contains, as a basic compound, (D) one or more nitrogen-containing organic compounds having a nitrogen-containing heterocycle as a quencher,
(A) a resin whose solubility in an alkaline developer is increased by the action of an acid, and
(B) a compound that generates an acid upon irradiation with actinic rays or radiation, and
(C) A resin containing a repeating unit having a polarity converting group and containing at least one of a fluorine atom and a silicon atom.
(D)含窒素有機化合物
本発明の組成物は、塩基性化合物として含窒素へテロ環を有する含窒素有機化合物を含有する。
含窒素有機化合物としては、下記一般式(1)で表される含窒素へテロ環を有する含窒素有機化合物、好ましくは、下記一般式(2)〜(10)で表される含窒素へテロ環を有する含窒素有機化合物、または下記一般式(2’)〜(10’)で表される含窒素へテロ環を有し、ステロイド骨格を有する含窒素有機化合物を挙げることができる。更に本発明の組成物は、水液浸時の水へのアミン化合物の溶出が少ないため、液浸露光にも好適に用いることができる。
(D) Nitrogen-containing organic compound The composition of the present invention contains a nitrogen-containing organic compound having a nitrogen-containing heterocycle as a basic compound.
As the nitrogen-containing organic compound, a nitrogen-containing organic compound having a nitrogen-containing heterocycle represented by the following general formula (1), preferably a nitrogen-containing heterocycle represented by the following general formulas (2) to (10) Examples thereof include a nitrogen-containing organic compound having a ring or a nitrogen-containing organic compound having a nitrogen-containing heterocycle represented by the following general formulas (2 ′) to (10 ′) and having a steroid skeleton. Furthermore, the composition of the present invention can be suitably used for immersion exposure since there is little elution of the amine compound in water during immersion.
ここで、本発明の感活性光線または感放射線樹脂組成物に配合される含窒素有機化合物は、上述したように、下記一般式(1)で表される含窒素へテロ環を有する含窒素有機化合物である。好ましくは、分子量380以上の下記一般式(1)で表される含窒素へテロ環を有する含窒素有機化合物である。
式中、R1は両端で結合する窒素原子と共に含窒素へテロ脂肪族環又は含窒素ヘテロ芳香族環を形成する炭素数2〜20の直鎖状、分岐状又は環状の2価の置換基を表し、酸素原子、窒素原子、硫黄原子又はハロゲン原子を含んでもよい。R2は炭素数2〜10のカルボニル基を含んでもよい直鎖状又は分岐状のアルキレン基を表す。R3は水酸基、カルボニル基、エステル基、エーテル基、シアノ基、ステロイド骨格又はこれらの2以上の組み合わせを含んでもよい飽和あるいは不飽和の炭化水素基又はアシル基を表す。 In the formula, R 1 is a linear, branched or cyclic divalent substituent having 2 to 20 carbon atoms which forms a nitrogen-containing heteroaliphatic ring or a nitrogen-containing heteroaromatic ring together with nitrogen atoms bonded at both ends. Represents an oxygen atom, a nitrogen atom, a sulfur atom or a halogen atom. R 2 represents a linear or branched alkylene group which may contain a carbonyl group having 2 to 10 carbon atoms. R 3 represents a hydroxyl group, a carbonyl group, an ester group, an ether group, a cyano group, a steroid skeleton, or a saturated or unsaturated hydrocarbon group or acyl group that may contain a combination of two or more thereof.
一般式(1)中、R1は両端で結合する窒素原子と共に含窒素へテロ脂肪族環又は含窒素ヘテロ芳香族環を形成する炭素数2〜20の直鎖状、分岐状又は環状の2価の置換基を表し、酸素原子、窒素原子、硫黄原子又はハロゲン原子を含んでもよい。R1が両端で結合する窒素原子と共に形成する含窒素へテロ脂肪族環として具体的には、アジリジン、アゼチジン、ピロリジン、ピペリジン、2−イミダゾリジン、2−ピロリン、ピラゾリジン、ピペラジン、3−ピラゾリン、モルホリン、チオモルホリン、及びこれらのアルキル又はアリール置換体を例示でき、R1が両端で結合する窒素原子と共に形成する含窒素へテロ芳香族環として具体的には、ピロール、イミダゾール、ピラゾール、トリアゾール、テトラゾール、ベンズイミダゾール、1H−インダゾール、プリン、ペリミジン、フェノキサジン、フェノチアジン、及びこれらの鎖状又は環状アルキル、アリール又はアラルキル置換体を例示できるが、これらに限定されない。 In general formula (1), R 1 is a linear, branched or cyclic 2 having 2 to 20 carbon atoms that forms a nitrogen-containing heteroaliphatic ring or a nitrogen-containing heteroaromatic ring together with nitrogen atoms bonded at both ends. Represents a valent substituent and may contain an oxygen atom, a nitrogen atom, a sulfur atom or a halogen atom. Specific examples of the nitrogen-containing heteroaliphatic ring formed by R 1 together with the nitrogen atom bonded at both ends include aziridine, azetidine, pyrrolidine, piperidine, 2-imidazolidine, 2-pyrroline, pyrazolidine, piperazine, 3-pyrazoline, Examples thereof include morpholine, thiomorpholine, and alkyl or aryl substituents thereof. Specific examples of the nitrogen-containing heteroaromatic ring formed by R 1 together with the nitrogen atom bonded at both ends include pyrrole, imidazole, pyrazole, triazole, Examples include, but are not limited to, tetrazole, benzimidazole, 1H-indazole, purine, perimidine, phenoxazine, phenothiazine, and their chain or cyclic alkyl, aryl, or aralkyl substituents.
一般式(1)中、R2は炭素数2〜10のカルボニル基を含んでもよい直鎖状又は分岐状のアルキレン基を表し、具体的にはエチレン基、トリメチレン基、テトラメチレン基、ペンタメチレン基、ヘキサメチレン基、ヘプタメチレン基、オクタメチレン基、ノナメチレン基、デカメチレン基、プロピレン基、エチルエチレン基、及びこれらのオキソ置換体を例示できるが、これらに限定されない。 In the general formula (1), R 2 represents a linear or branched alkylene group that may contain a carbonyl group having 2 to 10 carbon atoms, specifically, an ethylene group, trimethylene group, tetramethylene group, pentamethylene. Groups, hexamethylene groups, heptamethylene groups, octamethylene groups, nonamethylene groups, decamethylene groups, propylene groups, ethylethylene groups, and oxo substituents thereof are not limited thereto.
一般式(1)中、R3は水酸基、カルボニル基、エステル基、エーテル基、シアノ基、ステロイド骨格又はこれらの2以上の組み合わせを含んでもよい飽和あるいは不飽和の炭化水素基又はアシル基を表し、より具体的には、一般式−CO−R6、−CH2−OR6又はR9、−CO−R6'、−CH2−OR6'又はR9'で表すことができ、式中のR6、R9、R6'、R9'については後述する。 In the general formula (1), R 3 represents a hydroxyl group, a carbonyl group, an ester group, an ether group, a cyano group, a steroid skeleton, or a saturated or unsaturated hydrocarbon group or acyl group that may contain a combination of two or more thereof. More specifically, it can be represented by the general formula —CO—R 6 , —CH 2 —OR 6 or R 9 , —CO—R 6 ′ , —CH 2 —OR 6 ′ or R 9 ′. Among them, R 6 , R 9 , R 6 ′ and R 9 ′ will be described later.
一般式(1)で表される含窒素有機化合物として具体的には、後述の一般式(2)〜(10)、(2’)〜(10’)で表される含窒素有機化合物の具体例に加え、以下のものを例示できるが、これらに限定されない。
本発明の組成物に配合される含窒素有機化合物は、一態様において、上述したように、下記一般式(2)〜(10)で表される含窒素へテロ環を有する含窒素有機化合物である。好ましくは、含窒素へテロ環を有する分子量430以上の含窒素有機化合物である
式中、R4はそれぞれ独立に水素原子、炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、炭素数6〜15のアリール基、又は炭素数7〜15のアラルキル基を表す。R5は水素原子又はメチル基を表す。R6は水酸基、カルボニル基、エステル基、エーテル基、シアノ基又はアセタール基を含んでもよい飽和あるいは不飽和の炭化水素基を表す。R7は単結合、又はメチレン基、酸素原子又は硫黄原子を表す。R8は炭素数1〜9の直鎖状又は分岐状のアルキレン基を表す。R9は水酸基、カルボニル基、エステル基、エーテル基又はシアノ基を含んでもよい飽和あるいは不飽和の炭化水素基を表す。 In the formula, each R 4 independently represents a hydrogen atom, a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an aryl group having 6 to 15 carbon atoms, or an aralkyl group having 7 to 15 carbon atoms. . R 5 represents a hydrogen atom or a methyl group. R 6 represents a saturated or unsaturated hydrocarbon group which may contain a hydroxyl group, a carbonyl group, an ester group, an ether group, a cyano group or an acetal group. R 7 represents a single bond, a methylene group, an oxygen atom or a sulfur atom. R 8 represents a linear or branched alkylene group having 1 to 9 carbon atoms. R 9 represents a saturated or unsaturated hydrocarbon group which may contain a hydroxyl group, a carbonyl group, an ester group, an ether group or a cyano group.
一般式(2)、(3)、(5)、(6)、(8)、(9)中、R4はそれぞれ独立に水素原子、炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、炭素数6〜15のアリール基、又は炭素数7〜15のアラルキル基を表し、具体的には、水素原子、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、シクロヘキシル基、デシル基、アダマンチル基、フェニル基、ナフチル基、ベンジル基を例示でき、特に、水素原子、メチル基、エチル基、フェニル基であることが好ましい。 In the general formulas (2), (3), (5), (6), (8), (9), R 4 is independently a hydrogen atom, a linear, branched or cyclic group having 1 to 10 carbon atoms. Represents an alkyl group, an aryl group having 6 to 15 carbon atoms, or an aralkyl group having 7 to 15 carbon atoms, specifically, a hydrogen atom, a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, a butyl group, a cyclohexyl group. Decyl group, adamantyl group, phenyl group, naphthyl group, and benzyl group, particularly preferably a hydrogen atom, a methyl group, an ethyl group, and a phenyl group.
一般式(2)〜(7)中、R5は水素原子又はメチル基を表す。
一般式(2)〜(7)中、R6は水酸基、カルボニル基、エステル基、エーテル基、シアノ基又はアセタール基を含んでもよい飽和あるいは不飽和の炭化水素基を表し、具体的には、下記のものを例示できる。下記式中、破線は結合位置を示し、以下同様である。
In general formulas (2) to (7), R 6 represents a saturated or unsaturated hydrocarbon group which may contain a hydroxyl group, a carbonyl group, an ester group, an ether group, a cyano group or an acetal group. The following can be illustrated. In the following formula, the broken line indicates the coupling position, and so on.
一般式(4)、(7)、(10)中、R7は単結合、又はメチレン基、酸素原子又は硫黄原子を表し、酸素原子であることがより好ましい。 In the general formulas (4), (7) and (10), R 7 represents a single bond, a methylene group, an oxygen atom or a sulfur atom, and more preferably an oxygen atom.
一般式(8)、(9)、(10)中、R9は水酸基、カルボニル基、エステル基、エーテル基又はシアノ基を含んでもよい飽和あるいは不飽和の炭化水素基を表し、具体的には、下記のものを例示できる。
一般式(2)〜(10)で表される含窒素有機化合物として具体的には、以下のものを例示できるが、これらに限定されない。下記式中、Meはメチル基、Phはフェニル基を示し、以下同様である。
本発明の組成物に配合される含窒素有機化合物は、一態様において、上述したように、下記一般式(2’)〜(10’)で表される含窒素へテロ環を有する含窒素有機化合物である。好ましくは、下記一般式(2’)〜(10’)で表される含窒素へテロ環を有する分子量430以上の含窒素有機化合物である。
式中、R4はそれぞれ独立に水素原子、炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、炭素数6〜15のアリール基、又は炭素数7〜15のアラルキル基を表す。R5は水素原子又はメチル基を表す。R6'はステロイド骨格を有する水酸基、カルボニル基、エステル基、エーテル基、シアノ基又はアセタール基を含んでもよい飽和あるいは不飽和の炭化水素基を表す。R7は単結合、又はメチレン基、酸素原子又は硫黄原子を表す。R8は炭素数1〜9の直鎖状又は分岐状のアルキレン基を表す。R9'はステロイド骨格を有する水酸基、カルボニル基、エステル基、エーテル基又はシアノ基を含んでもよい飽和あるいは不飽和の炭化水素基を表す。 In the formula, each R 4 independently represents a hydrogen atom, a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an aryl group having 6 to 15 carbon atoms, or an aralkyl group having 7 to 15 carbon atoms. . R 5 represents a hydrogen atom or a methyl group. R 6 ′ represents a saturated or unsaturated hydrocarbon group which may contain a hydroxyl group, carbonyl group, ester group, ether group, cyano group or acetal group having a steroid skeleton. R 7 represents a single bond, a methylene group, an oxygen atom or a sulfur atom. R 8 represents a linear or branched alkylene group having 1 to 9 carbon atoms. R 9 ′ represents a saturated or unsaturated hydrocarbon group that may contain a hydroxyl group, carbonyl group, ester group, ether group or cyano group having a steroid skeleton.
一般式(2’)〜(10’)中、R4、R5、R7、R8は上記と同様である。
一般式(2’)〜(7’)中、R6'はステロイド骨格を有する水酸基、カルボニル基、エステル基、エーテル基、シアノ基又はアセタール基を含んでもよい飽和あるいは不飽和の炭化水素基を表し、具体的には下記の構造を例示できるが、これらに限定されない。下記式中、Acはアセチル基を示し、以下同様である。
In the general formulas (2 ′) to (7 ′), R 6 ′ represents a saturated or unsaturated hydrocarbon group which may contain a steroid skeleton-containing hydroxyl group, carbonyl group, ester group, ether group, cyano group or acetal group. Specifically, the following structures can be exemplified, but are not limited thereto. In the following formula, Ac represents an acetyl group, and the same shall apply hereinafter.
一般式(8’)〜(10’)中、R9'はステロイド骨格を有する水酸基、カルボニル基、エステル基、エーテル基又はシアノ基を含んでもよい飽和あるいは不飽和の炭化水素基を表し、具体的には下記の構造を例示できるが、これらに限定されない。
一般式(2’)〜(10’)で表される含窒素有機化合物として、具体的には、以下のものを例示できるが、これらに限定されない。
本発明によれば、これらの含窒素へテロ環を有する含窒素有機化合物において、含窒素へテロ環構造及び近傍に位置するエーテル、エステル、アセタールなどの官能基は酸との親和性が高く、光酸発生剤からの発生酸の速やかな捕捉を実現せしめ、一方で一般式(1)中のR3で表される高炭素数の側鎖部分は、含窒素有機化合物の感活性光線または感放射線樹脂組成物膜中での分布、拡散、揮発及び水溶性等に多大な影響を及ぼしていると予想され、これらの結果として本発明の含窒素有機化合物を添加したフォトレジストにおける高解像性とマスク被覆率依存性の低減を達成、加えて液浸露光への適用も可能とするものと考えられる。また、本発明の含窒素へテロ環を有する含窒素有機化合物の可能な構造の中から適切なものを選ぶことにより、本発明の含窒素有機化合物の塩基性度、酸の捕捉速度、レジスト中での拡散速度、水溶性などを、用いるレジストポリマー、酸発生剤、露光方法などに応じて適当に調節することができ、ひいてはパターン形状などの感活性光線または感放射線樹脂組成物の性能を最適に調整することができるものである。 According to the present invention, in these nitrogen-containing organic compounds having a nitrogen-containing heterocycle, the nitrogen-containing heterocycle structure and functional groups such as ether, ester, and acetal located in the vicinity have high affinity with acids, The rapid capture of the generated acid from the photoacid generator is realized, while the side chain portion having a high carbon number represented by R 3 in the general formula (1) is an actinic ray or sensitization of the nitrogen-containing organic compound. It is expected to have a great influence on distribution, diffusion, volatilization, water solubility, etc. in the radiation resin composition film, and as a result, high resolution in the photoresist to which the nitrogen-containing organic compound of the present invention is added It is considered that the dependency on the mask coverage is reduced, and in addition, it can be applied to immersion exposure. In addition, by selecting an appropriate structure from among the possible structures of the nitrogen-containing organic compound having a nitrogen-containing heterocycle of the present invention, the basicity of the nitrogen-containing organic compound of the present invention, the acid capture rate, The diffusion rate, water solubility, etc. can be adjusted appropriately according to the resist polymer, acid generator, exposure method used, etc., and as a result, the performance of the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition such as the pattern shape is optimized. Can be adjusted.
上記式(1)〜(10)及び(2’)〜(10’)で示される含窒素有機化合物は、化合物の構造に応じた最適な方法を選択して製造される。具体的には窒素原子上に水素原子を有する含窒素ヘテロ環化合物のN−アルキル化反応を用いる方法、もしくはN上にヒドロキシアルキル置換基をもつ含窒素ヘテロ環化合物のO−アシル化もしくはO−アルキル化反応を用いる方法を例示できるが、これらの方法に限定されない。以下、詳しく説明する。 The nitrogen-containing organic compounds represented by the above formulas (1) to (10) and (2 ') to (10') are produced by selecting an optimum method according to the structure of the compound. Specifically, a method using an N-alkylation reaction of a nitrogen-containing heterocyclic compound having a hydrogen atom on the nitrogen atom, or O-acylation or O- of a nitrogen-containing heterocyclic compound having a hydroxyalkyl substituent on N Although the method using an alkylation reaction can be illustrated, it is not limited to these methods. This will be described in detail below.
まず、第1の方法として、窒素原子上に水素原子を有する含窒素ヘテロ環化合物のN−アルキル化反応による製造法が挙げられ、この方法は基本的には一般式(1)〜(10)及び(2’)〜(10’)のすべてについて適用が可能である。
式中、R1は両端で結合する窒素原子と共に含窒素へテロ脂肪族環又は含窒素ヘテロ芳香族環を形成する炭素数2〜20の直鎖状、分岐状又は環状の2価の置換基を表し、酸素原子、窒素原子、硫黄原子又はハロゲン原子を含んでもよい。R2は炭素数2〜10のカルボニル基を含んでもよい直鎖状又は分岐状のアルキレン基を表す。R3は水酸基、カルボニル基、エステル基、エーテル基、シアノ基、ステロイド骨格又はこれらの2以上の組み合わせを含んでもよい飽和あるいは不飽和の炭化水素基又はアシル基を表す。Xはハロゲン原子、p−トルエンスルホニルオキシ基、メタンスルホニルオキシ基、トリフルオロメタンスルホニルオキシ基、水酸基などの脱離基を表す。 In the formula, R 1 is a linear, branched or cyclic divalent substituent having 2 to 20 carbon atoms which forms a nitrogen-containing heteroaliphatic ring or a nitrogen-containing heteroaromatic ring together with nitrogen atoms bonded at both ends. Represents an oxygen atom, a nitrogen atom, a sulfur atom or a halogen atom. R 2 represents a linear or branched alkylene group which may contain a carbonyl group having 2 to 10 carbon atoms. R 3 represents a hydroxyl group, a carbonyl group, an ester group, an ether group, a cyano group, a steroid skeleton, or a saturated or unsaturated hydrocarbon group or acyl group that may contain a combination of two or more thereof. X represents a leaving group such as a halogen atom, a p-toluenesulfonyloxy group, a methanesulfonyloxy group, a trifluoromethanesulfonyloxy group, or a hydroxyl group.
本反応のアルキル化剤である化合物(12)の使用量は、含窒素ヘテロ環化合物(11)1モルに対し、0.1〜10モル、特に0.3〜2モルとすることが望ましい。反応は無溶媒又は溶媒中で行う。溶媒としては、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、t−ブチルアルコール、エチレングリコールなどのアルコール類、ヘキサン、ヘプタン、ベンゼン、トルエン、キシレンなどの炭化水素類、ジエチルエーテル、ジブチルエーテル、テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン、ジグリムなどのエーテル類、塩化メチレン、クロロホルム、1,2−ジクロロエチレンなどの塩素系溶媒類、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、N−メチルピロリドンなどの非プロトン性極性溶媒類、ギ酸、酢酸などのカルボン酸類、酢酸エチル、酢酸ブチルなどのエステル類、アセトン、2−ブタノンなどのケトン類、アセトニトリルなどのニトリル類、ピリジン、トリエチルアミンなどのアミン類、水の中から反応条件により選択して単独又は混合して用いることができる。反応温度は反応速度に応じて0℃から溶媒の還流温度までの範囲で選択する。必要に応じて反応に塩基を添加してもよく、その場合の塩基としては、ピリジン、トリエチルアミン、ジイソプロピルエチルアミン、4−ジメチルアミノピリジン、イミダゾールなどのアミン類、ナトリウムメトキシド、ナトリウムエトキシド、カリウムt−ブトキシドなどの金属アルコキシド類、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸セシウムなどの炭酸塩類、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、テトラメチルアンモニウムヒドロキシドなどの水酸化物類、水素化ナトリウム、水素化カリウムなどの金属水素化物類、ブチルリチウム、エチルマグネシウムブロミドなどの有機金属類、リチウムジイソプロピルアミドなどの金属アミド類の中から反応条件により選択して単独又は混合して用いることができる。あるいは原料となる含窒素ヘテロ環化合物そのものを塩基として用いることも可能である。塩基の使用量は含窒素ヘテロ環化合物(11)1モルに対し、0.1〜10モル、特に0.5〜5モルとすることが望ましい。 The amount of the compound (12) used as the alkylating agent for this reaction is preferably 0.1 to 10 mol, particularly 0.3 to 2 mol, per 1 mol of the nitrogen-containing heterocyclic compound (11). The reaction is carried out without solvent or in a solvent. Solvents include alcohols such as methanol, ethanol, isopropyl alcohol, t-butyl alcohol, ethylene glycol, hydrocarbons such as hexane, heptane, benzene, toluene, xylene, diethyl ether, dibutyl ether, tetrahydrofuran, 1,4- Non-protons such as ethers such as dioxane and diglyme, chlorinated solvents such as methylene chloride, chloroform and 1,2-dichloroethylene, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, dimethyl sulfoxide and N-methylpyrrolidone Polar solvents, carboxylic acids such as formic acid and acetic acid, esters such as ethyl acetate and butyl acetate, ketones such as acetone and 2-butanone, nitriles such as acetonitrile, pyridine, triethylamine and the like Min acids, out of the water by selecting the reaction conditions can be used alone or as a mixture. The reaction temperature is selected in the range from 0 ° C. to the reflux temperature of the solvent depending on the reaction rate. If necessary, a base may be added to the reaction. Examples of the base include amines such as pyridine, triethylamine, diisopropylethylamine, 4-dimethylaminopyridine, imidazole, sodium methoxide, sodium ethoxide, potassium t. -Metal alkoxides such as butoxide, carbonates such as sodium carbonate, potassium carbonate, cesium carbonate, hydroxides such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, tetramethylammonium hydroxide, sodium hydride, potassium hydride, etc. It can be selected from metal hydrides, organic metals such as butyllithium and ethylmagnesium bromide, and metal amides such as lithium diisopropylamide, depending on the reaction conditions, and can be used alone or in combination. Alternatively, the nitrogen-containing heterocyclic compound itself as a raw material can be used as a base. The amount of the base used is preferably 0.1 to 10 mol, particularly 0.5 to 5 mol, per 1 mol of the nitrogen-containing heterocyclic compound (11).
反応には反応速度向上のために触媒としてヨウ化ナトリウム、ヨウ化リチウム、ヨウ化テトラブチルアンモニウムなどのヨウ化物、臭化ナトリウム、臭化リチウム、臭化テトラブチルアンモニウムなどの臭化物を加えてもよい。触媒を加える場合の添加量は、含窒素ヘテロ環化合物(11)1モルに対し、0.001〜2モル、特に0.005〜0.5モルとすることが望ましい。反応時間はガスクロマトグラフィー(GC)や薄層クロマトグラフィー(TLC)により反応を追跡して反応を完結させることが収率の点で望ましいが、通常0.5〜100時間程度である。反応混合物から通常の水系後処理(aqueous work−up)により目的物である(1)を得る。必要があれば化合物(1)は蒸留、クロマトグラフィー、再結晶などの常法により精製することができる。あるいは水系後処理(aqueous work−up)を行わず、反応で生じた塩を濾別後又は反応液を直接精製にかけることが可能な場合もある。 In order to increase the reaction rate, the reaction may include iodide such as sodium iodide, lithium iodide and tetrabutylammonium iodide, and bromide such as sodium bromide, lithium bromide and tetrabutylammonium bromide. . When the catalyst is added, the addition amount is preferably 0.001 to 2 mol, particularly 0.005 to 0.5 mol, per 1 mol of the nitrogen-containing heterocyclic compound (11). The reaction time is preferably about 0.5 to 100 hours, although it is desirable in terms of yield to follow the reaction by gas chromatography (GC) or thin layer chromatography (TLC) to complete the reaction. The target product (1) is obtained from the reaction mixture by ordinary aqueous work-up. If necessary, compound (1) can be purified by conventional methods such as distillation, chromatography, recrystallization and the like. Alternatively, it may be possible to subject the salt produced in the reaction to filtration or to directly purify the reaction solution without performing an aqueous work-up.
目的物の構造によっては、この他、オキシラン、オキセタンなどの環状エーテル類;アクリル酸エステル、ビニルケトンなどのα,β−不飽和カルボニル化合物;環状カーボネート類への含窒素ヘテロ環化合物の付加反応によっても目的物(1)を得ることが可能な場合がある。 Depending on the structure of the target product, in addition, cyclic ethers such as oxirane and oxetane; α, β-unsaturated carbonyl compounds such as acrylic acid esters and vinyl ketones; addition reaction of nitrogen-containing heterocyclic compounds to cyclic carbonates It may be possible to obtain the object (1).
第2の方法として、N上にヒドロキシアルキル置換基をもつ含窒素ヘテロ環化合物のO−アシル化もしくはO−アルキル化反応を用いる製造法を挙げることができる。この方法は特に一般式(2)〜(7)及び(2’)〜(7’)で示される含窒素有機化合物の製造に効果的である。
式中、R1は両端で結合する窒素原子と共に含窒素へテロ脂肪族環又は含窒素ヘテロ芳香族環を形成する炭素数2〜20の直鎖状、分岐状又は環状の2価の置換基を表し、酸素原子、窒素原子、硫黄原子又はハロゲン原子を含んでもよい。R2は炭素数2〜10のカルボニル基を含んでもよい直鎖状又は分岐状のアルキレン基を表す。R3は水酸基、カルボニル基、エステル基、エーテル基、シアノ基、ステロイド骨格又はこれらの2以上の組み合わせを含んでもよい飽和あるいは不飽和の炭化水素基又はアシル基を表す。Yはハロゲン原子、アルキル又はアリールスルホニルオキシ基、水酸基、アシルオキシ基、フェノキシ基、アルコキシ基などの脱離基を表す。 In the formula, R 1 is a linear, branched or cyclic divalent substituent having 2 to 20 carbon atoms which forms a nitrogen-containing heteroaliphatic ring or a nitrogen-containing heteroaromatic ring together with nitrogen atoms bonded at both ends. Represents an oxygen atom, a nitrogen atom, a sulfur atom or a halogen atom. R 2 represents a linear or branched alkylene group which may contain a carbonyl group having 2 to 10 carbon atoms. R 3 represents a hydroxyl group, a carbonyl group, an ester group, an ether group, a cyano group, a steroid skeleton, or a saturated or unsaturated hydrocarbon group or acyl group that may contain a combination of two or more thereof. Y represents a leaving group such as a halogen atom, an alkyl or arylsulfonyloxy group, a hydroxyl group, an acyloxy group, a phenoxy group, and an alkoxy group.
反応は前述の方法等により製造可能なN−(ヒドロキシアルキル)含窒素ヘテロ環化合物(13)に対してアルキル化剤もしくはアシル化剤である化合物(14)を作用させることにより目的化合物(1)を得る。R3がアルキル基の場合、化合物(14)はアルキル化剤、R3がアシル基の場合、化合物(14)はアシル化剤である。化合物(14)の使用量はN−(ヒドロキシアルキル)含窒素ヘテロ環化合物(13)1モルに対し、0.1〜5.0モル、特に0.3〜2.0モルとすることが望ましい。反応は無溶媒又は溶媒中で行う。溶媒としては、ヘキサン、ヘプタン、ベンゼン、トルエン、キシレンなどの炭化水素類、ジエチルエーテル、ジブチルエーテル、テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン、ジグリムなどのエーテル類、塩化メチレン、クロロホルム、1,2−ジクロロエチレンなどの塩素系溶媒類、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、N−メチルピロリドンなどの非プロトン極性溶媒類、ギ酸、酢酸などのカルボン酸類、酢酸エチル、酢酸ブチルなどのエステル類、アセトン、2−ブタノンなどのケトン類、アセトニトリルなどのニトリル類、ピリジン、トリエチルアミンなどのアミン類、メタノール、エタノール、2−プロパノール、t−ブチルアルコールなどのアルコール類、水の中から反応条件により選択して単独又は混合して用いることができる。 The reaction is carried out by allowing the compound (14) which is an alkylating agent or acylating agent to act on the N- (hydroxyalkyl) nitrogen-containing heterocyclic compound (13) which can be produced by the above-described method, etc. Get. When R 3 is an alkyl group, compound (14) is an alkylating agent, and when R 3 is an acyl group, compound (14) is an acylating agent. The amount of compound (14) to be used is preferably 0.1 to 5.0 mol, particularly 0.3 to 2.0 mol, per 1 mol of N- (hydroxyalkyl) nitrogen-containing heterocyclic compound (13). . The reaction is carried out without solvent or in a solvent. Solvents include hexane, heptane, benzene, toluene, xylene and other hydrocarbons, diethyl ether, dibutyl ether, tetrahydrofuran, 1,4-dioxane, diglyme and other ethers, methylene chloride, chloroform, 1,2-dichloroethylene, etc. Aprotic polar solvents such as N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, dimethyl sulfoxide, N-methylpyrrolidone, carboxylic acids such as formic acid and acetic acid, ethyl acetate and butyl acetate Reaction conditions from esters, ketones such as acetone and 2-butanone, nitriles such as acetonitrile, amines such as pyridine and triethylamine, alcohols such as methanol, ethanol, 2-propanol and t-butyl alcohol, and water It can be used alone or in combination with more selective.
反応を促進するために塩基性化合物を加えてもよく、具体的には、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸カリウム,炭酸ナトリウム、重曹、水素化ナトリウム、水素化カルシウム、カリウムt−ブトキシド、リチウムt−ブトキシドなどのアルカリ又はアルカリ土類金属の塩類、n−ブチルリチウム、リチウムジイソプロピルアミド、リチウムヘキサメチルジシラジド、ブロモマグネシウムジイソプロピルアミドなどの有機金属類、ピリジン、トリエチルアミン、ジイソプロピルエチルアミン、N,N−ジメチルアニリン、4−ジメチルアミノピリジンなどの有機アミン類を例示できるが、これらに限定されない。塩基性化合物は単独あるいは2種類以上を混合して用いることができ、使用量は化合物(14)1モルに対し、0.8〜10モル、特に0.9〜3.0モル用いることが好ましい。反応温度は−70℃から溶媒の還流温度までの範囲で選択できるが、特に0〜50℃の範囲で行うことが好ましい。R3=アシル基、Y=アルコキシ基である場合は化合物(14)はカルボン酸エステル化合物であり、本反応はエステル交換反応である。この場合、反応触媒として上記塩基性化合物を化合物(14)1モルに対し、0.001〜5.0モル、特に0.005〜0.5モル用い、反応により生成するアルコール(Y−H)を留去しながら反応することが好ましい。反応時間はガスクロマトグラフィー(GC)や薄層クロマトグラフィー(TLC)により反応を追跡して反応を完結させることが収率の点で望ましいが、通常0.2〜20時間程度である。反応混合物から通常の水系後処理(aqueous work−up)により目的物(1)を得る。必要があれば化合物(1)は蒸留、クロマトグラフィー、再結晶などの常法により精製することができる。あるいは水系後処理(aqueous work−up)を行わず、反応で生じた塩を濾別後又は反応液を直接精製にかけることが可能な場合もある。 Basic compounds may be added to accelerate the reaction. Specifically, sodium hydroxide, potassium hydroxide, potassium carbonate, sodium carbonate, sodium bicarbonate, sodium hydride, calcium hydride, potassium t-butoxide, lithium Alkali or alkaline earth metal salts such as t-butoxide, organometallics such as n-butyllithium, lithium diisopropylamide, lithium hexamethyldisilazide, bromomagnesium diisopropylamide, pyridine, triethylamine, diisopropylethylamine, N, N -Organic amines such as dimethylaniline and 4-dimethylaminopyridine can be exemplified, but are not limited thereto. The basic compound can be used alone or in admixture of two or more, and the amount used is preferably 0.8 to 10 mol, particularly preferably 0.9 to 3.0 mol, per 1 mol of compound (14). . Although the reaction temperature can be selected in the range from -70 ° C to the reflux temperature of the solvent, it is particularly preferably carried out in the range of 0 to 50 ° C. When R 3 = acyl group and Y = alkoxy group, the compound (14) is a carboxylic acid ester compound, and this reaction is a transesterification reaction. In this case, 0.001 to 5.0 mol, especially 0.005 to 0.5 mol of the basic compound is used as a reaction catalyst with respect to 1 mol of the compound (14), and the alcohol (YH) produced by the reaction It is preferable to react while distilling off. The reaction time is preferably about 0.2 to 20 hours, although it is desirable in terms of yield to follow the reaction by gas chromatography (GC) or thin layer chromatography (TLC) to complete the reaction. The desired product (1) is obtained from the reaction mixture by ordinary aqueous work-up. If necessary, compound (1) can be purified by conventional methods such as distillation, chromatography, recrystallization and the like. Alternatively, it may be possible to subject the salt produced in the reaction to filtration or to directly purify the reaction solution without performing an aqueous work-up.
(D)成分の一般式(1)で表される含窒素有機化合物は単独でもしくは2種以上併用してもよく、以下に説明するように、他の塩基性化合物と併用してもよい。 The nitrogen-containing organic compound represented by the general formula (1) of the component (D) may be used alone or in combination of two or more kinds, and may be used in combination with other basic compounds as described below.
他の塩基性化合物
本発明の含窒素有機化合物以外に、塩基性化合物として従来から用いられている含窒素有機化合物等のクエンチャーを1種あるいは2種以上併用することもできる。
Other basic compounds In addition to the nitrogen-containing organic compound of the present invention, one or more quenchers such as nitrogen-containing organic compounds conventionally used as basic compounds can be used in combination.
該塩基性化合物としては、好ましくは、下記式(A)〜(E)で示される構造を有する化合物を挙げることができる。
一般式(A)及び(E)中、
R200 、R201及びR202 は、同一でも異なってもよく、水素原子、アルキル基(好ましくは炭素数1〜20)、シクロアルキル基(好ましくは炭素数3〜20)又はアリール基(炭素数6〜20)を表し、ここで、R201とR202は、互いに結合して環を形成してもよい。R203 、R204、R205及びR206 は、同一でも異なってもよく、炭素数1〜20個のアルキル基を表す。
In general formulas (A) and (E),
R 200 , R 201 and R 202 may be the same or different, and are a hydrogen atom, an alkyl group (preferably having 1 to 20 carbon atoms), a cycloalkyl group (preferably having 3 to 20 carbon atoms) or an aryl group (having a carbon number). 6-20), wherein R 201 and R 202 may combine with each other to form a ring. R 203 , R 204 , R 205 and R 206 may be the same or different and each represents an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms.
上記アルキル基について、置換基を有するアルキル基としては、炭素数1〜20のアミノアルキル基、炭素数1〜20のヒドロキシアルキル基、または炭素数1〜20のシアノアルキル基が好ましい。 About the said alkyl group, as an alkyl group which has a substituent, a C1-C20 aminoalkyl group, a C1-C20 hydroxyalkyl group, or a C1-C20 cyanoalkyl group is preferable.
これら一般式(A)及び(E)中のアルキル基は、無置換であることがより好ましい。 The alkyl groups in the general formulas (A) and (E) are more preferably unsubstituted.
好ましい化合物として、グアニジン、アミノピロリジン、ピラゾール、ピラゾリン、ピペラジン、アミノモルホリン、アミノアルキルモルフォリン、ピペリジン等を挙げることができ、更に好ましい化合物として、イミダゾール構造、ジアザビシクロ構造、オニウムヒドロキシド構造、オニウムカルボキシレート構造、トリアルキルアミン構造、アニリン構造又はピリジン構造を有する化合物、水酸基及び/又はエーテル結合を有するアルキルアミン誘導体、水酸基及び/又はエーテル結合を有するアニリン誘導体等を挙げることができる。 Preferred compounds include guanidine, aminopyrrolidine, pyrazole, pyrazoline, piperazine, aminomorpholine, aminoalkylmorpholine, piperidine and the like, and more preferred compounds include imidazole structure, diazabicyclo structure, onium hydroxide structure, onium carboxylate Examples thereof include a compound having a structure, a trialkylamine structure, an aniline structure or a pyridine structure, an alkylamine derivative having a hydroxyl group and / or an ether bond, and an aniline derivative having a hydroxyl group and / or an ether bond.
イミダゾール構造を有する化合物としてはイミダゾール、2、4、5−トリフェニルイミダゾール、ベンズイミダゾール、2−フェニルベンゾイミダゾール等が挙げられる。ジアザビシクロ構造を有する化合物としては1、4−ジアザビシクロ[2,2,2]オクタン、1、5−ジアザビシクロ[4,3,0]ノナ−5−エン、1、8−ジアザビシクロ[5,4,0]ウンデカー7−エン等が挙げられる。オニウムヒドロキシド構造を有する化合物としてはテトラブチルアンモニウムヒドロキシド、トリアリールスルホニウムヒドロキシド、フェナシルスルホニウムヒドロキシド、2−オキソアルキル基を有するスルホニウムヒドロキシド、具体的にはトリフェニルスルホニウムヒドロキシド、トリス(t−ブチルフェニル)スルホニウムヒドロキシド、ビス(t−ブチルフェニル)ヨードニウムヒドロキシド、フェナシルチオフェニウムヒドロキシド、2−オキソプロピルチオフェニウムヒドロキシド等が挙げられる。オニウムカルボキシレート構造を有する化合物としてはオニウムヒドロキシド構造を有する化合物のアニオン部がカルボキシレートになったものであり、例えばアセテート、アダマンタンー1−カルボキシレート、パーフロロアルキルカルボキシレート等が挙げられる。トリアルキルアミン構造を有する化合物としては、トリ(n−ブチル)アミン、トリ(n−オクチル)アミン等を挙げることができる。アニリン化合物としては、2,6−ジイソプロピルアニリン、N,N−ジメチルアニリン、N,N−ジブチルアニリン、N,N−ジヘキシルアニリン等を挙げることができる。水酸基及び/又はエーテル結合を有するアルキルアミン誘導体としては、エタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、N−フェニルジエタノールアミン、トリス(メトキシエトキシエチル)アミン等を挙げることができる。水酸基及び/又はエーテル結合を有するアニリン誘導体としては、N,N−ビス(ヒドロキシエチル)アニリン等を挙げることができる。 Examples of the compound having an imidazole structure include imidazole, 2,4,5-triphenylimidazole, benzimidazole, and 2-phenylbenzimidazole. Examples of the compound having a diazabicyclo structure include 1,4-diazabicyclo [2,2,2] octane, 1,5-diazabicyclo [4,3,0] non-5-ene, and 1,8-diazabicyclo [5,4,0. ] Undecar 7-ene etc. are mentioned. Examples of the compound having an onium hydroxide structure include tetrabutylammonium hydroxide, triarylsulfonium hydroxide, phenacylsulfonium hydroxide, sulfonium hydroxide having a 2-oxoalkyl group, specifically, triphenylsulfonium hydroxide, tris ( and t-butylphenyl) sulfonium hydroxide, bis (t-butylphenyl) iodonium hydroxide, phenacylthiophenium hydroxide, 2-oxopropylthiophenium hydroxide, and the like. As the compound having an onium carboxylate structure, an anion portion of the compound having an onium hydroxide structure is converted to a carboxylate, and examples thereof include acetate, adamantane-1-carboxylate, and perfluoroalkylcarboxylate. Examples of the compound having a trialkylamine structure include tri (n-butyl) amine and tri (n-octyl) amine. Examples of the aniline compound include 2,6-diisopropylaniline, N, N-dimethylaniline, N, N-dibutylaniline, N, N-dihexylaniline and the like. Examples of the alkylamine derivative having a hydroxyl group and / or an ether bond include ethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, N-phenyldiethanolamine, and tris (methoxyethoxyethyl) amine. Examples of aniline derivatives having a hydroxyl group and / or an ether bond include N, N-bis (hydroxyethyl) aniline.
好ましい塩基性化合物として、更に、フェノキシ基を有するアミン化合物、フェノキシ基を有するアンモニウム塩化合物、スルホン酸エステル基を有するアミン化合物及びスルホン酸エステル基を有するアンモニウム塩化合物を挙げることができる。 Preferred examples of the basic compound further include an amine compound having a phenoxy group, an ammonium salt compound having a phenoxy group, an amine compound having a sulfonic acid ester group, and an ammonium salt compound having a sulfonic acid ester group.
前記フェノキシ基を有するアミン化合物、フェノキシ基を有するアンモニウム塩化合物、スルホン酸エステル基を有するアミン化合物及びスルホン酸エステル基を有するアンモニウム塩化合物は、少なくとも1つのアルキル基が窒素原子に結合していることが好ましい。また、前記アルキル鎖中に、酸素原子を有し、オキシアルキレン基が形成されていることが好ましい。オキシアルキレン基の数は、分子内に1つ以上、好ましくは3〜9個、さらに好ましくは4〜6個である。オキシアルキレン基の中でも−CH2CH2O−、−CH(CH3)CH2O−もしくは−CH2CH2CH2O−の構造が好ましい。 The amine compound having a phenoxy group, the ammonium salt compound having a phenoxy group, the amine compound having a sulfonate group, and the ammonium salt compound having a sulfonate group have at least one alkyl group bonded to a nitrogen atom. Is preferred. The alkyl chain preferably has an oxygen atom and an oxyalkylene group is formed. The number of oxyalkylene groups is one or more in the molecule, preferably 3 to 9, and more preferably 4 to 6. -CH 2 CH 2 O Among the oxyalkylene group -, - CH (CH 3) CH 2 O- or -CH 2 CH 2 CH 2 O- structure is preferred.
前記フェノキシ基を有するアミン化合物、フェノキシ基を有するアンモニウム塩化合物、スルホン酸エステル基を有するアミン化合物及びスルホン酸エステル基を有するアンモニウム塩化合物の具体例としては、US2007/0224539Aの[0066]に例示されている化合物(C1-1)〜(C3-3)が挙げられるが、これらに限定されるものではない。 Specific examples of the amine compound having a phenoxy group, the ammonium salt compound having a phenoxy group, the amine compound having a sulfonic acid ester group, and the ammonium salt compound having a sulfonic acid ester group are exemplified in [0066] of US2007 / 0224539A. Examples thereof include, but are not limited to, compounds (C1-1) to (C3-3).
(D)成分である一般式(1)で表される含窒素有機化合物の配合率は、後述する(A)成分のベース樹脂100部(質量部、以下同様)に対し0.01〜10部が好ましく、特に0.05〜5部であることが好ましい。また、他の塩基性化合物を併用する場合、塩基性化合物の合計の配合率は、(A)成分のベース樹脂100部に対し0.01〜10部が好ましく、特に0.05〜5部であることが好ましい。少なすぎると、配合効果がなく、多すぎると、感度が低下しすぎる場合がある。 The compounding ratio of the nitrogen-containing organic compound represented by the general formula (1) as the component (D) is 0.01 to 10 parts with respect to 100 parts (parts by mass) of the base resin of the component (A) described later. Is preferable, and 0.05 to 5 parts is particularly preferable. When other basic compounds are used in combination, the total compounding ratio of the basic compounds is preferably 0.01 to 10 parts, particularly 0.05 to 5 parts, relative to 100 parts of the base resin of the component (A). Preferably there is. If the amount is too small, there is no blending effect. If the amount is too large, the sensitivity may decrease too much.
酸発生剤と全塩基性化合物の組成物中の使用割合は、酸発生剤/塩基性化合物の合計(モル比)=2.5〜300であることが好ましい。即ち、感度、解像度の点からモル比が2.5以上が好ましく、露光後加熱処理までの経時でのレジストパターンの太りによる解像度の低下抑制の点から300以下が好ましい。酸発生剤/塩基性化合物(モル比)は、より好ましくは5.0〜200、更に好ましくは7.0〜150である。 The use ratio of the acid generator and the total basic compound in the composition is preferably the sum of the acid generator / basic compound (molar ratio) = 2.5 to 300. In other words, the molar ratio is preferably 2.5 or more from the viewpoint of sensitivity and resolution, and is preferably 300 or less from the viewpoint of suppressing the reduction in resolution due to the thickening of the resist pattern over time until post-exposure heat treatment. The acid generator / basic compound (molar ratio) is more preferably 5.0 to 200, still more preferably 7.0 to 150.
(C)極性変換基を有する繰り返し単位を含有し、かつ、フッ素原子及び珪素原子の少なくともいずれかを有する樹脂
本発明の感活性光線又は感放射線樹脂組成物は、極性変換基を少なくとも1つ有する繰り返し単位(c)を含有し、かつ、フッ素原子及び珪素原子の少なくともいずれかを有する樹脂(C)を含有する。樹脂(C)は疎水性を有するものであるが、樹脂(C)の添加は、特に現像欠陥の低減の点で好ましい。
(C) Resin containing a repeating unit having a polarity converting group and having at least one of a fluorine atom and a silicon atom The actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition of the present invention has at least one polarity converting group. A resin (C) containing the repeating unit (c) and having at least one of a fluorine atom and a silicon atom is contained. The resin (C) is hydrophobic, but the addition of the resin (C) is particularly preferable from the viewpoint of reducing development defects.
ここで、極性変換基とは、アルカリ現像液の作用により分解し、アルカリ現像液中での溶解度が増大する基である。例えば、ラクトン基、カルボン酸エステル基(−COO−)、酸無水物基(−C(O)OC(O)−)、酸イミド基(−NHCONH−)、カルボン酸チオエステル基(−COS−)、炭酸エステル基(−OC(O)O−)、硫酸エステル基(−OSO2O−)、スルホン酸エステル基(−SO2O−)などが挙げられる。 Here, the polar conversion group is a group that decomposes by the action of an alkali developer and increases the solubility in the alkali developer. For example, a lactone group, a carboxylic acid ester group (—COO—), an acid anhydride group (—C (O) OC (O) —), an acid imide group (—NHCONH—), a carboxylic acid thioester group (—COS—) , Carbonate ester group (—OC (O) O—), sulfate ester group (—OSO 2 O—), sulfonate ester group (—SO 2 O—) and the like.
なお、アクリレートなどにおけるような、繰り返し単位の主鎖に直結のエステル基は、アルカリ現像液の作用により分解してアルカリ現像液に対する溶解性が増大する機能が劣るため、本発明における極性変換基には含まれない。 In addition, since the ester group directly bonded to the main chain of the repeating unit, such as in acrylate, has a poor function of being decomposed by the action of the alkali developer and increasing the solubility in the alkali developer, the polar group in the present invention Is not included.
繰り返し単位(c)として、例えば、式(K0)で示される繰り返し単位を挙げることができる。
式中、Rk1は水素原子、ハロゲン原子、水酸基、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基又は極性変換基を含む基を表す。 In the formula, R k1 represents a hydrogen atom, a halogen atom, a hydroxyl group, an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group or a group containing a polarity converting group.
Rk2はアルキル基、シクロアルキル基、アリール基又は極性変換基を含む基を表す。 R k2 represents an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, or a group containing a polarity converting group.
但し、Rk1、Rk2の少なくとも一方は、極性変換基を有する。 However, at least one of R k1 and R k2 has a polarity converting group.
なお、一般式(K0)に示されている繰り返し単位の主鎖に直結しているエステル基は、前述したように、本発明における極性変換基には含まれない。 In addition, as described above, the ester group directly connected to the main chain of the repeating unit represented by the general formula (K0) is not included in the polar conversion group in the present invention.
極性変換基としては、一般式(KA−1)または(KB−1)で表される部分構造におけるXで表される基であることが好ましい。
一般式(KA−1)または(KB−1)におけるXは、カルボン酸エステル基:−COO−、酸無水物基:−C(O)OC(O)−、酸イミド基:−NHCONH−、カルボン酸チオエステル基:−COS−、炭酸エステル基:−OC(O)O−、硫酸エステル基:−OSO2O−、スルホン酸エステル基:−SO2O−を表す。 X in the general formula (KA-1) or (KB-1) is a carboxylic acid ester group: —COO—, an acid anhydride group: —C (O) OC (O) —, an acid imide group: —NHCONH—, Carboxylic acid thioester group: —COS—, carbonate ester group: —OC (O) O—, sulfate ester group: —OSO 2 O—, sulfonate ester group: —SO 2 O—.
Y1及びY2は、それぞれ同一でも異なっても良く、電子求引性基を表す。 Y 1 and Y 2 may be the same or different and each represents an electron-withdrawing group.
なお、繰り返し単位(c)は、一般式(KA−1)または(KB−1)で表される部分構造を有する基を有することで、好ましい極性変換基を有するが、一般式(KA−1)で表される部分構造、Y1及びY2が1価である場合の(KB−1)で表される部分構造の場合のように、該部分構造が結合手を有しない場合は、該部分構造を有する基とは、該部分構造における任意の水素原子を少なくとも1つ除いた1価以上の基を有する基である。一般式(KA−1)または(KB−1)で表される部分構造は、任意の位置で置換基を介して樹脂(C)の主鎖に連結している。 The repeating unit (c) has a group having a partial structure represented by the general formula (KA-1) or (KB-1), and thus has a preferred polarity conversion group, but the general formula (KA-1 In the case where the partial structure does not have a bond as in the case of the partial structure represented by (KB-1) when Y 1 and Y 2 are monovalent, The group having a partial structure is a group having a monovalent or higher group obtained by removing at least one arbitrary hydrogen atom in the partial structure. The partial structure represented by the general formula (KA-1) or (KB-1) is linked to the main chain of the resin (C) through a substituent at an arbitrary position.
一般式(KA−1)で表される部分構造は、Xとしての基とともに環構造を形成する構造である。 The partial structure represented by the general formula (KA-1) is a structure that forms a ring structure with the group as X.
一般式(KA−1)におけるXとして好ましくは、カルボン酸エステル基(即ち、KA−1としてラクトン環構造を形成する場合)、および酸無水物基、炭酸エステル基である。より好ましくはカルボン酸エステル基である。 X in the general formula (KA-1) is preferably a carboxylic acid ester group (that is, when a lactone ring structure is formed as KA-1), an acid anhydride group, or a carbonate ester group. More preferably, it is a carboxylic acid ester group.
一般式(KA−1)で表される環構造は、置換基を有していてもよく、例えば、置換基Zka1をnka個有していてもよい。 The ring structure represented by the general formula (KA-1) may have a substituent, for example, may have nka substituents Z ka1 .
Zka1は、複数ある場合はそれぞれ独立して、アルキル基、シクロアルキル基、エーテル基、ヒドロキシル基、アミド基、アリール基、ラクトン環基、または電子求引性基を表す。 Z ka1 independently represents an alkyl group, a cycloalkyl group, an ether group, a hydroxyl group, an amide group, an aryl group, a lactone ring group, or an electron withdrawing group, when there are a plurality of them.
Zka1同士が連結して環を形成しても良い。Zka1同士が連結して形成する環としては、例えば、シクロアルキル環、ヘテロ環(環状エーテル環、ラクトン環など)が挙げられる。 Z ka1 may be linked to form a ring. Examples of the ring formed by linking Z ka1 to each other include a cycloalkyl ring and a hetero ring (such as a cyclic ether ring and a lactone ring).
nkaは0〜10の整数を表す。好ましくは0〜8の整数、より好ましくは0〜5の整数、さらに好ましくは1〜4の整数、最も好ましくは1〜3の整数である。 nka represents an integer of 0 to 10. Preferably it is an integer of 0 to 8, more preferably an integer of 0 to 5, more preferably an integer of 1 to 4, and most preferably an integer of 1 to 3.
Zka1としての電子求引性基は、後述のY1及びY2としての電子求引性基と同様である。 The electron withdrawing group as Z ka1 is the same as the electron withdrawing group as Y 1 and Y 2 described later.
尚、上記電子求引性基は、別の電子求引性基で置換されていてもよい。 The electron withdrawing group may be substituted with another electron withdrawing group.
Zka1は好ましくは、アルキル基、シクロアルキル基、エーテル基、ヒドロキシル基、または電子求引性基であり、より好ましくは、アルキル基、シクロアルキル基または電子求引性基である。尚、エーテル基としては、アルキル基またはシクロアルキル基等で置換されたもの、すなわち、アルキルエーテル基等が好ましい。電子求引性基は前記と同義である。 Z ka1 is preferably an alkyl group, a cycloalkyl group, an ether group, a hydroxyl group, or an electron withdrawing group, more preferably an alkyl group, a cycloalkyl group, or an electron withdrawing group. The ether group is preferably an ether group substituted with an alkyl group or a cycloalkyl group, that is, an alkyl ether group. The electron withdrawing group has the same meaning as described above.
Zka1としてのハロゲン原子はフッ素原子、塩素原子、臭素原子及びヨウ素原子等が挙げられ、フッ素原子が好ましい。 Examples of the halogen atom as Z ka1 include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom and an iodine atom, and a fluorine atom is preferable.
Zka1としてのアルキル基は置換基を有していてもよく、直鎖、分岐のいずれでもよい。直鎖アルキル基としては、好ましくは炭素数1〜30、さらに好ましくは1〜20であり、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、t−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、n−ヘプチル基、n−オクチル基、n−ノニル基、n−デカニル基等が挙げられる。分岐アルキル基としては、好ましくは炭素数3〜30、さらに好ましくは3〜20であり、例えば、i−プロピル基、i−ブチル基、t−ブチル基、i−ペンチル基、t−ペンチル基、i−ヘキシル基、t−ヘキシル基、i−ヘプチル基、t−ヘプチル基、i−オクチル基、t−オクチル基、i−ノニル基、t−デカノイル基等が挙げられる。メチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、i−ブチル基、t−ブチル基などの炭素数1〜4のものが好ましい。 The alkyl group as Z ka1 may have a substituent and may be linear or branched. As a linear alkyl group, Preferably it is C1-C30, More preferably, it is 1-20, For example, a methyl group, an ethyl group, n-propyl group, n-butyl group, sec-butyl group, t-butyl Group, n-pentyl group, n-hexyl group, n-heptyl group, n-octyl group, n-nonyl group, n-decanyl group and the like. As a branched alkyl group, Preferably it is C3-C30, More preferably, it is 3-20, for example, i-propyl group, i-butyl group, t-butyl group, i-pentyl group, t-pentyl group, Examples include i-hexyl group, t-hexyl group, i-heptyl group, t-heptyl group, i-octyl group, t-octyl group, i-nonyl group, t-decanoyl group and the like. C1-C4 things, such as a methyl group, an ethyl group, n-propyl group, i-propyl group, n-butyl group, i-butyl group, t-butyl group, are preferable.
Zka1としてのシクロアルキル基は、置換基を有していてもよく、単環型でもよく、多環型でもよく、有橋式であってもよい。例えば、シクロアルキル基は橋かけ構造を有していてもよい。単環型としては、炭素数3〜8のシクロアルキル基が好ましく、例えば、シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロブチル基、シクロオクチル基等を挙げることができる。多環型としては、炭素数5以上のビシクロ、トリシクロ、テトラシクロ構造等を有する基を挙げることができ、炭素数6〜20のシクロアルキル基が好ましく、例えば、アダマンチル基、ノルボルニル基、イソボロニル基、カンファニル基、ジシクロペンチル基、α−ピネル基、トリシクロデカニル基、テトシクロドデシル基、アンドロスタニル基あるいは下記構造等を挙げることができる。尚、シクロアルキル基中の炭素原子の一部が、酸素原子等のヘテロ原子によって置換されていてもよい。
上記脂環部分の好ましいものとしては、アダマンチル基、ノルアダマンチル基、デカリン基、トリシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、ノルボルニル基、セドロール基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、シクロデカニル基、シクロドデカニル基を挙げることができる。より好ましくは、アダマンチル基、デカリン基、ノルボルニル基、セドロール基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、シクロデカニル基、シクロドデカニル基、トリシクロデカニル基である。 Preferred examples of the alicyclic moiety include an adamantyl group, a noradamantyl group, a decalin group, a tricyclodecanyl group, a tetracyclododecanyl group, a norbornyl group, a cedrol group, a cyclohexyl group, a cycloheptyl group, a cyclooctyl group, and a cyclodecanyl group. And cyclododecanyl group. More preferred are an adamantyl group, a decalin group, a norbornyl group, a cedrol group, a cyclohexyl group, a cycloheptyl group, a cyclooctyl group, a cyclodecanyl group, a cyclododecanyl group, and a tricyclodecanyl group.
これらの脂環式構造の置換基としては、アルキル基、ハロゲン原子、水酸基、アルコキシ基、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基が挙げられる。アルキル基としてはメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基等の低級アルキル基が好ましく、更に好ましくはメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基を表す。上記アルコキシ基としては、好ましくはメトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基等の炭素数1〜4個のものを挙げることができる。アルキル基及びアルコキシ基が有してもよい置換基としては、水酸基、ハロゲン原子、アルコキシ基(好ましくは炭素数1〜4)等を挙げることができる。 Examples of the substituent of these alicyclic structures include an alkyl group, a halogen atom, a hydroxyl group, an alkoxy group, a carboxyl group, and an alkoxycarbonyl group. The alkyl group is preferably a lower alkyl group such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, or a butyl group, and more preferably a methyl group, an ethyl group, a propyl group, or an isopropyl group. Preferred examples of the alkoxy group include those having 1 to 4 carbon atoms such as a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, and a butoxy group. Examples of the substituent that the alkyl group and the alkoxy group may have include a hydroxyl group, a halogen atom, and an alkoxy group (preferably having 1 to 4 carbon atoms).
また、上記基が有していてもよい更なる置換基としては、水酸基、ハロゲン原子(フッ素、塩素、臭素、ヨウ素)、ニトロ基、シアノ基、上記のアルキル基、メトキシ基、エトキシ基、ヒドロキシエトキシ基、プロポキシ基、ヒドロキシプロポキシ基、n−ブトキシ基、イソブトキシ基、sec−ブトキシ基、t−ブトキシ基等のアルコキシ基、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基等のアルコキシカルボニル基、ベンジル基、フエネチル基、クミル基等のアラルキル基、アラルキルオキシ基、ホルミル基、アセチル基、ブチリル基、ベンゾイル基、シアナミル基、バレリル基等のアシル基、ブチリルオキシ基等のアシロキシ基、上記のアルケニル基、ビニルオキシ基、プロペニルオキシ基、アリルオキシ基、ブテニルオキシ基等のアルケニルオキシ基、上記のアリール基、フエノキシ基等のアリールオキシ基、ベンゾイルオキシ基等のアリールオキシカルボニル基等を挙げることができる。 Further, further substituents that the above group may have include hydroxyl group, halogen atom (fluorine, chlorine, bromine, iodine), nitro group, cyano group, the above alkyl group, methoxy group, ethoxy group, hydroxy group. Alkoxy groups such as ethoxy group, propoxy group, hydroxypropoxy group, n-butoxy group, isobutoxy group, sec-butoxy group and t-butoxy group, alkoxycarbonyl groups such as methoxycarbonyl group and ethoxycarbonyl group, benzyl group and phenethyl group Aralkyl group such as cumyl group, aralkyloxy group, formyl group, acetyl group, butyryl group, benzoyl group, cyanamyl group, acyl group such as valeryl group, acyloxy group such as butyryloxy group, the above alkenyl group, vinyloxy group, propenyl Such as oxy group, allyloxy group, butenyloxy group, etc. Rukeniruokishi group, said aryl group, an aryloxy group such as phenoxy group, and an aryloxycarbonyl group such as benzoyloxy group.
一般式(KA−1)におけるXがカルボン酸エステル基であり、一般式(KA−1)が示す部分構造がラクトン環であることが好ましく、5〜7員環ラクトン環であることが好ましい。 X in the general formula (KA-1) is a carboxylic acid ester group, and the partial structure represented by the general formula (KA-1) is preferably a lactone ring, and more preferably a 5- to 7-membered lactone ring.
なお、下記(KA−1−1)〜(KA−1−17)におけるように、一般式(KA−1)で表される部分構造としての5〜7員環ラクトン環に、ビシクロ構造、スピロ構造を形成する形で他の環構造が縮環していることが好ましい。 In addition, as in the following (KA-1-1) to (KA-1-17), a 5- to 7-membered lactone ring as a partial structure represented by the general formula (KA-1) has a bicyclo structure, a spiro It is preferred that other ring structures are condensed in a form that forms the structure.
一般式(KA−1)で表される環構造が結合してもよい周辺の環構造については、例えば、下記(KA−1−1)〜(KA−1−17)におけるもの、またはこれに準じたものを挙げることができる。 As for the peripheral ring structure to which the ring structure represented by the general formula (KA-1) may be bonded, for example, those in the following (KA-1-1) to (KA-1-17), or The thing according to can be mentioned.
一般式(KA−1)が示すラクトン環構造を含有する構造として、下記(KA−1−1)〜(KA−1−17)のいずれかで表される構造がより好ましい。なお、ラクトン構造が主鎖に直接結合していてもよい。好ましい構造としては、(KA−1−1)、(KA−1−4)、(KA−1−5)、(KA−1−6)、(KA−1−13)、(KA−1−14)、(KA−1−17)である。
上記ラクトン環構造を含有する構造は、置換基を有していても有していなくてもよい。好ましい置換基としては、上記一般式(KA−1)が示す環構造が有してもよい置換基と同様のものが挙げられる。 The structure containing the lactone ring structure may or may not have a substituent. Preferable substituents include those similar to the substituents that the ring structure represented by the general formula (KA-1) may have.
ラクトン構造は光学活性体が存在するものもあるが、いずれの光学活性体を用いてもよい。また、1種の光学活性体を単独で用いても、複数の光学活性体を混合して用いてもよい。1種の光学活性体を主に用いる場合、その光学純度(ee)が90以上のものが好ましく、より好ましくは95以上、最も好ましくは98以上である。 Some lactone structures have optically active substances, but any optically active substance may be used. One optically active substance may be used alone or a plurality of optically active substances may be mixed and used. When one kind of optically active substance is mainly used, the optical purity (ee) is preferably 90 or more, more preferably 95 or more, and most preferably 98 or more.
一般式(KB−1)のXとして好ましくは、カルボン酸エステル基(−COO−)を挙げることができる。 Preferred examples of X in the general formula (KB-1) include a carboxylic acid ester group (—COO—).
一般式(KB−1)におけるY1及びY2は、それぞれ独立に、電子求引性基を表す。 Y 1 and Y 2 in formula (KB-1) each independently represent an electron-withdrawing group.
電子求引性基は、下記式(EW)で示す部分構造である。式(EW)における*は(KA−1)に直結している結合手、または(KB−1)中のXに直結している結合手を表す。
式(EW)中、
newは−C(Rew1)(Rew2)−で表される連結基の繰り返し数であり、0または1の整数を表す。newが0の場合は単結合を表し、直接Yew1が結合していることを示す。
In formula (EW),
n ew is the number of repeating linking groups represented by —C (R ew1 ) (R ew2 ) — and represents an integer of 0 or 1. When n ew is 0, it represents a single bond, indicating that Y ew1 is directly bonded.
Yew1は、ハロゲン原子、シアノ基、ニトリル基、ニトロ基、−C(Rf1)(Rf2)−Rf3で表されるハロ(シクロ)アルキル基、ハロアリール基、オキシ基、カルボニル基、スルホニル基、スルフィニル基、およびこれらの組み合わせをあげることができ、電子求引性基は例えば下記構造であってもよい。尚、「ハロ(シクロ)アルキル基」とは、少なくとも一部がハロゲン化したアルキル基およびシクロアルキル基を表す。Rew3、Rew4は、各々独立して任意の構造を表す。Rew3、Rew4はどのような構造でも式(EW)で表される部分構造は電子求引性を有し、例えば樹脂の主鎖に連結していてもよいが、好ましくはアルキル基、シクロアルキル基、フッ化アルキル基である。
Yew1が2価以上の基である場合、残る結合手は、任意の原子または置換基との結合を形成するものである。Yew1、Rew1、Rew2の少なくとも何れかの基が更なる置換基を介して樹脂(C)の主鎖に連結していてもよい。 When Y ew1 is a divalent or higher group, the remaining bond forms a bond with an arbitrary atom or substituent. At least one group of Y ew1 , R ew1 , and R ew2 may be connected to the main chain of the resin (C) through a further substituent.
Yew1は、好ましくはハロゲン原子、または、−C(Rf1)(Rf2)−Rf3で表されるハロ(シクロ)アルキル基またはハロアリール基である。 Y ew1 is preferably a halogen atom, or a halo (cyclo) alkyl group or haloaryl group represented by —C (R f1 ) (R f2 ) —R f3 .
Rew1、Rew2、各々独立して任意の置換基を表し、例えば水素原子、アルキル基、シクロアルキル基またはアリール基を表す。 R ew1 and R ew2 each independently represents an arbitrary substituent, for example, a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, or an aryl group.
Rew1、Rew2およびYew1の少なくとも2つが互いに連結して環を形成していてもよい。 At least two of R ew1 , R ew2 and Y ew1 may be connected to each other to form a ring.
ここでRf1はハロゲン原子、パーハロアルキル基、パーハロシクロアルキル基、またはパーハロアリール基を表し、より好ましくはフッ素原子、パーフルオロアルキル基またはパーフルオロシクロアルキル基、更に好ましくはフッ素原子またはトリフルオロメチル基を表す。 Here, R f1 represents a halogen atom, a perhaloalkyl group, a perhalocycloalkyl group, or a perhaloaryl group, more preferably a fluorine atom, a perfluoroalkyl group or a perfluorocycloalkyl group, still more preferably a fluorine atom or a trialkyl group. Represents a fluoromethyl group.
Rf2、Rf3は各々独立して水素原子、ハロゲン原子または有機基を表し、Rf2とRf3とが連結して環を形成してもよい。有機基としては例えばアルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基等を表す。Rf2、はRf1と同様の基を表すか、またはRf3と連結して環を形成していることがより好ましい。 R f2 and R f3 each independently represent a hydrogen atom, a halogen atom or an organic group, and R f2 and R f3 may be linked to form a ring. Examples of the organic group include an alkyl group, a cycloalkyl group, and an alkoxy group. More preferably, R f2 represents the same group as R f1 or is linked to R f3 to form a ring.
Rf1〜Rf3とは連結して環を形成してもよく、形成する環としては、(ハロ)シクロアルキル環、(ハロ)アリール環等が挙げられる。 R f1 to R f3 may be linked to form a ring, and examples of the ring formed include a (halo) cycloalkyl ring and a (halo) aryl ring.
Rf1〜Rf3における(ハロ)アルキル基としては、例えば前述したZka1におけるアルキル基、およびこれがハロゲン化した構造が挙げられる。 Examples of the (halo) alkyl group in R f1 to R f3 include the alkyl group in Z ka1 described above and a structure in which this is halogenated.
Rf1〜Rf3における、または、Rf2とRf3とが連結して形成する環における(パー)ハロシクロアルキル基及び(パー)ハロアリール基としては、例えば前述したZka1におけるシクロアルキル基がハロゲン化した構造、より好ましくは−C(n)F(2n-2)Hで表されるフルオロアルキル基、及び、−C(n)F(n-1)で表されるパーフルオロアリール基が挙げられる。ここで炭素数nは特に限定されないが、5〜13のものが好ましく、6がより好ましい。 Examples of the (per) halocycloalkyl group and the (per) haloaryl group in R f1 to R f3 or a ring formed by linking R f2 and R f3 include, for example, the above-described cycloalkyl group in Z ka1 is a halogen atom. phased structure, more preferably -C (n) F (2n- 2) fluoroalkyl group represented by H, and include perfluoro aryl group represented by -C (n) F (n- 1) It is done. Although carbon number n is not specifically limited here, the thing of 5-13 is preferable and 6 is more preferable.
Rew1、Rew2およびYew1の少なくとも2つが互いに連結して形成してもよい環としては、好ましくはシクロアルキル基またはヘテロ環基が挙げられ、ヘテロ環基としてはラクトン環基が好ましい。ラクトン環としては、例えば上記式(KA−1−1)〜(KA−1−17)で表される構造が挙げられる。 The ring that may be formed by linking at least two of R ew1 , R ew2, and Y ew1 is preferably a cycloalkyl group or a heterocyclic group, and the heterocyclic group is preferably a lactone ring group. Examples of the lactone ring include structures represented by the above formulas (KA-1-1) to (KA-1-17).
なお、繰り返し単位中(c)中に、一般式(KA−1)で表される部分構造を複数、一般式(KB−1)で表される部分構造を複数、あるいは、一般式(KA−1)の部分構造と一般式(KB−1)の両方を有していてもよい。 In the repeating unit (c), a plurality of partial structures represented by the general formula (KA-1), a plurality of partial structures represented by the general formula (KB-1), or a general formula (KA- You may have both the partial structure of 1) and general formula (KB-1).
なお、一般式(KA−1)の部分構造の一部又は全部が、一般式(KB−1)におけるY1またはY2としての電子求引性基を兼ねてもよい。例えば、一般式(KA−1)のXがカルボン酸エステル基である場合、そのカルボン酸エステル基は一般式(KB−1)におけるY1またはY2としての電子求引性基として機能することもあり得る。 Note that part or all of the partial structure of the general formula (KA-1) may also serve as an electron withdrawing group as Y 1 or Y 2 in the general formula (KB-1). For example, when X in the general formula (KA-1) is a carboxylic acid ester group, the carboxylic acid ester group functions as an electron withdrawing group as Y 1 or Y 2 in the general formula (KB-1). There is also a possibility.
繰り返し単位(c)が、1つの側鎖上に、フッ素原子及び珪素原子の少なくともいずれかと、極性変換基とを有する繰り返し単位(c’)であっても、極性変換基を有し、かつ、フッ素原子及び珪素原子を有さない繰り返し単位(c*)であっても、1つの側鎖上に極性変換基を有し、かつ、同一繰り返し単位内の前記側鎖と異なる側鎖上に、フッ素原子及び珪素原子の少なくともいずれかを有する繰り返し単位(c”)であってもよいが、樹脂(C)は繰り返し単位(c)として繰り返し単位(c’)を有することがより好ましい。 Even if the repeating unit (c) is a repeating unit (c ′) having at least one of a fluorine atom and a silicon atom and a polarity converting group on one side chain, it has a polarity converting group, and Even a repeating unit (c *) having no fluorine atom and silicon atom has a polarity converting group on one side chain, and on a side chain different from the side chain in the same repeating unit, Although it may be a repeating unit (c ″) having at least one of a fluorine atom and a silicon atom, the resin (C) more preferably has a repeating unit (c ′) as the repeating unit (c).
尚、樹脂(C)が、繰り返し単位(c*)を有する場合、フッ素原子及び珪素原子の少なくともいずれかを有する繰り返し単位(後述する繰り返し単位(c1))とのコポリマーであることが好ましい。また、繰り返し単位(c”)における、極性変換基を有する側鎖とフッ素原子及び珪素原子の少なくともいずれかを有する側鎖とは、主鎖中の同一の炭素原子に結合している、すなわち下記式(4)のような位置関係にあることが好ましい。式中、B1は極性変換基を有する部分構造、B2はフッ素原子及び珪素原子の少なくともいずれかを有する部分構造を表す。
また、繰り返し単位(c*)及び繰り返し単位(c”)においては、極性変換基が、一般式(KA−1)で示す構造における−COO−で表される部分構造であることがより好ましい。 In the repeating unit (c *) and the repeating unit (c ″), the polar conversion group is more preferably a partial structure represented by —COO— in the structure represented by the general formula (KA-1).
極性変換基がアルカリ現像液の作用により分解し極性変換がなされることによって、アルカリ現像後の樹脂組成物膜の水との後退接触角を下げることが出来る。 When the polarity conversion group is decomposed by the action of an alkali developer and converted in polarity, the receding contact angle with water of the resin composition film after alkali development can be lowered.
アルカリ現像後の樹脂組成物膜の水との後退接触角は、露光時の温度、通常室温23±3℃、湿度45±5%において50°以下であることが好ましく、より好ましくは40°以下、さらに好ましくは35°以下、最も好ましくは30°以下である。 The receding contact angle with water of the resin composition film after alkali development is preferably 50 ° or less, more preferably 40 ° or less at the temperature at the time of exposure, usually room temperature 23 ± 3 ° C. and humidity 45 ± 5%. More preferably, it is 35 ° or less, and most preferably 30 ° or less.
後退接触角とは、液滴−基板界面での接触線が後退する際に測定される接触角であり、動的な状態での液滴の移動しやすさをシミュレートする際に有用であることが一般に知られている。簡易的には、針先端から吐出した液滴を基板上に着滴させた後、その液滴を再び針へと吸い込んだときの、液滴の界面が後退するときの接触角として定義でき、一般に拡張収縮法と呼ばれる接触角の測定方法を用いて測定することができる。 The receding contact angle is a contact angle measured when the contact line at the droplet-substrate interface recedes, and is useful for simulating the ease of movement of the droplet in a dynamic state. It is generally known. In simple terms, it can be defined as the contact angle when the droplet interface recedes when the droplet discharged from the needle tip is deposited on the substrate and then sucked into the needle again. It can be measured by using a contact angle measuring method generally called an expansion / contraction method.
樹脂(C)のアルカリ現像液に対する加水分解速度は0.001nm/sec以上であることが好ましく、0.01nm/sec以上であることがより好ましく、0.1nm/sec以上であることがさらに好ましく、1nm/sec以上であることが最も好ましい。 The hydrolysis rate of the resin (C) with respect to the alkaline developer is preferably 0.001 nm / sec or more, more preferably 0.01 nm / sec or more, and further preferably 0.1 nm / sec or more. Most preferably, it is 1 nm / sec or more.
ここで樹脂(C)のアルカリ現像液に対する加水分解速度は23℃のTMAH(テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド水溶液)(2.38質量%)に対して、樹脂(C)のみで樹脂膜を製膜した際の膜厚が減少する速度である。 Here, the hydrolysis rate of the resin (C) with respect to the alkaline developer was 23.degree. C. TMAH (tetramethylammonium hydroxide aqueous solution) (2.38 mass%), and the resin film was formed only with the resin (C). This is the rate at which the film thickness decreases.
本発明の樹脂(C)は、少なくとも2つ以上の極性変換基を有する繰り返し単位(c)を含有し、かつ、フッ素原子及び珪素原子の少なくともいずれかを有する樹脂(C1)であることが好ましい。 The resin (C) of the present invention is preferably a resin (C1) containing a repeating unit (c) having at least two or more polar conversion groups and having at least one of a fluorine atom and a silicon atom. .
繰り返し単位(c)が少なくとも2つの極性変化基を有する場合、下記一般式(KY−1)で示す、2つの極性変化基を有する部分構造を有する基を有することが好ましい。なお、一般式(KY−1)で表される構造が、結合手を有さない場合は、該構造における任意の水素原子を少なくとも1つ除いた1価以上の基を有する基である。
一般式(KY−1)において、
Rky1、Rky4はそれぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、シクロアルキル基、カルボニル基、カルボニルオキシ基、オキシカルボニル基、エーテル基、ヒドロキシル基、シアノ基、アミド基、またはアリール基を表す。或いは、Rky1、Rky4が同一の原子と結合して二重結合を形成していてもよく、例えばRky1、Rky4が同一の酸素原子と結合してカルボニル基の一部(=O)を形成してもよい。
In general formula (KY-1),
R ky1 and R ky4 are each independently a hydrogen atom, halogen atom, alkyl group, cycloalkyl group, carbonyl group, carbonyloxy group, oxycarbonyl group, ether group, hydroxyl group, cyano group, amide group, or aryl group Represents. Alternatively, R ky1 and R ky4 may be bonded to the same atom to form a double bond. For example, R ky1 and R ky4 are bonded to the same oxygen atom to form a part of a carbonyl group (= O). May be formed.
Rky2、Rky3はそれぞれ独立して電子求引性基であるか、又はRky1とRky2が連結してラクトン環を形成するとともにRky3が電子求引性基である。形成するラクトン環としては、前記(KA−1−1)〜(KA−1−17)の構造が好ましい。電子求引性基としては、前記式(KB−1)におけるY1、Y2と同様のものが挙げられ、好ましくはハロゲン原子、または、−C(Rf1)(Rf2)−Rf3で表されるハロ(シクロ)アルキル基またはハロアリール基である。好ましくはRky3がハロゲン原子、または、−C(Rf1)(Rf2)−Rf3で表されるハロ(シクロ)アルキル基またはハロアリール基であり、Rky2はRky1と連結してラクトン環を形成するか、ハロゲン原子を有さない電子求引性基である。 R ky2 and R ky3 are each independently an electron withdrawing group, or R ky1 and R ky2 are linked to form a lactone ring and R ky3 is an electron withdrawing group. As the lactone ring to be formed, the structures (KA-1-1) to (KA-1-17) are preferable. Examples of the electron withdrawing group include those similar to Y 1 and Y 2 in the formula (KB-1), preferably a halogen atom or —C (R f1 ) (R f2 ) —R f3 . And a halo (cyclo) alkyl group or a haloaryl group. Preferably R ky3 halogen atom or,, -C (R f1) ( R f2) halo (cyclo) alkyl or haloaryl group represented by -R f3, lactone ring linked R ky2 and R ky1 Or an electron withdrawing group having no halogen atom.
Rky1、Rky2、Rky4はそれぞれ互いに連結して単環又は多環構造を形成しても良い。 R ky1 , R ky2 and R ky4 may be connected to each other to form a monocyclic or polycyclic structure.
Rky1、Rky4は具体的には式(KA−1)におけるZka1と同様の基が挙げられる。 Specific examples of R ky1 and R ky4 include the same groups as Z ka1 in formula (KA-1).
Rky1とRky2が連結して形成するラクトン環としては、前記(KA−1−1)〜(KA−1−17)の構造が好ましい。電子求引性基としては、前記式(KB−1)におけるY1、Y2と同様のものが挙げられる。 As the lactone ring formed by linking R ky1 and R ky2 , the structures (KA-1-1) to (KA-1-17) are preferable. Examples of the electron withdrawing group include those similar to Y 1 and Y 2 in the formula (KB-1).
一般式(KY−1)で表される構造としては、下記一般式(KY−2)で示す構造であることがより好ましい。なお、一般式(KY−2)で表される構造は、該構造における任意の水素原子を少なくとも1つ除いた1価以上の基を有する基である。
式(KY−2)中、
Rky6〜Rky10は、各々独立して、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、シクロアルキル基、カルボニル基、カルボニルオキシ基、オキシカルボニル基、エーテル基、ヒドロキシル基、シアノ基、アミド基、またはアリール基を表す。
In formula (KY-2),
R ky6 to R ky10 are each independently a hydrogen atom, halogen atom, alkyl group, cycloalkyl group, carbonyl group, carbonyloxy group, oxycarbonyl group, ether group, hydroxyl group, cyano group, amide group, or aryl. Represents a group.
Rky6〜Rky10は、2つ以上が互いに連結して単環又は多環構造を形成しても良い。 Two or more of R ky6 to R ky10 may be connected to each other to form a monocyclic or polycyclic structure.
Rky5は電子求引性基を表す。電子求引性基は前記Y1、Y2におけるものと同様のものが挙げられ、好ましくはハロゲン原子、または、−C(Rf1)(Rf2)−Rf3で表されるハロ(シクロ)アルキル基またはハロアリール基である。 R ky5 represents an electron withdrawing group. Examples of the electron withdrawing group include the same groups as those described above for Y 1 and Y 2 , preferably a halogen atom or halo (cyclo) represented by —C (R f1 ) (R f2 ) —R f3. An alkyl group or a haloaryl group;
Rky5〜Rky10は具体的には式(KA−1)におけるZka1と同様の基が挙げられる。 Specific examples of R ky5 to R ky10 include the same groups as Z ka1 in formula (KA-1).
式(KY−2)で表される構造は、下記一般式(KY−3)で示す部分構造であることがより好ましい。
式(KY−3)中、
Zka1、nkaは各々前記一般式(KA−1)と同義である。Rky5は前記式(KY−2)と同義である。
In formula (KY-3),
Z ka1 and nka each have the same meaning as in the general formula (KA-1). R ky5 is synonymous with the formula (KY-2).
Lkyはアルキレン基、酸素原子または硫黄原子を表す。Lkyのアルキレン基としてはメチレン基、エチレン基等が挙げられる。Lkyは酸素原子またはメチレン基であることが好ましく、メチレン基であることがさらに好ましい。 L ky represents an alkylene group, an oxygen atom or a sulfur atom. Examples of the alkylene group for L ky include a methylene group and an ethylene group. L ky is preferably an oxygen atom or a methylene group, and more preferably a methylene group.
繰り返し単位(c)は、付加重合、縮合重合、付加縮合、等、重合により得られる繰り返し単位であれば限定されるものではないが、炭素−炭素2重結合の付加重合により得られる繰り返し単位であることが好ましい。例として、アクリレート系繰り返し単位(α位、β位に置換基を有する系統も含む)、スチレン系繰り返し単位(α位、β位に置換基を有する系統も含む)、ビニルエーテル系繰り返し単位、ノルボルネン系繰り返し単位、マレイン酸誘導体(マレイン酸無水物やその誘導体、マレイミド、等)の繰り返し単位、等を挙げることが出来、アクリレート系繰り返し単位、スチレン系繰り返し単位、ビニルエーテル系繰り返し単位、ノルボルネン系繰り返し単位が好ましく、アクリレート系繰り返し単位、ビニルエーテル系繰り返し単位、ノルボルネン系繰り返し単位が好ましく、アクリレート系繰り返し単位が最も好ましい。 The repeating unit (c) is not limited as long as it is a repeating unit obtained by polymerization such as addition polymerization, condensation polymerization, addition condensation, etc., but is a repeating unit obtained by addition polymerization of a carbon-carbon double bond. Preferably there is. Examples include acrylate-based repeating units (including those having substituents at the α-position and β-position), styrene-based repeating units (including those having substituents at the α-position and β-position), vinyl ether-based repeating units, norbornene-based Repeating units, maleic acid derivatives (maleic anhydride and derivatives thereof, maleimides, etc.), and the like, acrylate-based repeating units, styrene-based repeating units, vinyl ether-based repeating units, norbornene-based repeating units Preferred are acrylate repeat units, vinyl ether repeat units, and norbornene repeat units, with acrylate repeat units being most preferred.
繰り返し単位(c)のより具体的な構造としては、以下に示す部分構造を有する繰り返し単位が好ましい。
一般式(ca−2)および(cb−2)において、
Z1は、それぞれ独立に、単結合、エーテル結合、エステル結合、アミド結合、ウレタン結合又はウレア結合を表す。
Z2は、それぞれ独立に、鎖状もしくは環状アルキレン基を表す。
Ta及びTbは、それぞれ独立に、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、ニトリル基、ヒドロキシル基、アミド基、アリール基または電子求引性基(前記一般式(KB−1)におけるY1及びY2としての電子求引性基と同義である)を表す。Taが複数個ある場合には、Ta同士が結合して、環を形成しても良い。
Tcは、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、ニトリル基、ヒドロキシル基、アミド基、アリール基または電子求引性基(前記一般式(KB−1)におけるY1及びY2としての電子求引性基と同義である)を表す。
Lは、それぞれ独立に、カルボニル基、カルボニルオキシ基又はエーテル基を表す。
In general formulas (ca-2) and (cb-2),
Z 1 each independently represents a single bond, an ether bond, an ester bond, an amide bond, a urethane bond or a urea bond.
Z 2 each independently represents a chain or cyclic alkylene group.
Ta and Tb are each independently an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkoxy group, a nitrile group, a hydroxyl group, an amide group, an aryl group or an electron withdrawing group (Y 1 and Y in the general formula (KB-1)). 2 is synonymous with the electron withdrawing group as 2 . When there are a plurality of Tas, Tas may be bonded to form a ring.
Tc represents a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, a nitrile group, a hydroxyl group, an amide group, an aryl group or an electron withdrawing group (electron withdrawing as Y 1 and Y 2 in the general formula (KB-1)) It is synonymous with a sex group.
L each independently represents a carbonyl group, a carbonyloxy group or an ether group.
*は、樹脂の主鎖への結合手を表す。
mは、1〜28の整数を表す。
nは、0〜11の整数を表す。
pは、0〜5の整数を表す。
qは、0〜5の整数を表す。
rは、0〜5の整数を表す。
m represents an integer of 1 to 28.
n represents an integer of 0 to 11.
p represents an integer of 0 to 5.
q represents an integer of 0 to 5.
r represents an integer of 0 to 5.
一般式(2)に於いて、
R2は、鎖状若しくは環状アルキレン基を表し、複数個ある場合は、同じでも異なっていてもよい。
R3は、構成炭素上の水素原子の一部又は全部がフッ素原子で置換され、直鎖状、分岐状又は環状の炭化水素基を示す。
R4は、ハロゲン原子、シアノ基、ヒドロキシ基、アミド基、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、フェニル基、アシル基、アルコキシカルボニル基、またはR−C(=O)−もしくはR−C(=O) O−で表される基(Rは、アルキル基もしくはシクロアルキル基を表す。)を表す。R4が複数個ある場合は、同じでも異なっていてもよく、また、2つ以上のR4が結合し、環を形成していても良い。
In general formula (2),
R 2 represents a chain or cyclic alkylene group, and when there are a plurality of R 2 groups, they may be the same or different.
R 3 represents a linear, branched or cyclic hydrocarbon group in which part or all of the hydrogen atoms on the constituent carbons are substituted with fluorine atoms.
R 4 represents a halogen atom, a cyano group, a hydroxy group, an amide group, an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkoxy group, a phenyl group, an acyl group, an alkoxycarbonyl group, or R—C (═O) — or R—C ( = O) A group represented by O- (R represents an alkyl group or a cycloalkyl group). When there are a plurality of R 4 s , they may be the same or different, and two or more R 4 may be bonded to form a ring.
Xは、アルキレン基、酸素原子または硫黄原子を表す。
Zは、単結合、エーテル結合、エステル結合、アミド結合、ウレタン結合またはウレア結合を表し、複数ある場合は、同じでも異なっていてもよい。
*は、樹脂の主鎖への結合手を表す。
nは、繰り返し数を表し、0〜5の整数を表す。
mは、置換基数であって、0〜7の整数を表す。
−R2−Z−の構造として好ましくは、−(CH2)l−COO−で表される構造が好ましい(lは1〜5の整数を表す)。
極性変換基を有する繰り返し単位(c)の具体例を示すが、これらに限定されるものではない。
Raは水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基を表す。
Z represents a single bond, an ether bond, an ester bond, an amide bond, a urethane bond or a urea bond, and when there are a plurality thereof, they may be the same or different.
* Represents a bond to the main chain of the resin.
n represents the number of repetitions and represents an integer of 0 to 5.
m is the number of substituents and represents an integer of 0 to 7.
The structure represented by —R 2 —Z— is preferably a structure represented by — (CH 2 ) 1 —COO— (l represents an integer of 1 to 5).
Although the specific example of the repeating unit (c) which has a polar conversion group is shown, it is not limited to these.
Ra represents a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group.
また、樹脂(C)は、フッ素原子及びケイ素原子の少なくともいずれかを有する繰り返し単位を含有する。
これにより、感活性光線又は感放射線樹脂膜表層に樹脂(C)が偏在化し、液浸媒体が水の場合、感活性光線又は感放射線樹脂膜とした際の水に対するレジスト膜表面の後退接触角を向上させ、液浸水追随性を向上させることができる。
Resin (C) contains a repeating unit having at least one of a fluorine atom and a silicon atom.
As a result, when the resin (C) is unevenly distributed on the surface layer of the actinic ray or radiation sensitive resin film and the immersion medium is water, the receding contact angle of the resist film surface with respect to water when the actinic ray or radiation sensitive resin film is used. It is possible to improve the immersion water followability.
感活性光線又は感放射線樹脂膜の後退接触角は露光時の温度、通常室温23±3℃、湿度45±5%において60°〜90°が好ましく、より好ましくは65°以上、更に好ましくは70°以上、特に好ましくは75°以上である。
樹脂(C)は前述のように界面に偏在するものであるが、界面活性剤とは異なり、必ずしも分子内に親水基を有する必要はなく、極性/非極性物質を均一に混合することに寄与しなくても良い。
The receding contact angle of the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin film is preferably 60 ° to 90 °, more preferably 65 ° or more, and still more preferably 70 at the temperature during exposure, usually room temperature 23 ± 3 ° C. and humidity 45 ± 5%. More than 75 degree, Especially preferably, it is 75 degree or more.
The resin (C) is unevenly distributed at the interface as described above, but unlike the surfactant, it does not necessarily have a hydrophilic group in the molecule, and contributes to uniform mixing of polar / nonpolar substances. You don't have to.
液浸露光工程に於いては、露光ヘッドが高速でウエハ上をスキャンし露光パターンを形成していく動きに追随して、液浸液がウエハ上を動く必要があるので、動的な状態に於けるレジスト膜に対する液浸液の接触角が重要になり、液滴が残存することなく、露光ヘッドの高速なスキャンに追随する性能がレジストには求められる。 In the immersion exposure process, the immersion head needs to move on the wafer following the movement of the exposure head to scan the wafer at high speed to form the exposure pattern. In this case, the contact angle of the immersion liquid with respect to the resist film is important, and the resist is required to follow the high-speed scanning of the exposure head without remaining droplets.
樹脂(C)として、フッ素原子及び珪素原子の少なくともいずれかを有することで、レジスト表面の疎水性(水追従性)が向上し、現像残渣(スカム)が低減する。 By having at least one of a fluorine atom and a silicon atom as the resin (C), the hydrophobicity (water followability) of the resist surface is improved, and the development residue (scum) is reduced.
フッ素原子を有する繰り返し単位の部分構造として、フッ素原子を有するアルキル基、フッ素原子を有するシクロアルキル基、または、フッ素原子を有するアリール基を有する繰り返し単位であることが好ましい。 The partial structure of the repeating unit having a fluorine atom is preferably a repeating unit having an alkyl group having a fluorine atom, a cycloalkyl group having a fluorine atom, or an aryl group having a fluorine atom.
フッ素原子を有するアルキル基(好ましくは炭素数1〜10、より好ましくは炭素数1〜4)は、少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換された直鎖又は分岐アルキル基であり、さらに他の置換基を有していてもよい。
フッ素原子を有するシクロアルキル基は、少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換された単環または多環のシクロアルキル基であり、さらに他の置換基を有していてもよい。
The alkyl group having a fluorine atom (preferably having 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 4 carbon atoms) is a linear or branched alkyl group in which at least one hydrogen atom is substituted with a fluorine atom, It may have a substituent.
The cycloalkyl group having a fluorine atom is a monocyclic or polycyclic cycloalkyl group in which at least one hydrogen atom is substituted with a fluorine atom, and may further have another substituent.
フッ素原子を有するアリール基としては、フェニル基、ナフチル基などのアリール基の少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換されたものが挙げられ、さらに他の置換基を有していてもよい。
フッ素原子を有するアルキル基、フッ素原子を有するシクロアルキル基、または、フッ素原子を有するアリール基として、好ましくは、下記一般式(F2)〜(F4)のいずれかで表される基を挙げることができるが、本発明は、これに限定されるものではない。
As the alkyl group having a fluorine atom, the cycloalkyl group having a fluorine atom, or the aryl group having a fluorine atom, a group represented by any one of the following general formulas (F2) to (F4) is preferable. However, the present invention is not limited to this.
一般式(F2)〜(F4)中、
R57〜R68は、各々独立に、水素原子、フッ素原子又はアルキル基(直鎖もしくは分岐)を表す。但し、R57〜R61の少なくとも1つ、R62〜R64の少なくとも1つ及びR65〜R68の少なくとも1つは、フッ素原子又は少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換されたアルキル基(好ましくは炭素数1〜4)を表す。
In general formulas (F2) to (F4),
R 57 to R 68 each independently represents a hydrogen atom, a fluorine atom or an alkyl group (straight or branched). Provided that at least one of R 57 to R 61 , at least one of R 62 to R 64 and at least one of R 65 to R 68 are a fluorine atom or an alkyl group in which at least one hydrogen atom is substituted with a fluorine atom. (Preferably having 1 to 4 carbon atoms).
R57〜R61及びR65〜R67は、全てがフッ素原子であることが好ましい。R62、R63及びR68は、フルオロアルキル基(好ましくは炭素数1〜4)が好ましく、炭素数1〜4のパーフルオロアルキル基であることがさらに好ましい。R62とR63は、互いに連結して環を形成してもよい。 R 57 to R 61 and R 65 to R 67 are preferably all fluorine atoms. R 62 , R 63 and R 68 are preferably a fluoroalkyl group (preferably having 1 to 4 carbon atoms), more preferably a perfluoroalkyl group having 1 to 4 carbon atoms. R 62 and R 63 may be connected to each other to form a ring.
一般式(F2)で表される基の具体例としては、例えば、p−フルオロフェニル基、ペンタフルオロフェニル基、3,5−ジ(トリフルオロメチル)フェニル基等が挙げられる。 Specific examples of the group represented by the general formula (F2) include a p-fluorophenyl group, a pentafluorophenyl group, and a 3,5-di (trifluoromethyl) phenyl group.
一般式(F3)で表される基の具体例としては、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロプロピル基、ペンタフルオロエチル基、ヘプタフルオロブチル基、ヘキサフルオロイソプロピル基、ヘプタフルオロイソプロピル基、ヘキサフルオロ(2−メチル)イソプロピル基、ノナフルオロブチル基、オクタフルオロイソブチル基、ノナフルオロヘキシル基、ノナフルオロ−t−ブチル基、パーフルオロイソペンチル基、パーフルオロオクチル基、パーフルオロ(トリメチル)ヘキシル基、2,2,3,3-テトラフルオロシクロブチル基、パーフルオロシクロヘキシル基などが挙げられる。ヘキサフルオロイソプロピル基、ヘプタフルオロイソプロピル基、ヘキサフルオロ(2−メチル)イソプロピル基、オクタフルオロイソブチル基、ノナフルオロ−t−ブチル基、パーフルオロイソペンチル基が好ましく、ヘキサフルオロイソプロピル基、ヘプタフルオロイソプロピル基が更に好ましい。 Specific examples of the group represented by the general formula (F3) include trifluoromethyl group, pentafluoropropyl group, pentafluoroethyl group, heptafluorobutyl group, hexafluoroisopropyl group, heptafluoroisopropyl group, hexafluoro (2 -Methyl) isopropyl group, nonafluorobutyl group, octafluoroisobutyl group, nonafluorohexyl group, nonafluoro-t-butyl group, perfluoroisopentyl group, perfluorooctyl group, perfluoro (trimethyl) hexyl group, 2,2 1,3,3-tetrafluorocyclobutyl group, perfluorocyclohexyl group and the like. Hexafluoroisopropyl group, heptafluoroisopropyl group, hexafluoro (2-methyl) isopropyl group, octafluoroisobutyl group, nonafluoro-t-butyl group and perfluoroisopentyl group are preferable, and hexafluoroisopropyl group and heptafluoroisopropyl group are preferable. Further preferred.
一般式(F4)で表される基の具体例としては、例えば、−C(CF3)2OH、−C(C2F5)2OH、−C(CF3)(CH3)OH、−CH(CF3)OH等が挙げられ、−C(CF3)2OHが好ましい。
フッ素を含む部分構造は、直接結合しても良く、さらに、アルキレン基、フェニレン基、エーテル基、チオエーテル基、カルボニル基、エステル基、アミド基、ウレタン基、またはウレイレン基よりなる群から選択される単独あるいは2つ以上の基の組み合わせを介して結合しても良い。
フッ素原子を有する繰り返し単位としては、以下に示すものが好適に挙げられる。
The partial structure containing fluorine may be directly bonded, and is further selected from the group consisting of an alkylene group, a phenylene group, an ether group, a thioether group, a carbonyl group, an ester group, an amide group, a urethane group, or a ureylene group. You may couple | bond together through the combination of single or 2 or more groups.
Preferred examples of the repeating unit having a fluorine atom include those shown below.
式中、R10、R11は、各々独立に、水素原子、フッ素原子、アルキル基(好ましくは炭素数1〜4の直鎖または分岐のアルキル基であり、置換基を有するアルキル基としては特にフッ素化アルキル基を挙げることができる)を表す。
W3〜W6は、各々独立に、少なくとも1つ以上のフッ素原子を含有する有機基を表す。具体的には前記(F2)〜(F4)の原子団が挙げられる。
また、これら以外にも、下記に示すような単位を有する樹脂も適用可能である。
W 3 to W 6 each independently represents an organic group containing at least one fluorine atom. Specific examples include the atomic groups (F2) to (F4).
Besides these, resins having units as shown below are also applicable.
式中、R4〜R7は、各々独立に、水素原子、フッ素原子、またはアルキル基(好ましくは炭素数1〜4の直鎖または分岐のアルキル基であり、置換基を有するアルキル基としては特にフッ素化アルキル基を挙げることができる)を表す。 ただし、R4〜R7の少なくとも1つはフッ素原子を表す。R4とR5もしくはR6とR7は環を形成していてもよい。
W2は、少なくとも1つのフッ素原子を含有する有機基を表す。具体的には前記(F2)〜(F4)の原子団が挙げられる。
In the formula, R 4 to R 7 are each independently a hydrogen atom, a fluorine atom, or an alkyl group (preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and the alkyl group having a substituent is In particular, a fluorinated alkyl group can be mentioned). However, at least one of R 4 to R 7 represents a fluorine atom. R 4 and R 5 or R 6 and R 7 may form a ring.
W 2 represents an organic group containing at least one fluorine atom. Specific examples include the atomic groups (F2) to (F4).
L2は、単結合、あるいは2価の連結基を示す。2価の連結基としては、置換又は無置換のアリーレン基、置換又は無置換のアルキレン基、置換又は無置換のシクロアルキレン基、−O−、−SO2−、−CO−、−N(R)−(式中、Rは水素原子またはアルキル基を表す)、−NHSO2−又はこれらの複数を組み合わせた2価の連結基を示す。 L 2 represents a single bond or a divalent linking group. Examples of the divalent linking group include a substituted or unsubstituted arylene group, a substituted or unsubstituted alkylene group, a substituted or unsubstituted cycloalkylene group, —O—, —SO 2 —, —CO—, —N (R )-(Wherein R represents a hydrogen atom or an alkyl group), —NHSO 2 — or a divalent linking group formed by combining a plurality of these.
繰り返し単位中の珪素原子を有する部分構造として、アルキルシリル構造(好ましくはトリアルキルシリル基)、または環状シロキサン構造を有する樹脂であることが好ましい。 The partial structure having a silicon atom in the repeating unit is preferably a resin having an alkylsilyl structure (preferably a trialkylsilyl group) or a cyclic siloxane structure.
アルキルシリル構造、または環状シロキサン構造としては、具体的には、下記一般式(CS−1)〜(CS−3)で表される基などが挙げられる。
一般式(CS−1)〜(CS−3)に於いて、
R12〜R26は、各々独立に、直鎖もしくは分岐アルキル基(好ましくは炭素数1〜20)またはシクロアルキル基(好ましくは炭素数3〜20)を表す。
L3〜L5は、単結合又は2価の連結基を表す。2価の連結基としては、アルキレン基、フェニレン基、エーテル基、チオエーテル基、カルボニル基、エステル基、アミド基、ウレタン基、またはウレイレン基よりなる群から選択される単独あるいは2つ以上の基の組み合わせを挙げられる。
In general formulas (CS-1) to (CS-3),
R 12 to R 26 each independently represents a linear or branched alkyl group (preferably having 1 to 20 carbon atoms) or a cycloalkyl group (preferably having 3 to 20 carbon atoms).
L < 3 > -L < 5 > represents a single bond or a bivalent coupling group. As the divalent linking group, an alkylene group, a phenylene group, an ether group, a thioether group, a carbonyl group, an ester group, an amide group, a urethane group, or a ureylene group is used alone or in combination of two or more groups. A combination is mentioned.
nは、1〜5の整数を表す。 n represents an integer of 1 to 5.
樹脂(C)に於ける、繰り返し単位(c)の含有率は、樹脂(C)中の全繰り返し単位に対し、10〜100mol%が好ましく、より好ましくは20〜100mol%、更に好ましくは30〜100mol%、もっとも好ましくは40〜100mol%である。
繰り返し単位(c’)の含有率は、樹脂(C)中の全繰り返し単位に対し、10〜100mol%が好ましく、より好ましくは20〜100mol%、更に好ましくは30〜100mol%、もっとも好ましくは40〜100mol%である。
The content of the repeating unit (c) in the resin (C) is preferably 10 to 100 mol%, more preferably 20 to 100 mol%, still more preferably 30 to the total repeating unit in the resin (C). 100 mol%, most preferably 40 to 100 mol%.
The content of the repeating unit (c ′) is preferably 10 to 100 mol%, more preferably 20 to 100 mol%, still more preferably 30 to 100 mol%, and most preferably 40, based on all repeating units in the resin (C). ˜100 mol%.
繰り返し単位(c*)の含有率は、樹脂(C)中の全繰り返し単位に対し、10〜90mol%が好ましく、より好ましくは15〜85mol%、更に好ましくは20〜80mol%、もっとも好ましくは25〜75mol%である。繰り返し単位(c*)と共に用いられる、フッ素原子及び珪素原子の少なくともいずれかを有する繰り返し単位の含有率は、樹脂(C)中の全繰り返し単位に対し、10〜90mol%が好ましく、より好ましくは15〜85mol%、更に好ましくは20〜80mol%、もっとも好ましくは25〜75mol%である。
繰り返し単位(c”)の含有率は、樹脂(C)中の全繰り返し単位に対し、10〜100mol%が好ましく、より好ましくは20〜100mol%、更に好ましくは30〜100mol%、もっとも好ましくは40〜100mol%である。
The content of the repeating unit (c *) is preferably from 10 to 90 mol%, more preferably from 15 to 85 mol%, still more preferably from 20 to 80 mol%, most preferably from 25 to the total repeating units in the resin (C). -75 mol%. The content of the repeating unit having at least one of a fluorine atom and a silicon atom used together with the repeating unit (c *) is preferably 10 to 90 mol%, more preferably based on all repeating units in the resin (C). It is 15 to 85 mol%, more preferably 20 to 80 mol%, and most preferably 25 to 75 mol%.
The content of the repeating unit (c ″) is preferably 10 to 100 mol%, more preferably 20 to 100 mol%, still more preferably 30 to 100 mol%, and most preferably 40 to the total repeating units in the resin (C). ˜100 mol%.
樹脂(C)に於けるフッ素原子又は珪素原子は、樹脂の主鎖中に有していても、側鎖に置換していてもよい。
樹脂(C)は、さらに、繰り返し単位(c’)、(c”)とは異なる、フッ素原子及び珪素原子の少なくともいずれかを有する繰り返し単位(c1)を含有しても良い。
The fluorine atom or silicon atom in the resin (C) may be contained in the main chain of the resin or may be substituted on the side chain.
The resin (C) may further contain a repeating unit (c1) having at least one of a fluorine atom and a silicon atom, which is different from the repeating units (c ′) and (c ″).
フッ素原子及び珪素原子の少なくともいずれかを有する繰り返し単位におけるフッ素原子又は珪素原子は、樹脂の主鎖中に有していても、側鎖に置換していてもよい。 The fluorine atom or silicon atom in the repeating unit having at least one of a fluorine atom and a silicon atom may be contained in the main chain of the resin or may be substituted with a side chain.
繰り返し単位(c1)におけるフッ素原子を有する部分構造は、前記と同様のものが挙げられ、好ましくは、前記一般式(F2)〜(F4)で表される基を挙げることができる。 Examples of the partial structure having a fluorine atom in the repeating unit (c1) include the same ones as described above, and preferred examples include groups represented by the general formulas (F2) to (F4).
繰り返し単位(c1)における珪素原子を有する部分構造は、前記と同様のものが挙げられ、好ましくは前記一般式(CS−1)〜(CS−3)で表される基を挙げることができる。
繰り返し単位(c1)は(メタ)アクリレート系繰り返し単位であることが好ましい。
Examples of the partial structure having a silicon atom in the repeating unit (c1) include the same ones as described above, and preferably include groups represented by the general formulas (CS-1) to (CS-3).
The repeating unit (c1) is preferably a (meth) acrylate repeating unit.
以下、繰り返し単位(c1)の具体例を挙げるが、本発明は、これに限定されるものではない。なお、具体例中、X1は、水素原子、−CH3、−F又は−CF3を表し、X2は、−F又は−CF3を表す。
更に、樹脂(C)は、下記(x)、(z)の群から選ばれる基を少なくとも1つを有していてもよい。
(x)アルカリ可溶性基、
(z)酸の作用により分解する基。
Furthermore, the resin (C) may have at least one group selected from the following groups (x) and (z).
(X) an alkali-soluble group,
(Z) A group that decomposes by the action of an acid.
(x)アルカリ可溶性基としては、フェノール性水酸基、カルボン酸基、フッ素化アルコール基、スルホン酸基、スルホンアミド基、スルホニルイミド基、(アルキルスルホニル)(アルキルカルボニル)メチレン基、(アルキルスルホニル)(アルキルカルボニル)イミド基、ビス(アルキルカルボニル)メチレン基、ビス(アルキルカルボニル)イミド基、ビス(アルキルスルホニル)メチレン基、ビス(アルキルスルホニル)イミド基、トリス(アルキルカルボニル)メチレン基、トリス(アルキルスルホニル)メチレン基等が挙げられる。
好ましいアルカリ可溶性基としては、フッ素化アルコール基(好ましくはヘキサフルオロイソプロパノール)、スルホンイミド基、ビス(カルボニル)メチレン基が挙げられる。
(X) Alkali-soluble groups include phenolic hydroxyl groups, carboxylic acid groups, fluorinated alcohol groups, sulfonic acid groups, sulfonamido groups, sulfonylimide groups, (alkylsulfonyl) (alkylcarbonyl) methylene groups, (alkylsulfonyl) ( Alkylcarbonyl) imide group, bis (alkylcarbonyl) methylene group, bis (alkylcarbonyl) imide group, bis (alkylsulfonyl) methylene group, bis (alkylsulfonyl) imide group, tris (alkylcarbonyl) methylene group, tris (alkylsulfonyl) ) And a methylene group.
Preferred alkali-soluble groups include fluorinated alcohol groups (preferably hexafluoroisopropanol), sulfonimide groups, and bis (carbonyl) methylene groups.
アルカリ可溶性基(x)を有する繰り返し単位としては、アクリル酸、メタクリル酸による繰り返し単位のような樹脂の主鎖に直接アルカリ可溶性基が結合している繰り返し単位、あるいは連結基を介して樹脂の主鎖にアルカリ可溶性基が結合している繰り返し単位などが挙げられ、さらにはアルカリ可溶性基を有する重合開始剤や連鎖移動剤を重合時に用いてポリマー鎖の末端に導入することもでき、いずれの場合も好ましい。 Examples of the repeating unit having an alkali-soluble group (x) include a repeating unit in which an alkali-soluble group is directly bonded to the main chain of the resin, such as a repeating unit of acrylic acid or methacrylic acid, or a main group of the resin via a linking group. Examples include repeating units in which an alkali-soluble group is bonded to the chain. Furthermore, a polymerization initiator or a chain transfer agent having an alkali-soluble group can be used at the time of polymerization to be introduced at the end of the polymer chain. Is also preferable.
アルカリ可溶性基(x)を有する繰り返し単位の含有率は、樹脂(C)中の全繰り返し単位に対し、1〜50mol%が好ましく、より好ましくは3〜35mol%、更に好ましくは5〜30mol%である。
アルカリ可溶性基(x)を有する繰り返し単位の具体例を以下に示すが、本発明は、これに限定されるものではない。具体例中、RxはH,CH3,CH2OH,またはCF3を表す。
Specific examples of the repeating unit having an alkali-soluble group (x) are shown below, but the present invention is not limited thereto. In specific examples, Rx represents H, CH 3 , CH 2 OH, or CF 3 .
樹脂(C)に於ける、酸の作用により分解する基(z)を有する繰り返し単位は、前述した(A)成分の樹脂で挙げた酸分解性基を有する繰り返し単位と同様のものが挙げられる。酸分解性基としては好ましくは、クミルエステル基、エノールエステル基、アセタールエステル基、第3級のアルキルエステル基等である。更に好ましくは、第3級アルキルエステル基である。 In the resin (C), examples of the repeating unit having a group (z) that is decomposed by the action of an acid are the same as the repeating unit having an acid-decomposable group described above for the resin of the component (A). . The acid-decomposable group is preferably a cumyl ester group, an enol ester group, an acetal ester group, a tertiary alkyl ester group or the like. More preferably, it is a tertiary alkyl ester group.
酸分解性基を有する繰り返し単位としては、下記一般式(CAI)で表される繰り返し単位が好ましい。
一般式(CAI)に於いて、
Xa1は、水素原子、メチル基又は−CH2−R9で表される基を表す。R9は、水酸基または1価の有機基を表し、例えば、炭素数5以下のアルキル基、アシル基が挙げられ、好ましくは炭素数3以下のアルキル基であり、さらに好ましくはメチル基である。Xa1は好ましくは水素原子、メチル基、トリフルオロメチル基又はヒドロキシメチル基を表す。
In the general formula (CAI),
Xa 1 represents a hydrogen atom, a methyl group or a group represented by —CH 2 —R 9 . R 9 represents a hydroxyl group or a monovalent organic group, and examples thereof include an alkyl group having 5 or less carbon atoms and an acyl group, preferably an alkyl group having 3 or less carbon atoms, and more preferably a methyl group. Xa 1 preferably represents a hydrogen atom, a methyl group, a trifluoromethyl group or a hydroxymethyl group.
Tは、単結合又は2価の連結基を表す。
Rx1〜Rx3は、それぞれ独立に、アルキル基(直鎖若しくは分岐)又はシクロアルキル基(単環若しくは多環)を表す。
Rx1〜Rx3の少なくとも2つが結合して、シクロアルキル基(単環若しくは多環)を形成してもよい。
T represents a single bond or a divalent linking group.
Rx 1 to Rx 3 each independently represents an alkyl group (straight or branched) or a cycloalkyl group (monocyclic or polycyclic).
At least two of Rx 1 to Rx 3 may combine to form a cycloalkyl group (monocyclic or polycyclic).
Tの2価の連結基としては、アルキレン基、−COO−Rt−基、−O−Rt−基等が挙げられる。式中、Rtは、アルキレン基又はシクロアルキレン基を表す。
Tは、単結合又は−COO−Rt−基が好ましい。Rtは、炭素数1〜5のアルキレン基が好ましく、−CH2−基、−(CH2)3−基がより好ましい。
Rx1〜Rx3のアルキル基としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、t−ブチル基などの炭素数1〜4のものが好ましい。
Examples of the divalent linking group for T include an alkylene group, —COO—Rt— group, —O—Rt— group, and the like. In the formula, Rt represents an alkylene group or a cycloalkylene group.
T is preferably a single bond or a —COO—Rt— group. Rt is preferably an alkylene group having 1 to 5 carbon atoms, more preferably a —CH 2 — group or a — (CH 2 ) 3 — group.
The alkyl group of Rx 1 to Rx 3 is preferably an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms such as a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, or a t-butyl group.
Rx1〜Rx3のシクロアルキル基としては、シクロペンチル基、シクロヘキシル基などの単環のシクロアルキル基、ノルボルニル基、テトラシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、アダマンチル基などの多環のシクロアルキル基が好ましい。
Rx1〜Rx3の少なくとも2つが結合して形成されるシクロアルキル基としては、シクロペンチル基、シクロヘキシル基などの単環のシクロアルキル基、ノルボルニル基、テトラシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、アダマンチル基などの多環のシクロアルキル基が好ましい。
Rx1がメチル基またはエチル基であり、Rx2とRx3とが結合して上述のシクロアルキル基を形成している様態が好ましい。
Examples of the cycloalkyl group represented by Rx 1 to Rx 3 include monocyclic cycloalkyl groups such as cyclopentyl group and cyclohexyl group, polycyclic cycloalkyl groups such as norbornyl group, tetracyclodecanyl group, tetracyclododecanyl group, and adamantyl group. Groups are preferred.
Examples of the cycloalkyl group formed by combining at least two of Rx 1 to Rx 3 include a monocyclic cycloalkyl group such as a cyclopentyl group and a cyclohexyl group, a norbornyl group, a tetracyclodecanyl group, a tetracyclododecanyl group, A polycyclic cycloalkyl group such as an adamantyl group is preferred.
It is preferable that Rx 1 is a methyl group or an ethyl group, and Rx 2 and Rx 3 are bonded to form the above-described cycloalkyl group.
上記各基は、置換基を有していてもよく、置換基としては、例えば、アルキル基(炭素数1〜4)、ハロゲン原子、水酸基、アルコキシ基(炭素数1〜4)、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基(炭素数2〜6)などが挙げられ、炭素数8以下が好ましい。 Each of the above groups may have a substituent. Examples of the substituent include an alkyl group (1 to 4 carbon atoms), a halogen atom, a hydroxyl group, an alkoxy group (1 to 4 carbon atoms), a carboxyl group, An alkoxycarbonyl group (C2-C6) etc. are mentioned, C8 or less is preferable.
樹脂(C)に於ける、酸の作用により分解する基(z)を有する繰り返し単位の含有率は、樹脂(C)中の全繰り返し単位に対し、1〜80mol%が好ましく、より好ましくは10〜80mol%、更に好ましくは20〜60mol%である。(z)酸の作用により分解する基を有することで、LWRを向上させることができる。 In the resin (C), the content of the repeating unit having a group (z) that is decomposed by the action of an acid is preferably 1 to 80 mol%, more preferably 10%, based on all repeating units in the resin (C). It is -80 mol%, More preferably, it is 20-60 mol%. (Z) LWR can be improved by having a group that decomposes by the action of an acid.
樹脂(C)は、更に、その他の繰り返し単位を有していてもよい。その他の繰り返し単位の好ましい態様としては以下が挙げられる。 Resin (C) may further have other repeating units. Preferred examples of other repeating units include the following.
(cy1)フッ素原子及び/又は珪素原子を有し、且つ酸に対して安定であり、且つアルカリ現像液に対して難溶もしくは不溶である繰り返し単位。 (Cy1) A repeating unit having a fluorine atom and / or a silicon atom, stable to an acid, and hardly soluble or insoluble in an alkali developer.
(cy2)フッ素原子、珪素原子を有さず、且つ酸に対して安定であり、且つアルカリ現像液に対して難溶もしくは不溶である繰り返し単位。 (Cy2) A repeating unit which does not have a fluorine atom or a silicon atom, is stable to an acid, and hardly soluble or insoluble in an alkali developer.
(cy3)フッ素原子及び/又は珪素原子を有し、且つ、前掲の(x)、(z)以外の極性基を有する繰り返し単位。 (Cy3) A repeating unit having a fluorine atom and / or a silicon atom and having a polar group other than the above (x) and (z).
(cy4)フッ素原子、珪素原子を有さず、且つ、前掲の(x)、(z)以外の極性基を有する繰り返し単位。 (Cy4) A repeating unit having no fluorine atom or silicon atom and having a polar group other than the above (x) and (z).
(cy1)、(cy2)の繰り返し単位における、アルカリ現像液に難溶もしくは不溶とは、(cy1)、(cy2)がアルカリ可溶性基や、酸やアルカリ現像液の作用によりアルカリ可溶性基を生じる基(例えば酸分解性基や極性変換基)を含まないことを示す。 In the repeating unit of (cy1) and (cy2), insoluble or insoluble in an alkali developer is a group in which (cy1) and (cy2) generate an alkali-soluble group by the action of an acid or an alkali developer. (For example, an acid-decomposable group or a polar converting group) is not contained.
繰り返し単位(cy1)、(cy2)は極性基を持たない脂環炭化水素構造を有することが好ましい。 The repeating units (cy1) and (cy2) preferably have an alicyclic hydrocarbon structure having no polar group.
以下に繰り返し単位(cy1)〜(cy4)の好ましい態様を示す。 The preferred embodiments of the repeating units (cy1) to (cy4) are shown below.
繰り返し単位(cy1)、(cy2)としては、下記一般式(CIII)で表される繰り返し単位であることが好ましい。
一般式(CIII)に於いて、
Rc31は、水素原子、フッ素原子で置換されていても良いアルキル基、シアノ基又は−CH2−O−Rac2基を表す。式中、Rac2は、水素原子、アルキル基又はアシル基を表す。Rc31は、水素原子、メチル基、ヒドロキシメチル基、トリフルオロメチル基が好ましく、水素原子、メチル基が特に好ましい。
In general formula (CIII):
R c31 represents a hydrogen atom, an alkyl group optionally substituted with a fluorine atom, a cyano group, or a —CH 2 —O—Rac 2 group. Wherein, Rac 2 represents a hydrogen atom, an alkyl group or an acyl group. R c31 is preferably a hydrogen atom, a methyl group, a hydroxymethyl group or a trifluoromethyl group, particularly preferably a hydrogen atom or a methyl group.
Rc32は、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、シクロアルケニル基を有する基を表す。これら基はフッ素原子、珪素原子で置換されていても良い。
Lc3は、単結合又は2価の連結基を表す。
R c32 represents a group having an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkenyl group, or a cycloalkenyl group. These groups may be substituted with a fluorine atom or a silicon atom.
L c3 represents a single bond or a divalent linking group.
一般式(CIII)に於ける、Rc32のアルキル基は、炭素数3〜20の直鎖若しくは分岐状アルキル基が好ましい。
シクロアルキル基は、炭素数3〜20のシクロアルキル基が好ましい。
アルケニル基は、炭素数3〜20のアルケニル基が好ましい。
シクロアルケニル基は、炭素数3〜20のシクロアルケニル基が好ましい。
In general formula (CIII), the alkyl group represented by R c32 is preferably a linear or branched alkyl group having 3 to 20 carbon atoms.
The cycloalkyl group is preferably a cycloalkyl group having 3 to 20 carbon atoms.
The alkenyl group is preferably an alkenyl group having 3 to 20 carbon atoms.
The cycloalkenyl group is preferably a cycloalkenyl group having 3 to 20 carbon atoms.
Rc32は無置換のアルキル基又はフッ素原子で置換されたアルキル基が好ましい。 R c32 is preferably an unsubstituted alkyl group or an alkyl group substituted with a fluorine atom.
Lc3の2価の連結基は、エステル基、アルキレン基(好ましくは炭素数1〜5)、オキシ基、フェニレン基、エステル結合(−COO−で表される基)が好ましい。 The divalent linking group of L c3 is preferably an ester group, an alkylene group (preferably having a carbon number of 1 to 5), an oxy group, a phenylene group, or an ester bond (a group represented by —COO—).
繰り返し単位(cy1)、(cy2)としては、下記一般式(C4)又は(C5)で表される繰り返し単位であることが好ましい。
一般式(C4)中、Rc5は少なくとも一つの環状構造を有し、水酸基及びシアノ基のいずれも有さない炭化水素基を表す。
Racは水素原子、フッ素原子で置換されていても良いアルキル基、シアノ基又は−CH2−O−Rac2基を表す。式中、Rac2は、水素原子、アルキル基又はアシル基を表す。Racは、水素原子、メチル基、ヒドロキシメチル基、トリフルオロメチル基が好ましく、水素原子、メチル基が特に好ましい。
In general formula (C4), R c5 represents a hydrocarbon group having at least one cyclic structure and having neither a hydroxyl group nor a cyano group.
Rac represents a hydrogen atom, an alkyl group which may be substituted with a fluorine atom, a cyano group or a —CH 2 —O—Rac 2 group. Wherein, Rac 2 represents a hydrogen atom, an alkyl group or an acyl group. Rac is preferably a hydrogen atom, a methyl group, a hydroxymethyl group or a trifluoromethyl group, particularly preferably a hydrogen atom or a methyl group.
Rc5が有する環状構造には、単環式炭化水素基及び多環式炭化水素基が含まれる。単環式炭化水素基としては、たとえば、炭素数3〜12のシクロアルキル基、炭素数3〜12のシクロアルケニル基が挙げられる。好ましい単環式炭化水素基としては、炭素数3から7の単環式炭化水素基である。 The cyclic structure possessed by R c5 includes a monocyclic hydrocarbon group and a polycyclic hydrocarbon group. Examples of the monocyclic hydrocarbon group include a cycloalkyl group having 3 to 12 carbon atoms and a cycloalkenyl group having 3 to 12 carbon atoms. A preferable monocyclic hydrocarbon group is a monocyclic hydrocarbon group having 3 to 7 carbon atoms.
多環式炭化水素基には環集合炭化水素基、架橋環式炭化水素基が含まれる。架橋環式炭化水素環として、2環式炭化水素環、3環式炭化水素環、4環式炭化水素環などが挙げられる。また、架橋環式炭化水素環には、縮合環式炭化水素環(例えば、5〜8員シクロアルカン環が複数個縮合した縮合環)も含まれる。好ましい架橋環式炭化水素環としてノルボニル基、アダマンチル基が挙げられる。 The polycyclic hydrocarbon group includes a ring assembly hydrocarbon group and a bridged cyclic hydrocarbon group. Examples of the bridged cyclic hydrocarbon ring include a bicyclic hydrocarbon ring, a tricyclic hydrocarbon ring, and a tetracyclic hydrocarbon ring. The bridged cyclic hydrocarbon ring also includes a condensed cyclic hydrocarbon ring (for example, a condensed ring in which a plurality of 5- to 8-membered cycloalkane rings are condensed). Preferred examples of the bridged cyclic hydrocarbon ring include a norbornyl group and an adamantyl group.
これらの脂環式炭化水素基は置換基を有していても良く、好ましい置換基としてはハロゲン原子、アルキル基、保護基で保護されたヒドロキシル基、保護基で保護されたアミノ基などが挙げられる。好ましいハロゲン原子としては臭素、塩素、フッ素原子、好ましいアルキル基としてはメチル、エチル、ブチル、t−ブチル基が挙げられる。上記のアルキル基はさらに置換基を有していても良く、更に有していてもよい置換基としては、ハロゲン原子、アルキル基、保護基で保護されたヒドロキシル基、保護基で保護されたアミノ基を挙げることができる。 These alicyclic hydrocarbon groups may have a substituent, and preferred substituents include a halogen atom, an alkyl group, a hydroxyl group protected with a protecting group, an amino group protected with a protecting group, and the like. It is done. Preferred halogen atoms include bromine, chlorine and fluorine atoms, and preferred alkyl groups include methyl, ethyl, butyl and t-butyl groups. The above alkyl group may further have a substituent, and the substituent that may further have a halogen atom, an alkyl group, a hydroxyl group protected with a protecting group, an amino protected with a protecting group The group can be mentioned.
保護基としては、たとえばアルキル基、シクロアルキル基、アラルキル基、置換メチル基、置換エチル基、アルコキシカルボニル基、アラルキルオキシカルボニル基が挙げられる。好ましいアルキル基としては、炭素数1〜4のアルキル基、好ましい置換メチル基としてはメトキシメチル、メトキシチオメチル、ベンジルオキシメチル、t−ブトキシメチル、2−メトキシエトキシメチル基、好ましい置換エチル基としては、1−エトキシエチル、1−メチル−1−メトキシエチル、好ましいアシル基としては、ホルミル、アセチル、プロピオニル、ブチリル、イソブチリル、バレリル、ピバロイル基などの炭素数1〜6の脂肪族アシル基、アルコキシカルボニル基としては炭素数1〜4のアルコキシカルボニル基などが挙げられる。 Examples of the protecting group include an alkyl group, a cycloalkyl group, an aralkyl group, a substituted methyl group, a substituted ethyl group, an alkoxycarbonyl group, and an aralkyloxycarbonyl group. Preferred alkyl groups include alkyl groups having 1 to 4 carbon atoms, preferred substituted methyl groups include methoxymethyl, methoxythiomethyl, benzyloxymethyl, t-butoxymethyl, 2-methoxyethoxymethyl groups, and preferred substituted ethyl groups. 1-ethoxyethyl, 1-methyl-1-methoxyethyl, preferred acyl groups include formyl, acetyl, propionyl, butyryl, isobutyryl, valeryl, pivaloyl groups, etc., aliphatic acyl groups having 1 to 6 carbon atoms, alkoxycarbonyl Examples of the group include an alkoxycarbonyl group having 1 to 4 carbon atoms.
一般式(C5)中、Rc6はアルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、シクロアルケニル基、アルコキシカルボニル基、アルキルカルボニルオキシ基を表す。これら基はフッ素原子、珪素原子で置換されていても良い。 In General Formula (C5), R c6 represents an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkenyl group, a cycloalkenyl group, an alkoxycarbonyl group, or an alkylcarbonyloxy group. These groups may be substituted with a fluorine atom or a silicon atom.
Rc6のアルキル基は、炭素数1〜20の直鎖若しくは分岐状アルキル基が好ましい。シクロアルキル基は、炭素数3〜20のシクロアルキル基が好ましい。
アルケニル基は、炭素数3〜20のアルケニル基が好ましい。
シクロアルケニル基は、炭素数3〜20のシクロアルケニル基が好ましい。
The alkyl group for R c6 is preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 20 carbon atoms. The cycloalkyl group is preferably a cycloalkyl group having 3 to 20 carbon atoms.
The alkenyl group is preferably an alkenyl group having 3 to 20 carbon atoms.
The cycloalkenyl group is preferably a cycloalkenyl group having 3 to 20 carbon atoms.
アルコキシカルボニル基は、炭素数2〜20のアルコキシカルボニル基が好ましい。 The alkoxycarbonyl group is preferably an alkoxycarbonyl group having 2 to 20 carbon atoms.
アルキルカルボニルオキシ基は、炭素数2〜20のアルキルカルボニルオキシ基が好ましい。 The alkylcarbonyloxy group is preferably an alkylcarbonyloxy group having 2 to 20 carbon atoms.
nは0〜5の整数を表す。nが2以上の場合、複数のRc6は同一でも異なっていても良い。 n represents an integer of 0 to 5. When n is 2 or more, the plurality of R c6 may be the same or different.
Rc6は無置換のアルキル基又はフッ素原子で置換されたアルキル基が好ましく、トリフルオロメチル基、t−ブチル基が特に好ましい。 R c6 is preferably an unsubstituted alkyl group or an alkyl group substituted with a fluorine atom, particularly preferably a trifluoromethyl group or a t-butyl group.
(cy1)、(cy2)としては、下記一般式(CII−AB)で表される繰り返し単位であることも好ましい。
式(CII-AB)中、
Rc11'及びRc12'は、各々独立に、水素原子、シアノ基、ハロゲン原子又はアルキル基を表す。
In the formula (CII-AB),
R c11 ′ and R c12 ′ each independently represent a hydrogen atom, a cyano group, a halogen atom or an alkyl group.
Zc'は、結合した2つの炭素原子(C−C)を含み、脂環式構造を形成するための原子団を表す。 Zc ′ represents an atomic group for forming an alicyclic structure containing two bonded carbon atoms (C—C).
また、上記一般式(CII-AB)は、下記一般式(CII−AB1)又は一般式(CII−AB2)であることが更に好ましい。
式(CII−AB1)及び(CII−AB2)中、
Rc13'〜Rc16'は、各々独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基あるいはシクロアルキル基を表す。
In the formulas (CII-AB1) and (CII-AB2),
Rc 13 '~Rc 16' each independently represent a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group or a cycloalkyl group.
また、Rcl3'〜Rc16'のうち少なくとも2つが結合して環を形成してもよい。 It is also possible to form at least two members to the ring of Rc l3 '~Rc 16'.
nは0又は1を表す。 n represents 0 or 1.
以下に(cy1)、(cy2)の具体例を以下に挙げるが、本発明はこれらに限定されない。式中、Raは、H、CH3、CH2OH、CF3又はCNを表す。
(cy3)、(cy4)としては、極性基として水酸基又はシアノ基を有する繰り返し単位であることが好ましい。これにより現像液親和性が向上する。水酸基又はシアノ基を有する繰り返し単位は、水酸基又はシアノ基で置換された脂環炭化水素構造を有する繰り返し単位であることが好ましい。水酸基又はシアノ基で置換された脂環炭化水素構造に於ける、脂環炭化水素構造としては、アダマンチル基、ジアマンチル基、ノルボルニル基が好ましい。好ましい水酸基又はシアノ基で置換された脂環炭化水素構造としては、モノヒドロキシアダマンチル基、ジヒドロキシアダマンチル基、モノヒドロキシジアマンチル基、ジヒドロキシアダマンチル基、シアノ基で置換されたノルボルニル基等が挙げられる。 (Cy3) and (cy4) are preferably repeating units having a hydroxyl group or a cyano group as a polar group. This improves developer affinity. The repeating unit having a hydroxyl group or a cyano group is preferably a repeating unit having an alicyclic hydrocarbon structure substituted with a hydroxyl group or a cyano group. The alicyclic hydrocarbon structure in the alicyclic hydrocarbon structure substituted with a hydroxyl group or a cyano group is preferably an adamantyl group, a diamantyl group, or a norbornyl group. Preferred examples of the alicyclic hydrocarbon structure substituted with a hydroxyl group or a cyano group include a monohydroxyadamantyl group, a dihydroxyadamantyl group, a monohydroxydiamantyl group, a dihydroxyadamantyl group, and a norbornyl group substituted with a cyano group.
上記原子団を有する繰り返し単位としては、下記一般式(CAIIa)〜(CAIId)で表される繰り返し単位を挙げることができる。
一般式(CAIIa)〜(CAIId)に於いて、
R1cは、水素原子、メチル基、トリフロロメチル基又はヒドロキシメチル基を表す。
In the general formulas (CAIIa) to (CAIId),
R 1 c represents a hydrogen atom, a methyl group, a trifluoromethyl group or a hydroxymethyl group.
R2c〜R4cは、各々独立に、水素原子、水酸基又はシアノ基を表す。ただし、R2c〜R4cの内の少なくとも1つは、水酸基又はシアノ基を表す。好ましくは、R2c〜R4cの内の1つ又は2つが、水酸基で、残りが水素原子である。一般式(CAIIa)に於いて、更に好ましくは、R2c〜R4cの内の2つが、水酸基で、残りが水素原子である。
(cy3)、(cy4)で表される繰り返し単位の具体例を以下に挙げるが、本発明はこれらに限定されない。
Specific examples of the repeating unit represented by (cy3) and (cy4) are given below, but the present invention is not limited thereto.
(cy1)〜(cy4)で表される繰り返し単位の含有率は、樹脂(C)中の全繰り返し単位に対し、5〜40mol%が好ましく、より好ましくは5〜30mol%、更に好ましくは10〜25mol%である。 The content of the repeating units represented by (cy1) to (cy4) is preferably 5 to 40 mol%, more preferably 5 to 30 mol%, still more preferably 10 to 10%, based on all repeating units in the resin (C). 25 mol%.
樹脂(C)は(cy1)〜(cy4)で表される繰り返し単位を複数有していてもよい。 Resin (C) may have a plurality of repeating units represented by (cy1) to (cy4).
樹脂(C)がフッ素原子を有する場合、フッ素原子の含有率は、樹脂(C)の分子量に対し、5〜80質量%であることが好ましく、10〜80質量%であることがより好ましい。また、フッ素原子を含む繰り返し単位が、樹脂(C)中の全繰り返し単位に対し、10〜100質量%であることが好ましく、30〜100質量%であることがより好ましい。 When resin (C) has a fluorine atom, the fluorine atom content is preferably 5 to 80% by mass and more preferably 10 to 80% by mass with respect to the molecular weight of the resin (C). Moreover, it is preferable that the repeating unit containing a fluorine atom is 10-100 mass% with respect to all the repeating units in resin (C), and it is more preferable that it is 30-100 mass%.
樹脂(C)が珪素原子を有する場合、珪素原子の含有率は、樹脂(C)の分子量に対し、2〜50質量%であることが好ましく、2〜30質量%であることがより好ましい。また、珪素原子を含む繰り返し単位は、樹脂(C)の全繰り返し単位に対し、10〜90質量%であることが好ましく、20〜80質量%であることがより好ましい。 When resin (C) has a silicon atom, it is preferable that the content rate of a silicon atom is 2-50 mass% with respect to the molecular weight of resin (C), and it is more preferable that it is 2-30 mass%. Moreover, it is preferable that it is 10-90 mass% with respect to all the repeating units of resin (C), and, as for the repeating unit containing a silicon atom, it is more preferable that it is 20-80 mass%.
樹脂(C)の標準ポリスチレン換算の重量平均分子量は、好ましくは1,000〜100,000で、より好ましくは1,000〜50,000、更により好ましくは2,000〜15,000である。 The weight average molecular weight of the resin (C) in terms of standard polystyrene is preferably 1,000 to 100,000, more preferably 1,000 to 50,000, and still more preferably 2,000 to 15,000.
感活性光線又は感放射線樹脂組成物中の樹脂(C)の含有率は、感活性光線又は感放射線樹脂膜の後退接触角が前記範囲になるよう適宜調整して使用できるが、感活性光線又は感放射線樹脂組成物の全固形分を基準として、0.01〜10質量%であることが好ましく、より好ましくは0.1〜9質量%であり、より好ましくは0.5〜8質量%である。 The content of the resin (C) in the actinic ray or radiation sensitive resin composition can be appropriately adjusted and used so that the receding contact angle of the actinic ray or radiation sensitive resin film falls within the above range. It is preferable that it is 0.01-10 mass% on the basis of the total solid of a radiation sensitive resin composition, More preferably, it is 0.1-9 mass%, More preferably, it is 0.5-8 mass% is there.
樹脂(C)は、後述する(A)成分の樹脂同様、金属等の不純物が少ないのは当然のことながら、残留単量体やオリゴマー成分が0〜10質量%であることが好ましく、より好ましくは0〜5質量%、0〜1質量%が更により好ましい。それにより、液中異物や感度等の経時変化のないレジストが得られる。また、解像度、レジスト形状、レジストパターンの側壁、ラフネスなどの点から、分子量分布(Mw/Mn、分散度ともいう)は、1〜3の範囲が好ましく、より好ましくは1〜2、さらに好ましくは1〜1.8、最も好ましくは1〜1.5の範囲である。 The resin (C), like the resin of the component (A) described later, naturally has few impurities such as metals, and the residual monomer or oligomer component is preferably 0 to 10% by mass, more preferably. Is more preferably 0 to 5% by mass and 0 to 1% by mass. Thereby, a resist having no change over time such as foreign matter in liquid or sensitivity can be obtained. The molecular weight distribution (Mw / Mn, also referred to as dispersity) is preferably in the range of 1 to 3, more preferably 1 to 2, and still more preferably from the viewpoints of resolution, resist shape, resist pattern sidewall, roughness, and the like. It is in the range of 1 to 1.8, most preferably 1 to 1.5.
樹脂(C)は、各種市販品を利用することもできるし、常法に従って(例えばラジカル重合)合成することができる。例えば、一般的合成方法としては、モノマー種および開始剤を溶剤に溶解させ、加熱することにより重合を行う一括重合法、加熱溶剤にモノマー種と開始剤の溶液を1〜10時間かけて滴下して加える滴下重合法などが挙げられ、滴下重合法が好ましい。反応溶媒としては、例えばテトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン、ジイソプロピルエーテルなどのエーテル類やメチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンのようなケトン類、酢酸エチルのようなエステル溶媒、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミドなどのアミド溶剤、さらには後述のプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)、プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)、シクロヘキサノンのような本発明の組成物を溶解する溶媒が挙げられる。より好ましくは本発明の感活性光線又は感放射線樹脂組成物に用いられる溶剤と同一の溶剤を用いて重合することが好ましい。これにより保存時のパーティクルの発生が抑制できる。 As the resin (C), various commercially available products can be used, or they can be synthesized according to a conventional method (for example, radical polymerization). For example, as a general synthesis method, a monomer polymerization method in which a monomer species and an initiator are dissolved in a solvent and the polymerization is performed by heating, and a solution of the monomer species and the initiator is dropped into the heating solvent over 1 to 10 hours. The dropping polymerization method is added, and the dropping polymerization method is preferable. Examples of the reaction solvent include ethers such as tetrahydrofuran, 1,4-dioxane, diisopropyl ether, ketones such as methyl ethyl ketone and methyl isobutyl ketone, ester solvents such as ethyl acetate, amide solvents such as dimethylformamide and dimethylacetamide, Furthermore, the solvent which melt | dissolves the composition of this invention like the below-mentioned propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA), propylene glycol monomethyl ether (PGME), and cyclohexanone is mentioned. More preferably, the polymerization is carried out using the same solvent as that used in the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition of the present invention. Thereby, generation | occurrence | production of the particle at the time of a preservation | save can be suppressed.
重合反応は窒素やアルゴンなど不活性ガス雰囲気下で行われることが好ましい。重合開始剤としては市販のラジカル開始剤(アゾ系開始剤、パーオキサイドなど)を用いて重合を開始させる。ラジカル開始剤としてはアゾ系開始剤が好ましく、エステル基、シアノ基、カルボキシル基を有するアゾ系開始剤が好ましい。好ましい開始剤としては、アゾビスイソブチロニトリル、アゾビスジメチルバレロニトリル、ジメチル2,2'−アゾビス(2−メチルプロピオネート)などが挙げられる。反応の濃度は、通常5〜50質量%であり、好ましくは30〜50質量%である。反応温度は、通常10℃〜150℃であり、好ましくは30℃〜120℃、さらに好ましくは60〜100℃である。 The polymerization reaction is preferably performed in an inert gas atmosphere such as nitrogen or argon. As a polymerization initiator, a commercially available radical initiator (azo initiator, peroxide, etc.) is used to initiate the polymerization. As the radical initiator, an azo initiator is preferable, and an azo initiator having an ester group, a cyano group, or a carboxyl group is preferable. Preferred examples of the initiator include azobisisobutyronitrile, azobisdimethylvaleronitrile, dimethyl 2,2′-azobis (2-methylpropionate) and the like. The concentration of the reaction is usually 5 to 50% by mass, preferably 30 to 50% by mass. The reaction temperature is usually 10 ° C to 150 ° C, preferably 30 ° C to 120 ° C, more preferably 60-100 ° C.
反応終了後、室温まで放冷し、精製する。精製は、水洗や適切な溶媒を組み合わせることにより残留単量体やオリゴマー成分を除去する液々抽出法、特定の分子量以下のもののみを抽出除去する限外濾過等の溶液状態での精製方法や、樹脂溶液を貧溶媒へ滴下することで樹脂を貧溶媒中に凝固させることにより残留単量体等を除去する再沈澱法やろ別した樹脂スラリーを貧溶媒で洗浄する等の固体状態での精製方法等の通常の方法を適用できる。たとえば、上記樹脂が難溶あるいは不溶の溶媒(貧溶媒)を、該反応溶液の10倍以下の体積量、好ましくは10〜5倍の体積量で、接触させることにより樹脂を固体として析出させる。 After completion of the reaction, the mixture is allowed to cool to room temperature and purified. Purification can be accomplished by a liquid-liquid extraction method that removes residual monomers and oligomer components by combining water and an appropriate solvent, and a purification method in a solution state such as ultrafiltration that extracts and removes only those having a specific molecular weight or less. , Reprecipitation method that removes residual monomer by coagulating resin in poor solvent by dripping resin solution into poor solvent and purification in solid state such as washing filtered resin slurry with poor solvent A normal method such as a method can be applied. For example, the resin is precipitated as a solid by contacting a solvent (poor solvent) in which the resin is hardly soluble or insoluble in a volume amount of 10 times or less, preferably 10 to 5 times that of the reaction solution.
ポリマー溶液からの沈殿又は再沈殿操作の際に用いる溶媒(沈殿又は再沈殿溶媒)としては、該ポリマーの貧溶媒であればよく、ポリマーの種類に応じて、炭化水素、ハロゲン化炭化水素、ニトロ化合物、エーテル、ケトン、エステル、カーボネート、アルコール、カルボン酸、水、これらの溶媒を含む混合溶媒等の中から適宜選択して使用できる。これらの中でも、沈殿又は再沈殿溶媒として、少なくともアルコール(特に、メタノールなど)または水を含む溶媒が好ましい。 The solvent (precipitation or reprecipitation solvent) used in the precipitation or reprecipitation operation from the polymer solution may be a poor solvent for the polymer, and may be a hydrocarbon, halogenated hydrocarbon, nitro, depending on the type of polymer. A compound, ether, ketone, ester, carbonate, alcohol, carboxylic acid, water, a mixed solvent containing these solvents, and the like can be appropriately selected for use. Among these, as a precipitation or reprecipitation solvent, a solvent containing at least an alcohol (particularly methanol or the like) or water is preferable.
沈殿又は再沈殿溶媒の使用量は、効率や収率等を考慮して適宜選択できるが、一般には、ポリマー溶液100質量部に対して、100〜10000質量部、好ましくは200〜2000質量部、さらに好ましくは300〜1000質量部である。 The amount of the precipitation or reprecipitation solvent used can be appropriately selected in consideration of efficiency, yield, and the like, but generally 100 to 10000 parts by mass, preferably 200 to 2000 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polymer solution, More preferably, it is 300-1000 mass parts.
沈殿又は再沈殿する際の温度としては、効率や操作性を考慮して適宜選択できるが、通常0〜50℃程度、好ましくは室温付近(例えば20〜35℃程度)である。沈殿又は再沈殿操作は、攪拌槽などの慣用の混合容器を用い、バッチ式、連続式等の公知の方法により行うことができる。 The temperature for precipitation or reprecipitation can be appropriately selected in consideration of efficiency and operability, but is usually about 0 to 50 ° C., preferably around room temperature (for example, about 20 to 35 ° C.). The precipitation or reprecipitation operation can be performed by a known method such as a batch method or a continuous method using a conventional mixing vessel such as a stirring tank.
沈殿又は再沈殿したポリマーは、通常、濾過、遠心分離等の慣用の固液分離に付し、乾燥して使用に供される。濾過は、耐溶剤性の濾材を用い、好ましくは加圧下で行われる。乾燥は、常圧又は減圧下(好ましくは減圧下)、30〜100℃程度、好ましくは30〜50℃程度の温度で行われる。 The precipitated or re-precipitated polymer is usually subjected to conventional solid-liquid separation such as filtration and centrifugation, and dried before use. Filtration is performed using a solvent-resistant filter medium, preferably under pressure. Drying is performed at a temperature of about 30 to 100 ° C., preferably about 30 to 50 ° C. under normal pressure or reduced pressure (preferably under reduced pressure).
尚、一度、樹脂を析出させて、分離した後に、再び溶媒に溶解させ、該樹脂が難溶あるいは不溶の溶媒と接触させてもよい。即ち、上記ラジカル重合反応終了後、該ポリマーが難溶あるいは不溶の溶媒を接触させ、樹脂を析出させ(工程a)、樹脂を溶液から分離し(工程b)、改めて溶媒に溶解させ樹脂溶液Aを調製(工程c)、その後、該樹脂溶液Aに、該樹脂が難溶あるいは不溶の溶媒を、樹脂溶液Aの10倍未満の体積量(好ましくは5倍以下の体積量)で、接触させることにより樹脂固体を析出させ(工程d)、析出した樹脂を分離する(工程e)ことを含む方法でもよい。 The resin may be once deposited and separated, and then dissolved again in a solvent, and the resin may be brought into contact with a hardly soluble or insoluble solvent. That is, after completion of the radical polymerization reaction, a solvent in which the polymer is hardly soluble or insoluble is brought into contact, the resin is precipitated (step a), the resin is separated from the solution (step b), and dissolved again in the solvent. (Step c), and then contact the resin solution A with a solvent in which the resin is hardly soluble or insoluble in a volume amount less than 10 times that of the resin solution A (preferably 5 times or less volume). This may be a method including precipitating a resin solid (step d) and separating the precipitated resin (step e).
樹脂(C)の具体例を示す。また、後掲の表に、各樹脂における繰り返し単位のモル比(各繰り返し単位と左から順に対応)、重量平均分子量(Mw)、分散度(Mw/Mn)を示す。
樹脂(C)は1種類単独又は2種類以上を組み合わせて使用することができる。
また、樹脂(C)とは異なる、フッ素原子又は珪素原子の少なくともいずれかを有する樹脂(CP)と組み合わせて使用することが好ましい。
(CP)フッ素原子及びケイ素原子の少なくともいずれかを有する樹脂
本発明の感活性光線性または感放射線性樹脂組成物は、上記樹脂(C)とは別に、フッ素原子及びケイ素原子の少なくともいずれかを有する樹脂(CP)を更に含有してもよい。前記樹脂(C)・樹脂(CP)を含有することにより、膜表層に樹脂(C)・樹脂(CP)が偏在化し、液浸媒体が水の場合、膜とした際の水に対するレジスト膜表面の後退接触角を向上させ、液浸水追随性を向上させることができる。膜の後退接触角は60°〜90°が好ましく、更に好ましくは70°以上である。樹脂(CP)の含有率は、膜の後退接触角が前記範囲になるよう適宜調整して使用できるが、感活性光線性または感放射線性樹脂組成物の全固形分を基準として、0.01〜10質量%であることが好ましく、より好ましくは0.01〜5質量%であり、さらに好ましくは0.01〜4質量%、特に好ましくは0.01〜3質量%である。 樹脂(CP)は前述のように界面に偏在するものであるが、界面活性剤とは異なり、必ずしも分子内に親水基を有する必要はなく、極性/非極性物質を均一に混合することに寄与しなくてもよい。
Resin (C) can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
Moreover, it is preferable to use it combining with resin (CP) which has at least any one of a fluorine atom or a silicon atom different from resin (C).
(CP) Resin having at least one of fluorine atom and silicon atom The actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition of the present invention contains at least one of fluorine atom and silicon atom separately from the resin (C). You may further contain resin (CP) which has. By containing the resin (C) / resin (CP), the resin (C) / resin (CP) is unevenly distributed in the surface layer of the film, and when the immersion medium is water, the resist film surface with respect to water when used as a film The receding contact angle can be improved, and the immersion water followability can be improved. The receding contact angle of the film is preferably 60 ° to 90 °, more preferably 70 ° or more. The resin (CP) content can be appropriately adjusted and used so that the receding contact angle of the film falls within the above range, but 0.01% based on the total solid content of the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition. It is preferable that it is -10 mass%, More preferably, it is 0.01-5 mass%, More preferably, it is 0.01-4 mass%, Most preferably, it is 0.01-3 mass%. The resin (CP) is unevenly distributed at the interface as described above, but unlike the surfactant, it does not necessarily have a hydrophilic group in the molecule, and contributes to uniform mixing of polar / nonpolar substances. You don't have to.
フッ素原子及び珪素原子の少なくともいずれかを有する樹脂(CP)に於けるフッ素原子又は珪素原子は、樹脂の主鎖中に有していても、側鎖に置換していてもよい。
樹脂(CP)は、フッ素原子を有する部分構造として、フッ素原子を有するアルキル基、フッ素原子を有するシクロアルキル基、または、フッ素原子を有するアリール基を有する樹脂であることが好ましい。
The fluorine atom or silicon atom in the resin (CP) having at least one of a fluorine atom and a silicon atom may be present in the main chain of the resin or may be substituted with a side chain.
The resin (CP) is preferably a resin having an alkyl group having a fluorine atom, a cycloalkyl group having a fluorine atom, or an aryl group having a fluorine atom as a partial structure having a fluorine atom.
フッ素原子を有するアルキル基(好ましくは炭素数1〜10、より好ましくは炭素数1〜4)は、少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換された直鎖又は分岐アルキル基であり、さらに他の置換基を有していてもよい。
フッ素原子を有するシクロアルキル基は、少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換された単環または多環のシクロアルキル基であり、さらに他の置換基を有していてもよい。
The alkyl group having a fluorine atom (preferably having 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 4 carbon atoms) is a linear or branched alkyl group in which at least one hydrogen atom is substituted with a fluorine atom, It may have a substituent.
The cycloalkyl group having a fluorine atom is a monocyclic or polycyclic cycloalkyl group in which at least one hydrogen atom is substituted with a fluorine atom, and may further have another substituent.
フッ素原子を有するアリール基としては、フェニル基、ナフチル基などのアリール基の少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換されたものが挙げられ、さらに他の置換基を有していてもよい。
フッ素原子を有するアルキル基、フッ素原子を有するシクロアルキル基、または、フッ素原子を有するアリール基として、好ましくは、前記樹脂(C)における一般式(F2)〜(F4)で表される基を挙げることができるが、本発明は、これに限定されるものではない。
Examples of the aryl group having a fluorine atom include those in which at least one hydrogen atom of an aryl group such as a phenyl group or a naphthyl group is substituted with a fluorine atom, and may further have another substituent.
Preferred examples of the alkyl group having a fluorine atom, the cycloalkyl group having a fluorine atom, or the aryl group having a fluorine atom preferably include groups represented by general formulas (F2) to (F4) in the resin (C). However, the present invention is not limited to this.
本発明において、一般式(F2)〜(F4)で表される基は(メタ)アクリレート系繰り返し単位に含まれることが好ましい。
以下、フッ素原子を有する繰り返し単位の具体例を示すが、本発明は、これに限定されるものではない。
具体例中、X1は、水素原子、−CH3、−F又は−CF3を表す。
X2は、−F又は−CF3を表す。
Hereinafter, although the specific example of the repeating unit which has a fluorine atom is shown, this invention is not limited to this.
In specific examples, X 1 represents a hydrogen atom, —CH 3 , —F or —CF 3 .
X 2 represents —F or —CF 3 .
樹脂(CP)は、珪素原子を有する部分構造として、アルキルシリル構造(好ましくはトリアルキルシリル基)、または環状シロキサン構造を有する樹脂であることが好ましい。 The resin (CP) is preferably a resin having an alkylsilyl structure (preferably a trialkylsilyl group) or a cyclic siloxane structure as a partial structure having a silicon atom.
アルキルシリル構造、または環状シロキサン構造としては、具体的には、前記樹脂(C)における一般式(CS−1)〜(CS−3)で表される基などが挙げられる。 Specific examples of the alkylsilyl structure or the cyclic siloxane structure include groups represented by general formulas (CS-1) to (CS-3) in the resin (C).
更に、樹脂(CP)は、更に下記(x)及び(z)の群から選ばれる基を少なくとも1つを有していてもよい。
(x)アルカリ可溶性基、
(z)酸の作用により分解する基。
Furthermore, the resin (CP) may further have at least one group selected from the following groups (x) and (z).
(X) an alkali-soluble group,
(Z) A group that decomposes by the action of an acid.
これらの基は具体的には上記樹脂(C)におけるものと同様の基が挙げられる。 Specific examples of these groups include the same groups as those in the resin (C).
樹脂(CP)に於ける、酸の作用により分解する基(z)を有する繰り返し単位は、前述した(A)成分の樹脂で挙げた酸分解性基を有する繰り返し単位と同様のものが挙げられる。樹脂(CP)に於ける、酸の作用により分解する基(z)を有する繰り返し単位の含有率は、樹脂(CP)中の全繰り返し単位に対し、1〜80mol%が好ましく、より好ましくは10〜80mol%、更に好ましくは20〜60mol%である。
樹脂(CP)は、更に、前記樹脂(C)における一般式(CIII)で表される繰り返し単位を有していてもよい。
In the resin (CP), examples of the repeating unit having a group (z) that is decomposed by the action of an acid are the same as the repeating unit having an acid-decomposable group described above for the resin of the component (A). . The content of the repeating unit having a group (z) that decomposes by the action of an acid in the resin (CP) is preferably from 1 to 80 mol%, more preferably 10%, based on all repeating units in the resin (CP). It is -80 mol%, More preferably, it is 20-60 mol%.
The resin (CP) may further have a repeating unit represented by the general formula (CIII) in the resin (C).
樹脂(CP)がフッ素原子を有する場合、フッ素原子の含有率は、樹脂(CP)の分子量に対し、5〜80質量%であることが好ましく、10〜80質量%であることがより好ましい。また、フッ素原子を含む繰り返し単位が、樹脂(CP)中の全繰り返し単位に対し、10〜100質量%であることが好ましく、30〜100質量%であることがより好ましい。 When resin (CP) has a fluorine atom, it is preferable that the content rate of a fluorine atom is 5-80 mass% with respect to the molecular weight of resin (CP), and it is more preferable that it is 10-80 mass%. Moreover, it is preferable that the repeating unit containing a fluorine atom is 10-100 mass% with respect to all the repeating units in resin (CP), and it is more preferable that it is 30-100 mass%.
樹脂(CP)が珪素原子を有する場合、珪素原子の含有率は、樹脂(CP)の分子量に対し、2〜50質量%であることが好ましく、2〜30質量%であることがより好ましい。また、珪素原子を含む繰り返し単位は、樹脂(CP)の全繰り返し単位に対し、10〜100質量%であることが好ましく、20〜100質量%であることがより好ましい。 When resin (CP) has a silicon atom, it is preferable that the content rate of a silicon atom is 2-50 mass% with respect to the molecular weight of resin (CP), and it is more preferable that it is 2-30 mass%. Moreover, it is preferable that the repeating unit containing a silicon atom is 10-100 mass% with respect to all the repeating units of resin (CP), and it is more preferable that it is 20-100 mass%.
樹脂(CP)の標準ポリスチレン換算の重量平均分子量は、好ましくは1,000〜100,000で、より好ましくは1,000〜50,000、更により好ましくは2,000〜15,000である。 The weight average molecular weight of the resin (CP) in terms of standard polystyrene is preferably 1,000 to 100,000, more preferably 1,000 to 50,000, and still more preferably 2,000 to 15,000.
樹脂(CP)は、(A)成分の樹脂同様、金属等の不純物が少ないのは当然のことながら、残留単量体やオリゴマー成分が0〜10質量%であることが好ましく、より好ましくは0〜5質量%、0〜1質量%が更により好ましい。それにより、液中異物や感度等の経時変化のない感活性光線性または感放射線性樹脂組成物が得られる。また、解像度、レジスト形状、レジストパターンの側壁、ラフネスなどの点から、分子量分布(Mw/Mn、分散度ともいう)は、1〜3の範囲が好ましく、より好ましくは1〜2、さらに好ましくは1〜1.8、最も好ましくは1〜1.5の範囲である。 The resin (CP), like the resin of the component (A), is naturally low in impurities such as metals, and the residual monomer or oligomer component is preferably 0 to 10% by mass, more preferably 0. -5 mass%, 0-1 mass% is still more preferable. As a result, an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition having no change over time such as foreign matter in liquid or sensitivity can be obtained. The molecular weight distribution (Mw / Mn, also referred to as dispersity) is preferably in the range of 1 to 3, more preferably 1 to 2, and still more preferably from the viewpoints of resolution, resist shape, resist pattern sidewall, roughness, and the like. It is in the range of 1 to 1.8, most preferably 1 to 1.5.
樹脂(CP)は、各種市販品を利用することもできるし、常法に従って(例えばラジカル重合)合成することができる。具体的には、前記樹脂(C)と同様に合成することができる。 As the resin (CP), various commercially available products can be used, or they can be synthesized according to a conventional method (for example, radical polymerization). Specifically, it can be synthesized in the same manner as the resin (C).
以下にフッ素原子及び珪素原子の少なくともいずれかを有する樹脂(CP)の具体例を示す。また、後掲の表に、各樹脂における繰り返し単位のモル比(各繰り返し単位と左から順に対応)、重量平均分子量(Mw)、分散度(Mw/Mn)を示す。
本発明の感活性光線性または感放射線性樹脂組成物から形成された膜について、活性光線又は放射線の照射時に、膜とレンズの間に空気よりも屈折率の高い液体(液浸媒体)を満たして露光(液浸露光)を行ってもよい。これにより解像性を高めることができる。用いる液浸媒体としては空気よりも屈折率の高い液体であればいずれのものでも用いることができるが好ましくは純水である。 The film formed from the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition of the present invention is filled with a liquid (immersion medium) having a higher refractive index than air between the film and the lens when irradiated with actinic rays or radiation. Exposure (immersion exposure) may be performed. Thereby, resolution can be improved. As the immersion medium to be used, any liquid can be used as long as it has a higher refractive index than air, but pure water is preferred.
液浸露光する際に使用する液浸液について、以下に説明する。 The immersion liquid used for the immersion exposure will be described below.
液浸液は、露光波長に対して透明であり、かつレジスト膜上に投影される光学像の歪みを最小限に留めるよう、屈折率の温度係数ができる限り小さい液体が好ましいが、特に露光光源がArFエキシマレーザー(波長;193nm)である場合には、上述の観点に加えて、入手の容易さ、取り扱いのし易さといった点から水を用いるのが好ましい。 The immersion liquid is preferably a liquid that is transparent to the exposure wavelength and has a refractive index temperature coefficient as small as possible so as to minimize distortion of the optical image projected onto the resist film. Is an ArF excimer laser (wavelength; 193 nm), it is preferable to use water from the viewpoints of availability and ease of handling in addition to the above-mentioned viewpoints.
また、さらに屈折率が向上できるという点で屈折率1.5以上の媒体を用いることもできる。この媒体は、水溶液でもよく有機溶剤でもよい。 Further, a medium having a refractive index of 1.5 or more can be used in that the refractive index can be further improved. This medium may be an aqueous solution or an organic solvent.
液浸液として水を用いる場合、水の表面張力を減少させるとともに、界面活性力を増大させるために、ウェハ上のレジスト膜を溶解させず、且つレンズ素子の下面の光学コートに対する影響が無視できる添加剤(液体)を僅かな割合で添加しても良い。その添加剤としては水とほぼ等しい屈折率を有する脂肪族系のアルコールが好ましく、具体的にはメチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコール等が挙げられる。水とほぼ等しい屈折率を有するアルコールを添加することにより、水中のアルコール成分が蒸発して含有濃度が変化しても、液体全体としての屈折率変化を極めて小さくできるといった利点が得られる。一方で、193nm光に対して不透明な物質や屈折率が水と大きく異なる不純物が混入した場合、レジスト膜上に投影される光学像の歪みを招くため、使用する水としては、蒸留水が好ましい。更にイオン交換フィルター等を通して濾過を行った純水を用いてもよい。 When water is used as the immersion liquid, the surface tension of the water is decreased and the surface activity is increased, so that the resist film on the wafer is not dissolved and the influence on the optical coating on the lower surface of the lens element can be ignored. An additive (liquid) may be added in a small proportion. The additive is preferably an aliphatic alcohol having a refractive index substantially equal to that of water, and specifically includes methyl alcohol, ethyl alcohol, isopropyl alcohol and the like. By adding an alcohol having a refractive index substantially equal to that of water, even if the alcohol component in water evaporates and the content concentration changes, an advantage that the change in the refractive index of the entire liquid can be made extremely small can be obtained. On the other hand, when an opaque material or impurities whose refractive index is significantly different from that of water are mixed with 193 nm light, the optical image projected on the resist film is distorted. . Further, pure water filtered through an ion exchange filter or the like may be used.
水の電気抵抗は、18.3MQcm以上であることが望ましく、TOC(有機物濃度)は20ppb以下であることが望ましく、脱気処理をしていることが望ましい。 The electrical resistance of water is desirably 18.3 MQcm or more, the TOC (organic substance concentration) is desirably 20 ppb or less, and deaeration treatment is desirably performed.
また、液浸液の屈折率を高めることにより、リソグラフィー性能を高めることが可能である。このような観点から、屈折率を高めるような添加剤を水に加えたり、水の代わりに重水(D2O)を用いてもよい。 Moreover, it is possible to improve lithography performance by increasing the refractive index of the immersion liquid. From such a viewpoint, an additive for increasing the refractive index may be added to water, or heavy water (D 2 O) may be used instead of water.
本発明の組成物による膜と液浸液との間には、膜を直接、液浸液に接触させないために、液浸液難溶性膜(以下、「トップコート」ともいう)を設けてもよい。トップコートに必要な機能としては、レジスト上層部への塗布適正、放射線、特に193nmに対する透明性、液浸液難溶性である。トップコートは、レジストと混合せず、さらにレジスト上層に均一に塗布できることが好ましい。 An immersion liquid poorly soluble film (hereinafter also referred to as “topcoat”) may be provided between the film of the composition of the present invention and the immersion liquid so that the film does not directly contact the immersion liquid. Good. The necessary functions for the top coat are suitability for application to the upper layer of the resist, radiation, especially transparency to 193 nm, and poor immersion liquid solubility. It is preferable that the top coat is not mixed with the resist and can be uniformly applied to the resist upper layer.
トップコートは、193nm透明性という観点からは、芳香族を豊富に含有しないポリマーが好ましく、具体的には、炭化水素ポリマー、アクリル酸エステルポリマー、ポリメタクリル酸、ポリアクリル酸、ポリビニルエーテル、シリコン含有ポリマー、フッ素含有ポリマーなどが挙げられる。前述の疎水性樹脂(C)および(CP)はトップコートとしても好適なものである。トップコートから液浸液へ不純物が溶出すると光学レンズを汚染するという観点からは、トップコートに含まれるポリマーの残留モノマー成分は少ない方が好ましい。 From the viewpoint of 193 nm transparency, the top coat is preferably a polymer that does not contain abundant aromatics. Specifically, the polymer contains a hydrocarbon polymer, an acrylate polymer, polymethacrylic acid, polyacrylic acid, polyvinyl ether, and silicon. Examples thereof include a polymer and a fluorine-containing polymer. The above-mentioned hydrophobic resins (C) and (CP) are also suitable as a top coat. From the viewpoint of contaminating the optical lens when impurities are eluted from the top coat into the immersion liquid, it is preferable that the residual monomer component of the polymer contained in the top coat is small.
トップコートを剥離する際は、現像液を使用してもよいし、別途剥離剤を使用してもよい。剥離剤としては、膜への浸透が小さい溶剤が好ましい。剥離工程が膜の現像処理工程と同時にできるという点では、アルカリ現像液により剥離できることが好ましい。アルカリ現像液で剥離するという観点からは、トップコートは酸性が好ましいが、膜との非インターミクス性の観点から、中性であってもアルカリ性であってもよい。 When peeling the top coat, a developer may be used, or a separate release agent may be used. As the release agent, a solvent having low penetration into the film is preferable. In terms of being able to perform the peeling process simultaneously with the film development process, it is preferable that the peeling process can be performed with an alkaline developer. The top coat is preferably acidic from the viewpoint of peeling with an alkali developer, but may be neutral or alkaline from the viewpoint of non-intermixability with the film.
トップコートと液浸液との間には屈折率の差がない方が、解像力が向上する。ArFエキシマレーザー(波長:193nm)において、液浸液として水を用いる場合には、ArF液浸露光用トップコートは、液浸液の屈折率に近いことが好ましい。屈折率を液浸液に近くするという観点からは、トップコート中にフッ素原子を有することが好ましい。また、透明性・屈折率の観点から薄膜の方が好ましい。 The resolution is improved when there is no difference in refractive index between the top coat and the immersion liquid. In the case of using water as the immersion liquid in an ArF excimer laser (wavelength: 193 nm), the top coat for ArF immersion exposure is preferably close to the refractive index of the immersion liquid. From the viewpoint of making the refractive index close to the immersion liquid, it is preferable to have fluorine atoms in the topcoat. A thin film is more preferable from the viewpoint of transparency and refractive index.
トップコートは、膜と混合せず、さらに液浸液とも混合しないことが好ましい。この観点から、液浸液が水の場合には、トップコートに使用される溶剤は、本発明の組成物に使用される溶媒に難溶で、かつ非水溶性の媒体であることが好ましい。さらに、液浸液が有機溶剤である場合には、トップコートは水溶性であっても非水溶性であってもよい。 The top coat is preferably not mixed with the membrane and further not mixed with the immersion liquid. From this point of view, when the immersion liquid is water, the solvent used for the top coat is preferably a water-insoluble medium that is hardly soluble in the solvent used for the composition of the present invention. Furthermore, when the immersion liquid is an organic solvent, the topcoat may be water-soluble or water-insoluble.
(A)酸の作用によりアルカリ現像液に対する溶解度が増大する樹脂
本発明の感活性光線性または感放射線性樹脂組成物は、酸の作用によりアルカリ現像液に対する溶解速度が増大する樹脂(A)を含有する。
酸の作用によりアルカリ現像液に対する溶解速度が増大する樹脂(酸分解性樹脂)は、樹脂の主鎖又は側鎖、あるいは、主鎖及び側鎖の両方に、酸の作用により分解し、アルカリ可溶性基を生じる基(以下、「酸分解性基」ともいう)を有する。
樹脂(A)は好ましくはアルカリ現像液に不溶又は難溶性である。
(A) Resin whose solubility in an alkaline developer is increased by the action of an acid The actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition of the present invention is a resin (A) whose dissolution rate in an alkaline developer is increased by the action of an acid. contains.
Resins that increase the dissolution rate in an alkaline developer due to the action of an acid (acid-decomposable resins) are decomposed into the main chain or side chain of the resin, or both the main chain and side chains by the action of an acid, and are alkali-soluble. It has a group that generates a group (hereinafter also referred to as “acid-decomposable group”).
The resin (A) is preferably insoluble or hardly soluble in an alkali developer.
酸分解性基は、アルカリ可溶性基を、酸の作用により分解し脱離する基で保護された構造を有することが好ましい。
アルカリ可溶性基としては、アルカリ現像液中で解離してイオンになる基であれば特に限定されないが、フェノール性水酸基、カルボキシル基、フッ素化アルコール基、スルホン酸基、スルホンアミド基、スルホニルイミド基、(アルキルスルホニル)(アルキルカルボニル)メチレン基、(アルキルスルホニル)(アルキルカルボニル)イミド基、ビス(アルキルカルボニル)メチレン基、ビス(アルキルカルボニル)イミド基、ビス(アルキルスルホニル)メチレン基、ビス(アルキルスルホニル)イミド基、トリス(アルキルカルボニル)メチレン基、トリス(アルキルスルホニル)メチレン基等が挙げられる。
The acid-decomposable group preferably has a structure in which an alkali-soluble group is protected with a group capable of decomposing and leaving by the action of an acid.
The alkali-soluble group is not particularly limited as long as it is a group that dissociates and becomes an ion in an alkali developer, but a phenolic hydroxyl group, a carboxyl group, a fluorinated alcohol group, a sulfonic acid group, a sulfonamide group, a sulfonylimide group, (Alkylsulfonyl) (alkylcarbonyl) methylene group, (alkylsulfonyl) (alkylcarbonyl) imide group, bis (alkylcarbonyl) methylene group, bis (alkylcarbonyl) imide group, bis (alkylsulfonyl) methylene group, bis (alkylsulfonyl) ) Imido group, tris (alkylcarbonyl) methylene group, tris (alkylsulfonyl) methylene group and the like.
好ましいアルカリ可溶性基としては、カルボキシル基、フッ素化アルコール基(好ましくはヘキサフルオロイソプロパノール)、スルホン酸基が挙げられる。
酸分解性基として好ましい基は、これらのアルカリ可溶性基の水素原子を酸で脱離する基で置換した基である。
酸で脱離する基としては、例えば、−C(R36)(R37)(R38)、−C(R36)(R37)(OR39)、−C(R01)(R02)(OR39)等を挙げることができる。
式中、R36〜R39は、各々独立に、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基又はアルケニル基を表す。R36とR37とは、互いに結合して環を形成してもよい。
Preferred alkali-soluble groups include carboxyl groups, fluorinated alcohol groups (preferably hexafluoroisopropanol), and sulfonic acid groups.
A preferable group as the acid-decomposable group is a group obtained by substituting the hydrogen atom of these alkali-soluble groups with a group capable of leaving with an acid.
Examples of the group leaving with an acid include -C (R 36 ) (R 37 ) (R 38 ), -C (R 36 ) (R 37 ) (OR 39 ), -C (R 01 ) (R 02 ). ) (OR 39 ) and the like.
In the formula, R 36 to R 39 each independently represents an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an aralkyl group, or an alkenyl group. R 36 and R 37 may be bonded to each other to form a ring.
R01〜R02は、各々独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基又はアルケニル基を表す。 R 01 and R 02 each independently represents a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an aralkyl group or an alkenyl group.
酸分解性基としては好ましくは、クミルエステル基、エノールエステル基、アセタールエステル基、第3級のアルキルエステル基等である。更に好ましくは、第3級アルキルエステル基である。 The acid-decomposable group is preferably a cumyl ester group, an enol ester group, an acetal ester group, a tertiary alkyl ester group or the like. More preferably, it is a tertiary alkyl ester group.
樹脂(A)が含有し得る、酸分解性基を有する繰り返し単位としては、下記一般式(AI)で表される繰り返し単位が好ましい。
一般式(AI)に於いて、
Xa1は、水素原子、メチル基、トリフルオロメチル基又は−CH2−R9で表わされる基を表す。R9は、水酸基又は1価の有機基を表し、1価の有機基としては、例えば、炭素数5以下のアルキル基、アシル基が挙げられ、好ましくは炭素数3以下のアルキル基であり、さらに好ましくはメチル基である。Xa1は好ましくは水素原子、メチル基、トリフルオロメチル基又はヒドロキシメチル基を表す。
In general formula (AI),
Xa 1 represents a hydrogen atom, a methyl group, a trifluoromethyl group or a group represented by —CH 2 —R 9 . R 9 represents a hydroxyl group or a monovalent organic group, and examples of the monovalent organic group include an alkyl group having 5 or less carbon atoms and an acyl group, preferably an alkyl group having 3 or less carbon atoms, More preferred is a methyl group. Xa 1 preferably represents a hydrogen atom, a methyl group, a trifluoromethyl group or a hydroxymethyl group.
Tは、単結合又は2価の連結基を表す。
Rx1〜Rx3は、それぞれ独立に、アルキル基(直鎖若しくは分岐)又はシクロアルキル基(単環若しくは多環)を表す。
Rx1〜Rx3の少なくとも2つが結合して、シクロアルキル基(単環若しくは多環)を形成してもよい。
T represents a single bond or a divalent linking group.
Rx 1 to Rx 3 each independently represents an alkyl group (straight or branched) or a cycloalkyl group (monocyclic or polycyclic).
At least two of Rx 1 to Rx 3 may combine to form a cycloalkyl group (monocyclic or polycyclic).
Tの2価の連結基としては、アルキレン基、−COO−Rt−基、−O−Rt−基等が挙げられる。式中、Rtは、アルキレン基又はシクロアルキレン基を表す。
Tは、単結合又は−COO−Rt−基が好ましい。Rtは、炭素数1〜5のアルキレン基が好ましく、−CH2−基、−(CH2)3−基がより好ましい。
Rx1〜Rx3のアルキル基としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、t−ブチル基などの炭素数1〜4のものが好ましい。
Examples of the divalent linking group for T include an alkylene group, —COO—Rt— group, —O—Rt— group, and the like. In the formula, Rt represents an alkylene group or a cycloalkylene group.
T is preferably a single bond or a —COO—Rt— group. Rt is preferably an alkylene group having 1 to 5 carbon atoms, more preferably a —CH 2 — group or a — (CH 2 ) 3 — group.
The alkyl group of Rx 1 to Rx 3 is preferably an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms such as a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, or a t-butyl group.
Rx1〜Rx3のシクロアルキル基としては、シクロペンチル基、シクロヘキシル基などの単環のシクロアルキル基、ノルボルニル基、テトラシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、アダマンチル基などの多環のシクロアルキル基が好ましい。
Rx1〜Rx3の少なくとも2つが結合して形成されるシクロアルキル基としては、シクロペンチル基、シクロヘキシル基などの単環のシクロアルキル基、ノルボルニル基、テトラシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、アダマンチル基などの多環のシクロアルキル基が好ましい。中でも炭素数5〜6の単環のシクロアルキル基が特に好ましい。
Rx1がメチル基またはエチル基であり、Rx2とRx3とが結合して上述のシクロアルキル基を形成している態様が好ましい。
Examples of the cycloalkyl group represented by Rx 1 to Rx 3 include monocyclic cycloalkyl groups such as cyclopentyl group and cyclohexyl group, polycyclic cycloalkyl groups such as norbornyl group, tetracyclodecanyl group, tetracyclododecanyl group, and adamantyl group. Groups are preferred.
Examples of the cycloalkyl group formed by combining at least two of Rx 1 to Rx 3 include a monocyclic cycloalkyl group such as a cyclopentyl group and a cyclohexyl group, a norbornyl group, a tetracyclodecanyl group, a tetracyclododecanyl group, A polycyclic cycloalkyl group such as an adamantyl group is preferred. Among these, a monocyclic cycloalkyl group having 5 to 6 carbon atoms is particularly preferable.
An embodiment in which Rx 1 is a methyl group or an ethyl group, and Rx 2 and Rx 3 are combined to form the cycloalkyl group described above is preferred.
上記各基は、置換基を有していてもよく、置換基としては、例えば、アルキル基(炭素数1〜4)、ハロゲン原子、水酸基、アルコキシ基(炭素数1〜4)、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基(炭素数2〜6)などが挙げられ、炭素数8以下が好ましい。 Each of the above groups may have a substituent. Examples of the substituent include an alkyl group (1 to 4 carbon atoms), a halogen atom, a hydroxyl group, an alkoxy group (1 to 4 carbon atoms), a carboxyl group, An alkoxycarbonyl group (C2-C6) etc. are mentioned, C8 or less is preferable.
酸分解性基を有する繰り返し単位の合計としての含有率は、樹脂中の全繰り返し単位に対し、20〜70mol%が好ましく、より好ましくは30〜50mol%である。 The content of the repeating unit having an acid-decomposable group as a total is preferably 20 to 70 mol%, more preferably 30 to 50 mol%, based on all repeating units in the resin.
好ましい酸分解性基を有する繰り返し単位の具体例を以下に示すが、本発明は、これに限定されるものではない。 Although the specific example of the repeating unit which has a preferable acid-decomposable group is shown below, this invention is not limited to this.
具体例中、Rx、Xa1は、水素原子、CH3、CF3、又はCH2OHを表す。Rxa、Rxbはそれぞれ炭素数1〜4のアルキル基を表す。Zは、極性基を含む置換基を表し、複数存在する場合は各々独立である。pは0または正の整数を表す。
樹脂(A)は、一般式(AI)で表される繰り返し単位として、一般式(AI−1)で表される繰り返し単位及び一般式(AI−2)で表される繰り返し単位の少なくともいずれかを有する樹脂であることがより好ましい。
式(AI−1)および(AI−2)中、
R1、R3は、一般式(AI)におけるXa1と同義であり、水素原子、メチル基、トリフルオロメチル基又は−CH2−R9(R9は水酸基又は1価の有機基を示す。)で表わされる基を表す。
R2は、アルキル基、シクロアルキル基又はアリール基を表す。
In the formulas (AI-1) and (AI-2),
R 1 and R 3 have the same meaning as Xa 1 in formula (AI), and are a hydrogen atom, a methyl group, a trifluoromethyl group, or —CH 2 —R 9 (R 9 represents a hydroxyl group or a monovalent organic group. .) Represents a group represented by
R 2 represents an alkyl group, a cycloalkyl group, or an aryl group.
R4、R5、R6は、各々独立して、アルキル基又はシクロアルキル基を表す。
Rは、炭素原子とともに脂環構造を形成するのに必要な原子団を表す。
R1は、好ましくは水素原子、メチル基、トリフルオロメチル基又はヒドロキシメチル基を表す。
R 4 , R 5 and R 6 each independently represents an alkyl group or a cycloalkyl group.
R represents an atomic group necessary for forming an alicyclic structure together with a carbon atom.
R 1 preferably represents a hydrogen atom, a methyl group, a trifluoromethyl group or a hydroxymethyl group.
R2におけるアルキル基は、直鎖型でも分岐型でもよく、置換基を有していてもよい。
R2におけるシクロアルキル基は、単環でも多環でもよく、置換基を有していてもよい。
R2におけるアリール基は、置換基を有していてもよい。
R2は好ましくはアルキル基であり、より好ましくは炭素数1〜10、更に好ましくは1〜5のものであり、例えばメチル基、エチル基が挙げられる。
The alkyl group in R 2 may be linear or branched, and may have a substituent.
The cycloalkyl group in R 2 may be monocyclic or polycyclic and may have a substituent.
The aryl group for R 2 may have a substituent.
R 2 is preferably an alkyl group, more preferably one having 1 to 10 carbon atoms, still more preferably 1 to 5, and examples thereof include a methyl group and an ethyl group.
Rは、炭素原子とともに脂環構造を形成するのに必要な原子団を表す。Rが形成する脂環構造としては、好ましくは、単環または多環の脂環構造であり、その炭素数は好ましくは3〜7、より好ましくは5または6である。 R represents an atomic group necessary for forming an alicyclic structure together with a carbon atom. The alicyclic structure formed by R is preferably a monocyclic or polycyclic alicyclic structure, and the carbon number thereof is preferably 3 to 7, more preferably 5 or 6.
R3は好ましくは水素原子またはメチル基であり、より好ましくはメチル基である。
R4、R5、R6におけるアルキル基は、直鎖型でも分岐型でもよく、置換基を有していてもよい。アルキル基としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、t−ブチル基などの炭素数1〜4のものが好ましい。
R 3 is preferably a hydrogen atom or a methyl group, more preferably a methyl group.
The alkyl group in R 4 , R 5 and R 6 may be linear or branched and may have a substituent. As the alkyl group, those having 1 to 4 carbon atoms such as methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group and t-butyl group are preferable.
R4、R5、R6におけるシクロアルキル基は、単環でも多環でもよく、置換基を有していてもよい。シクロアルキル基としては、シクロペンチル基、シクロヘキシル基などの単環のシクロアルキル基、ノルボルニル基、テトラシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、アダマンチル基などの多環のシクロアルキル基が好ましい。 The cycloalkyl group in R 4 , R 5 and R 6 may be monocyclic or polycyclic and may have a substituent. The cycloalkyl group is preferably a monocyclic cycloalkyl group such as a cyclopentyl group or a cyclohexyl group, or a polycyclic cycloalkyl group such as a norbornyl group, a tetracyclodecanyl group, a tetracyclododecanyl group or an adamantyl group.
一般式(AI−1)で表される繰り返し単位が、以下の一般式(AI−3)で表される繰り返し単位であることが好ましい。
式中、R11は水素原子、メチル基、トリフルオロメチル基、ヒドロキシメチル基を示す。R12は炭素数1〜8の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基又は炭素数6〜20の置換されていてもよいアリール基を示す。R13〜R18、R21及びR22はそれぞれ独立に水素原子又は炭素数1〜15のヘテロ原子を含んでもよい1価の炭化水素基を示し、R19、R20は水素原子を示す。あるいは、R13とR14、R15とR17、又はR16とR18は互いに結合して環を形成していてもよく、その場合には炭素数1〜15のヘテロ原子を含んでもよい2価の炭化水素基を示す。またR15とR17は隣接する炭素に結合するもの同士で何も介さずに結合し、二重結合を形成してもよい。 In the formula, R 11 represents a hydrogen atom, a methyl group, a trifluoromethyl group, or a hydroxymethyl group. R 12 represents a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 8 carbon atoms or an optionally substituted aryl group having 6 to 20 carbon atoms. R 13 to R 18 , R 21 and R 22 each independently represent a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group that may contain a hetero atom having 1 to 15 carbon atoms, and R 19 and R 20 each represent a hydrogen atom. Alternatively, R 13 and R 14 , R 15 and R 17 , or R 16 and R 18 may be bonded to each other to form a ring, and in that case, a hetero atom having 1 to 15 carbon atoms may be included. A divalent hydrocarbon group is shown. R 15 and R 17 may be bonded to adjacent carbons without any intervention to form a double bond.
以下に(AI−3)で表されるユニットの具体例を示すがこれに限定されるものではない。
(R1,R3は上記と同様の置換基を表す。)
樹脂(A)が酸分解繰り返し単位を併用する場合の、好ましい組み合わせとしては、以下に挙げるものが好ましい。
Preferred combinations when the resin (A) uses an acid-decomposing repeating unit are listed below.
樹脂(A)は、ラクトン構造を有する繰り返し単位を含有していることが好ましい。
ラクトン基としては、ラクトン構造を有していればいずれでも用いることができるが、好ましくは5〜7員環ラクトン構造であり、5〜7員環ラクトン構造にビシクロ構造、スピロ構造を形成する形で他の環構造が縮環しているものが好ましい。下記一般式(LC1−1)〜(LC1−17)のいずれかで表されるラクトン構造を有する繰り返し単位を有することがより好ましい。また、ラクトン構造が主鎖に直接結合していてもよい。好ましいラクトン構造としては(LC1−1)、(LC1−4)、(LC1−5)、(LC1−6)、(LC1−13)、(LC1−14)、(LC1−17)であり、特定のラクトン構造を用いることでLWR、現像欠陥が良好になる。
Any lactone group can be used as long as it has a lactone structure, but it is preferably a 5- to 7-membered ring lactone structure, and forms a bicyclo structure or a spiro structure in the 5- to 7-membered ring lactone structure. The other ring structure is preferably condensed. It is more preferable to have a repeating unit having a lactone structure represented by any of the following general formulas (LC1-1) to (LC1-17). The lactone structure may be directly bonded to the main chain. Preferred lactone structures are (LC1-1), (LC1-4), (LC1-5), (LC1-6), (LC1-13), (LC1-14), and (LC1-17). By using this lactone structure, LWR and development defects are improved.
ラクトン構造部分は、置換基(Rb2)を有していても有していなくてもよい。好ましい置換基(Rb2)としては、炭素数1〜8のアルキル基、炭素数4〜7のシクロアルキル基、炭素数1〜8のアルコキシ基、炭素数1〜8のアルコキシカルボニル基、カルボキシル基、ハロゲン原子、水酸基、シアノ基、酸分解性基などが挙げられる。より好ましくは炭素数1〜4のアルキル基、シアノ基、酸分解性基である。n2は、0〜4の整数を表す。n2が2以上の時、複数存在する置換基(Rb2)は、同一でも異なっていてもよく、また、複数存在する置換基(Rb2)同士が結合して環を形成してもよい。 The lactone structure moiety may or may not have a substituent (Rb 2 ). Preferred substituents (Rb 2 ) include an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, a cycloalkyl group having 4 to 7 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 8 carbon atoms, an alkoxycarbonyl group having 1 to 8 carbon atoms, and a carboxyl group. , Halogen atom, hydroxyl group, cyano group, acid-decomposable group and the like. More preferably, they are a C1-C4 alkyl group, a cyano group, and an acid-decomposable group. n 2 represents an integer of 0-4. When n 2 is 2 or more, a plurality of substituents (Rb 2 ) may be the same or different, and a plurality of substituents (Rb 2 ) may be bonded to form a ring. .
樹脂(A)は、下記一般式(5)で表されるラクトン構造を有する繰り返し単位を含有することが好ましい。
式(5)中、
Aは、エステル結合(−COO−で表わされる基)またはアミド結合(−CONH−で表わされる基)を表す。
R0は、複数個ある場合にはそれぞれ独立にアルキレン基、シクロアルキレン基、又はその組み合わせを表す。
Zは、複数個ある場合にはそれぞれ独立に、エーテル結合、エステル結合、アミド結合、ウレタン結合、又はウレア結合を表し、エーテル結合またはエステル結合であることが好ましい。
R8は、ラクトン構造を有する1価の有機基を表す。
In formula (5),
A represents an ester bond (a group represented by —COO—) or an amide bond (a group represented by —CONH—).
R 0 represents an alkylene group, a cycloalkylene group, or a combination thereof independently when there are a plurality of R 0 .
When there are a plurality of Z, each independently represents an ether bond, an ester bond, an amide bond, a urethane bond, or a urea bond, and is preferably an ether bond or an ester bond.
R 8 represents a monovalent organic group having a lactone structure.
nは、式(5)で表わされる繰り返し単位内における−R0−Z−で表わされる構造の繰り返し数であり、0〜5の整数を表す。nは1であることが好ましい。
R9は、水素原子、ハロゲン原子又は置換基を有してもよいアルキル基を表す。
n is the repeating number of the structure represented by —R 0 —Z— in the repeating unit represented by the formula (5), and represents an integer of 0 to 5. n is preferably 1.
R 9 represents a hydrogen atom, a halogen atom or an alkyl group which may have a substituent.
R0のアルキレン基、シクロアルキレン基は置換基を有してよい。
Zは好ましくは、エーテル結合、エステル結合であり、特に好ましくはエステル結合である。
The alkylene group and cycloalkylene group represented by R 0 may have a substituent.
Z is preferably an ether bond or an ester bond, and particularly preferably an ester bond.
R9のアルキル基は、炭素数1〜4のアルキル基が好ましく、メチル基、エチル基がより好ましく、メチル基が特に好ましい。R9におけるアルキル基は置換されていてもよく、置換基としては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子等のハロゲン原子やメルカプト基、ヒドロキシ基、メトキシ基、エトキシ基、イソプロポキシ基、t−ブトキシ基、ベンジルオキシ基等のアルコキシ基、アセチル基、プロピオニル基等のアシル基、アセトキシ基が挙げられる。R9は、水素原子、メチル基、トリフルオロメチル基、ヒドロキシメチル基が好ましい。 The alkyl group for R 9 is preferably an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, more preferably a methyl group or an ethyl group, and particularly preferably a methyl group. The alkyl group in R 9 may be substituted, and examples of the substituent include halogen atoms such as fluorine atom, chlorine atom and bromine atom, mercapto group, hydroxy group, methoxy group, ethoxy group, isopropoxy group, t -Alkoxy groups such as butoxy group and benzyloxy group, acyl groups such as acetyl group and propionyl group, and acetoxy groups. R 9 is preferably a hydrogen atom, a methyl group, a trifluoromethyl group, or a hydroxymethyl group.
R0における好ましい鎖状アルキレン基としては炭素数が1〜10の鎖状のアルキレンが好ましく、より好ましくは炭素数1〜5であり、例えば、メチレン基、エチレン基、プロピレン基等が挙げられる。好ましいシクロアルキレンとしては、炭素数3〜20のシクロアルキレンであり、例えば、シクロヘキシレン、シクロペンチレン、ノルボルニレン、アダマンチレン等が挙げられる。本発明の効果を発現するためには鎖状アルキレン基がより好ましいく、メチレン基であることが更に好ましい。 Preferable chain alkylene group in R 0 is preferably a chain alkylene having 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 5 carbon atoms, and examples thereof include a methylene group, an ethylene group, and a propylene group. Preferred cycloalkylene is cycloalkylene having 3 to 20 carbon atoms, and examples thereof include cyclohexylene, cyclopentylene, norbornylene, adamantylene and the like. In order to exhibit the effect of the present invention, a chain alkylene group is more preferable, and a methylene group is further preferable.
R8で表されるラクトン構造を有する置換基は、ラクトン構造を有していれば限定されるものではなく、具体例として上述した一般式(LC1−1)〜(LC1−17)で表されるラクトン構造が挙げられ、これらのうち(LC1−4)で表わされる構造が特に好ましい。また、(LC1−1)〜(LC1−17)におけるn2は2以下のものがより好ましい。 The substituent having a lactone structure represented by R 8 is not limited as long as it has a lactone structure, and is represented by the general formulas (LC1-1) to (LC1-17) described above as specific examples. Among them, the structure represented by (LC1-4) is particularly preferable. Further, n 2 in (LC1-1) to (LC1-17) is more preferably 2 or less.
また、R8は無置換のラクトン構造を有する1価の有機基、或いはメチル基、シアノ基又はアルコキシカルボニル基を置換基として有するラクトン構造を有する1価の有機基が好ましく、シアノ基を置換基として有するラクトン構造(シアノラクトン)を有する1価の有機基がより好ましい。 R 8 is preferably a monovalent organic group having an unsubstituted lactone structure or a monovalent organic group having a lactone structure having a methyl group, a cyano group or an alkoxycarbonyl group as a substituent. A monovalent organic group having a lactone structure (cyanolactone) as is more preferable.
以下に一般式(5)で表されるラクトン構造を有する基を有する繰り返し単位の具体例を示すが、本発明はこれに限定されるものではない。
下記具体例中、Rは、水素原子、置換基を有していてもよいアルキル基またはハロゲン原子を表し、好ましくは、水素原子、メチル基、置換基を有するアルキル基であるヒドロキシメチル基、アセトキシメチル基を表す。
In the following specific examples, R represents a hydrogen atom, an alkyl group which may have a substituent, or a halogen atom, and preferably a hydrogen atom, a methyl group, a hydroxymethyl group which is an alkyl group having a substituent, acetoxy Represents a methyl group.
ラクトン構造を有する繰り返し単位としては、下記一般式(5−1)で表される繰り返し単位がより好ましい。
一般式(5−1)に於いて、
R9、A、R0、Z、及びnは、上記一般式(5)と同義である。
R10は、複数個ある場合にはそれぞれ独立に、アルキル基、シクロアルキル基、アシルオキシ基、−CO2R7、シアノ基、水酸基又はアルコキシ基を表し、複数個ある場合には2つのR10が結合し、環を形成していてもよい。R7は水素原子、炭素数1〜20の直鎖状又は分岐状のアルキル基、またはシクロアルキル基を示す。
In general formula (5-1),
R 9 , A, R 0 , Z, and n have the same meaning as in the general formula (5).
R 10 independently represents an alkyl group, a cycloalkyl group, an acyloxy group, —CO 2 R 7 , a cyano group, a hydroxyl group, or an alkoxy group when there are a plurality of R 10 s, and when there are a plurality of R 10 s, two R 10 May combine to form a ring. R 7 represents a hydrogen atom, a linear or branched alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, or a cycloalkyl group.
Xは、アルキレン基、酸素原子または硫黄原子を表す。
mは、置換基数であって、0〜5の整数を表す。mは0〜1であることが好ましい。
X represents an alkylene group, an oxygen atom or a sulfur atom.
m is the number of substituents and represents an integer of 0 to 5. m is preferably 0 to 1.
R10のアルキル基としては、炭素数1〜4のアルキル基が好ましく、メチル基、エチル基、がより好ましく、メチル基が最も好ましい。シクロアルキル基としては、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル基を挙げることができる。アシルオキシ基としては、ホルミルオキシ、アセトキシ、プロピオニルオキシ、ブチリルオキシ、イソブチリルオキシ、バレリルオキシ、ピバロイルオキシ、ヘキサノイルオキシ、オクタノイルオキシ、デカノイルオキシ、ラウロイルオキシ、ミリストイルオキシ、パルミトイルオキシ、ステアロイルオキシ、トリフルオロアセトキシ、ペンタフルオロプロピオニルオキシ、ヘプタフルオロブチリルオキシ等が挙げられる。−CO2R7としては、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、n−ブトキシカルボニル基、t−ブトキシカルボニル基等を挙げることができる。アルコキシ基としては、メトキシ、エトキシ、n - プロポキシ、イソプロポキシ、n - ブトキシ、イソブトキシ、s - ブトキシ、t - ブトキシ、n-ペンチルオキシ、n-ヘキシルオキシ、n-ヘプチルオキシ、n-オクチルオキシ、2−エチルヘキシルオキシ、ヘキサフルオロイソプロピルオキシ基等が挙げられる。R10としてのこれらの基は置換基を有していてもよく、該置換基としてはヒドロキシ基、メトキシ基、エトキシ基などのアルコキシ基、シアノ基、フッ素原子などのハロゲン原子を挙げることができる。R10としては、−CO2R7が好ましく、特にメトキシカルボニル基であることが好ましい。 The alkyl group for R 10 is preferably an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, more preferably a methyl group or an ethyl group, and most preferably a methyl group. Examples of the cycloalkyl group include cyclopropyl, cyclobutyl, cyclopentyl, and cyclohexyl groups. Acyloxy groups include formyloxy, acetoxy, propionyloxy, butyryloxy, isobutyryloxy, valeryloxy, pivaloyloxy, hexanoyloxy, octanoyloxy, decanoyloxy, lauroyloxy, myristoyloxy, palmitoyloxy, stearoyloxy, trifluoro Examples include acetoxy, pentafluoropropionyloxy, heptafluorobutyryloxy and the like. Examples of —CO 2 R 7 include a methoxycarbonyl group, an ethoxycarbonyl group, an n-butoxycarbonyl group, and a t-butoxycarbonyl group. Examples of the alkoxy group include methoxy, ethoxy, n-propoxy, isopropoxy, n-butoxy, isobutoxy, s-butoxy, t-butoxy, n-pentyloxy, n-hexyloxy, n-heptyloxy, n-octyloxy, 2-ethylhexyloxy, a hexafluoroisopropyloxy group, etc. are mentioned. These groups as R 10 may have a substituent, and examples of the substituent include an alkoxy group such as a hydroxy group, a methoxy group and an ethoxy group, and a halogen atom such as a cyano group and a fluorine atom. . R 10 is preferably —CO 2 R 7 , particularly preferably a methoxycarbonyl group.
また、mが1以上の場合、R10のうち少なくとも1つはラクトンのカルボニル基のα位またはβ位にあることが好ましく、特にα位にあることが好ましい。
Xのアルキレン基としてはメチレン基、エチレン基等が挙げられる。Xはメチレン基又は酸素原子であることが好ましい。
When m is 1 or more, at least one of R 10 is preferably at the α-position or β-position of the carbonyl group of the lactone, particularly preferably at the α-position.
Examples of the alkylene group for X include a methylene group and an ethylene group. X is preferably a methylene group or an oxygen atom.
一般式(5−1)で表されるラクトン構造を有する基を有する繰り返し単位の具体例を示すが、本発明はこれに限定されるものではない。式中、Rは、水素原子、置換基を有していてもよいアルキル基またはハロゲン原子を表し、好ましくは、水素原子、メチル基、ヒドロキシメチル基、アセトキシメチル基を表す。
一般式(5)で表わされる繰り返し単位の含有率は、複数種類含有する場合は合計して樹脂中の全繰り返し単位に対し、15〜60mol%が好ましく、より好ましくは20〜60mol%、更に好ましくは30〜50mol%である。 The content of the repeating unit represented by the general formula (5) is preferably from 15 to 60 mol%, more preferably from 20 to 60 mol%, still more preferably based on the total repeating units in the resin when a plurality of types are contained. Is 30-50 mol%.
樹脂(A)は、一般式(5)で表わされる単位以外にも、ラクトン基を有する繰り返し単位を含有していてもよい。 Resin (A) may contain the repeating unit which has a lactone group other than the unit represented by General formula (5).
一般式(5)で表わされる単位以外のラクトン構造を有する繰り返し単位としては、下記一般式(AII’)で表される繰り返し単位も好ましい。
一般式(AII’)中、
Rb0は、水素原子、ハロゲン原子又は置換基を有してもよい炭素数1〜4のアルキル基を表す。Rb0のアルキル基が有していてもよい好ましい置換基としては、水酸基、ハロゲン原子が挙げられる。Rb0のハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、沃素原子を挙げることができる。好ましくは、水素原子、メチル基、ヒドロキシメチル基、トリフルオロメチル基であり、水素原子、メチル基が特に好ましい。
In general formula (AII ′),
Rb 0 represents a hydrogen atom, a halogen atom or an optionally substituted alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. Preferred substituents that the alkyl group represented by Rb 0 may have include a hydroxyl group and a halogen atom. Examples of the halogen atom for Rb 0 include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom. Preferred are a hydrogen atom, a methyl group, a hydroxymethyl group, and a trifluoromethyl group, and a hydrogen atom and a methyl group are particularly preferred.
Vは、一般式(LC1−1)〜(LC1−17)の内のいずれかで示される構造を有する基を表す。
一般式(5)で表わされる単位以外のラクトン基を有する繰り返し単位の具体例を以下に挙げるが、本発明はこれらに限定されない。具体例中、RxはH,CH3,CH2OH,またはCF3を表す。最適なラクトン基を選択することにより、パターンプロファイル、疎密依存性が良好となる。
Specific examples of the repeating unit having a lactone group other than the unit represented by the general formula (5) are given below, but the present invention is not limited thereto. In specific examples, Rx represents H, CH 3 , CH 2 OH, or CF 3 . By selecting an optimal lactone group, the pattern profile and the density dependency are improved.
ラクトン基を有する繰り返し単位は、通常光学異性体が存在するが、いずれの光学異性体を用いてもよい。また、1種の光学異性体を単独で用いても、複数の光学異性体混合して用いてもよい。1種の光学異性体を主に用いる場合、その光学純度(ee)が90以上のものが好ましく、より好ましくは95以上である。 The repeating unit having a lactone group usually has an optical isomer, but any optical isomer may be used. One optical isomer may be used alone, or a plurality of optical isomers may be mixed and used. When one kind of optical isomer is mainly used, the optical purity (ee) thereof is preferably 90 or more, more preferably 95 or more.
一般式(5)で表わされる繰り返し単位以外のラクトンを有する繰り返し単位の含有率は、複数種類含有する場合は合計して樹脂中の全繰り返し単位に対し、15〜60mol%が好ましく、より好ましくは20〜50mol%、更に好ましくは30〜50mol%である。 The content of the repeating unit having a lactone other than the repeating unit represented by the general formula (5) is preferably 15 to 60 mol% in total with respect to all the repeating units in the resin when more than one type is contained, more preferably It is 20-50 mol%, More preferably, it is 30-50 mol%.
本発明の効果を高めるために、上述した一般式(5)から選ばれる2種以上のラクトン繰り返し単位を併用することも可能である。併用する場合には一般式(5)の内、nが1であるラクトン繰り返し単位から2種以上を選択し併用することが好ましい。また、一般式(AII’)から選ばれるラクトン繰り返し単位と一般式(5)の内、nが1であるラクトン繰り返し単位を併用することも好ましい。 In order to enhance the effect of the present invention, two or more lactone repeating units selected from the above general formula (5) can be used in combination. When using together, it is preferable to select and use 2 or more types from the lactone repeating unit in which n is 1 in general formula (5). Moreover, it is also preferable to use together the lactone repeating unit selected from general formula (AII '), and the lactone repeating unit whose n is 1 among general formula (5).
樹脂(A)は、水酸基又はシアノ基を有する、上述した一般式で表される繰り返し単位以外の繰り返し単位を有することが好ましい。これにより基板密着性、現像液親和性が向上する。水酸基又はシアノ基を有する繰り返し単位は、水酸基又はシアノ基で置換された脂環炭化水素構造を有する繰り返し単位であることが好ましく、また酸分解性基を有さないことが好ましい。水酸基又はシアノ基で置換された脂環炭化水素構造に於ける、脂環炭化水素構造としては、アダマンチル基、ジアマンチル基、ノルボルナン基が好ましい。好ましい水酸基又はシアノ基で置換された脂環炭化水素構造としては、下記一般式(VIIa)〜(VIId)で表される部分構造が好ましい。
一般式(VIIa)〜(VIIc)に於いて、
R2c〜R4cは、各々独立に、水素原子、水酸基又はシアノ基を表す。ただし、R2c〜R4cの内の少なくとも1つは、水酸基又はシアノ基を表す。好ましくは、R2c〜R4cの内の1つ又は2つが、水酸基で、残りが水素原子である。一般式(VIIa)に於いて、更に好ましくは、R2c〜R4cの内の2つが、水酸基で、残りが水素原子である。
In general formulas (VIIa) to (VIIc),
R 2 c to R 4 c each independently represents a hydrogen atom, a hydroxyl group or a cyano group. However, at least one of R 2 c to R 4 c represents a hydroxyl group or a cyano group. Preferably, one or two of R 2 c to R 4 c are a hydroxyl group and the remaining is a hydrogen atom. In general formula (VIIa), more preferably, two of R 2 c to R 4 c are hydroxyl groups and the remaining are hydrogen atoms.
一般式(VIIa)〜(VIId)で表される部分構造を有する繰り返し単位としては、下記一般式(AIIa)〜(AIId)で表される繰り返し単位を挙げることができる。
一般式(AIIa)〜(AIId)に於いて、
R1cは、水素原子、メチル基、トリフロロメチル基又はヒドロキシメチル基を表す。
R2c〜R4cは、一般式(VIIa)〜(VIIc)に於ける、R2c〜R4cと同義である。
In the general formulas (AIIa) to (AIId),
R 1 c represents a hydrogen atom, a methyl group, a trifluoromethyl group or a hydroxymethyl group.
R 2 c to R 4 c are in the general formula (VIIa) ~ (VIIc), same meanings as R 2 c~R 4 c.
水酸基又はシアノ基 を有する繰り返し単位の含有率は、樹脂(A)中の全繰り返し単位に対し、5〜40mol%が好ましく、より好ましくは5〜30mol%、更に好ましくは10〜25mol%である。
水酸基又はシアノ基を有する繰り返し単位の具体例を以下に挙げるが、本発明はこれらに限定されない。
Specific examples of the repeating unit having a hydroxyl group or a cyano group are given below, but the present invention is not limited thereto.
本発明の感活性光線性または感放射線性樹脂組成物に用いられる樹脂は、アルカリ可溶性基を有する繰り返し単位を有してもよい。アルカリ可溶性基としてはカルボキシル基、スルホンアミド基、スルホニルイミド基、ビスルスルホニルイミド基、α位が電子求引性基で置換された脂肪族アルコール(例えばヘキサフロロイソプロパノール基)が挙げられ、カルボキシル基を有する繰り返し単位を有することがより好ましい。アルカリ可溶性基を有する繰り返し単位を含有することによりコンタクトホール用途での解像性が増す。アルカリ可溶性基を有する繰り返し単位としては、アクリル酸、メタクリル酸による繰り返し単位のような樹脂の主鎖に直接アルカリ可溶性基が結合している繰り返し単位、あるいは連結基を介して樹脂の主鎖にアルカリ可溶性基が結合している繰り返し単位、さらにはアルカリ可溶性基を有する重合開始剤や連鎖移動剤を重合時に用いてポリマー鎖の末端に導入、のいずれも好ましく、連結基は単環または多環の環状炭化水素構造を有していてもよい。特に好ましくはアクリル酸、メタクリル酸による繰り返し単位である。 The resin used in the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition of the present invention may have a repeating unit having an alkali-soluble group. Examples of the alkali-soluble group include a carboxyl group, a sulfonamide group, a sulfonylimide group, a bisulsulfonylimide group, and an aliphatic alcohol (for example, hexafluoroisopropanol group) substituted with an electron withdrawing group at the α-position. It is more preferable to have a repeating unit. By containing the repeating unit having an alkali-soluble group, the resolution in contact hole applications is increased. The repeating unit having an alkali-soluble group includes a repeating unit in which an alkali-soluble group is directly bonded to the main chain of the resin, such as a repeating unit of acrylic acid or methacrylic acid, or an alkali in the main chain of the resin through a linking group. Either a repeating unit to which a soluble group is bonded, or a polymerization initiator or chain transfer agent having an alkali-soluble group is used at the time of polymerization and introduced at the end of the polymer chain, and the linking group is monocyclic or polycyclic. It may have a cyclic hydrocarbon structure. Particularly preferred are repeating units of acrylic acid or methacrylic acid.
アルカリ可溶性基を有する繰り返し単位の好ましい一形態として、下記一般式(6)で表される繰り返し単位が挙げられる。
一般式(6)において、R13は水素原子又は置換基を有してもよいメチル基を示す。nは1又は2を示す。 In the general formula (6), R 13 represents a hydrogen atom or a methyl group which may have a substituent. n represents 1 or 2.
n=1の場合、X2は単結合、−O−、−C(=O)−O−R14−又は−C(=O)−NH−R14−であり、R14は単結合、炭素数1〜4の直鎖状又は分岐状のアルキレン基、又はシクロアルキレン基であり、エステル基又はエーテル基を有していてもよい。 When n = 1, X 2 is a single bond, —O—, —C (═O) —O—R 14 — or —C (═O) —NH—R 14 —, R 14 is a single bond, It is a C1-C4 linear or branched alkylene group or a cycloalkylene group, and may have an ester group or an ether group.
n=2の場合、X2は
であり、R14aは、炭素数1〜10の直鎖状又は分岐状アルキレン基、又はシクロアルキレン基から水素原子が1個脱離した基であり、エステル基又はエーテル基を有していてもよい。 R 14a is a linear or branched alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, or a group in which one hydrogen atom is eliminated from a cycloalkylene group, and may have an ester group or an ether group. Good.
R11は単結合、炭素数1〜12の直鎖状又は分岐状のアルキレン基、又はシクロアルキレン基であり、R12は水素原子、フッ素原子、メチル基、トリフルオロメチル基又はジフルオロメチル基、又はR11と結合してこれらが結合する炭素原子と共に炭素数3〜10の環(但し、芳香環は除く)を形成してもよく、環の中にエーテル基、又はフッ素で置換されたアルキレン基を有していてもよい。 R 11 is a single bond, a linear or branched alkylene group having 1 to 12 carbon atoms, or a cycloalkylene group, and R 12 is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group, a trifluoromethyl group or a difluoromethyl group, Alternatively, it may form a ring having 3 to 10 carbon atoms (excluding an aromatic ring) together with the carbon atom to which R 11 is bonded to these, and is an alkylene substituted with an ether group or fluorine in the ring It may have a group.
R14、R14a、R11におけるアルキレン基としては、例えば、メチレン基、エチレン基、プロピレン基等が挙げられる。シクロアルキレンとしては、好ましくは炭素数3〜20の環状アルキレンであり、例えば、シクロヘキシレン、シクロペンチレン、ノルボルニレン、アダマンチレン等が挙げられる。
アルカリ可溶性基を有する繰り返し単位の含有率は、樹脂(A)中の全繰り返し単位に対し、0〜20mol%が好ましく、より好ましくは3〜15mol%、更に好ましくは5〜10mol%である。
アルカリ可溶性基を有する繰り返し単位の具体例を以下に示すが、本発明は、これに限定されるものではない。
As for the content rate of the repeating unit which has an alkali-soluble group, 0-20 mol% is preferable with respect to all the repeating units in resin (A), More preferably, it is 3-15 mol%, More preferably, it is 5-10 mol%.
Specific examples of the repeating unit having an alkali-soluble group are shown below, but the present invention is not limited thereto.
さらに、アルカリ可溶性基を有する繰り返し単位に対応する単量体の具体例を以下に示すが、本発明は、これに限定されるものではない。
本発明の樹脂(A)は、更に極性基を持たない脂環炭化水素構造を有し、酸分解性を示さない繰り返し単位を有することができる。このような繰り返し単位としては、一般式(7)で表される繰り返し単位が挙げられる。
一般式(7)中、R5は少なくとも一つの環状構造を有し、水酸基及びシアノ基のいずれも有さない炭化水素基を表す。
Raは水素原子、アルキル基又は−CH2−O−Ra2基を表す。式中、Ra2は、水素原子、アルキル基又はアシル基を表す。Raは、水素原子、メチル基、ヒドロキシメチル基、トリフルオロメチル基が好ましく、水素原子、メチル基が特に好ましい。
In General Formula (7), R 5 represents a hydrocarbon group having at least one cyclic structure and having neither a hydroxyl group nor a cyano group.
Ra represents a hydrogen atom, an alkyl group, or a —CH 2 —O—Ra 2 group. In the formula, Ra 2 represents a hydrogen atom, an alkyl group or an acyl group. Ra is preferably a hydrogen atom, a methyl group, a hydroxymethyl group or a trifluoromethyl group, particularly preferably a hydrogen atom or a methyl group.
R5が有する環状構造には、単環式炭化水素基及び多環式炭化水素基が含まれる。単環式炭化水素基としては、たとえば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロへプチル基、シクロオクチル基などの炭素数3から12のシクロアルキル基、シクロへキセニル基など炭素数3から12のシクロアルケニル基が挙げられる。好ましい単環式炭化水素基としては、炭素数3から7の単環式炭化水素基であり、より好ましくは、シクロペンチル基、シクロヘキシル基が挙げられる。 The cyclic structure possessed by R 5 includes a monocyclic hydrocarbon group and a polycyclic hydrocarbon group. Examples of the monocyclic hydrocarbon group include cycloalkenyl having 3 to 12 carbon atoms such as cyclopentyl group, cyclohexyl group, cycloheptyl group, cyclooctyl group and the like, and cycloalkyl groups having 3 to 12 carbon atoms and cyclohexenyl group. Groups. Preferable monocyclic hydrocarbon groups are monocyclic hydrocarbon groups having 3 to 7 carbon atoms, and more preferable examples include a cyclopentyl group and a cyclohexyl group.
多環式炭化水素基には環集合炭化水素基、架橋環式炭化水素基が含まれ、環集合炭化水素基の例としては、ビシクロヘキシル基、パーヒドロナフタレニル基などが含まれる。架橋環式炭化水素環として、例えば、ピナン、ボルナン、ノルピナン、ノルボルナン、ビシクロオクタン環(ビシクロ[2.2.2]オクタン環、ビシクロ[3.2.1]オクタン環等)などの2環式炭化水素環及び、ホモブレダン、アダマンタン、トリシクロ[5.2.1.02,6]デカン、トリシクロ[4.3.1.12,5]ウンデカン環などの3環式炭化水素環、テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカン、パーヒドロ−1,4−メタノ−5,8−メタノナフタレン環などの4環式炭化水素環などが挙げられる。また、架橋環式炭化水素環には、縮合環式炭化水素環、例えば、パーヒドロナフタレン(デカリン)、パーヒドロアントラセン、パーヒドロフェナントレン、パーヒドロアセナフテン、パーヒドロフルオレン、パーヒドロインデン、パーヒドロフェナレン環などの5〜8員シクロアルカン環が複数個縮合した縮合環も含まれる。 The polycyclic hydrocarbon group includes a ring assembly hydrocarbon group and a bridged cyclic hydrocarbon group, and examples of the ring assembly hydrocarbon group include a bicyclohexyl group and a perhydronaphthalenyl group. As the bridged cyclic hydrocarbon ring, for example, bicyclic such as pinane, bornane, norpinane, norbornane, bicyclooctane ring (bicyclo [2.2.2] octane ring, bicyclo [3.2.1] octane ring, etc.) Hydrocarbon rings and tricyclic hydrocarbon rings such as homobredan, adamantane, tricyclo [5.2.1.0 2,6 ] decane, tricyclo [4.3.1.1 2,5 ] undecane ring, tetracyclo [ 4.4.0.1 2,5 . 1 7,10 ] dodecane, and tetracyclic hydrocarbon rings such as perhydro-1,4-methano-5,8-methanonaphthalene ring. The bridged cyclic hydrocarbon ring includes a condensed cyclic hydrocarbon ring such as perhydronaphthalene (decalin), perhydroanthracene, perhydrophenanthrene, perhydroacenaphthene, perhydrofluorene, perhydroindene, perhydroindene. A condensed ring in which a plurality of 5- to 8-membered cycloalkane rings such as a phenalene ring are condensed is also included.
好ましい架橋環式炭化水素環として、ノルボルニル基、アダマンチル基、ビシクロオクタニル基、トリシクロ[5、2、1、02,6]デカニル基、などが挙げられる。より好ましい架橋環式炭化水素環としてノルボニル基、アダマンチル基が挙げられる。 Preferred examples of the bridged cyclic hydrocarbon ring include a norbornyl group, an adamantyl group, a bicyclooctanyl group, a tricyclo [5,2,1,0 2,6 ] decanyl group, and the like. More preferable examples of the bridged cyclic hydrocarbon ring include a norbornyl group and an adamantyl group.
これらの脂環式炭化水素基は置換基を有していても良く、好ましい置換基としてはハロゲン原子、アルキル基、保護基で保護されたヒドロキシル基、保護基で保護されたアミノ基などが挙げられる。好ましいハロゲン原子としては臭素、塩素、フッ素原子、好ましいアルキル基としてはメチル、エチル、ブチル、t−ブチル基が挙げられる。上記のアルキル基はさらに置換基を有していても良く、更に有していてもよい置換基としては、ハロゲン原子、アルキル基、保護基で保護されたヒドロキシル基、保護基で保護されたアミノ基を挙げることができる。 These alicyclic hydrocarbon groups may have a substituent, and preferred substituents include a halogen atom, an alkyl group, a hydroxyl group protected with a protecting group, an amino group protected with a protecting group, and the like. It is done. Preferred halogen atoms include bromine, chlorine and fluorine atoms, and preferred alkyl groups include methyl, ethyl, butyl and t-butyl groups. The above alkyl group may further have a substituent, and the substituent that may further have a halogen atom, an alkyl group, a hydroxyl group protected with a protecting group, an amino protected with a protecting group The group can be mentioned.
保護基としては、たとえばアルキル基、シクロアルキル基、アラルキル基、置換メチル基、置換エチル基、アルコキシカルボニル基、アラルキルオキシカルボニル基が挙げられる。好ましいアルキル基としては、炭素数1〜4のアルキル基、好ましい置換メチル基としてはメトキシメチル、メトキシチオメチル、ベンジルオキシメチル、t−ブトキシメチル、2−メトキシエトキシメチル基、好ましい置換エチル基としては、1−エトキシエチル、1−メチル−1−メトキシエチル、好ましいアシル基としては、ホルミル、アセチル、プロピオニル、ブチリル、イソブチリル、バレリル、ピバロイル基などの炭素数1〜6の脂肪族アシル基、アルコキシカルボニル基としては炭素数1〜4のアルコキシカルボニル基などが挙げられる。 Examples of the protecting group include an alkyl group, a cycloalkyl group, an aralkyl group, a substituted methyl group, a substituted ethyl group, an alkoxycarbonyl group, and an aralkyloxycarbonyl group. Preferred alkyl groups include alkyl groups having 1 to 4 carbon atoms, preferred substituted methyl groups include methoxymethyl, methoxythiomethyl, benzyloxymethyl, t-butoxymethyl, 2-methoxyethoxymethyl groups, and preferred substituted ethyl groups. 1-ethoxyethyl, 1-methyl-1-methoxyethyl, preferred acyl groups include formyl, acetyl, propionyl, butyryl, isobutyryl, valeryl, pivaloyl groups, etc., aliphatic acyl groups having 1 to 6 carbon atoms, alkoxycarbonyl Examples of the group include an alkoxycarbonyl group having 1 to 4 carbon atoms.
極性基を持たない脂環炭化水素構造を有し、酸分解性を示さない繰り返し単位の含有率は、樹脂(A)中の全繰り返し単位に対し、0〜40モル%が好ましく、より好ましくは0〜20モル%である。
極性基を持たない脂環炭化水素構造を有し、酸分解性を示さない繰り返し単位の具体例を以下に挙げるが、本発明はこれらに限定されない。式中、Raは、H、CH3、CH2OH、又はCF3を表す。
Specific examples of the repeating unit having an alicyclic hydrocarbon structure having no polar group and not exhibiting acid decomposability are shown below, but the present invention is not limited thereto. In the formula, Ra represents H, CH 3 , CH 2 OH, or CF 3 .
本発明の感活性光線性または感放射線性樹脂組成物に用いられる樹脂は、上記の繰り返し構造単位以外に、ドライエッチング耐性や標準現像液適性、基板密着性、レジストプロファイル、さらにレジストの一般的な必要な特性である解像力、耐熱性、感度等を調節する目的で様々な繰り返し構造単位を有することができる。 Resins used in the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition of the present invention include, in addition to the above repeating structural units, dry etching resistance, standard developer suitability, substrate adhesion, resist profile, and general resists. Various repeating structural units can be included for the purpose of adjusting required properties such as resolution, heat resistance, and sensitivity.
このような繰り返し構造単位としては、下記の単量体に相当する繰り返し構造単位を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。 Examples of such repeating structural units include, but are not limited to, repeating structural units corresponding to the following monomers.
これにより、本発明の感活性光線性または感放射線性樹脂組成物に用いられる樹脂に要求される性能、特に、
(1)塗布溶剤に対する溶解性、
(2)製膜性(ガラス転移点)、
(3)アルカリ現像性、
(4)膜べり(親疎水性、アルカリ可溶性基選択)、
(5)未露光部の基板への密着性、
(6)ドライエッチング耐性、
等の微調整が可能となる。
Thereby, the performance required for the resin used in the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition of the present invention, in particular,
(1) Solubility in coating solvent,
(2) Film formability (glass transition point),
(3) Alkali developability,
(4) Membrane slip (hydrophobic, alkali-soluble group selection),
(5) Adhesion of unexposed part to substrate,
(6) Dry etching resistance,
Etc. can be finely adjusted.
このような単量体として、例えばアクリル酸エステル類、メタクリル酸エステル類、アクリルアミド類、メタクリルアミド類、アリル化合物、ビニルエーテル類、ビニルエステル類等から選ばれる付加重合性不飽和結合を1個有する化合物等を挙げることができる。 As such a monomer, for example, a compound having one addition polymerizable unsaturated bond selected from acrylic acid esters, methacrylic acid esters, acrylamides, methacrylamides, allyl compounds, vinyl ethers, vinyl esters, etc. Etc.
その他にも、上記種々の繰り返し構造単位に相当する単量体と共重合可能である付加重合性の不飽和化合物であれば、共重合されていてもよい。 In addition, any addition-polymerizable unsaturated compound that can be copolymerized with monomers corresponding to the above various repeating structural units may be copolymerized.
本発明の感活性光線性または感放射線性樹脂組成物に用いられる樹脂(A)において、各繰り返し構造単位の含有モル比はレジストのドライエッチング耐性や標準現像液適性、基板密着性、レジストプロファイル、さらにはレジストの一般的な必要性能である解像力、耐熱性、感度等を調節するために適宜設定される。 In the resin (A) used in the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition of the present invention, the content molar ratio of each repeating structural unit is resist dry etching resistance, standard developer suitability, substrate adhesion, resist profile, Furthermore, it is appropriately set in order to adjust the resolution, heat resistance, sensitivity, etc., which are general required performances of the resist.
本発明の感活性光線性または感放射線性樹脂組成物が、ArF露光用であるとき、ArF光への透明性の点から本発明の感活性光線性または感放射線性樹脂組成物に用いられる樹脂(A)は芳香族基を有さないことが好ましい。
また、本発明の樹脂(A)は、前述した疎水性樹脂(C)との相溶性の観点から、フッ素原子及び珪素原子を含有しないことが好ましい。
Resin used for the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition of the present invention from the viewpoint of transparency to ArF light when the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition of the present invention is for ArF exposure (A) preferably has no aromatic group.
Moreover, it is preferable that the resin (A) of this invention does not contain a fluorine atom and a silicon atom from a compatible viewpoint with hydrophobic resin (C) mentioned above.
本発明の感活性光線性または感放射線性樹脂組成物に用いられる樹脂(A)として好ましくは、繰り返し単位のすべてが(メタ)アクリレート系繰り返し単位で構成されたものである。この場合、繰り返し単位のすべてがメタクリレート系繰り返し単位であるもの、繰り返し単位のすべてがアクリレート系繰り返し単位であるもの、繰り返し単位のすべてがメタクリレート系繰り返し単位とアクリレート系繰り返し単位とによるもののいずれのものでも用いることができるが、アクリレート系繰り返し単位が全繰り返し単位の50mol%以下であることが好ましい。より好ましくは、酸分解性基を有する(メタ)アクリレート系繰り返し単位20〜50モル%、ラクトン基を有する(メタ)アクリレート系繰り返し単位20〜50モル%、水酸基又はシアノ基で置換された脂環炭化水素構造を有する(メタ)アクリレート系繰り返し単位5〜30モル%、更にその他の(メタ)アクリレート系繰り返し単位を0〜20モル%含む共重合ポリマーである。 The resin (A) used in the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition of the present invention is preferably one in which all of the repeating units are composed of (meth) acrylate repeating units. In this case, all of the repeating units are methacrylate repeating units, all of the repeating units are acrylate repeating units, or all of the repeating units are methacrylate repeating units and acrylate repeating units. Although it can be used, the acrylate-based repeating unit is preferably 50 mol% or less of the total repeating units. More preferably, the (meth) acrylate repeating unit having an acid-decomposable group is 20 to 50 mol%, the (meth) acrylate repeating unit having a lactone group is 20 to 50 mol%, and the alicyclic ring is substituted with a hydroxyl group or a cyano group. It is a copolymer containing 5 to 30 mol% of a (meth) acrylate-based repeating unit having a hydrocarbon structure and further 0 to 20 mol% of another (meth) acrylate-based repeating unit.
本発明の樹脂(A)は、常法に従って(例えばラジカル重合)合成することができる。例えば、一般的合成方法としては、モノマー種および開始剤を溶剤に溶解させ、加熱することにより重合を行う一括重合法、加熱溶剤にモノマー種と開始剤の溶液を1〜10時間かけて滴下して加える滴下重合法などが挙げられ、滴下重合法が好ましい。反応溶媒としては、例えばテトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン、ジイソプロピルエーテルなどのエーテル類やメチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンのようなケトン類、酢酸エチルのようなエステル溶媒、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミドなどのアミド溶剤、さらには後述のプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテル、シクロヘキサノンのような本発明の組成物を溶解する溶媒が挙げられる。より好ましくは本発明の感活性光線性または感放射線性樹脂組成物に用いられる溶剤と同一の溶剤を用いて重合することが好ましい。これにより保存時のパーティクルの発生が抑制できる。 The resin (A) of the present invention can be synthesized according to a conventional method (for example, radical polymerization). For example, as a general synthesis method, a monomer polymerization method in which a monomer species and an initiator are dissolved in a solvent and the polymerization is performed by heating, and a solution of the monomer species and the initiator is dropped into the heating solvent over 1 to 10 hours. The dropping polymerization method is added, and the dropping polymerization method is preferable. Examples of the reaction solvent include ethers such as tetrahydrofuran, 1,4-dioxane, diisopropyl ether, ketones such as methyl ethyl ketone and methyl isobutyl ketone, ester solvents such as ethyl acetate, amide solvents such as dimethylformamide and dimethylacetamide, Furthermore, the solvent which melt | dissolves the composition of this invention like the below-mentioned propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether, and cyclohexanone is mentioned. More preferably, the polymerization is performed using the same solvent as the solvent used in the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition of the present invention. Thereby, generation | occurrence | production of the particle at the time of a preservation | save can be suppressed.
重合反応は窒素やアルゴンなど不活性ガス雰囲気下で行われることが好ましい。重合開始剤としては市販のラジカル開始剤(アゾ系開始剤、パーオキサイドなど)を用いて重合を開始させる。ラジカル開始剤としてはアゾ系開始剤が好ましく、エステル基、シアノ基、カルボキシル基を有するアゾ系開始剤が好ましい。好ましい開始剤としては、アゾビスイソブチロニトリル、アゾビスジメチルバレロニトリル、ジメチル2,2‘−アゾビス(2−メチルプロピオネート)などが挙げられる。所望により開始剤を追加、あるいは分割で添加し、反応終了後、溶剤に投入して粉体あるいは固形回収等の方法で所望のポリマーを回収する。反応の濃度は5〜50質量%であり、好ましくは10〜30質量%である。反応温度は、通常10℃〜150℃であり、好ましくは30℃〜120℃、さらに好ましくは60〜100℃である。 The polymerization reaction is preferably performed in an inert gas atmosphere such as nitrogen or argon. As a polymerization initiator, a commercially available radical initiator (azo initiator, peroxide, etc.) is used to initiate the polymerization. As the radical initiator, an azo initiator is preferable, and an azo initiator having an ester group, a cyano group, or a carboxyl group is preferable. Preferred initiators include azobisisobutyronitrile, azobisdimethylvaleronitrile, dimethyl 2,2′-azobis (2-methylpropionate) and the like. If desired, an initiator is added or added in portions, and after completion of the reaction, it is put into a solvent and a desired polymer is recovered by a method such as powder or solid recovery. The concentration of the reaction is 5 to 50% by mass, preferably 10 to 30% by mass. The reaction temperature is usually 10 ° C to 150 ° C, preferably 30 ° C to 120 ° C, more preferably 60-100 ° C.
本発明の樹脂(A)の重量平均分子量は、GPC法によりポリスチレン換算値として、好ましくは1,000〜200,000であり、より好ましくは2,000〜20,000、更により好ましくは3,000〜15,000、特に好ましくは3,000〜10,000である。重量平均分子量を、1,000〜200,000とすることにより、耐熱性やドライエッチング耐性の劣化を防ぐことができ、且つ現像性が劣化したり、粘度が高くなって製膜性が劣化することを防ぐことができる。
分散度(分子量分布)は、通常1〜3であり、好ましくは1〜2.6、更に好ましくは1〜2、特に好ましくは1.4〜2.0の範囲のものが使用される。分子量分布の小さいものほど、解像度、レジスト形状が優れ、且つレジストパターンの側壁がスムーズであり、ラフネス性に優れる。
The weight average molecular weight of the resin (A) of the present invention is preferably 1,000 to 200,000, more preferably 2,000 to 20,000, still more preferably 3, as a polystyrene conversion value by GPC method. 000 to 15,000, particularly preferably 3,000 to 10,000. By setting the weight average molecular weight to 1,000 to 200,000, deterioration of heat resistance and dry etching resistance can be prevented, developability is deteriorated, and viscosity is increased, resulting in deterioration of film forming property. Can be prevented.
The dispersity (molecular weight distribution) is usually 1 to 3, preferably 1 to 2.6, more preferably 1 to 2, and particularly preferably 1.4 to 2.0. The smaller the molecular weight distribution, the better the resolution and the resist shape, and the smoother the side wall of the resist pattern, the better the roughness.
本発明の感活性光線性または感放射線性樹脂組成物の樹脂(A)の組成物全体中の配合量は、全固形分中50〜99質量%が好ましく、より好ましくは60〜98質量%である。
また、本発明の樹脂(A)は、1種で使用してもよいし、複数併用してもよい。
The blending amount of the resin (A) of the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition of the present invention in the entire composition is preferably 50 to 99% by mass, more preferably 60 to 98% by mass in the total solid content. is there.
Moreover, the resin (A) of the present invention may be used alone or in combination.
(B)活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物
本発明の組成物は、活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物(以下、「酸発生剤」ともいう)を含有する。
(B) Compound that generates acid upon irradiation with actinic ray or radiation The composition of the present invention contains a compound that generates acid upon irradiation with actinic ray or radiation (hereinafter also referred to as “acid generator”).
酸発生剤としては、公知のものであれば特に限定されないが、好ましくは下記一般式(ZI)、(ZII)、(ZIII)で表される化合物を挙げることができる。
上記一般式(ZI)において、
R201、R202及びR203は、各々独立に、有機基を表す。
In the general formula (ZI),
R 201 , R 202 and R 203 each independently represents an organic group.
R201、R202及びR203としての有機基の炭素数は、一般的に1〜30、好ましくは1〜20である。 The carbon number of the organic group as R 201 , R 202 and R 203 is generally 1-30, preferably 1-20.
また、R201〜R203のうち2つが結合して環構造を形成してもよく、環内に酸素原子、硫黄原子、エステル結合、アミド結合、カルボニル基を含んでいてもよい。R201〜R203の内の2つが結合して形成する基としては、アルキレン基(例えば、ブチレン基、ペンチレン基)を挙げることができる。 Two of R 201 to R 203 may be bonded to form a ring structure, and the ring may contain an oxygen atom, a sulfur atom, an ester bond, an amide bond, or a carbonyl group. The two of the group formed by bonding of the R 201 to R 203, there can be mentioned an alkylene group (e.g., butylene, pentylene).
Z-は、非求核性アニオン(求核反応を起こす能力が著しく低いアニオン)を表す。 Z − represents a non-nucleophilic anion (an anion having an extremely low ability to cause a nucleophilic reaction).
Z-としては、例えば、スルホン酸アニオン(脂肪族スルホン酸アニオン、芳香族スルホン酸アニオン、カンファースルホン酸アニオンなど)、カルボン酸アニオン(脂肪族カルボン酸アニオン、芳香族カルボン酸アニオン、アラルキルカルボン酸アニオンなど)、スルホニルイミドアニオン、ビス(アルキルスルホニル)イミドアニオン、トリス(アルキルスルホニル)メチドアニオン等を挙げられる。 Examples of Z − include a sulfonate anion (an aliphatic sulfonate anion, an aromatic sulfonate anion, a camphor sulfonate anion, etc.), a carboxylate anion (an aliphatic carboxylate anion, an aromatic carboxylate anion, an aralkyl carboxylate anion). Etc.), sulfonylimide anion, bis (alkylsulfonyl) imide anion, tris (alkylsulfonyl) methide anion and the like.
脂肪族スルホン酸アニオン及び脂肪族カルボン酸アニオンにおける脂肪族部位は、アルキル基であってもシクロアルキル基であってもよく、好ましくは炭素数1〜30の直鎖又は分岐のアルキル基及び炭素数3〜30のシクロアルキル基が挙げられる。 The aliphatic moiety in the aliphatic sulfonate anion and the aliphatic carboxylate anion may be an alkyl group or a cycloalkyl group, preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 30 carbon atoms and a carbon number. 3-30 cycloalkyl groups are mentioned.
芳香族スルホン酸アニオン及び芳香族カルボン酸アニオンにおける芳香族基としては、好ましくは炭素数6〜14のアリール基、例えば、フェニル基、トリル基、ナフチル基等を挙げることができる。 The aromatic group in the aromatic sulfonate anion and aromatic carboxylate anion is preferably an aryl group having 6 to 14 carbon atoms such as a phenyl group, a tolyl group, and a naphthyl group.
上記で挙げたアルキル基、シクロアルキル基及びアリール基は、置換基を有していてもよい。この具体例としては、ニトロ基、フッ素原子などのハロゲン原子、カルボキシル基、水酸基、アミノ基、シアノ基、アルコキシ基(好ましくは炭素数1〜15)、シクロアルキル基(好ましくは炭素数3〜15)、アリール基(好ましくは炭素数6〜14)、アルコキシカルボニル基(好ましくは炭素数2〜7)、アシル基(好ましくは炭素数2〜12)、アルコキシカルボニルオキシ基(好ましくは炭素数2〜7)、アルキルチオ基(好ましくは炭素数1〜15)、アルキルスルホニル基(好ましくは炭素数1〜15)、アルキルイミノスルホニル基(好ましくは炭素数2〜15)、アリールオキシスルホニル基(好ましくは炭素数6〜20)、アルキルアリールオキシスルホニル基(好ましくは炭素数7〜20)、シクロアルキルアリールオキシスルホニル基(好ましくは炭素数10〜20)、アルキルオキシアルキルオキシ基(好ましくは炭素数5〜20)、シクロアルキルアルキルオキシアルキルオキシ基(好ましくは炭素数8〜20)等を挙げることができる。各基が有するアリール基及び環構造については、置換基としてさらにアルキル基(好ましくは炭素数1〜15)を挙げることができる。 The alkyl group, cycloalkyl group and aryl group mentioned above may have a substituent. Specific examples thereof include nitro groups, halogen atoms such as fluorine atoms, carboxyl groups, hydroxyl groups, amino groups, cyano groups, alkoxy groups (preferably having 1 to 15 carbon atoms), cycloalkyl groups (preferably having 3 to 15 carbon atoms). ), An aryl group (preferably 6 to 14 carbon atoms), an alkoxycarbonyl group (preferably 2 to 7 carbon atoms), an acyl group (preferably 2 to 12 carbon atoms), an alkoxycarbonyloxy group (preferably 2 to 2 carbon atoms). 7), an alkylthio group (preferably 1 to 15 carbon atoms), an alkylsulfonyl group (preferably 1 to 15 carbon atoms), an alkyliminosulfonyl group (preferably 2 to 15 carbon atoms), an aryloxysulfonyl group (preferably carbon) Number 6-20), alkylaryloxysulfonyl group (preferably C7-20), cycloalkylary Examples thereof include an oxysulfonyl group (preferably having 10 to 20 carbon atoms), an alkyloxyalkyloxy group (preferably having 5 to 20 carbon atoms), a cycloalkylalkyloxyalkyloxy group (preferably having 8 to 20 carbon atoms), and the like. . About the aryl group and ring structure which each group has, an alkyl group (preferably C1-C15) can further be mentioned as a substituent.
アラルキルカルボン酸アニオンにおけるアラルキル基としては、好ましくは炭素数6〜12のアラルキル基、例えば、ベンジル基、フェネチル基、ナフチルメチル基、ナフチルエチル基、ナフチルブチル基等を挙げることができる。
スルホニルイミドアニオンとしては、例えば、サッカリンアニオンを挙げることができる。
The aralkyl group in the aralkyl carboxylate anion is preferably an aralkyl group having 6 to 12 carbon atoms, such as benzyl group, phenethyl group, naphthylmethyl group, naphthylethyl group, naphthylbutyl group, and the like.
Examples of the sulfonylimide anion include saccharin anion.
ビス(アルキルスルホニル)イミドアニオン、トリス(アルキルスルホニル)メチドアニオンにおけるアルキル基は、炭素数1〜5のアルキル基が好ましい。これらのアルキル基の置換基としてはハロゲン原子、ハロゲン原子で置換されたアルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アルキルオキシスルホニル基、アリールオキシスルホニル基、シクロアルキルアリールオキシスルホニル基等を挙げることができ、フッ素原子又はフッ素原子で置換されたアルキル基が好ましい。
その他のZ−としては、例えば、弗素化燐、弗素化硼素、弗素化アンチモン等を挙げることができる。
The alkyl group in the bis (alkylsulfonyl) imide anion and tris (alkylsulfonyl) methide anion is preferably an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms. Examples of substituents for these alkyl groups include halogen atoms, alkyl groups substituted with halogen atoms, alkoxy groups, alkylthio groups, alkyloxysulfonyl groups, aryloxysulfonyl groups, cycloalkylaryloxysulfonyl groups, and the like. A fluorine atom or an alkyl group substituted with a fluorine atom is preferred.
Examples of other Z − include fluorinated phosphorus, fluorinated boron, and fluorinated antimony.
Z-としては、スルホン酸の少なくともα位がフッ素原子で置換された脂肪族スルホン酸アニオン、フッ素原子又はフッ素原子を有する基で置換された芳香族スルホン酸アニオン、アルキル基がフッ素原子で置換されたビス(アルキルスルホニル)イミドアニオン、アルキル基がフッ素原子で置換されたトリス(アルキルスルホニル)メチドアニオンが好ましい。非求核性アニオンとして、より好ましくはパーフロロ脂肪族スルホン酸アニオン(更に好ましくは炭素数4〜8)、フッ素原子を有するベンゼンスルホン酸アニオン、更により好ましくはノナフロロブタンスルホン酸アニオン、パーフロロオクタンスルホン酸アニオン、ペンタフロロベンゼンスルホン酸アニオン、3,5−ビス(トリフロロメチル)ベンゼンスルホン酸アニオンである。
酸強度の観点からは、発生酸のpKaが−1以下であることが、感度向上のために好ましい。
Z − includes an aliphatic sulfonate anion substituted with at least α-position of sulfonic acid with a fluorine atom, an aromatic sulfonate anion substituted with a fluorine atom or a group having a fluorine atom, and an alkyl group substituted with a fluorine atom. Bis (alkylsulfonyl) imide anions and tris (alkylsulfonyl) methide anions in which the alkyl group is substituted with a fluorine atom are preferred. The non-nucleophilic anion is more preferably a perfluoroaliphatic sulfonate anion (more preferably 4 to 8 carbon atoms), a benzenesulfonate anion having a fluorine atom, still more preferably a nonafluorobutanesulfonate anion, or perfluorooctane. A sulfonate anion, a pentafluorobenzenesulfonate anion, and a 3,5-bis (trifluoromethyl) benzenesulfonate anion.
From the viewpoint of acid strength, the pKa of the generated acid is preferably −1 or less in order to improve sensitivity.
R201、R202及びR203の有機基としては、アリール基(炭素数6〜15が好ましい)、直鎖又は分岐のアルキル基(炭素数1〜10が好ましい)、シクロアルキル基(炭素数3〜15が好ましい)などが挙げられる。 Examples of the organic group for R 201 , R 202 and R 203 include an aryl group (preferably having 6 to 15 carbon atoms), a linear or branched alkyl group (preferably having 1 to 10 carbon atoms), and a cycloalkyl group (having 3 carbon atoms). ~ 15 are preferred).
R201、R202及びR203としてのアルキル基又はシクロアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、t−ブチル基、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロヘキシル基等を挙げることができる。アルキル基及びシクロアルキル基は置換基を有していてもよく、その置換基としては、以下に示すアリール基が有してもよい置換基と同様の基が挙げられる。 The alkyl group or cycloalkyl group as R 201, R 202 and R 203, e.g., a methyl group, an ethyl group, a propyl group, n- butyl group, sec- butyl group, t- butyl group, cyclopropyl group, cyclobutyl Group, cyclohexyl group and the like. The alkyl group and the cycloalkyl group may have a substituent, and examples of the substituent include the same groups as the substituents that the aryl group shown below may have.
R201、R202及びR203のうち、少なくとも1つがアリール基であることが好ましく、三つ全てがアリール基であることがより好ましい。アリール基としては、フェニル基、ナフチル基などの他に、インドール残基、ピロール残基などのヘテロアリール基も可能である。これらアリール基は更に置換基を有していてもよい。その置換基としては、ニトロ基、フッ素原子などのハロゲン原子、カルボキシル基、水酸基、アミノ基、シアノ基、アルコキシ基(好ましくは炭素数1〜15)、シクロアルキル基(好ましくは炭素数3〜15)、アリール基(好ましくは炭素数6〜14)、アルコキシカルボニル基(好ましくは炭素数2〜7)、アシル基(好ましくは炭素数2〜12)、アルコキシカルボニルオキシ基(好ましくは炭素数2〜7)等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。 Of R 201 , R 202 and R 203 , at least one is preferably an aryl group, more preferably all three are aryl groups. As the aryl group, in addition to a phenyl group, a naphthyl group, and the like, a heteroaryl group such as an indole residue and a pyrrole residue can be used. These aryl groups may further have a substituent. Examples of the substituent include halogen atoms such as nitro groups and fluorine atoms, carboxyl groups, hydroxyl groups, amino groups, cyano groups, alkoxy groups (preferably having 1 to 15 carbon atoms), cycloalkyl groups (preferably having 3 to 15 carbon atoms). ), An aryl group (preferably 6 to 14 carbon atoms), an alkoxycarbonyl group (preferably 2 to 7 carbon atoms), an acyl group (preferably 2 to 12 carbon atoms), an alkoxycarbonyloxy group (preferably 2 to 2 carbon atoms). 7) and the like, but are not limited thereto.
また、R201、R202及びR203から選ばれる2つが、単結合又は連結基を介して結合していてもよい。連結基としてはアルキレン基(炭素数1〜3が好ましい)、−O−,−S−,−CO−,−SO2−などがあげられるが、これらに限定されるものではない。 Two selected from R 201 , R 202 and R 203 may be bonded via a single bond or a linking group. Examples of the linking group include an alkylene group (preferably having 1 to 3 carbon atoms), —O—, —S—, —CO—, —SO 2 — and the like, but are not limited thereto.
R201、R202及びR203のうち、少なくとも1つがアリール基でない場合の好ましい構造としては、特開2004−233661号公報の段落0047,0048、特開2003−35948号公報の段落0040〜0046、US2003/0224288A1号明細書に式(I-1)〜(I-70)として例示されている化合物、US2003/0077540A1号明細書に式(IA-1)〜(IA-54)、式(IB-1)〜(IB-24)として例示されている化合物等のカチオン構造を挙げることができる。 Preferred structures when at least one of R 201 , R 202 and R 203 is not an aryl group include paragraphs 0047 and 0048 of JP-A-2004-233661, paragraphs 0040 to 0046 of JP-A-2003-35948, Compounds exemplified as formulas (I-1) to (I-70) in US2003 / 0224288A1, specification (IA-1) to (IA-54), formula (IB- Examples thereof include cationic structures such as compounds exemplified as 1) to (IB-24).
一般式(ZII)、(ZIII)中、
R204〜R207は、各々独立に、アリール基、アルキル基又はシクロアルキル基を表す。
R204〜R207のアリール基、アルキル基、シクロアルキル基としては、前述の化合物(ZI)におけるR201〜R203のアリール基、アルキル基、シクロアルキル基として説明したアリール基と同様である。
R204〜R207のアリール基、アルキル基、シクロアルキル基は、置換基を有していてもよい。この置換基としても、前述の化合物(ZI)におけるR201〜R203のアリール基、アルキル基、シクロアルキル基が有していてもよいものが挙げられる。
In general formulas (ZII) and (ZIII),
R 204 to R 207 each independently represents an aryl group, an alkyl group or a cycloalkyl group.
The aryl group, alkyl group, and cycloalkyl group of R 204 to R 207 are the same as the aryl group described as the aryl group, alkyl group, and cycloalkyl group of R 201 to R 203 in the aforementioned compound (ZI).
Aryl group, alkyl group of R 204 to R 207, cycloalkyl groups may have a substituent. Examples of the substituent include those that the aryl group, alkyl group, and cycloalkyl group of R 201 to R 203 in the above-described compound (ZI) may have.
Z-は、非求核性アニオンを表し、一般式(ZI)に於けるZ-の非求核性アニオンと同様のものを挙げることができる。
酸発生剤として、更に、下記一般式(ZIV)、(ZV)、(ZVI)で表される化合物も挙げられる。
Examples of the acid generator further include compounds represented by the following general formulas (ZIV), (ZV), and (ZVI).
一般式(ZIV)〜(ZVI)中、
Ar3及びAr4は、各々独立に、アリール基を表す。
R208、R209及びR210は、各々独立に、アルキル基、シクロアルキル基又はアリール基を表す。
Aは、アルキレン基、アルケニレン基又はアリーレン基を表す。
酸発生剤の中で、特に好ましい例を以下に挙げる。
Ar 3 and Ar 4 each independently represents an aryl group.
R 208 , R 209 and R 210 each independently represents an alkyl group, a cycloalkyl group or an aryl group.
A represents an alkylene group, an alkenylene group or an arylene group.
Among acid generators, particularly preferred examples are given below.
酸発生剤は、1種類単独で又は2種類以上を組み合わせて使用することができる。
酸発生剤の組成物中の含有率は、組成物の全固形分を基準として、0.1〜25質量%が好ましく、より好ましくは0.5〜20質量%、更に好ましくは1〜15質量%である。
An acid generator can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
The content of the acid generator in the composition is preferably 0.1 to 25% by mass, more preferably 0.5 to 20% by mass, and still more preferably 1 to 15% by mass, based on the total solid content of the composition. %.
界面活性剤
本発明の組成物は、更に界面活性剤を含有することが好ましい。界面活性剤としては、フッ素系及び/又はシリコン系界面活性剤が好ましい。
これらに該当する界面活性剤としては、大日本インキ化学工業(株)製のメガファックF176、メガファックR08、OMNOVA社製のPF656、PF6320、トロイケミカル(株)製のトロイゾルS−366、住友スリーエム(株)製のフロラードFC430、信越化学工業(株)製のポリシロキサンポリマーKP−341などが挙げられる。
Surfactant It is preferable that the composition of the present invention further contains a surfactant. As the surfactant, fluorine-based and / or silicon-based surfactants are preferable.
Surfactants corresponding to these include Megafac F176, Megafac R08 manufactured by Dainippon Ink and Chemicals, PF656, PF6320 manufactured by OMNOVA, Troisol S-366 manufactured by Troy Chemical, Sumitomo 3M Examples include Fluorad FC430 manufactured by Co., Ltd., polysiloxane polymer KP-341 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., and the like.
また、フッ素系及び/又はシリコン系界面活性剤以外の他の界面活性剤を使用することもできる。より具体的には、ポリオキシエチレンアルキルエーテル類、ポリオキシエチレンアルキルアリールエーテル類などが挙げられる。 Further, other surfactants other than fluorine-based and / or silicon-based surfactants can also be used. More specific examples include polyoxyethylene alkyl ethers and polyoxyethylene alkyl aryl ethers.
その他、公知の界面活性剤が適宜使用可能である。使用可能な界面活性剤としては、例えば、US 2008/0248425A1号明細書の[0273]以降に記載の界面活性剤が挙げられる。 In addition, known surfactants can be used as appropriate. Examples of the surfactant that can be used include surfactants described in US 2008/0248425 A1 after [0273].
界面活性剤は単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
界面活性剤の使用量は、組成物の全固形分に対し、好ましくは0.0001〜2質量%、より好ましくは0.001〜1質量%である。
Surfactants may be used alone or in combination of two or more.
The amount of the surfactant used is preferably 0.0001 to 2% by mass, more preferably 0.001 to 1% by mass, based on the total solid content of the composition.
溶剤
組成物を調製する際に使用できる溶剤としては、各成分を溶解するものである限り特に限定されないが、例えば、アルキレングリコールモノアルキルエーテルカルボキシレート(プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートなど)、アルキレングリコールモノアルキルエーテル(プロピレングリコールモノメチルエーテルなど)、乳酸アルキルエステル(乳酸エチル、乳酸メチルなど)、環状ラクトン(γ−ブチロラクトンなど、好ましくは炭素数4〜10)、鎖状又は環状のケトン(2−ヘプタノン、シクロヘキサノンなど、好ましくは炭素数4〜10)、アルキレンカーボネート(エチレンカーボネート、プロピレンカーボネートなど)、カルボン酸アルキル(酢酸ブチルなどの酢酸アルキルが好ましい)、アルコキシ酢酸アルキル(エトキシプロピオン酸エチル)などが挙げられる。その他使用可能な溶媒として、例えば、US2008/0248425A1号明細書の[0244]以降に記載されている溶剤などが挙げられる。
Solvent The solvent that can be used in preparing the composition is not particularly limited as long as it dissolves each component. For example, alkylene glycol monoalkyl ether carboxylate (such as propylene glycol monomethyl ether acetate), alkylene glycol monoalkyl Ether (such as propylene glycol monomethyl ether), alkyl lactate (such as ethyl lactate and methyl lactate), cyclic lactone (such as γ-butyrolactone, preferably 4 to 10 carbon atoms), chain or cyclic ketone (2-heptanone, cyclohexanone) Etc., preferably 4 to 10 carbon atoms), alkylene carbonate (ethylene carbonate, propylene carbonate, etc.), alkyl carboxylate (preferably alkyl acetate such as butyl acetate), alkoxyacetic acid Like alkyl (ethoxy ethyl propionate). Examples of other usable solvents include those described in US 2008/0248425 A1 [0244] and thereafter.
上記のうち、アルキレングリコールモノアルキルエーテルカルボキシレートおよびアルキレングリコールモノアルキルエーテルが好ましい。 Of the above, alkylene glycol monoalkyl ether carboxylates and alkylene glycol monoalkyl ethers are preferred.
これら溶媒は、単独で用いても2種以上を混合して用いてもよい。2種以上を混合する場合、水酸基を有する溶剤と水酸基を有しない溶剤とを混合することが好ましい。水酸基を有する溶剤と水酸基を有しない溶剤との質量比は、1/99〜99/1、好ましくは10/90〜90/10、更に好ましくは20/80〜60/40である。 These solvents may be used alone or in combination of two or more. When mixing 2 or more types, it is preferable to mix the solvent which has a hydroxyl group, and the solvent which does not have a hydroxyl group. The mass ratio of the solvent having a hydroxyl group and the solvent having no hydroxyl group is from 1/99 to 99/1, preferably from 10/90 to 90/10, and more preferably from 20/80 to 60/40.
水酸基を有する溶剤としてはアルキレングリコールモノアルキルエーテルが好ましく、水酸基を有しない溶剤としてはアルキレングリコールモノアルキルエーテルカルボキシレートが好ましい。 The solvent having a hydroxyl group is preferably an alkylene glycol monoalkyl ether, and the solvent having no hydroxyl group is preferably an alkylene glycol monoalkyl ether carboxylate.
その他成分
本発明の組成物は、上記に説明した成分以外にも、カルボン酸オニウム塩、Proceeding of SPIE, 2724,355 (1996)等に記載の分子量3000以下の溶解阻止化合物、染料、可塑剤、光増感剤、光吸収剤などを適宜含有することができる。
Other components In addition to the components described above, the composition of the present invention includes a carboxylic acid onium salt, a dissolution inhibiting compound having a molecular weight of 3000 or less, a dye, a plasticizer, and the like described in Proceeding of SPIE, 2724, 355 (1996), etc. A photosensitizer, a light absorber and the like can be appropriately contained.
<パターン形成方法>
本発明の感活性光線又は感放射線樹脂組成物は、解像力向上の観点から、膜厚30〜250nmで使用されることが好ましく、より好ましくは、膜厚30〜200nmで使用されることが好ましい。感活性光線又は感放射線樹脂組成物中の固形分濃度を適切な範囲に設定して適度な粘度をもたせ、塗布性、製膜性を向上させることにより、このような膜厚とすることができる。
感活性光線又は感放射線樹脂組成物中の全固形分濃度は、一般的には1〜10質量%、より好ましくは1〜8.0質量%、さらに好ましくは1.0〜6.0質量%である。
<Pattern formation method>
The actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition of the present invention is preferably used at a film thickness of 30 to 250 nm, more preferably at a film thickness of 30 to 200 nm, from the viewpoint of improving resolution. Such a film thickness can be obtained by setting the solid content concentration in the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition to an appropriate range to give an appropriate viscosity and improving the coating property and film forming property. .
The total solid concentration in the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition is generally 1 to 10% by mass, more preferably 1 to 8.0% by mass, and still more preferably 1.0 to 6.0% by mass. It is.
本発明の感活性光線又は感放射線樹脂組成物は、上記の成分を所定の有機溶剤、好ましくは前記混合溶剤に溶解し、フィルター濾過した後、次のように所定の支持体上に塗布して用いる。フィルター濾過に用いるフィルターのポアサイズは0.1μm以下、より好ましくは0.05μm以下、更に好ましくは0.03μm以下のポリテトラフロロエチレン製、ポリエチレン製、ナイロン製のものが好ましい。 The actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition of the present invention is prepared by dissolving the above components in a predetermined organic solvent, preferably the mixed solvent, filtering the solution, and then applying the solution on a predetermined support as follows. Use. The pore size of the filter used for filter filtration is preferably 0.1 μm or less, more preferably 0.05 μm or less, and still more preferably 0.03 μm or less made of polytetrafluoroethylene, polyethylene, or nylon.
例えば、感活性光線又は感放射線樹脂組成物を精密集積回路素子の製造に使用されるような基板(例:シリコン/二酸化シリコン被覆)上にスピナー、コーター等の適当な塗布方法により塗布、乾燥し、レジスト膜を形成する。
当該レジスト膜に、所定のマスクを通して活性光線又は放射線を照射し、好ましくはベーク(加熱)を行い、現像、リンスする。これにより良好なパターンを得ることができる。
For example, an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition is applied on a substrate (eg, silicon / silicon dioxide coating) used for the manufacture of precision integrated circuit elements by a suitable application method such as a spinner or coater, and dried. Then, a resist film is formed.
The resist film is irradiated with actinic rays or radiation through a predetermined mask, preferably baked (heated), developed and rinsed. Thereby, a good pattern can be obtained.
活性光線又は放射線としては、赤外光、可視光、紫外光、遠紫外光、極紫外光、X線、電子線等を挙げることができるが、好ましくは250nm以下、より好ましくは220nm以下、特に好ましくは1〜200nmの波長の遠紫外光、具体的には、KrFエキシマレーザー(248nm)、ArFエキシマレーザー(193nm)、F2エキシマレーザー(157nm)、X線、電子ビーム等であり、ArFエキシマレーザー、F2エキシマレーザー、
EUV(13nm)が好ましい。
Examples of the actinic ray or radiation include infrared light, visible light, ultraviolet light, far ultraviolet light, extreme ultraviolet light, X-ray, electron beam, etc., preferably 250 nm or less, more preferably 220 nm or less, particularly Preferably, far ultraviolet light having a wavelength of 1 to 200 nm, specifically KrF excimer laser (248 nm), ArF excimer laser (193 nm), F 2 excimer laser (157 nm), X-ray, electron beam, etc., ArF excimer Laser, F 2 excimer laser,
EUV (13 nm) is preferred.
尚、本発明においては、紫外光やX線などの電磁波も、放射線に含むものとする。 In the present invention, electromagnetic waves such as ultraviolet light and X-rays are included in the radiation.
レジスト膜を形成する前に、基板上に予め反射防止膜を塗設してもよい。 Before forming the resist film, an antireflection film may be coated on the substrate in advance.
反射防止膜としては、チタン、二酸化チタン、窒化チタン、酸化クロム、カーボン、アモルファスシリコン等の無機膜型と、吸光剤とポリマー材料からなる有機膜型のいずれも用いることができる。また、有機反射防止膜として、ブリューワーサイエンス社製のDUV30シリーズや、DUV−40シリーズ、シプレー社製のAR−2、AR−3、AR−5等の市販の有機反射防止膜を使用することもできる。 As the antireflection film, any of an inorganic film type such as titanium, titanium dioxide, titanium nitride, chromium oxide, carbon, and amorphous silicon, and an organic film type made of a light absorber and a polymer material can be used. In addition, as the organic antireflection film, commercially available organic antireflection films such as DUV30 series, DUV-40 series manufactured by Brewer Science, AR-2, AR-3, AR-5 manufactured by Shipley, etc. may be used. it can.
現像工程では、アルカリ現像液を次のように用いる。ポジ型レジスト組成物のアルカリ現像液としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、ケイ酸ナトリウム、メタケイ酸ナトリウム、アンモニア水等の無機アルカリ類、エチルアミン、n−プロピルアミン等の第一アミン類、ジエチルアミン、ジ−n−ブチルアミン等の第二アミン類、トリエチルアミン、メチルジエチルアミン等の第三アミン類、ジメチルエタノールアミン、トリエタノールアミン等のアルコールアミン類、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド等の第四級アンモニウム塩、ピロール、ピヘリジン等の環状アミン類等のアルカリ性水溶液を使用することができる。
さらに、上記アルカリ現像液にアルコール類、界面活性剤を適当量添加して使用することもできる。
In the development step, an alkaline developer is used as follows. Examples of the alkali developer for the positive resist composition include inorganic hydroxides such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, sodium silicate, sodium metasilicate, and aqueous ammonia, and primary amines such as ethylamine and n-propylamine. Secondary amines such as diethylamine and di-n-butylamine, tertiary amines such as triethylamine and methyldiethylamine, alcohol amines such as dimethylethanolamine and triethanolamine, tetramethylammonium hydroxide, tetraethylammonium hydroxide Alkaline aqueous solutions of cyclic amines such as quaternary ammonium salts such as pyrrole and pihelidine can be used.
Furthermore, alcohols and surfactants can be added in appropriate amounts to the alkaline developer.
アルカリ現像液のアルカリ濃度は、通常0.1〜20質量%である。
アルカリ現像液のpHは、通常10.0〜15.0である。
さらに、上記アルカリ性水溶液にアルコール類、界面活性剤を適当量添加して使用することもできる。
リンス液としては、純水を使用し、界面活性剤を適当量添加して使用することもできる。
The alkali concentration of the alkali developer is usually from 0.1 to 20% by mass.
The pH of the alkali developer is usually from 10.0 to 15.0.
Furthermore, alcohols and surfactants can be added in appropriate amounts to the alkaline aqueous solution.
As the rinsing liquid, pure water can be used, and an appropriate amount of a surfactant can be added.
また、現像処理または、リンス処理の後に、パターン上に付着している現像液またはリンス液を超臨界流体により除去する処理を行うことができる。 Further, after the development process or the rinsing process, a process of removing the developer or the rinsing liquid adhering to the pattern with a supercritical fluid can be performed.
以下、実施例により本発明を説明するが、本発明は、これに限定されるものではない。
[合成例]
本発明の含窒素有機化合物を以下に示す方法で合成した。
[合成例1]ベヘン酸[2−(1H−イミダゾール−1−イル)−1−メチルエチル](quencher 1)の合成
[Synthesis example]
The nitrogen-containing organic compound of the present invention was synthesized by the following method.
Synthesis Example 1 Synthesis of behenic acid [2- (1H-imidazol-1-yl) -1-methylethyl] (quencher 1)
1−(1H−イミダゾール−1−イル)−2−プロパノール(15)12.6g、ジメチルホルムアミド50gの混合物に氷冷、撹拌下、ベヘン酸クロリド(16)35.9gを添加し、その後、室温で2時間撹拌した。トルエン添加、中和に続き、通常の水系後処理(aqueous work−up)を行った後、カラムクロマトグラフィーにより精製を行い、41.3gのベヘン酸[2−(1H−イミダゾール−1−イル)−1−メチルエチル](quencher 1)を得た。 To a mixture of 12.6 g of 1- (1H-imidazol-1-yl) -2-propanol (15) and 50 g of dimethylformamide, 35.9 g of behenic acid chloride (16) was added under ice-cooling and stirring. For 2 hours. Following toluene addition and neutralization, normal aqueous work-up was performed, followed by purification by column chromatography, 41.3 g of behenic acid [2- (1H-imidazol-1-yl) -1-methylethyl] (quencher 1) was obtained.
[合成例2]ベヘン酸(2−モルホリノエチル)(quencher 2)の合成
ベヘン酸メチル35.5g(18)、2−モルホリノエタノール19.7g(17)、ナトリウムメトキシド270mg、トルエン150gの混合物を、反応により生成するメタノールを留去しながら6時間加熱還流した。冷却後、通常の水系後処理(aqueous work−up)を行った後、トルエンを留去し、ベヘン酸(2−モルホリノエチル)(quencher 2)41.3gを得た。 A mixture of 35.5 g (18) of methyl behenate, 19.7 g (17) of 2-morpholinoethanol, 270 mg of sodium methoxide and 150 g of toluene was heated to reflux for 6 hours while distilling off the methanol produced by the reaction. After cooling, normal aqueous work-up was performed, and then toluene was distilled off to obtain 41.3 g of behenic acid (2-morpholinoethyl) (quencher 2).
[合成例3、5、6]
quencher3、5、6についても同様の手法を用いて合成した。
The quenchers 3, 5, and 6 were synthesized using the same method.
[合成例4]コール酸トリホルマート(2−モルホリノエチル)エステル(quencher 4)の合成
コール酸トリホルマート(22)49.3g、シュウ酸クロリド12.7g、トルエン500gの混合物を50℃で3時間撹拌後、氷冷し、2−モルホリノエタノール(21)28.9gを滴下、その後、室温で3時間撹拌した。通常の水系後処理(aqueous work−up)の後、シリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製を行い、コール酸トリホルマート(2−モルホリノエチル)エステル(quencher 4)43.0gを得た。
[合成例7]サルササポゲニン[3−(チオモルホリノ)プロピオナート](quencher 7)の合成
サルササポゲニンアクリラート(28)47.1gとテトラヒドロフラン200gの混合物にチオモルホリン(27)10.3gを滴下し、室温で3時間撹拌した。テトラヒドロフランを留去後、シリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製し、サルササポゲニン[3−(チオモルホリノ)プロピオナート](quencher 7)56.2gを得た。 10.3 g of thiomorpholine (27) was added dropwise to a mixture of 47.1 g of sarsasapogenin acrylate (28) and 200 g of tetrahydrofuran, and the mixture was stirred at room temperature for 3 hours. Tetrahydrofuran was distilled off and purified by silica gel column chromatography to obtain 56.2 g of sarsasapogenin [3- (thiomorpholino) propionate] (quencher 7).
樹脂(A)の合成
<樹脂(RA−1)の合成>
窒素気流下シクロヘキサノン60.32gを3つ口フラスコに入れこれを80℃に加熱した。これにモノマーAを12.37g、モノマーBを14.01g、モノマーCを2.95g、モノマーDを1.08gおよび開始剤V−601 1.44g(モノマーに対し5.0mol%、和光純薬製)をシクロヘキサノン112.02gに溶解させた溶液を6時間かけて滴下した。滴下終了後、さらに80℃で2時間反応させた。反応液を放冷後、メタノール900ml/水100mlの混合液に20分かけて滴下し、析出した粉体をろ取、乾燥すると樹脂(RA−1)が18g得られた。得られた樹脂の重量平均分子量は標準ポリスチレン換算で10700、分散度(Mw/Mn)は1.81であった。
Under a nitrogen stream, 60.32 g of cyclohexanone was placed in a three-necked flask and heated to 80 ° C. To this, 12.37 g of monomer A, 14.01 g of monomer B, 2.95 g of monomer C, 1.08 g of monomer D and 1.44 g of initiator V-601 (5.0 mol% with respect to the monomer, Wako Pure Chemical) Solution) was added dropwise over 6 hours to 112.02 g of cyclohexanone. After completion of dropping, the reaction was further carried out at 80 ° C. for 2 hours. The reaction solution was allowed to cool and then added dropwise to a mixed solution of 900 ml of methanol / 100 ml of water over 20 minutes. The precipitated powder was collected by filtration and dried to obtain 18 g of Resin (RA-1). The weight average molecular weight of the obtained resin was 10700 in terms of standard polystyrene, and the dispersity (Mw / Mn) was 1.81.
<樹脂(RA−2)〜(RA−9)の合成>
他の樹脂(RA−2)〜(RA−9)についても同様の手法を用いて合成した。重量平均分子量は開始剤の量を変更することで調製した。
<Synthesis of Resins (RA-2) to (RA-9)>
Other resins (RA-2) to (RA-9) were synthesized using the same method. The weight average molecular weight was prepared by changing the amount of initiator.
以下に各樹脂における繰り返し単位(モル比)、重量平均分子量(Mw)、分散度(Mw/Mn)を示す。
<レジスト調製>
下記表3に示す成分を溶剤に溶解させ固形分濃度5質量%の溶液を調製し、これを0.03μmのポアサイズを有するポリエチレンフィルターでろ過してポジ型レジスト溶液を調製した。調製したポジ型レジスト溶液を下記の方法で評価し、結果を同表に示した。
<Resist preparation>
The components shown in Table 3 below were dissolved in a solvent to prepare a solution having a solid content concentration of 5% by mass, and this was filtered through a polyethylene filter having a pore size of 0.03 μm to prepare a positive resist solution. The prepared positive resist solution was evaluated by the following method, and the results are shown in the same table.
<レジスト評価>
シリコンウエハー上に有機反射防止膜ARC29A(日産化学社製)を塗布し、205℃で、60秒間ベークを行い、膜厚98nmの反射防止膜を形成した。その上に調製したポジ型レジスト組成物を塗布し、130℃で、60秒間ベークを行い、膜厚120nmのレジスト膜を形成した。得られたウエハーをArFエキシマレーザー液浸スキャナー(ASML社製 XT1700i、NA1.20、C-Quad、アウターシグマ0.981、インナーシグマ0.895、XY偏向)を用い、65nm 1:1ラインアンドスペースパターンの6%ハーフトーンマスクを通して露光した。液浸液としては超純水を使用した。その後130℃で、60秒間加熱した後、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド水溶液(2.38質量%)で30秒間現像し、純水でリンスした後、スピン乾燥してレジストパターンを得た。
<Resist evaluation>
An organic antireflection film ARC29A (manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.) was applied onto a silicon wafer and baked at 205 ° C. for 60 seconds to form an antireflection film having a thickness of 98 nm. A positive resist composition prepared thereon was applied, and baked at 130 ° C. for 60 seconds to form a resist film having a thickness of 120 nm. Using an ArF excimer laser immersion scanner (XTML1700i, NA1.20, C-Quad, outer sigma 0.981, inner sigma 0.895, XY deflection manufactured by ASML), the obtained wafer was 6% of 65 nm 1: 1 line and space pattern. Exposure was through a halftone mask. Ultra pure water was used as the immersion liquid. Thereafter, heating was performed at 130 ° C. for 60 seconds, followed by development with an aqueous tetramethylammonium hydroxide solution (2.38 mass%) for 30 seconds, rinsing with pure water, and spin drying to obtain a resist pattern.
〔コーナー・プロキシミティ(Corner proximity)〕
現像済みウエハーを上空SEM(走査型電子顕微鏡)により観察して、暗領域(dark field、高マスク被覆率の領域)にて、65nmの1:1密集ライン・アンド・スペース・パターンを解像する露光量(最適露光量)において、評価パターン中心部と評価パターン端部での、ライン寸法を測長した。中心部と端部での寸法差が3nm未満であるものを二重丸、3nm以上6nm未満のものを○、6nm以上のものを×とした。値が小さいほど良好な性能であることを示す。
[Corner proximity]
The developed wafer is observed with a sky SEM (scanning electron microscope) to resolve a 65 nm 1: 1 dense line and space pattern in the dark region (dark field, high mask coverage region). With respect to the exposure amount (optimum exposure amount), the line dimensions were measured at the center portion of the evaluation pattern and the end portion of the evaluation pattern. Those having a dimensional difference of less than 3 nm between the central part and the end part are indicated by double circles, those having a size of 3 nm or more and less than 6 nm, and those having a size difference of 6 nm or more by X. A smaller value indicates better performance.
〔現像欠陥〕
ケー・エル・エー・テンコール社製の欠陥検査装置KLA2360(商品名)を用い、欠陥検査装置のピクセルサイズを0.16mに、また閾値を20に設定して、ランダムモードで測定し、比較イメージとピクセル単位の重ね合わせによって生じる差異から抽出される現像欠陥を検出して、単位面積あたりの現像欠陥数を算出した。値が0.5未満のものを○、0.5以上0.8未満のものを△、0.8以上のものを×とした。値が小さいほど良好な性能であることを示す。
Using a defect inspection device KLA2360 (trade name) manufactured by KLA-Tencor, Inc., setting the pixel size of the defect inspection device to 0.16m and the threshold value to 20, and measuring in random mode, a comparison image And the number of development defects per unit area was calculated. A value of less than 0.5 was rated as ◯, a value of 0.5 or more and less than 0.8 as Δ, and a value of 0.8 or more as x. A smaller value indicates better performance.
<その他性能試験>
〔発生酸溶出量〕
8インチシリコンウエハー上に調製したポジ型レジスト組成物を塗布し、120℃で60秒間ベークを行い、膜厚160nmのレジスト膜を形成した。次いで、ArFエキシマレーザー露光機(ASML社製、PAS5500/1100)を用いて8インチウエハ全面を30mJ/cm2で露光を行った。超純水製造装置(日本ミリポア製、Milli−Q)を用いて脱イオン処理した純水100mLを加えた石英容器に、上記ウエハーを浸して水への溶出物採取を行った。この水溶液への酸の溶出量をLC−MSで定量した。
<Other performance tests>
[Generated acid elution amount]
The prepared positive resist composition was applied onto an 8-inch silicon wafer and baked at 120 ° C. for 60 seconds to form a resist film having a thickness of 160 nm. Next, the entire surface of the 8-inch wafer was exposed at 30 mJ / cm 2 using an ArF excimer laser exposure machine (manufactured by ASML, PAS5500 / 1100). The wafer was immersed in a quartz container to which 100 mL of pure water deionized using an ultrapure water production apparatus (Nippon Millipore, Milli-Q) was added, and the eluate collected in water was collected. The amount of acid eluted into this aqueous solution was quantified by LC-MS.
LC装置:Waters社製2695
MS装置:Brucker Daltonics社製esquire 3000
上記LC−MS装置にて質量299(ノナフレートアニオンに相当)のイオン種の検出強度を測定し、ノナフルオロブタンスルホン酸の溶出量を算出した。同様にしてその他のアニオンについても溶出量を算出した。溶出量が1.0×10-10mol/cm2/sec以上を×、1.0×10-10mol/cm2/sec〜1.0×10-12mol/cm2/sec未満を△、1.0×10-13mol/cm2/sec以下を○とした。
LC device: 2695 manufactured by Waters
MS device: esquire 3000 manufactured by Brucker Daltonics
The detection intensity of ion species having a mass of 299 (corresponding to nonaflate anion) was measured with the LC-MS apparatus, and the elution amount of nonafluorobutanesulfonic acid was calculated. Similarly, the amount of elution was calculated for other anions. × The elution amount is 1.0 × 10 -10 mol / cm 2 / sec or more, 1.0 × 10 -10 mol / cm 2 /sec~1.0×10 -12 mol / cm to less than 2 / sec △ 1.0 × 10 −13 mol / cm 2 / sec.
〔後退接触角〕
シリコンウエハー上に調製したポジ型レジスト組成物を塗布し、120℃で60秒間ベークを行い、膜厚160nmのレジスト膜を形成した。室温23±3℃、湿度45±5%において動的接触角計(協和界面科学社製)の拡張縮小法により、水滴の後退接触角を測定した。初期液滴サイズ35μLを6L/秒の速度にて5秒間吸引し、吸引中の動的接触角が安定した値を後退接触角とした。この後退接触角の数値が大きいほど、より高速なスキャンスピードに対して水が追随可能である。
使用した各成分は、以下の通りである。
[Backward contact angle]
The prepared positive resist composition was applied onto a silicon wafer and baked at 120 ° C. for 60 seconds to form a 160 nm thick resist film. The receding contact angle of water droplets was measured by an expansion / contraction method using a dynamic contact angle meter (manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd.) at a room temperature of 23 ± 3 ° C. and a humidity of 45 ± 5%. An initial droplet size of 35 μL was sucked at a speed of 6 L / sec for 5 seconds, and a value with a stable dynamic contact angle during suction was defined as a receding contact angle. The larger the value of the receding contact angle, the more water can follow the higher scanning speed.
Each component used is as follows.
〔光酸発生剤〕
下記に示すPAG1及びPAG2を使用した。
PAG1 and PAG2 shown below were used.
〔樹脂(A)〕
樹脂(RA−1)〜(RA−9)は、上記で調製したものである。
[Resin (A)]
Resins (RA-1) to (RA-9) were prepared as described above.
〔疎水性樹脂(C)〕
実施例中の樹脂Cは下記に示すものを使用した。なお、繰り返し単位のモル比は上記表1に記載の通りである。
Resin C in the examples used the following. The molar ratio of the repeating units is as shown in Table 1 above.
〔塩基性化合物(D)〕
Quencher-1〜Quencher-7は、先に例示したものである。
[Basic compound (D)]
Quencher-1 to Quencher-7 are those exemplified above.
Quencher-8〜Qunecher-10は、下記に示すものを使用した。
〔界面活性剤〕
W−1::トロイゾルS−366(トロイケミカル(株)製)
〔溶剤〕
S1:プロピレングリコールメチルエーテルアセテート(PGMEA)
S2:シクロヘキサノン
[Surfactant]
W-1 :: Troisol S-366 (manufactured by Troy Chemical Co., Ltd.)
〔solvent〕
S1: Propylene glycol methyl ether acetate (PGMEA)
S2: cyclohexanone
Claims (11)
Y 1 −X−Y 2 (KB−1)
(式中、Xは、カルボン酸エステル基、酸無水物基、酸イミド基、カルボン酸チオエステル基、炭酸エステル基、硫酸エステル基、スルホン酸エステル基を表す。Y 1 及びY 2 は、電子求引性基を表す。) (A) a resin whose solubility in an alkali developer is increased by the action of an acid, (B) a compound that generates an acid upon irradiation with actinic rays or radiation, (C) at least one of a fluorine atom and a silicon atom, and an alkali developer resins having free a repeating unit having a polarity conversion group which exhibits increased solubility in an alkali developing solution is decomposed by the action, and a nitrogen-containing organic having a nitrogen-containing hetero ring represented by (D) the following general formula (1) An actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition comprising a compound , wherein the polar conversion group is a group represented by X in a partial structure represented by the following general formula (KB-1) .
Y 1 -XY 2 (KB-1)
(In the formula, X represents a carboxylic acid ester group, an acid anhydride group, an acid imide group, a carboxylic acid thioester group, a carbonic acid ester group, a sulfuric acid ester group, or a sulfonic acid ester group. Y 1 and Y 2 represent an electron demand. Represents an attractive group.)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2009099437A JP5486836B2 (en) | 2009-04-15 | 2009-04-15 | Actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition and pattern forming method using the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2009099437A JP5486836B2 (en) | 2009-04-15 | 2009-04-15 | Actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition and pattern forming method using the same |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2010250076A JP2010250076A (en) | 2010-11-04 |
| JP5486836B2 true JP5486836B2 (en) | 2014-05-07 |
Family
ID=43312474
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2009099437A Active JP5486836B2 (en) | 2009-04-15 | 2009-04-15 | Actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition and pattern forming method using the same |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP5486836B2 (en) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5947049B2 (en) * | 2011-02-15 | 2016-07-06 | 住友化学株式会社 | Resist composition and method for producing resist pattern |
| JP5990021B2 (en) * | 2011-04-07 | 2016-09-07 | 住友化学株式会社 | Resist composition and method for producing resist pattern |
| WO2013172239A1 (en) * | 2012-05-17 | 2013-11-21 | Jsr株式会社 | Acid diffusion control agent, radiation-sensitive resin composition, method for forming resist pattern, compound, and method for producing compound |
| JP6457539B2 (en) * | 2014-08-22 | 2019-01-23 | 富士フイルム株式会社 | Actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition, actinic ray-sensitive or radiation-sensitive film, pattern formation method, and electronic device manufacturing method |
| JP6222057B2 (en) * | 2014-11-25 | 2017-11-01 | 信越化学工業株式会社 | Chemically amplified resist material and pattern forming method |
| JP7848700B2 (en) * | 2022-06-27 | 2026-04-21 | 信越化学工業株式会社 | Chemically amplified resist material and pattern formation method |
| US20230418157A1 (en) * | 2022-06-27 | 2023-12-28 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Chemically amplified resist composition and patterning process |
| JP7782476B2 (en) * | 2022-06-27 | 2025-12-09 | 信越化学工業株式会社 | Chemically amplified resist material and pattern formation method |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4861767B2 (en) * | 2005-07-26 | 2012-01-25 | 富士フイルム株式会社 | Positive resist composition and pattern forming method using the same |
| JP4803377B2 (en) * | 2006-10-25 | 2011-10-26 | 信越化学工業株式会社 | Resist material and pattern forming method |
-
2009
- 2009-04-15 JP JP2009099437A patent/JP5486836B2/en active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2010250076A (en) | 2010-11-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101744608B1 (en) | Actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition, and actinic ray-sensitive or radiation-sensitive film and pattern forming method using the composition | |
| JP5525968B2 (en) | Actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition and pattern forming method using the same | |
| JP5624786B2 (en) | Actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition, and resist film and pattern forming method using the composition | |
| JP5153934B2 (en) | Actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition, actinic ray-sensitive or radiation-sensitive film and pattern forming method | |
| JP5676021B2 (en) | Actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition and pattern forming method using the same | |
| US9454079B2 (en) | Actinic ray- or radiation-sensitive resin composition, actinic ray- or radiation-sensitive film and method of forming pattern | |
| JP5568354B2 (en) | Actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition and pattern forming method using the same | |
| JP5887300B2 (en) | Actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition, actinic ray-sensitive or radiation-sensitive film and pattern forming method using the composition, and method for producing electronic device | |
| JP5544130B2 (en) | Actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition and pattern forming method using the same | |
| JP2012137686A (en) | Actinic-ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition and actinic-ray-sensitive or radiation-sensitive film and pattern forming method | |
| JP5486836B2 (en) | Actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition and pattern forming method using the same | |
| JP5816543B2 (en) | Actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition, and resist film, pattern forming method, and electronic device manufacturing method using the composition | |
| JP2011002805A (en) | Actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition, and pattern forming method using the same | |
| JP2011215414A (en) | Actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition, and pattern forming method using the same | |
| JP5514608B2 (en) | Actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition and pattern forming method using the same | |
| JP5525777B2 (en) | Actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition and pattern forming method using the same | |
| JP5401485B2 (en) | Actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition, and resist film and pattern forming method using the composition | |
| JP2013020089A (en) | Actinic-ray- or radiation-sensitive resin composition, resist film and pattern forming method each using composition, manufacturing method of electronic device, and electronic device | |
| JP5572423B2 (en) | Actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition and pattern forming method using the same | |
| JP2013178370A (en) | Actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition, actinic ray-sensitive or radiation-sensitive film and pattern formation method using said composition, and electronic device manufacturing method and electronic device | |
| JP5371868B2 (en) | Actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition and pattern forming method using the same | |
| JP5469908B2 (en) | Actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition and pattern forming method using the same | |
| JP2013182023A (en) | Actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition, actinic ray-sensitive or radiation-sensitive film and pattern formation method using said composition, and electronic device manufacturing method and electronic device | |
| JP2012242657A (en) | Active ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition, resist film and pattern forming method using the composition, method for manufacturing electronic device, and electronic device | |
| JP2012013834A (en) | Actinic ray sensitive or radiation sensitive resin composition and pattern forming method using the same |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20111206 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20130308 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20130312 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20130508 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20140128 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20140224 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5486836 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |