JP7709679B2 - Compound, (co)polymer, composition, and pattern forming method - Google Patents
Compound, (co)polymer, composition, and pattern forming methodInfo
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Description
本発明は、化合物、(共)重合体、組成物、及びパターン形成方法に関する。 The present invention relates to a compound, a (co)polymer, a composition, and a pattern forming method.
近年、半導体素子や液晶表示素子の製造においては、リソグラフィー技術の進歩によって急速に半導体(パターン)や画素の微細化が進んでいる。画素の微細化の手法としては一般に露光光源の短波長化がおこなわれている。具体的には、従来は、g線、i線に代表される紫外線が用いられていたが、現在ではKrFエキシマレーザー(248nm)やArFエキシマレーザー(193nm)等の遠紫外線露光が量産の中心になってきており、更には極端紫外線(EUV:Extreme Ultraviolet)リソグラフィー(13.5nm)の導入が進んできている。また、微細パターンの形成の為に電子線(EB:Electron Beam)も用いられる。In recent years, in the manufacture of semiconductor elements and liquid crystal display elements, semiconductors (patterns) and pixels have been rapidly miniaturized due to advances in lithography technology. In general, the method of miniaturizing pixels is to shorten the wavelength of the exposure light source. Specifically, ultraviolet rays such as g-line and i-line were used in the past, but currently, far-ultraviolet exposure such as KrF excimer laser (248 nm) and ArF excimer laser (193 nm) has become the center of mass production, and extreme ultraviolet (EUV) lithography (13.5 nm) is being introduced. Electron beams (EB) are also used to form fine patterns.
これまでの一般的なレジスト材料は、アモルファス膜を形成可能な高分子系レジスト材料である。例えば、ポリメチルメタクリレートや、酸解離性基を有するポリヒドロキシスチレン又はポリアルキルメタクリレート等の高分子系レジスト材料が挙げられる(例えば、非特許文献1参照)。
従来においては、これらレジスト材料の溶液を基板上に塗布することによって作製したレジスト薄膜に、紫外線、遠紫外線、電子線、極端紫外線などを照射することで、10~100nm程度のラインパターンを形成している。
Conventional resist materials are polymeric resist materials capable of forming amorphous films, such as polymethyl methacrylate, polyhydroxystyrene having an acid-dissociable group, or polyalkyl methacrylate (see, for example, Non-Patent Document 1).
Conventionally, a thin resist film is prepared by applying a solution of such a resist material onto a substrate, and then irradiating the thin resist film with ultraviolet light, far ultraviolet light, an electron beam, extreme ultraviolet light, or the like to form a line pattern of about 10 to 100 nm.
また、電子線又は極端紫外線によるリソグラフィーは、反応メカニズムが通常の光リソグラフィーと異なる。更に、電子線又は極端紫外線によるリソグラフィーにおいては、数nm~十数nmの微細なパターン形成を目標としている。このようにレジストパターン寸法が小さくなると、露光光源に対してさらに高感度であるレジスト材料が求められる。特に極端紫外線によるリソグラフィーでは、スループットの点でさらなる高感度化を図ることが求められている。
上述のような問題を改善するレジスト材料としては、チタン、スズ、ハフニウムやジルコニウム等の金属元素を有する無機レジスト材料が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
In addition, the reaction mechanism of electron beam or extreme ultraviolet lithography is different from that of normal photolithography. Furthermore, in electron beam or extreme ultraviolet lithography, the goal is to form fine patterns of several nm to several tens of nm. As the resist pattern dimensions become smaller, resist materials with higher sensitivity to the exposure light source are required. In particular, in extreme ultraviolet lithography, there is a demand for higher sensitivity in terms of throughput.
As a resist material that can solve the above-mentioned problems, inorganic resist materials containing metal elements such as titanium, tin, hafnium, and zirconium have been proposed (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、従来開発された高感度な特徴を有するレジスト組成物は、パターン欠陥やラフネスが大きいなどパターン品質が十分でない、または感度が十分に向上しない、エッチング耐性不足といった課題がある。さらにレジスト液の安定性も十分でなく、実際の半導体製造向けへの展開には難点がある。これらの状況をふまえ、高解像度と高感度を両立するレジストが求められている。However, previously developed resist compositions with high sensitivity characteristics have issues such as insufficient pattern quality, such as large pattern defects and roughness, insufficient sensitivity improvement, and insufficient etching resistance. Furthermore, the stability of the resist solution is also insufficient, making it difficult to deploy them in actual semiconductor manufacturing. In light of these circumstances, there is a demand for resists that combine high resolution and high sensitivity.
特に極端紫外線による数nm~十数nm領域の細線を狙ったリソグラフィーにおいては、露光、ベーク後に親水性樹脂および疎水性樹脂により形成されたパターンに対して、アルカリ現像液を使用したポジ型のパターン形成(PTI)、および有機溶剤現像液を使用したネガ型のパターン形成(PTI)それぞれについて材料やプロセス検討がなされている。樹脂パターンとして残るレジスト樹脂の現像液への溶解性の観点から、PTIにおける疎水性の樹脂パターンのアルカリ現像液への溶解性に対して、NTIにおける親水性の樹脂パターンの有機溶剤現像液への溶解性が大きいため、NTIの方が細線化がより難しく、樹脂の膨潤に起因するパターン倒れにより細線側の解像性を十分に確保することが難しい状況となっている。 In particular, in lithography using extreme ultraviolet light to create fine lines in the range of several nm to several tens of nm, materials and processes are being considered for positive pattern formation using an alkaline developer (PTI) and negative pattern formation using an organic solvent developer (NTI) for patterns formed with hydrophilic and hydrophobic resins after exposure and baking. From the perspective of the solubility of the resist resin remaining as a resin pattern in the developer, the solubility of the hydrophobic resin pattern in PTI in an alkaline developer is greater than that of the hydrophilic resin pattern in NTI in an organic solvent developer, making it more difficult to create fine lines with NTI, and pattern collapse caused by resin swelling makes it difficult to ensure sufficient resolution on the fine line side.
上記事情に鑑み、本発明は、高解像度かつ高感度を有する膜を形成可能な樹脂材料、これら含むレジスト組成物、並びに、これを用いたレジストパターンの形成方法及び絶縁膜の形成方法を提供することを目的とする。In view of the above circumstances, the present invention aims to provide a resin material capable of forming a film having high resolution and high sensitivity, a resist composition containing the same, and a method for forming a resist pattern and a method for forming an insulating film using the same.
本発明者らは上述の課題を解決するため鋭意検討した結果、特定構造を有する化合物を含む(共)重合体が、安全溶媒に対する溶解性が高く、且つ、これら化合物等をフォトグラフィー用膜形成用途やレジスト用膜形成用途の組成物に用いた場合に、高解像度かつ高感度を有する膜を形成できることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は次のとおりである。
Means for Solving the Problems The present inventors have conducted intensive studies to solve the above-mentioned problems, and as a result have found that (co)polymers containing a compound having a specific structure have high solubility in safe solvents, and that when these compounds or the like are used in compositions for forming films for photography or resists, films having high resolution and high sensitivity can be formed, thereby completing the present invention.
That is, the present invention is as follows.
[1]
一つ以上のハロゲンと、不飽和二重結合を有する2つ以上の置換基と、を有する化合物。
[2]
下記一般式(A)で表される、[1]に記載の化合物。
(式(A)中、
R1、R2、及びR3は、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン、炭素数1~20の直鎖状の有機基、炭素数3~20の分岐状の有機基、又は炭素数3~20の環状の有機基を表し、
Lは、2価の連結基を表し、
Aは、炭素数1~30の有機基を表し、
Xは、Cl、Br若しくはIを表すか、又はCl、Br及びIからなる群から選択されるハロゲン原子を含み、かつ、単結合、エステル基、エーテル基、アミド基、イミド基、ウレタン基、ウレア基、チオエーテル基、ホスフィン基若しくはリン酸エステル基を介してAと結合している炭素数1~30の炭化水素基を表し、
n0は2~5の整数を表し、
n2は1~5の整数を表す。)
[3]
一般式(A)が、一般式(1)で表される、[2]に記載の化合物。
(式(1)中、
R1は、水素原子、ハロゲン又はメチル基を表し、
R4は、それぞれ独立して、水素原子、炭素数1~20の直鎖状の有機基、炭素数3~20の分岐状の有機基、又は炭素数3~20の環状の有機基を表し、
Aは、炭素数1~30の有機基を表し、
n0は2~5の整数を表し、
n1は0又は1を表し、
n2は1~5の整数を表す。)
[4]
Aが芳香族環を含む、[2]又は[3]に記載の化合物。
[5]
Fe、Al、Sb、Ru及びWの含有量が1ppm未満である、[1]~[4]のいずれかに記載の化合物。
[6]
[1]~[5]のいずれかに記載の化合物に由来する構成単位を有する(共)重合体。
[7]
酸又は塩基の作用によりアルカリ現像液への溶解性が向上する官能基を有する構成単位をさらに有する、[6]に記載の共重合体。
[8]
Fe、Al、Sb、Ru及びWの含有量が1ppm未満である、[6]又は[7]に記載の(共)重合体。
[9]
[1]~[5]のいずれか一項に記載の化合物、及び/又は[6]~[8]のいずれかに記載の(共)重合体を含む、レジスト組成物。
[10]
酸発生剤、光塩基発生剤、又は塩基化合物をさらに含む、[9]に記載のレジスト組成物。
[11]
[9]又は[10]に記載のレジスト組成物をウエハ上に成膜する工程、
露光により光学像をパターンとしてウエハ上のレジスト膜に形成する工程、及び
現像処理により光学像を基にしたレジストパターンを形成する工程、
を含む、パターン形成方法。
[12]
[11]に記載の方法を含む、絶縁膜の形成方法。
[13]
一般式(a):
R4は、それぞれ独立して、水素原子、炭素数1~20の直鎖状の有機基、炭素数3~20の分岐状の有機基、又は炭素数3~20の環状の有機基を表し、
Aは、炭素数1~30の有機基を表し、
n0は2~5の整数を表し、
n1は0又は1を表し、
n2は1~5の整数を表す)
で表される化合物と、
一般式(b):
R1は、水素原子、ハロゲン又はメチル基を表し、
RBはヒドロキシル基、ハロゲン原子、及び(メタ)アクリロイルオキシ基からなる群より選択される)
で表される化合物と、を反応させることを含む、
一般式(1):
で表される化合物の製造方法。
[14]
[13]に記載の製造方法で得られた一般式(1)で表される化合物を精製して、金属不純物を除去する工程、
を含む、[13]に記載の製造方法。
[15]
前記精製が、前記化合物を有機溶媒に溶解させて溶液を得、前記溶液に含まれる金属不純物を酸性水溶液で抽出することを含む、[14]に記載の方法。
[16]
前記精製が、前記化合物を溶媒に溶解させて溶液を得、前記溶液をフィルターに通液することを含む、[14]に記載の方法。
[17]
[13]~[16]のいずれかに記載の製造方法で得られた一般式(1)で表される化合物を重合して(共)重合体を得る工程、及び
前記(共)重合体を精製して、金属不純物を除去する工程、
を含む、(共)重合体の製造方法。
[18]
前記精製が、前記(共)重合体を有機溶媒に溶解させて溶液を得、前記溶液に含まれる金属不純物を酸性水溶液で抽出することを含む、[17]に記載の方法。
[19]
前記精製が、前記(共)重合体を溶媒に溶解させて溶液を得、前記溶液をフィルターに通液することを含む、[17]に記載の方法。
[1]
A compound having one or more halogens and two or more substituents having an unsaturated double bond.
[2]
The compound according to [1], represented by the following general formula (A):
(In formula (A),
R 1 , R 2 , and R 3 each independently represent a hydrogen atom, a halogen, a linear organic group having 1 to 20 carbon atoms, a branched organic group having 3 to 20 carbon atoms, or a cyclic organic group having 3 to 20 carbon atoms;
L represents a divalent linking group;
A represents an organic group having 1 to 30 carbon atoms;
X represents Cl, Br, or I, or a hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms which contains a halogen atom selected from the group consisting of Cl, Br, and I and is bonded to A via a single bond, an ester group, an ether group, an amide group, an imide group, a urethane group, a urea group, a thioether group, a phosphine group, or a phosphate ester group;
n 0 represents an integer from 2 to 5;
n2 represents an integer of 1 to 5.
[3]
The compound according to [2], wherein general formula (A) is represented by general formula (1).
(In formula (1),
R 1 represents a hydrogen atom, a halogen atom or a methyl group;
R 4 each independently represents a hydrogen atom, a linear organic group having 1 to 20 carbon atoms, a branched organic group having 3 to 20 carbon atoms, or a cyclic organic group having 3 to 20 carbon atoms;
A represents an organic group having 1 to 30 carbon atoms;
n 0 represents an integer from 2 to 5;
n1 represents 0 or 1;
n2 represents an integer of 1 to 5.
[4]
The compound according to [2] or [3], wherein A contains an aromatic ring.
[5]
The compound according to any one of [1] to [4], wherein the contents of Fe, Al, Sb, Ru and W are less than 1 ppm.
[6]
A (co)polymer having a structural unit derived from the compound according to any one of [1] to [5].
[7]
The copolymer according to [6], further comprising a structural unit having a functional group whose solubility in an alkaline developer is improved by the action of an acid or a base.
[8]
The (co)polymer according to [6] or [7], wherein the contents of Fe, Al, Sb, Ru and W are less than 1 ppm.
[9]
A resist composition comprising the compound according to any one of [1] to [5] and/or the (co)polymer according to any one of [6] to [8].
[10]
The resist composition according to [9], further comprising an acid generator, a photobase generator, or a base compound.
[11]
forming a film of the resist composition according to [9] or [10] on a wafer;
forming an optical image as a pattern on a resist film on a wafer by exposure; and forming a resist pattern based on the optical image by development.
A pattern forming method comprising the steps of:
[12]
A method for forming an insulating film, comprising the method according to [11].
[13]
General formula (a):
R 4 each independently represents a hydrogen atom, a linear organic group having 1 to 20 carbon atoms, a branched organic group having 3 to 20 carbon atoms, or a cyclic organic group having 3 to 20 carbon atoms;
A represents an organic group having 1 to 30 carbon atoms;
n 0 represents an integer of 2 to 5;
n1 represents 0 or 1;
n 2 represents an integer of 1 to 5.
A compound represented by the formula:
General formula (b):
R B is selected from the group consisting of a hydroxyl group, a halogen atom, and a (meth)acryloyloxy group.
With a compound represented by
General formula (1):
A method for producing a compound represented by the formula:
[14]
A step of purifying the compound represented by general formula (1) obtained by the production method according to [13] to remove metal impurities;
The method according to [13], comprising:
[15]
The method according to claim 14, wherein the purification comprises dissolving the compound in an organic solvent to obtain a solution, and extracting metal impurities contained in the solution with an acidic aqueous solution.
[16]
The method according to claim 14, wherein the purification comprises dissolving the compound in a solvent to obtain a solution, and passing the solution through a filter.
[17]
A step of polymerizing the compound represented by general formula (1) obtained by the production method according to any one of [13] to [16] to obtain a (co)polymer; and A step of purifying the (co)polymer to remove metal impurities.
A method for producing a (co)polymer, comprising:
[18]
The method according to [17], wherein the purification comprises dissolving the (co)polymer in an organic solvent to obtain a solution, and extracting metal impurities contained in the solution with an acidic aqueous solution.
[19]
The method according to [17], wherein the purification comprises dissolving the (co)polymer in a solvent to obtain a solution, and passing the solution through a filter.
本発明により高い解像度と感度を有する膜を形成可能な化合物、組成物、並びに、これを用いたレジストパターンの形成方法及び絶縁膜の形成方法を提供することができる。The present invention provides compounds and compositions capable of forming films with high resolution and sensitivity, as well as methods for forming resist patterns and insulating films using the same.
以下、本発明の実施の形態について説明する(以下、「本実施形態」と称する場合がある)。なお、本実施形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明は本実施形態のみに限定されるものではない。Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described (hereinafter, may be referred to as the "present embodiment"). Note that the present embodiment is an example for explaining the present invention, and the present invention is not limited to only the present embodiment.
本明細書において、(メタ)アクリレートは、アクリレート及びメタクリレートを意味する。(メタ)との表現は有するその他の用語も、(メタ)アクリレートと同様に解釈する。
本明細書において、(共)重合体は、単独重合体及び共重合体を意味する。
In the present specification, (meth)acrylate means acrylate and methacrylate. Other terms having the expression (meth) are also interpreted in the same manner as (meth)acrylate.
In this specification, (co)polymer means a homopolymer and a copolymer.
[ハロゲン含有重合性化合物]
本実施形態の1つは、一つ以上のハロゲンと、不飽和二重結合を有する2つ以上の置換基とを有する化合物に関し、より具体的には、一般式(A)で表されるハロゲン含有重合性化合物に関する。
R1、R2、及びR3は、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン、炭素数1~20の直鎖状の有機基、炭素数3~20の分岐状の有機基、又は炭素数3~20の環状の有機基を表し、
Lは、2価の連結基を表し、
Aは、炭素数1~30の有機基を表し、
Xは、Cl、Br若しくはIを表すか、又はCl、Br及びIからなる群から選択されるハロゲン原子を含み、かつ、単結合、エステル基、エーテル基、アミド基、イミド基、ウレタン基、ウレア基、チオエーテル基、ホスフィン基若しくはリン酸エステル基を介してAと結合している炭素数1~30の炭化水素基を表し、
n0は2~5の整数を表し、
n2は1~5の整数を表す。)
[Halogen-containing polymerizable compound]
One of the present embodiments relates to a compound having one or more halogens and two or more substituents having an unsaturated double bond, and more specifically, to a halogen-containing polymerizable compound represented by general formula (A).
R 1 , R 2 , and R 3 each independently represent a hydrogen atom, a halogen, a linear organic group having 1 to 20 carbon atoms, a branched organic group having 3 to 20 carbon atoms, or a cyclic organic group having 3 to 20 carbon atoms;
L represents a divalent linking group;
A represents an organic group having 1 to 30 carbon atoms;
X represents Cl, Br, or I, or a hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms which contains a halogen atom selected from the group consisting of Cl, Br, and I and is bonded to A via a single bond, an ester group, an ether group, an amide group, an imide group, a urethane group, a urea group, a thioether group, a phosphine group, or a phosphate ester group;
n 0 represents an integer from 2 to 5;
n2 represents an integer of 1 to 5.
本実施形態の化合物は、化合物中に重合性官能基を含むエステル部位を二つ以上含むことが好ましい。例えば、本実施形態の化合物に由来する構成単位と、酸により親疎水性の変換反応が進行してアルカリ現像液への溶解性が向上するかまたは有機溶剤現像液への溶解性が低減する官能基を有する構成単位と、を少なくとも含む共重合体を、リソグラフィー用の樹脂として用いることで、露光、ベーク(PEB、Post Exposure Bake)、現像のプロセスを経た後に形成される樹脂パターンの現像液への溶解性を抑制することができ、特に微細なパターン形成における、樹脂の膨潤等のメカニズムによるパターン倒れを抑制でき、細線パターンの解像性を向上することができる。また、特にフェノール構造を有する単量体に対しては、フェノール性水酸基への該エステル構造の導入により、フェノール性水酸基のpKaに由来するレジスト樹脂の経時変化を低減させることができ、結果として経時後のパターン品質を維持できる効果も副次的に有することができる。
また、本実施形態における化合物は化合物中にハロゲン元素を有することを特徴とする。ハロゲン元素を有することで、リソグラフィープロセスにおける活性が向上し、リソグラフィーにおける効率向上、またはリソグラフィーにおける効率化のマージンを確保することで、材料設計上の性能をより好適な配分とすることで、結果的にリソグラフィー性能向上や製造安定化の向上に寄与することができる。この効果は特にEUVやEBなどの短波長または電子線の露光プロセスにおいて顕著となる。
The compound of the present embodiment preferably contains two or more ester moieties containing a polymerizable functional group in the compound. For example, by using a copolymer containing at least a structural unit derived from the compound of the present embodiment and a structural unit having a functional group in which a hydrophilic-hydrophobic conversion reaction proceeds with an acid to improve the solubility in an alkaline developer or reduce the solubility in an organic solvent developer as a resin for lithography, the solubility of the resin pattern formed after the processes of exposure, baking (PEB, Post Exposure Bake), and development can be suppressed in the developer, and the pattern collapse due to mechanisms such as resin swelling, particularly in the formation of fine patterns, can be suppressed, and the resolution of the fine line pattern can be improved. In addition, particularly for monomers having a phenol structure, the introduction of the ester structure into the phenolic hydroxyl group can reduce the change over time of the resist resin derived from the pKa of the phenolic hydroxyl group, and as a result, the effect of maintaining the pattern quality after aging can also be secondary.
The compound in this embodiment is characterized in that it contains a halogen element. By containing a halogen element, activity in the lithography process is improved, and the efficiency in lithography is improved or a margin for efficiency in lithography is secured, which allows a more suitable distribution of performance in material design, which ultimately contributes to improved lithography performance and improved manufacturing stability. This effect is particularly noticeable in the exposure process of short wavelengths such as EUV and EB or electron beams.
一般式(A)で表される化合物は、一般式(1)で表される化合物であることが好ましい。
R1は、水素原子、ハロゲン又はメチル基を表し、
R4は、それぞれ独立して、水素原子、炭素数1~20の直鎖状の有機基、炭素数3~20の分岐状の有機基、又は炭素数3~20の環状の有機基を表し、
Aは、炭素数1~30の有機基を表し、
n0は2~5の整数を表し、
n1は0又は1を表し、
n2は1~5の整数を表す。)
The compound represented by formula (A) is preferably a compound represented by formula (1).
R 1 represents a hydrogen atom, a halogen atom or a methyl group;
R 4 each independently represents a hydrogen atom, a linear organic group having 1 to 20 carbon atoms, a branched organic group having 3 to 20 carbon atoms, or a cyclic organic group having 3 to 20 carbon atoms;
A represents an organic group having 1 to 30 carbon atoms;
n 0 represents an integer from 2 to 5;
n1 represents 0 or 1;
n2 represents an integer of 1 to 5.
R4は、炭素数1~20の直鎖状の有機基、炭素数3~20の分岐状の有機基、及び炭素数3~20の環状の有機基からなる群から選ばれる2つ以上の組み合わせであっても良い。 R4 may be a combination of two or more selected from the group consisting of linear organic groups having 1 to 20 carbon atoms, branched organic groups having 3 to 20 carbon atoms, and cyclic organic groups having 3 to 20 carbon atoms.
R4は置換基を有していてもよい。R4としては、例えば、置換基を有していてもよい、炭素数1~20、炭素数1~10又は炭素数1~6のアルキル基;置換基を有していてもよい、炭素数2~20、炭素数2~10又は炭素数2~6のアルケニル基;置換基を有していてもよい、炭素数2~20、炭素数2~10又は炭素数2~6のアルキニル基:置換基を有していてもよい、炭素数3~20、炭素数3~10又は炭素数3~6のシクロアルキル基;置換基を有していてもよい、炭素数3~20、炭素数3~10又は炭素数3~6のシクロアルケニル基;置換基を有していてもよい、炭素数3~20、炭素数3~10又は炭素数3~6のシクロアルキニル基;置換基を有していてもよい、炭素数5~20、炭素数5~10又は炭素数5~6のアリール基;これらの組み合わせ等が挙げられる。 R 4 may have a substituent. Examples of R 4 include an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, 1 to 10 carbon atoms, or 1 to 6 carbon atoms, which may have a substituent; an alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms, 2 to 10 carbon atoms, or 2 to 6 carbon atoms, which may have a substituent; an alkynyl group having 2 to 20 carbon atoms, 2 to 10 carbon atoms, or 2 to 6 carbon atoms, which may have a substituent; a cycloalkyl group having 3 to 20 carbon atoms, 3 to 10 carbon atoms, or 3 to 6 carbon atoms, which may have a substituent; a cycloalkenyl group having 3 to 20 carbon atoms, 3 to 10 carbon atoms, or 3 to 6 carbon atoms, which may have a substituent; a cycloalkynyl group having 3 to 20 carbon atoms, 3 to 10 carbon atoms, or 3 to 6 carbon atoms, which may have a substituent; an aryl group having 5 to 20 carbon atoms, 5 to 10 carbon atoms, or 5 to 6 carbon atoms, which may have a substituent; and combinations thereof.
R4の具体例としては、例えば、置換基を有していてもよい、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、イコシル基、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、シクロノニル基、シクロデシル基、シクロイコシル基、アダマンチル基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、フェニル基、ナフチル基、アントラセン基、フェナントレン基、テトラセン基、クリセン基、トリフェニレン基、ピレン基、ベンゾピレン基、アズレン基、フルオレン基等が挙げられる。これらはエーテル結合、ケトン結合、エステル結合を含んでいてもよい。 Specific examples of R4 include methyl, ethyl, propyl, butyl, pentyl, hexyl, heptyl, octyl, nonyl, decyl, icosyl, cyclopropyl, cyclobutyl, cyclopentyl, cyclohexyl, cycloheptyl, cyclooctyl, cyclononyl, cyclodecyl, cycloicosyl, adamantyl, ethylene, propylene, butylene, phenyl, naphthyl, anthracene, phenanthrene, tetracene, chrysene, triphenylene, pyrene, benzopyrene, azulene, and fluorene groups, which may have a substituent. These may contain an ether bond, a ketone bond, or an ester bond.
ここで、例示している基は異性体を含む。例えば、プロピル基は、n-プロピル基とイソプロピル基を含み、ブチル基は、n-ブチル基、sec-ブチル基、イソブチル基、tert-ブチル基を含む。Here, the exemplified groups include isomers. For example, the propyl group includes n-propyl and isopropyl groups, and the butyl group includes n-butyl, sec-butyl, isobutyl, and tert-butyl groups.
R4の置換基としては、特に限定されないが、例えば、ハロゲン原子、水酸基、シアノ基、ニトロ基、アミノ基、チオール基、複素環基、直鎖状脂肪族炭化水素基、分岐状脂肪族炭化水素基、環状脂肪族炭化水素基、アリール基、アラルキル基、アルコキシ基、アルケニル基、アシル基、アルコキシカルボニル基、アルキロイルオキシ基、アリーロイルオキシ基、アルキルシリル基や、各種の架橋性基、酸解離性基が挙げられる。 The substituent for R4 is not particularly limited, but examples thereof include a halogen atom, a hydroxyl group, a cyano group, a nitro group, an amino group, a thiol group, a heterocyclic group, a linear aliphatic hydrocarbon group, a branched aliphatic hydrocarbon group, a cyclic aliphatic hydrocarbon group, an aryl group, an aralkyl group, an alkoxy group, an alkenyl group, an acyl group, an alkoxycarbonyl group, an alkyloyloxy group, an aryloyloxy group, an alkylsilyl group, and various crosslinkable groups and acid-dissociable groups.
「架橋性基」とは、酸、アルカリ、光又は熱により架橋する基であり、触媒存在下、又は無触媒下で架橋する基をいう。前記架橋性基としては、特に限定されないが、例えば、アリル基を有する基、(メタ)アクリロイル基を有する基、エポキシ(メタ)アクリロイル基を有する基、ウレタン(メタ)アクリロイル基を有する基、水酸基を有する基、グリシジル基を有する基、含ビニルフェニルメチル基を有する基、スチレン基を有する基、アルキニル基を有する基を有する基、炭素-炭素二重結合を有する基、炭素-炭素三重結合を有する基、及びこれらの基を含む基が挙げられる。 The term "crosslinkable group" refers to a group that crosslinks with the aid of an acid, an alkali, light, or heat, and crosslinks in the presence or absence of a catalyst. Examples of the crosslinkable group include, but are not limited to, a group having an allyl group, a group having a (meth)acryloyl group, a group having an epoxy (meth)acryloyl group, a group having a urethane (meth)acryloyl group, a group having a hydroxyl group, a group having a glycidyl group, a group having a vinyl-containing phenylmethyl group, a group having a styrene group, a group having an alkynyl group, a group having a carbon-carbon double bond, a group having a carbon-carbon triple bond, and groups containing these groups.
「酸解離性基」とは、酸の存在下で開裂して、アルカリ可溶性基(例えば、フェノール性水酸基、カルボキシル基、スルホン酸基、ヘキサフルオロイソプロパノール基)等を生じる基である。酸解離性基としては、特に限定されないが、例えば、KrFやArF用の化学増幅型レジスト組成物に用いられるヒドロキシスチレン樹脂、(メタ)アクリル酸樹脂等において提案されているものの中から適宜選択して用いることができる。酸解離性基の具体例としては、例えば、国際公開第2016/158168号に記載のものを挙げることができる。An "acid dissociable group" is a group that cleaves in the presence of an acid to generate an alkali-soluble group (e.g., a phenolic hydroxyl group, a carboxyl group, a sulfonic acid group, a hexafluoroisopropanol group), etc. The acid dissociable group is not particularly limited, but can be appropriately selected from those proposed in, for example, hydroxystyrene resins and (meth)acrylic acid resins used in chemically amplified resist compositions for KrF and ArF. Specific examples of acid dissociable groups include those described in WO 2016/158168.
Aは置換基を有していてもよい。Aの骨格となる化合物としては、例えば、置換基を有していてもよい、炭素数1~30、炭素数1~20、炭素数1~10又は炭素数1~6のアルカン;置換基を有していてもよい、炭素数2~30、炭素数2~20、炭素数2~10又は炭素数2~6のアルケン;置換基を有していてもよい、炭素数2~30、炭素数2~20、炭素数2~10又は炭素数2~6のアルキン;置換基を有していてもよい、炭素数3~30、炭素数3~20、炭素数3~10又は炭素数3~6のシクロアルカン;置換基を有していてもよい、炭素数3~30、炭素数3~20、炭素数3~10又は炭素数3~6のシクロアルケン;置換基を有していてもよい、炭素数3~30、炭素数3~20、炭素数3~10又は炭素数3~6のシクロアルキン;置換基を有していてもよい、炭素数5~30、炭素数5~20、炭素数5~10又は炭素数5~6のアレーン;これらの組み合わせ等が挙げられる。A may have a substituent. Examples of compounds that form the skeleton of A include alkanes having 1 to 30 carbon atoms, 1 to 20 carbon atoms, 1 to 10 carbon atoms, or 1 to 6 carbon atoms, which may have a substituent; alkenes having 2 to 30 carbon atoms, 2 to 20 carbon atoms, 2 to 10 carbon atoms, or 2 to 6 carbon atoms, which may have a substituent; alkynes having 2 to 30 carbon atoms, 2 to 20 carbon atoms, 2 to 10 carbon atoms, or 2 to 6 carbon atoms, which may have a substituent; alkynes having 3 to 30 carbon atoms, 3 to 20 carbon atoms, which may have a substituent. , cycloalkanes having 3 to 10 carbon atoms or 3 to 6 carbon atoms; cycloalkenes having 3 to 30 carbon atoms, 3 to 20 carbon atoms, 3 to 10 carbon atoms or 3 to 6 carbon atoms which may have a substituent; cycloalkynes having 3 to 30 carbon atoms, 3 to 20 carbon atoms, 3 to 10 carbon atoms or 3 to 6 carbon atoms which may have a substituent; arenes having 5 to 30 carbon atoms, 5 to 20 carbon atoms, 5 to 10 carbon atoms or 5 to 6 carbon atoms which may have a substituent; and combinations thereof.
Aの骨格となる化合物の具体例としては、例えば、置換基を有していてもよい、メタン、エタン、プロパン、ブタン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノナン、デカン、イコサン、トリアコンタン、シクロプロパン、シクロブタン、シクロペンタン、シクロヘキサン、シクロヘプタン、シクロオクタン、シクロノナン、シクロデカン、シクロイコサン、シクロトリアコンタン、アダマンタン、エチレン、プロピレン、ブテン、ペンテン、ヘキセン、ヘプテン、オクテン、ノネン、デセン、イコセン、トリアコンテン、ベンゼン、フェノール、ナフタレン、アントラセン、フェナントレン、テトラセン、クリセン、トリフェニレン、ピレン、ペンタセン、ベンゾピレン、コロネン、アズレン、フルオレン、これらの組み合わせ等が挙げられる。これらはエーテル結合、ケトン結合、エステル結合を含んでいてもよい。Aの好ましい骨格としては、置換基を有していてもよい、ベンゼン、フェノール、ナフタレン、アントラセン、フェナントレン、テトラセン、クリセン、トリフェニレン、ピレン、ペンタセン、ベンゾピレン、コロネン、アズレン、フルオレン、およびこれらの組み合わせ等を適宜用いることができる。Aのより好ましい骨格としては、ベンゼン及びアダマンタンが挙げられる。 Specific examples of the compound that serves as the skeleton of A include, for example, methane, ethane, propane, butane, pentane, hexane, heptane, octane, nonane, decane, icosane, triacontane, cyclopropane, cyclobutane, cyclopentane, cyclohexane, cycloheptane, cyclooctane, cyclononane, cyclodecane, cycloicosane, cyclotriacontane, adamantane, ethylene, propylene, butene, pentene, hexene, heptene, octene, nonene, decene, icosene, triacontene, benzene, phenol, naphthalene, anthracene, phenanthrene, tetracene, chrysene, triphenylene, pyrene, pentacene, benzopyrene, coronene, azulene, fluorene, and combinations thereof, which may have a substituent. These may contain an ether bond, a ketone bond, or an ester bond. Preferred skeletons of A include benzene, phenol, naphthalene, anthracene, phenanthrene, tetracene, chrysene, triphenylene, pyrene, pentacene, benzopyrene, coronene, azulene, fluorene, and combinations thereof, each of which may have a substituent. More preferred skeletons of A include benzene and adamantane.
Aの骨格となる化合物の置換基としては、特に限定されないが、例えば、ハロゲン原子(フッ素、塩素、臭素)、水酸基、シアノ基、ニトロ基、アミノ基、チオール基、複素環基、直鎖状脂肪族炭化水素基、分岐状脂肪族炭化水素基、環状脂肪族炭化水素基、アリール基、アラルキル基、アルコキシ基、アルケニル基、アシル基、アルコキシカルボニル基、アルキロイルオキシ基、アリーロイルオキシ基、アルキルシリル基や、各種の架橋性基、酸解離性基が挙げられる。The substituents of the compound that forms the skeleton of A are not particularly limited, but examples include halogen atoms (fluorine, chlorine, bromine), hydroxyl groups, cyano groups, nitro groups, amino groups, thiol groups, heterocyclic groups, linear aliphatic hydrocarbon groups, branched aliphatic hydrocarbon groups, cyclic aliphatic hydrocarbon groups, aryl groups, aralkyl groups, alkoxy groups, alkenyl groups, acyl groups, alkoxycarbonyl groups, alkyloyloxy groups, aryloyloxy groups, alkylsilyl groups, various crosslinkable groups, and acid-dissociable groups.
「架橋性基」、「酸解離性基」としては、特に限定されないが、例えば前記R4の説明に記載のものを用いることができる。 The "crosslinkable group" and "acid-dissociable group" are not particularly limited, but for example, those described above in relation to R4 can be used.
少なくとも1つのn1が0であり、少なくとも1つのn1が1であることが好ましい。 It is preferred that at least one n1 is 0 and at least one n1 is 1.
n2は、1~5の整数であり、好ましくは2~5の整数であり、より好ましくは2~3の整数である。 n2 is an integer of 1 to 5, preferably an integer of 2 to 5, and more preferably an integer of 2 to 3.
前記式(1)で表される化合物は、容易反応性の観点から、下記式(2)で表される化合物であることが好ましい。
式(2)中、R1、A、n0、n1、n2は前記式(1)で定義したとおりである。 In formula (2), R 1 , A, n 0 , n 1 and n 2 are as defined in formula (1) above.
前記式(1)で表される化合物は、エッチング耐性の観点から、下記式(3)で表される化合物であることがより好ましい。
式(3)中、Bは芳香族環を含む炭素数5~30の有機基を表し、R1、n0、n1、n2は前記式(1)で定義したとおりである。 In formula (3), B represents an organic group having 5 to 30 carbon atoms and containing an aromatic ring, and R 1 , n 0 , n 1 and n 2 are as defined in formula (1) above.
Bは置換基を有していてもよい。Bの骨格となる化合物としては、例えば、置換基を有していてもよい、炭素数5~30、炭素数5~20、炭素数5~10又は炭素数5~6のアレーン等が挙げられる。B may have a substituent. Examples of compounds that form the skeleton of B include arenes having 5 to 30 carbon atoms, 5 to 20 carbon atoms, 5 to 10 carbon atoms, or 5 to 6 carbon atoms, which may have a substituent.
Bの骨格となる化合物の具体例としては、例えば、置換基を有していてもよい、ベンゼン、フェノール、ナフタレン、アントラセン、フェナントレン、テトラセン、クリセン、トリフェニレン、ピレン、ペンタセン、ベンゾピレン、コロネン、アズレン、フルオレン、これらの組み合わせ等が挙げられる。これらはエーテル結合、ケトン結合、エステル結合を含んでいてもよい。Bのより好ましい骨格としては、ベンゼンが挙げられる。 Specific examples of compounds that may be the skeleton of B include, for example, benzene, phenol, naphthalene, anthracene, phenanthrene, tetracene, chrysene, triphenylene, pyrene, pentacene, benzopyrene, coronene, azulene, fluorene, and combinations thereof, which may have a substituent. These may contain ether bonds, ketone bonds, and ester bonds. A more preferred skeleton of B is benzene.
Bの骨格となる化合物の置換基としては、特に限定されないが、例えば、ハロゲン原子(フッ素、塩素、臭素)、水酸基、シアノ基、ニトロ基、アミノ基、チオール基、複素環基、直鎖状脂肪族炭化水素基、分岐状脂肪族炭化水素基、環状脂肪族炭化水素基、アリール基、アラルキル基、アルコキシ基、アルケニル基、アシル基、アルコキシカルボニル基、アルキロイルオキシ基、アリーロイルオキシ基、アルキルシリル基や、各種の架橋性基、酸解離性基が挙げられ、好ましくは、水酸基又は酸解離性基である。The substituents of the compound that forms the skeleton of B are not particularly limited, but examples include halogen atoms (fluorine, chlorine, bromine), hydroxyl groups, cyano groups, nitro groups, amino groups, thiol groups, heterocyclic groups, linear aliphatic hydrocarbon groups, branched aliphatic hydrocarbon groups, cyclic aliphatic hydrocarbon groups, aryl groups, aralkyl groups, alkoxy groups, alkenyl groups, acyl groups, alkoxycarbonyl groups, alkyloyloxy groups, aryloyloxy groups, alkylsilyl groups, various crosslinkable groups, and acid-dissociable groups, and preferably hydroxyl groups or acid-dissociable groups.
「架橋性基」、「酸解離性基」としては、特に限定されないが、例えば前記R4の説明に記載のものを用いることができる。特に限定するものではないが、Bの芳香族環に結合している酸解離性基は、酸の存在下で開裂して水酸基を生じる基であることが好ましい。 The "crosslinkable group" and "acid-dissociable group" are not particularly limited, but for example, those described above in the description of R 4 can be used. Although not particularly limited, the acid-dissociable group bonded to the aromatic ring of B is preferably a group that is cleaved in the presence of an acid to generate a hydroxyl group.
前記式(1)で表される化合物は、エッチング耐性の観点から、下記式(3’)で表される化合物であることがより好ましい。
式(3’)中、B’は脂環を含む炭素数5~30の有機基を表し、R1、n0、n1、n2は前記式(1)で定義したとおりである。 In formula (3'), B' represents an organic group having 5 to 30 carbon atoms including an alicyclic ring, and R 1 , n 0 , n 1 and n 2 are as defined in formula (1) above.
B’は置換基を有していてもよい。B’の骨格となる化合物としては、例えば、置換基を有していてもよい、炭素数5~30、炭素数5~20、炭素数5~10又は炭素数5~6のシクロアルカン;置換基を有していてもよい、炭素数5~30、炭素数5~20、炭素数5~10又は炭素数5~6のシクロアルケン;置換基を有していてもよい、炭素数5~30、炭素数5~20、炭素数5~10又は炭素数5~6のシクロアルキン;これらの組み合わせ等が挙げられる。B' may have a substituent. Examples of the compound that serves as the skeleton of B' include cycloalkanes having 5 to 30 carbon atoms, 5 to 20 carbon atoms, 5 to 10 carbon atoms, or 5 to 6 carbon atoms, which may have a substituent; cycloalkenes having 5 to 30 carbon atoms, 5 to 20 carbon atoms, 5 to 10 carbon atoms, or 5 to 6 carbon atoms, which may have a substituent; cycloalkynes having 5 to 30 carbon atoms, 5 to 20 carbon atoms, 5 to 10 carbon atoms, or 5 to 6 carbon atoms, which may have a substituent; and combinations thereof.
B’の骨格となる化合物の具体例としては、例えば、置換基を有していてもよい、シクロペンタン、シクロヘキサン、シクロヘプタン、シクロオクタン、シクロノナン、シクロデカン、シクロイコサン、シクロトリアコンタン、アダマンタン、これらの組み合わせ等が挙げられる。これらはエーテル結合、ケトン結合、エステル結合を含んでいてもよい。B’のより好ましい骨格としては、アダマンタンが挙げられる。Specific examples of compounds that may be the skeleton of B' include, for example, cyclopentane, cyclohexane, cycloheptane, cyclooctane, cyclononane, cyclodecane, cycloicosane, cyclotriacontane, adamantane, and combinations thereof, which may have a substituent. These may contain ether bonds, ketone bonds, and ester bonds. A more preferred skeleton of B' is adamantane.
B’の骨格となる化合物の置換基としては、特に限定されないが、例えば、ハロゲン原子(フッ素、塩素、臭素)、水酸基、シアノ基、ニトロ基、アミノ基、チオール基、複素環基、直鎖状脂肪族炭化水素基、分岐状脂肪族炭化水素基、環状脂肪族炭化水素基、アリール基、アラルキル基、アルコキシ基、アルケニル基、アシル基、アルコキシカルボニル基、アルキロイルオキシ基、アリーロイルオキシ基、アルキルシリル基や、各種の架橋性基、酸解離性基が挙げられる。The substituents of the compound that forms the skeleton of B' are not particularly limited, but examples include halogen atoms (fluorine, chlorine, bromine), hydroxyl groups, cyano groups, nitro groups, amino groups, thiol groups, heterocyclic groups, linear aliphatic hydrocarbon groups, branched aliphatic hydrocarbon groups, cyclic aliphatic hydrocarbon groups, aryl groups, aralkyl groups, alkoxy groups, alkenyl groups, acyl groups, alkoxycarbonyl groups, alkyloyloxy groups, aryloyloxy groups, alkylsilyl groups, various crosslinkable groups, and acid-dissociable groups.
「架橋性基」、「酸解離性基」としては、特に限定されないが、例えば前記R4の説明に記載のものを用いることができる。 The "crosslinkable group" and "acid-dissociable group" are not particularly limited, but for example, those described above in relation to R4 can be used.
本実施形態のハロゲン含有重合性化合物の具体例を下記に挙げるが、これらに限定されるものではない。また下記例示中、R1は水素原子、又はメチル基を表す。 Specific examples of the halogen-containing polymerizable compound of the present embodiment are shown below, but are not limited thereto. In the following examples, R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group.
[ハロゲン含有重合性化合物の製造方法]
本実施形態のハロゲン含有重合性化合物を合成するための方法としては、例えば、ヒドロキシ基含有芳香族を含むアルコール誘導体に対してハロゲン基(例えば、ヨウ素基)の導入を行ったのち、アルコール基にエステル化反応を行うことが挙げられる。
ヨウ素基の導入方法の具体的例の一つとしては、ヒドロキシベンジルアルコール誘導体に対してヨウ素化反応を行うことにより、塩化ヨウ素を有機溶剤中で反応させる方法、(例えば特許第5754842号公報)、アルカリ雰囲気化、βシクロデキストリン存在下、フェノールのアルカリ水溶液中にヨウ素滴下する方法(特開昭63-101342、特開2003-64012)等が知られている。
複数のヨウ素を導入する場合には、有機溶剤中での塩化ヨウ素を介したヨウ素化反応を用いることが好ましい。
作成したヨウ素導入ヒドロキシベンジルアルコール誘導体のアルコール部位を後述の方法によりエステル化することで、本実施形態のハロゲン含有重合性化合物を合成することができる。
[Method of producing halogen-containing polymerizable compound]
As a method for synthesizing the halogen-containing polymerizable compound of the present embodiment, for example, a method for introducing a halogen group (e.g., an iodine group) into an alcohol derivative containing a hydroxyl group-containing aromatic group and then subjecting the alcohol group to an esterification reaction can be mentioned.
As a specific example of a method for introducing an iodine group, there is known a method in which a hydroxybenzyl alcohol derivative is subjected to an iodination reaction to react with iodine chloride in an organic solvent (e.g., Japanese Patent No. 5754842), a method in which iodine is dropped into an alkaline aqueous solution of phenol in an alkaline atmosphere in the presence of β-cyclodextrin (JP-A-63-101342, JP-A-2003-64012), and the like.
When multiple iodines are to be introduced, it is preferable to use an iodination reaction via iodine chloride in an organic solvent.
The alcohol moiety of the iodine-introduced hydroxybenzyl alcohol derivative thus prepared is esterified by the method described below, whereby the halogen-containing polymerizable compound of this embodiment can be synthesized.
本実施形態のハロゲン含有重合性化合物の製造方法としては、例えば、一般式(a)で表されるヨウ素含有ヒドロキシ化合物を、一般式(b)で表される(メタ)アクリル酸化合物と反応させる方法が挙げられるが、これに限定されるものではない。 A method for producing the halogen-containing polymerizable compound of this embodiment includes, for example, a method of reacting an iodine-containing hydroxy compound represented by general formula (a) with a (meth)acrylic acid compound represented by general formula (b), but is not limited thereto.
前記一般式(a)で表される化合物は、一般式(a1)で表される化合物であることが好ましい。
前記一般式(a)で表される化合物は、一般式(a2)で表される化合物であることが好ましい。
Bは、芳香族環を含む炭素数5~30の有機基を表し、
n0、n1、n2は、前記式(1)で定義したとおりである)
The compound represented by the general formula (a) is preferably a compound represented by the general formula (a2).
B represents an organic group having 5 to 30 carbon atoms and containing an aromatic ring;
n0 , n1 , and n2 are as defined in formula (1) above.
前記一般式(a)で表される化合物は、一般式(a3)で表される化合物であることが好ましい。
B’は、脂環を含む炭素数5~30の有機基を表し、
n0、n1、n2は、前記式(1)で定義したとおりである)
The compound represented by the general formula (a) is preferably a compound represented by the general formula (a3).
B' represents an organic group having 5 to 30 carbon atoms including an alicyclic ring,
n0 , n1 , and n2 are as defined in formula (1) above.
本発明の一般式(b)で表される(メタ)アクリル酸化合物は下記に例示される。
一般式(a)で表されるヨウ素含有ヒドロキシ化合物、及び一般式(b)で表される(メタ)アクリル酸化合物の使用量は、n0の数に応じて適宜調節すればよい。 The amounts of the iodine-containing hydroxy compound represented by the general formula (a) and the (meth)acrylic acid compound represented by the general formula (b) used may be appropriately adjusted depending on the number of n0 .
この反応に使用する溶媒としては、一般的に入手できる溶媒を使用することができる。例えば、アルコール、エーテル、炭化水素、ハロゲン系溶媒等を、上記反応を阻害しない範囲において適宜使用する使用することができる。上記反応を阻害しない範囲においては、複数の溶媒を混合して使用することもできる。水は反応を阻害するため、脱水溶媒の使用が好ましい。 As the solvent for this reaction, a commonly available solvent can be used. For example, alcohols, ethers, hydrocarbons, halogenated solvents, etc. can be used as appropriate as long as they do not inhibit the reaction. A mixture of multiple solvents can also be used as long as they do not inhibit the reaction. Since water inhibits the reaction, it is preferable to use a dehydrated solvent.
反応温度及び反応時間は、基質濃度や用いる触媒に依存するが、一般的に反応温度-20℃~100℃、反応時間1時間~10時間、圧力は常圧、減圧又は加圧下で行なうことができる。また、反応は、回分式、半回分式、連続式などの公知の方法を適宜選択して行なうことができる。The reaction temperature and reaction time depend on the substrate concentration and the catalyst used, but generally the reaction temperature is -20°C to 100°C, the reaction time is 1 to 10 hours, and the pressure is normal, reduced, or increased. The reaction can be carried out by appropriately selecting a known method such as batch, semi-batch, or continuous.
また、一連の反応には重合禁止剤を添加しても良く、一般的に入手できる市販品を用いることができる。例えば2,2,6,6-テトラメチル-4-ヒドロキシピペリジン-1-オキシル、N-ニトロソフェニルヒドロキシルアミンアンモニウム塩、N-ニトロソフェニルヒドロキシルアミンアルミニウム塩、N-ニトロソ-N-(1-ナフチル)ヒドロキシルアミンアンモニウム塩、N-ニトロソジフェニルアミン、N-ニトロソ-N-メチルアニリン、ニトロソナフトール、p-ニトロソフェノール、N,N’-ジメチル-p-ニトロソアニリンなどのニトロソ化合物、フェノチアジン、メチレンブルー、2-メルカプトベンゾイミダゾールなどの含硫黄化合物、N,N’-ジフェニル-p-フェニレンジアミン、N-フェニル-N’-イソプロピル-p-フェニレンジアミン、4-ヒドロキシジフェニルアミン、アミノフェノールなどのアミン類、ヒドロキシキノリン、ヒドロキノン、メチルヒドロキノン、p-ベンゾキノン、ヒドロキノンモノメチルエーテルなどのキノン類、p-メトキシフェノール、2,4-ジメチル-6-t-ブチルフェノール、カテコール、3-s-ブチルカテコール、2,2-メチレンビス-(6-t-ブチル-4-メチルフェノール)などのフェノール類、N-ヒドロキシフタルイミドなどのイミド類、シクロヘキサンオキシム、p-キノンジオキシムなどのオキシム類、ジアルキルチオジプロピネートなどが挙げられる。添加量としては、一般式(b)で表される(メタ)アクリル酸化合物100質量部に対して、例えば0.001~10質量部、好ましくは0.01~1質量部である。A polymerization inhibitor may be added to the series of reactions, and a commercially available product may be used. For example, nitroso compounds such as 2,2,6,6-tetramethyl-4-hydroxypiperidine-1-oxyl, N-nitrosophenylhydroxylamine ammonium salt, N-nitrosophenylhydroxylamine aluminum salt, N-nitroso-N-(1-naphthyl)hydroxylamine ammonium salt, N-nitrosodiphenylamine, N-nitroso-N-methylaniline, nitrosonaphthol, p-nitrosophenol, and N,N'-dimethyl-p-nitrosoaniline; sulfur-containing compounds such as phenothiazine, methylene blue, and 2-mercaptobenzimidazole; N,N'-diphenyl-p-phenylenediamine; and N-phenyl Examples of the compound include amines such as -N'-isopropyl-p-phenylenediamine, 4-hydroxydiphenylamine, and aminophenol, quinones such as hydroxyquinoline, hydroquinone, methylhydroquinone, p-benzoquinone, and hydroquinone monomethyl ether, phenols such as p-methoxyphenol, 2,4-dimethyl-6-t-butylphenol, catechol, 3-s-butylcatechol, and 2,2-methylenebis-(6-t-butyl-4-methylphenol), imides such as N-hydroxyphthalimide, oximes such as cyclohexaneoxime and p-quinonedioxime, and dialkylthiodipropionate. The amount of the compound to be added is, for example, 0.001 to 10 parts by mass, and preferably 0.01 to 1 part by mass, relative to 100 parts by mass of the (meth)acrylic acid compound represented by the general formula (b).
反応により得られた本実施形態のハロゲン含有重合性化合物は、公知の精製方法である濾過、濃縮、蒸留、抽出、晶析、再結晶、カラムクロマトグラフィー、活性炭等による分離精製方法や、これらの組合せによる方法で、所望の高純度モノマーとして単離精製することができる。The halogen-containing polymerizable compound of this embodiment obtained by the reaction can be isolated and purified as the desired high-purity monomer by known purification methods such as filtration, concentration, distillation, extraction, crystallization, recrystallization, column chromatography, separation and purification methods using activated carbon, etc., or a combination of these methods.
[(共)重合体]
本実施形態の(共)重合体は、上記ハロゲン含有重合性化合物に由来する構成単位を有することが好ましい。下式(A)で示される繰り返し単位を有する。
(式(A-1)中、R1、R2、R3、L、A、X、n0、n2は、前記式(A)で定義したとおりである)
[(Co)polymer]
The (co)polymer of the present embodiment preferably has a structural unit derived from the above-mentioned halogen-containing polymerizable compound, and has a repeating unit represented by the following formula (A).
(In formula (A-1), R 1 , R 2 , R 3 , L, A, X, n 0 and n 2 are as defined in formula (A) above.)
一般式(A-1)で表される化合物は、一般式(1-1)で表される化合物であることが好ましい。
(式(1-1)中、R1、R4、A、n0、n1、n2は、前記式(1)で定義したとおりである)
The compound represented by formula (A-1) is preferably a compound represented by formula (1-1).
(In formula (1-1), R 1 , R 4 , A, n 0 , n 1 and n 2 are as defined in formula (1) above.)
ハロゲン含有重合性化合物に由来する構成単位を有する本実施形態に係る(共)重合体は、本実施形態に係るハロゲン含有重合性化合物を重合すること、又は本実施形態に係るハロゲン含有重合性化合物を他のモノマーと共に重合することで得ることができる。他のモノマーとしては、例えば、酸又は塩基の作用によりアルカリ現像液への溶解性が向上する官能基を有するものが挙げられる。本実施形態に係る(共)重合体は、リソグラフィー用膜形成用材料に使用できる。The (co)polymer according to this embodiment having a structural unit derived from a halogen-containing polymerizable compound can be obtained by polymerizing the halogen-containing polymerizable compound according to this embodiment, or by polymerizing the halogen-containing polymerizable compound according to this embodiment together with another monomer. Examples of the other monomer include those having a functional group that improves solubility in an alkaline developer by the action of an acid or a base. The (co)polymer according to this embodiment can be used as a film-forming material for lithography.
本実施形態に係るハロゲン含有重合性化合物に由来する構成単位以外の構成単位としては、特に限定されないが、例えば、国際公開WO2016/125782号、国際公開WO2015/115613号、特開2015/117305号、国際公開WO2014/175275号、特開2012/162498号に記載のもの、あるいは下記式(C1)、(C2)で表される化合物を用いることができる。
RC11は水素又はメチル基を表し、
RC12は水素、又は炭素数1~4のアルキル基を表し、
RC13は、RC13が結合する炭素原子と一緒になって、炭素数4~20のシクロアルキル基又はヘテロシクロアルキル基を表し、
点*は隣接する繰り返し単位との結合箇所を表す。)
好ましくは、RC12は、水素、又は炭素数1~3のアルキル基を表し、RC13は、RC13が結合する炭素原子と一緒になって、炭素数4~10のシクロアルキル基又はヘテロシクロアルキル基である。R13は、置換基(例えば、オキソ基)を有していてもよい。
RC21は水素又はメチル基を表し、
RC22及びRC23は、それぞれ独立して、炭素数1~4のアルキル基を表し、
RC24は、炭素数1~4のアルキル基又は炭素数5~20のシクロアルキル基を表し、
RC22~RC24のうちの2つ又は3つは、これらが結合する炭素原子と一緒になって、炭素数3~20の脂環構造を形成してもよく、
点*は隣接する繰り返し単位との結合箇所を表す。)
好ましくは、RC22は炭素数1~3のアルキル基を表し、RC24は炭素数5~10のシクロアルキル基である。また、RC22~RC24が形成する上記脂環構造は、例えばアダマンチル基などの複数の環を含んでいても良い。また、上記脂環構造は、置換基(例えば、水酸基、アルキル基)を有していてもよい。
The structural unit other than the structural unit derived from the halogen-containing polymerizable compound according to this embodiment is not particularly limited, and for example, those described in International Publication WO2016/125782, International Publication WO2015/115613, JP2015/117305, International Publication WO2014/175275, and JP2012/162498, or compounds represented by the following formulas (C1) and (C2) can be used.
R represents hydrogen or a methyl group;
R represents hydrogen or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms ;
R C13 , together with the carbon atom to which R C13 is bonded, represents a cycloalkyl group or heterocycloalkyl group having 4 to 20 carbon atoms;
The dot * indicates the bonding point with the adjacent repeating unit.)
Preferably, R C12 represents hydrogen or an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, and R C13 , together with the carbon atom to which R C13 is bonded, represents a cycloalkyl group or heterocycloalkyl group having 4 to 10 carbon atoms. R 13 may have a substituent (for example, an oxo group).
R represents hydrogen or a methyl group;
R C22 and R C23 each independently represent an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.
R represents an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms or a cycloalkyl group having 5 to 20 carbon atoms ;
Two or three of R to R may form an alicyclic structure having 3 to 20 carbon atoms together with the carbon atom to which they are bonded,
The dot * indicates the bonding point with the adjacent repeating unit.)
Preferably, R C22 represents an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, and R C24 is a cycloalkyl group having 5 to 10 carbon atoms. The alicyclic structure formed by R C22 to R C24 may contain multiple rings, such as an adamantyl group. The alicyclic structure may have a substituent (for example, a hydroxyl group, an alkyl group).
一般式(C2)で表される繰り返し単位のモノマー原料としては、限定されないが、例えば2-メチル-2-(メタ)アクリルロイルオキシアダマンタン、2-エチル-2-(メタ)アクリルロイルオキシアダマンタン、2-イソプロピル-2-(メタ)アクリルロイルオキシアダマンタン、2-n-プロピル-2-(メタ)アクリルロイルオキシアダマンタン、2-n-ブチル-2-(メタ)アクリルロイルオキシアダマンタン、1-メチル-1-(メタ)アクリルロイルオキシシクロペンタン、1-エチル-1-(メタ)アクリルロイルオキシシクロペンタン、1-メチル-1-(メタ)アクリルロイルオキシシクロヘキサン、1-エチル-1-(メタ)アクリルロイルオキシシクロヘキサン、1-メチル-1-(メタ)アクリルロイルオキシシクロヘプタン、1-エチル-1-(メタ)アクリルロイルオキシシクロヘプタン、1-メチル-1-(メタ)アクリルロイルオキシシクロオクタン、1-エチル-1-(メタ)アクリルロイルオキシシクロオクタン、2-エチル-2-(メタ)アクリルロイルオキシデカヒドロ-1,4:5,8-ジメタノナフタレン、2-エチル-2-(メタ)アクリルロイルオキシノルボルナンなどが挙げられる。これらのモノマーとして市販品を使用することができる。 The monomer raw material of the repeating unit represented by the general formula (C2) is not limited, but for example, 2-methyl-2-(meth)acryloyloxyadamantane, 2-ethyl-2-(meth)acryloyloxyadamantane, 2-isopropyl-2-(meth)acryloyloxyadamantane, 2-n-propyl-2-(meth)acryloyloxyadamantane, 2-n-butyl-2-(meth)acryloyloxyadamantane, 1-methyl-1-(meth)acryloyloxycyclopentane, 1-ethyl-1-(meth)acryloyloxycyclopentane, 1-methyl Examples of the monomer include 1-(meth)acryloyloxycyclohexane, 1-ethyl-1-(meth)acryloyloxycyclohexane, 1-methyl-1-(meth)acryloyloxycycloheptane, 1-ethyl-1-(meth)acryloyloxycycloheptane, 1-methyl-1-(meth)acryloyloxycyclooctane, 1-ethyl-1-(meth)acryloyloxycyclooctane, 2-ethyl-2-(meth)acryloyloxydecahydro-1,4:5,8-dimethanonaphthalene, and 2-ethyl-2-(meth)acryloyloxynorbornane. Commercially available products can be used as these monomers.
本実施形態に係るハロゲン含有重合性化合物に由来する構成単位を有する(共)重合体は、リソグラフィー用膜形成用材料の性能を向上させるために好ましい。 A (co)polymer having structural units derived from the halogen-containing polymerizable compound of this embodiment is preferred for improving the performance of a film-forming material for lithography.
次に、本実施形態に係る(共)重合体の重合反応による製造方法について説明する。重合反応は、繰り返し単位となるモノマーを溶媒に溶かし、触媒を添加して加熱あるいは冷却しながら行う。反応条件は、開始剤の種類、熱や光などの開始方法、温度、圧力、濃度、溶媒、添加剤などにより任意に設定することができる。本実施形態に係る(共)重合体の製造は、アゾイソブチロニトリルや過酸化物などのラジカル発生剤を使用したラジカル重合や、アルキルリチウムやグリニャール試薬などの触媒を利用したイオン重合など、公知の方法で実施することができる。Next, a method for producing the (co)polymer according to this embodiment by polymerization reaction will be described. The polymerization reaction is carried out by dissolving the monomers that will become the repeating units in a solvent, adding a catalyst, and heating or cooling the mixture. The reaction conditions can be set as desired depending on the type of initiator, the initiation method such as heat or light, temperature, pressure, concentration, solvent, additives, etc. The (co)polymer according to this embodiment can be produced by known methods such as radical polymerization using a radical generator such as azoisobutyronitrile or peroxide, or ionic polymerization using a catalyst such as an alkyl lithium or a Grignard reagent.
重合反応に用いる溶媒としては、一般的に入手できる市販品を用いることができる。例えば、アルコール、エーテル、炭化水素、ハロゲン系溶媒等、種々様々な溶媒を、反応を阻害しない範囲において適宜用いることができる。上記反応を阻害しない範囲においては、複数の溶媒を混合して使用することもできる。 As the solvent used in the polymerization reaction, a commercially available product that is generally available can be used. For example, a wide variety of solvents such as alcohols, ethers, hydrocarbons, and halogenated solvents can be used as appropriate as long as they do not inhibit the reaction. A mixture of multiple solvents can also be used as long as they do not inhibit the above reaction.
重合反応で得られた(共)重合体は、公知の方法により精製を行うことができる。具体的には限外濾過、晶析、精密濾過、酸洗浄、電気伝導度が10mS/m以下の水洗浄、抽出を組み合わせて行うことができる。The (co)polymer obtained by the polymerization reaction can be purified by known methods. Specifically, this can be achieved by a combination of ultrafiltration, crystallization, microfiltration, acid washing, washing with water having an electrical conductivity of 10 mS/m or less, and extraction.
[精製方法]
本実施形態における化合物は、上記した反応によって粗体として得た後、さらに精製を実施することにより、残留する金属不純物を除去することが好ましい。すなわち、経時的な樹脂の変質の防止及び保存安定性の観点、更には樹脂化して半導体製造プロセスに適用した際のプロセス適性や欠陥等に起因する製造得率の観点から、化合物の製造工程で反応助剤として使用される、または製造用の反応釜やその他の製造設備由来で混入する金属成分の混入をに由来する金損不純物の残留を避けることが好ましい。
[Purification method]
The compound in this embodiment is preferably obtained as a crude product by the above-mentioned reaction, and then purified to remove remaining metal impurities. That is, from the viewpoint of preventing deterioration of the resin over time and storage stability, and further from the viewpoint of process suitability and manufacturing yield due to defects when resinified and applied to a semiconductor manufacturing process, it is preferable to avoid the remaining metal impurities resulting from the contamination of metal components used as reaction aids in the compound manufacturing process or contaminated from a reaction kettle or other manufacturing equipment.
本実施形態における化合物はハロゲン元素を置換基として有することで、リソグラフィープロセスにおける露光効率を向上させることにより、リソグラフィー性能を向上させることを特徴とするが、系中に金属含有不純物が残存することで、本実施形態の化合物の特徴とするハロゲン元素が不安定となり、所望の特性を得られない、またはハロゲン元素の脱離等に起因して樹脂の分解や樹脂間の結合形成など想定外の副次的な反応が誘発され、結果的にリソグラフィーにおける感度や解像性、ラフネスまたは露光安定性や欠陥などの観点での性能悪化となることが懸念される。これらの要因から、金属含有不純物を低減させることが好ましい。本実施形態における化合物に対しては、特にFe、Al、Sb、Ru、Wなどによりハロゲン元素が不安定化することが要因となる懸念がある。The compound in this embodiment has a halogen element as a substituent, which improves the exposure efficiency in the lithography process, thereby improving the lithography performance. However, if metal-containing impurities remain in the system, the halogen element that is a feature of the compound in this embodiment becomes unstable, and the desired characteristics cannot be obtained, or unexpected secondary reactions such as decomposition of the resin or bond formation between resins due to the detachment of the halogen element, etc., are induced, which results in deterioration of performance in terms of sensitivity, resolution, roughness, exposure stability, defects, etc. in lithography. Due to these factors, it is preferable to reduce the metal-containing impurities. For the compound in this embodiment, there is a concern that the halogen element may be destabilized by Fe, Al, Sb, Ru, W, etc.
前記の金属不純物の残留量としては、それぞれ樹脂に対して1ppm未満であることが好ましく、100ppb未満であることがより好ましく、50ppb未満であることがさらに好ましい。特に遷移金属に分類されるFe、Al、Sb、Ru及びW等の金属種について、金属残留量が1ppm以上あると、本実施形態における化合物との相互作用により、経時での材料の変性や劣化の要因となる懸念がある。また、1ppm以上であると、作成した化合物を使用して半導体工程向けの樹脂を作成する際に金属残量を十分に低減することができず、半導体製造工程における残留金属に由来する欠陥や性能劣化による得率低下の要因となることが懸念される。The residual amount of the above-mentioned metal impurities is preferably less than 1 ppm, more preferably less than 100 ppb, and even more preferably less than 50 ppb, relative to the resin. In particular, for metal species such as Fe, Al, Sb, Ru, and W, which are classified as transition metals, if the residual metal amount is 1 ppm or more, there is a concern that the interaction with the compound in this embodiment may cause the material to degenerate or deteriorate over time. In addition, if the residual metal amount is 1 ppm or more, it is not possible to sufficiently reduce the residual metal amount when preparing a resin for semiconductor processing using the prepared compound, and there is a concern that this may cause defects due to residual metals in the semiconductor manufacturing process or a decrease in yield due to performance deterioration.
精製方法としては、特に限定はされないが、本実施形態における化合物を、溶媒に溶解させて溶液(S)を得る工程と、得られた溶液(S)と酸性の水溶液とを接触させて、前記本実施形態における化合物中の不純物を抽出する工程(第一抽出工程)とを含み、前記溶液(S)を得る工程で用いる溶媒が、水と任意に混和しない有機溶媒を含む。
前記精製方法によれば、樹脂に不純物として含まれ得る種々の金属の含有量を低減することができる。
より詳細には、前記本実施形態における化合物を、水と任意に混和しない有機溶媒に溶解させて溶液(S)を得て、さらにその溶液(S)を酸性水溶液と接触させて抽出処理を行うことができる。これにより、上記溶液(S)に含まれる金属分を水相に移行させたのち、有機相と水相とを分離して金属含有量の低減された樹脂を得ることができる。
The purification method is not particularly limited, but includes a step of dissolving the compound of the present embodiment in a solvent to obtain a solution (S), and a step (first extraction step) of contacting the obtained solution (S) with an acidic aqueous solution to extract impurities in the compound of the present embodiment, wherein the solvent used in the step of obtaining the solution (S) includes an organic solvent that is arbitrarily immiscible with water.
According to the above purification method, it is possible to reduce the contents of various metals that may be contained in the resin as impurities.
More specifically, the compound in the present embodiment can be dissolved in an organic solvent that is not miscible with water to obtain a solution (S), and the solution (S) can be contacted with an acidic aqueous solution to perform an extraction treatment, whereby the metal content in the solution (S) is transferred to the aqueous phase, and the organic phase and the aqueous phase are separated to obtain a resin with a reduced metal content.
上記精製方法で使用される水と任意に混和しない溶媒としては、特に限定されないが、半導体製造プロセスに安全に適用できる有機溶媒が好ましく、具体的には、室温下における水への溶解度が30%未満である有機溶媒であり、より好ましくは20%未満であり、特に好ましくは10%未満である有機溶媒が好ましい。当該有機溶媒の使用量は、使用する樹脂の合計量に対して、1~100質量倍であることが好ましい。The water-immiscible solvent used in the above purification method is not particularly limited, but is preferably an organic solvent that can be safely applied to the semiconductor manufacturing process, specifically an organic solvent whose solubility in water at room temperature is less than 30%, more preferably less than 20%, and particularly preferably less than 10%. The amount of the organic solvent used is preferably 1 to 100 times the total amount of the resin used.
水と任意に混和しない溶媒の具体例としては、以下に限定されないが、例えば、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル等のエーテル類、酢酸エチル、酢酸n‐ブチル、酢酸イソアミル等のエステル類、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、エチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、2‐ヘプタノン、2-ペンタノン等のケトン類;エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノブ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アセテート(PGMEA)、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート等のグリコールエーテルアセテート類;n‐ヘキサン、n‐ヘプタン等の脂肪族炭化水素類;トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類;塩化メチレン、クロロホルム等のハロゲン化炭化水素類等が挙げられる。これらの中でも、トルエン、2-ヘプタノン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、メチルイソブチルケトン、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、酢酸エチル等が好ましく、メチルイソブチルケトン、酢酸エチル、シクロヘキサノン、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートがより好ましく、メチルイソブチルケトン、酢酸エチルがよりさらに好ましい。メチルイソブチルケトン、酢酸エチル等は、本実施形態における化合物の飽和溶解度が比較的高く、沸点が比較的低いことから、工業的に溶媒を留去する場合や乾燥により除去する工程での負荷を低減することが可能となる。これらの溶媒はそれぞれ単独で用いることもできるし、また2種以上を混合して用いることもできる。 Specific examples of solvents that are not randomly miscible with water include, but are not limited to, ethers such as diethyl ether and diisopropyl ether, esters such as ethyl acetate, n-butyl acetate, and isoamyl acetate, ketones such as methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, ethyl isobutyl ketone, cyclohexanone, cyclopentanone, 2-heptanone, and 2-pentanone; glycol ether acetates such as ethylene glycol monoethyl ether acetate, ethylene glycol monobutyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA), and propylene glycol monoethyl ether acetate; aliphatic hydrocarbons such as n-hexane and n-heptane; aromatic hydrocarbons such as toluene and xylene; and halogenated hydrocarbons such as methylene chloride and chloroform. Among these, toluene, 2-heptanone, cyclohexanone, cyclopentanone, methyl isobutyl ketone, propylene glycol monomethyl ether acetate, ethyl acetate, etc. are preferred, methyl isobutyl ketone, ethyl acetate, cyclohexanone, propylene glycol monomethyl ether acetate are more preferred, and methyl isobutyl ketone and ethyl acetate are even more preferred. Methyl isobutyl ketone, ethyl acetate, etc. have a relatively high saturated solubility of the compound in this embodiment and a relatively low boiling point, so that it is possible to reduce the load in the process of industrially distilling off the solvent or removing it by drying. Each of these solvents can be used alone, or two or more of them can be mixed and used.
上記精製方法で使用される酸性の水溶液としては、一般に知られる有機系化合物若しくは無機系化合物を水に溶解させた水溶液の中から適宜選択される。以下に限定されないが、例えば、塩酸、硫酸、硝酸、リン酸等の鉱酸を水に溶解させた鉱酸水溶液、又は、酢酸、プロピオン酸、蓚酸、マロン酸、コハク酸、フマル酸、マレイン酸、酒石酸、クエン酸、メタンスルホン酸、フェノールスルホン酸、p-トルエンスルホン酸、トリフルオロ酢酸等の有機酸を水に溶解させた有機酸水溶液が挙げられる。これら酸性の水溶液は、それぞれ単独で用いることもできるし、また2種以上を組み合わせて用いることもできる。これら酸性の水溶液の中でも、塩酸、硫酸、硝酸及びリン酸からなる群より選ばれる1種以上の鉱酸水溶液、又は、酢酸、プロピオン酸、蓚酸、マロン酸、コハク酸、フマル酸、マレイン酸、酒石酸、クエン酸、メタンスルホン酸、フェノールスルホン酸、p-トルエンスルホン酸及びトリフルオロ酢酸からなる群より選ばれる1種以上の有機酸水溶液であることが好ましく、硫酸、硝酸、及び酢酸、蓚酸、酒石酸、クエン酸等のカルボン酸の水溶液がより好ましく、硫酸、蓚酸、酒石酸、クエン酸の水溶液がさらに好ましく、蓚酸の水溶液がよりさらに好ましい。蓚酸、酒石酸、クエン酸等の多価カルボン酸は金属イオンに配位し、キレート効果が生じるために、より効果的に金属を除去できる傾向にあるものと考えられる。また、ここで用いる水は、本実施形態における精製方法の目的に沿って、金属含有量の少ない水、例えばイオン交換水等を用いることが好ましい。The acidic aqueous solution used in the above purification method is appropriately selected from among aqueous solutions in which a commonly known organic or inorganic compound is dissolved in water. Examples include, but are not limited to, mineral acid aqueous solutions in which a mineral acid such as hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, or phosphoric acid is dissolved in water, or organic acid aqueous solutions in which an organic acid such as acetic acid, propionic acid, oxalic acid, malonic acid, succinic acid, fumaric acid, maleic acid, tartaric acid, citric acid, methanesulfonic acid, phenolsulfonic acid, p-toluenesulfonic acid, or trifluoroacetic acid is dissolved in water. These acidic aqueous solutions can be used alone or in combination of two or more. Among these acidic aqueous solutions, one or more mineral acid aqueous solutions selected from the group consisting of hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, and phosphoric acid, or one or more organic acid aqueous solutions selected from the group consisting of acetic acid, propionic acid, oxalic acid, malonic acid, succinic acid, fumaric acid, maleic acid, tartaric acid, citric acid, methanesulfonic acid, phenolsulfonic acid, p-toluenesulfonic acid, and trifluoroacetic acid are preferred, and aqueous solutions of sulfuric acid, nitric acid, and carboxylic acids such as acetic acid, oxalic acid, tartaric acid, and citric acid are more preferred, and aqueous solutions of oxalic acid are even more preferred. Polycarboxylic acids such as oxalic acid, tartaric acid, and citric acid are coordinated to metal ions, and a chelating effect is generated, so that it is considered that there is a tendency to more effectively remove metals. In addition, it is preferable to use water with a low metal content, such as ion-exchanged water, in accordance with the purpose of the purification method in this embodiment.
上記精製方法で使用する酸性の水溶液のpHは特に限定されないが、上記樹脂への影響を考慮し、水溶液の酸性度を調整することが好ましい。通常、pH範囲は0~5程度であり、好ましくはpH0~3程度である。The pH of the acidic aqueous solution used in the above purification method is not particularly limited, but it is preferable to adjust the acidity of the aqueous solution taking into consideration the effect on the resin. The pH range is usually about 0 to 5, and preferably about 0 to 3.
上記精製方法で使用する酸性の水溶液の使用量は特に限定されないが、金属除去のための抽出回数を低減する観点及び全体の液量を考慮して操作性を確保する観点から、当該使用量を調整することが好ましい。上記観点から、酸性の水溶液の使用量は、上記溶液(S)100質量%に対して、好ましくは10~200質量%であり、より好ましくは20~100質量%である。The amount of the acidic aqueous solution used in the above purification method is not particularly limited, but it is preferable to adjust the amount used from the viewpoint of reducing the number of extractions for metal removal and from the viewpoint of ensuring operability in consideration of the total liquid volume. From the above viewpoints, the amount of the acidic aqueous solution used is preferably 10 to 200% by mass, and more preferably 20 to 100% by mass, relative to 100% by mass of the above solution (S).
上記精製方法においては、上記酸性の水溶液と、上記溶液(S)とを接触させることにより、溶液(S)中の上記樹脂から金属分を抽出することができる。In the above purification method, the acidic aqueous solution is brought into contact with the above solution (S), thereby enabling the metal components to be extracted from the above resin in the solution (S).
上記精製方法においては、上記溶液(S)が、さらに水と任意に混和する有機溶媒を含むこともできる。水と任意に混和する有機溶媒を含む場合、上記樹脂の仕込み量を増加させることができ、また、分液性が向上し、高い釜効率で精製を行うことができる傾向にある。水と任意に混和する有機溶媒を加える方法は特に限定されない。例えば、予め有機溶媒を含む溶液に加える方法、予め水又は酸性の水溶液に加える方法、有機溶媒を含む溶液と水又は酸性の水溶液とを接触させた後に加える方法のいずれでもよい。これらの中でも、予め有機溶媒を含む溶液に加える方法が操作の作業性や仕込み量の管理のし易さの点で好ましい。In the above purification method, the solution (S) may further contain an organic solvent that is arbitrarily miscible with water. When the solution (S) contains an organic solvent that is arbitrarily miscible with water, the amount of the resin charged can be increased, and the liquid separation property is improved, and purification tends to be performed with high kettle efficiency. The method of adding the organic solvent that is arbitrarily miscible with water is not particularly limited. For example, any of the following methods may be used: adding the organic solvent to a solution containing an organic solvent in advance, adding the organic solvent to water or an acidic aqueous solution in advance, or adding the organic solvent after contacting the solution containing the organic solvent with water or an acidic aqueous solution. Among these, the method of adding the organic solvent to a solution containing an organic solvent in advance is preferable in terms of ease of operation and ease of management of the amount charged.
上記精製方法で使用される水と任意に混和する有機溶媒としては、特に限定されないが、半導体製造プロセスに安全に適用できる有機溶媒が好ましい。水と任意に混和する有機溶媒の使用量は、溶液相と水相とが分離する範囲であれば特に限定されないが、使用する樹脂の合計量に対して、0.1~100質量倍であることが好ましく、0.1~50質量倍であることがより好ましく、0.1~20質量倍であることがさらに好ましい。The organic solvent that is miscible with water and used in the above purification method is not particularly limited, but an organic solvent that can be safely applied to the semiconductor manufacturing process is preferable. The amount of the organic solvent that is miscible with water and used is not particularly limited as long as the solution phase and the aqueous phase are separated, but it is preferably 0.1 to 100 times by mass, more preferably 0.1 to 50 times by mass, and even more preferably 0.1 to 20 times by mass, relative to the total amount of the resin used.
上記精製方法において使用される水と任意に混和する有機溶媒の具体例としては、以下に限定されないが、テトラヒドロフラン、1,3-ジオキソラン等のエーテル類;メタノール、エタノール、イソプロパノール等のアルコール類;アセトン、N-メチルピロリドン等のケトン類;エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)、プロピレングリコールモノエチルエーテル等のグリコールエーテル類等の脂肪族炭化水素類が挙げられる。これらの中でも、N-メチルピロリドン、プロピレングリコールモノメチルエーテル等が好ましく、N-メチルピロリドン、プロピレングリコールモノメチルエーテルがより好ましい。これらの溶媒はそれぞれ単独で用いることもできるし、また2種以上を混合して用いることもできる。 Specific examples of organic solvents that are optionally miscible with water and used in the above purification method include, but are not limited to, ethers such as tetrahydrofuran and 1,3-dioxolane; alcohols such as methanol, ethanol, and isopropanol; ketones such as acetone and N-methylpyrrolidone; and aliphatic hydrocarbons such as glycol ethers such as ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, propylene glycol monomethyl ether (PGME), and propylene glycol monoethyl ether. Among these, N-methylpyrrolidone, propylene glycol monomethyl ether, and the like are preferred, with N-methylpyrrolidone and propylene glycol monomethyl ether being more preferred. Each of these solvents can be used alone, or two or more can be mixed together.
抽出処理を行う際の温度は通常、20~90℃であり、好ましくは30~80℃の範囲である。抽出操作は、例えば、撹拌等により、よく混合させたあと、静置することにより行われる。これにより、溶液(S)中に含まれていた金属分が水相に移行する。また、本操作により、溶液の酸性度が低下し、上記樹脂の変質を抑制することができる。The temperature during the extraction process is usually in the range of 20 to 90°C, and preferably in the range of 30 to 80°C. The extraction operation is carried out, for example, by mixing thoroughly by stirring or the like, and then allowing to stand. This causes the metals contained in the solution (S) to migrate to the aqueous phase. This operation also reduces the acidity of the solution, making it possible to suppress deterioration of the resin.
上記混合溶液は静置により、樹脂と溶媒とを含む溶液相と、水相とに分離するので、デカンテーション等により、溶液相を回収する。静置する時間は特に限定されないが、溶媒を含む溶液相と水相との分離をより良好にする観点から、当該静置する時間を調整することが好ましい。通常、静置する時間は1分以上であり、好ましくは10分以上であり、より好ましくは30分以上である。また、抽出処理は1回だけでもかまわないが、混合、静置、分離という操作を複数回繰り返して行うのも有効である。The above mixed solution separates into a solution phase containing the resin and the solvent and an aqueous phase when left to stand, and the solution phase is recovered by decantation or the like. The time for standing is not particularly limited, but it is preferable to adjust the time for standing from the viewpoint of improving the separation of the solution phase containing the solvent and the aqueous phase. Usually, the time for standing is 1 minute or more, preferably 10 minutes or more, and more preferably 30 minutes or more. In addition, the extraction process may be performed only once, but it is also effective to repeat the operations of mixing, standing, and separation multiple times.
上記精製方法において、第一抽出工程後、上記樹脂を含む溶液相を、さらに水に接触させて、上記樹脂中の不純物を抽出する工程(第二抽出工程)を含むことが好ましい。具体的には、例えば、酸性の水溶液を用いて上記抽出処理を行った後に、該水溶液から抽出され、回収された樹脂と溶媒を含む溶液相を、さらに水による抽出処理に供することが好ましい。上記の水による抽出処理は、特に限定されないが、例えば、上記溶液相と水とを、撹拌等により、よく混合させたあと、得られた混合溶液を、静置することにより行うことができる。当該静置後の混合溶液は、上記樹脂と溶媒とを含む溶液相と、水相とに分離するのでデカンテーション等により、溶液相を回収することができる。
また、ここで用いる水は、本実施形態の目的に沿って、金属含有量の少ない水、例えば、イオン交換水等であることが好ましい。抽出処理は1回だけでもかまわないが、混合、静置、分離という操作を複数回繰り返して行うのも有効である。また、抽出処理における両者の使用割合や、温度、時間等の条件は特に限定されないが、先の酸性の水溶液との接触処理の場合と同様で構わない。
In the above purification method, it is preferable to further include a step (second extraction step) of contacting the solution phase containing the resin with water after the first extraction step to extract impurities in the resin. Specifically, for example, after the above extraction treatment is performed using an acidic aqueous solution, it is preferable to further subject the solution phase containing the resin and the solvent extracted and recovered from the aqueous solution to an extraction treatment with water. The above extraction treatment with water is not particularly limited, but can be performed, for example, by thoroughly mixing the above solution phase and water by stirring or the like, and then allowing the resulting mixed solution to stand. The mixed solution after standing is separated into a solution phase containing the above resin and the solvent and an aqueous phase, so the solution phase can be recovered by decantation or the like.
In addition, in accordance with the object of this embodiment, the water used here is preferably water with a low metal content, such as ion-exchanged water. The extraction treatment may be performed only once, but it is also effective to repeat the operations of mixing, standing, and separation several times. In addition, the conditions such as the ratio of both used in the extraction treatment, the temperature, and the time are not particularly limited, but may be the same as those in the contact treatment with the acidic aqueous solution.
こうして得られた樹脂と溶媒とを含む溶液に混入しうる水分については、減圧蒸留等の操作を施すことにより容易に除去できる。また、必要により上記溶液に溶媒を加え、樹脂の濃度を任意の濃度に調整することができる。Any moisture that may be mixed into the solution containing the resin and the solvent obtained in this way can be easily removed by performing an operation such as vacuum distillation. In addition, if necessary, a solvent can be added to the above solution to adjust the resin concentration to any desired concentration.
本実施形態に係る化合物の精製方法は、前記樹脂を溶媒に溶解させた溶液をフィルターに通液することにより精製することもできる。
本実施形態に係る物質の精製方法によれば、上記樹脂中の種々の金属分の含有量を効果的に著しく低減することができる。これらの金属成分量は後述する実施例に記載の方法で測定することができる。
なお、本実施形態における「通液」とは、上記溶液がフィルターの外部から当該フィルターの内部を通過して再度フィルターの外部へと移動することを意味し、例えば、上記溶液を単にフィルターの表面で接触させる態様や、上記溶液を当該表面上で接触させつつイオン交換樹脂の外部で移動させる態様(すなわち、単に接触する態様)は除外される。
In the method for purifying the compound according to the present embodiment, the compound can also be purified by passing a solution in which the resin is dissolved in a solvent through a filter.
According to the method for purifying a substance according to the present embodiment, the content of various metals in the resin can be effectively and significantly reduced. The amount of these metal components can be measured by the method described in the Examples below.
In this embodiment, "passing through" means that the solution moves from the outside of the filter through the inside of the filter and then back to the outside of the filter, and excludes, for example, a case in which the solution is simply brought into contact with the surface of the filter, or a case in which the solution is brought into contact with the surface of the filter while moving outside the ion exchange resin (i.e., a case in which the solution is simply brought into contact).
フィルターを用いた精製において、前記樹脂と溶媒とを含む溶液中の金属分の除去に用いられるフィルターは、通常、液体ろ過用として市販されているものを使用することができる。フィルターの濾過精度は特に限定されないが、フィルターの公称孔径は0.2μm以下であることが好ましく、より好ましくは0.2μm未満であり、さらに好ましくは0.1μm以下であり、よりさらに好ましくは0.1μm未満であり、一層好ましくは0.05μm以下である。また、フィルターの公称孔径の下限値は、特に限定されないが、通常、0.005μmである。ここでいう公称孔径とは、フィルターの分離性能を示す名目上の孔径であり、例えば、バブルポイント試験、水銀圧入法試験、標準粒子補足試験など、フィルターの製造元により決められた試験法により決定される孔径である。市販品を用いた場合、製造元のカタログデータに記載の値である。公称孔径を0.2μm以下にすることで、溶液を1回フィルターに通液させた後の金属分の含有量を効果的に低減することができる。本実施形態においては、溶液の各金属分の含有量をより低減させるために、フィルター通液工程を2回以上行ってもよい。In the purification using a filter, the filter used to remove metals from the solution containing the resin and the solvent can be one that is commercially available for liquid filtration. The filtration accuracy of the filter is not particularly limited, but the nominal pore size of the filter is preferably 0.2 μm or less, more preferably less than 0.2 μm, even more preferably less than 0.1 μm, and even more preferably less than 0.1 μm, and even more preferably 0.05 μm or less. The lower limit of the nominal pore size of the filter is not particularly limited, but is usually 0.005 μm. The nominal pore size here is the nominal pore size that indicates the separation performance of the filter, and is determined by a test method determined by the filter manufacturer, such as a bubble point test, a mercury porosimetry test, or a standard particle supplement test. When a commercially available product is used, it is the value described in the catalog data of the manufacturer. By making the nominal pore size 0.2 μm or less, the content of metals after passing the solution through the filter once can be effectively reduced. In this embodiment, in order to further reduce the content of each metal in the solution, the filter passing step may be performed two or more times.
フィルターの形態としては、中空糸膜フィルター、メンブレンフィルター、プリーツ膜フィルター、並びに不織布、セルロース、及びケイソウ土などの濾材を充填したフィルターなどを用いることができる。上記した中でも、フィルターが、中空糸膜フィルター、メンブレンフィルター及びプリーツ膜フィルターからなる群より選ばれる1種以上であることが好ましい。また、特に高精細な濾過精度と他の形態と比較した濾過面積の高さから、中空糸膜フィルターを用いることが特に好ましい。 As the form of the filter, a hollow fiber membrane filter, a membrane filter, a pleated membrane filter, and a filter filled with a filter material such as nonwoven fabric, cellulose, and diatomaceous earth can be used. Among the above, it is preferable that the filter is one or more types selected from the group consisting of a hollow fiber membrane filter, a membrane filter, and a pleated membrane filter. In addition, it is particularly preferable to use a hollow fiber membrane filter, in particular because of its high-precision filtration accuracy and its large filtration area compared to other forms.
前記フィルターの材質は、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、グラフト重合によるイオン交換能を有する官能基を施したポリエチレン系樹脂、ポリアミド、ポリエステル、ポリアクリロニトリルなどの極性基含有樹脂、フッ化ポリエチレン(PTFE)などのフッ素含有樹脂を挙げることができる。上記した中でも、フィルターの濾材が、ポリアミド製、ポレオレフィン樹脂製及びフッ素樹脂製からなる群より選ばれる1種以上であることが好ましい。また、クロム等の重金属の低減効果の観点からポリアミドが特に好ましい。なお、濾材からの金属溶出を避ける観点から、焼結金属材質以外のフィルターを用いることが好ましい。Examples of the material of the filter include polyolefins such as polyethylene and polypropylene, polyethylene-based resins with functional groups having ion exchange capacity by graft polymerization, polar group-containing resins such as polyamide, polyester, and polyacrylonitrile, and fluorine-containing resins such as fluorinated polyethylene (PTFE). Among the above, it is preferable that the filter material is one or more selected from the group consisting of polyamide, polyolefin resin, and fluororesin. In addition, polyamide is particularly preferable from the viewpoint of reducing heavy metals such as chromium. In addition, it is preferable to use a filter material other than sintered metal material from the viewpoint of avoiding metal elution from the filter material.
ポリアミド系フィルターとしては(以下、商標)、以下に限定されないが、例えば、キッツマイクロフィルター(株)製のポリフィックスナイロンシリーズ、日本ポール(株)製のウルチプリーツP-ナイロン66、ウルチポアN66、スリーエム(株)製のライフアシュアPSNシリーズ、ライフアシュアEFシリーズなどを挙げることができる。
ポリオレフィン系フィルターとしては、以下に限定されないが、例えば、日本ポール(株)製のウルチプリーツPEクリーン、イオンクリーン、日本インテグリス(株)製のプロテゴシリーズ、マイクロガードプラスHC10、オプチマイザーD等を挙げることができる。
ポリエステル系フィルターとしては、以下に限定されないが、例えば、セントラルフィルター工業(株)製のジェラフローDFE、日本フィルター(株)製のブリーツタイプPMC等を挙げることができる。
ポリアクリロニトリル系フィルターとしては、以下に限定されないが、例えば、アドバンテック東洋(株)製のウルトラフィルターAIP-0013D、ACP-0013D、ACP-0053D等を挙げることができる。
フッ素樹脂系フィルターとしては、以下に限定されないが、例えば、日本ポール(株)製のエンフロンHTPFR、スリーエム(株)製のライフシュアFAシリーズ等を挙げることができる。
これらのフィルターはそれぞれ単独で用いても2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
Examples of polyamide-based filters (hereinafter, trademarks) include, but are not limited to, the Polyfix nylon series manufactured by Kitz Microfilter Co., Ltd., Ultipleats P-nylon 66 and Ultipore N66 manufactured by Nippon Pole Co., Ltd., and the LifeAsure PSN series and LifeAsure EF series manufactured by 3M Limited.
Examples of polyolefin filters include, but are not limited to, Ultipleats PE Clean and Ion Clean, both manufactured by Nippon Pole Co., Ltd., and Protego Series, Microguard Plus HC10, and Optimizer D, both manufactured by Nippon Entegris Co., Ltd.
Examples of polyester-based filters include, but are not limited to, Gelaflow DFE manufactured by Central Filter Kogyo Co., Ltd. and Breeze Type PMC manufactured by Nippon Filter Co., Ltd.
Examples of polyacrylonitrile filters include, but are not limited to, Ultrafilters AIP-0013D, ACP-0013D, and ACP-0053D manufactured by Advantec Toyo Co., Ltd.
Examples of fluororesin filters include, but are not limited to, Enflon HTPFR manufactured by Nippon Pole Co., Ltd., and Lifesure FA series manufactured by 3M Limited.
These filters may be used alone or in combination of two or more kinds.
また、上記フィルターには陽イオン交換樹脂などのイオン交換体や、濾過される有機溶媒溶液にゼータ電位を生じさせるカチオン電荷調節剤などが含まれていてもよい。
イオン交換体を含むフィルターとして、以下に限定されないが、例えば、日本インテグリス(株)製のプロテゴシリーズ、倉敷繊維加工(株)製のクラングラフト等を挙げることができる。
また、ポリアミドポリアミンエピクロロヒドリンカチオン樹脂などの正のゼータ電位を有する物質を含むフィルターとしては(以下、商標)、以下に限定されないが、例えば、スリーエム(株)製ゼータプラス40QSHやゼータプラス020GN、あるいはライフアシュアEFシリーズ等が挙げられる。
The filter may also contain an ion exchanger such as a cation exchange resin, or a cationic charge regulator that generates a zeta potential in the organic solvent solution to be filtered.
Filters containing an ion exchanger include, but are not limited to, the Protego series manufactured by Nippon Entegris Co., Ltd., and Clangraft manufactured by Kurashiki Sen-i Kako Co., Ltd.
In addition, examples of filters containing substances having a positive zeta potential, such as polyamide polyamine epichlorohydrin cationic resin (hereinafter, trademarks), include, but are not limited to, Zeta Plus 40QSH and Zeta Plus 020GN manufactured by 3M Limited, and the Life Asure EF series.
[ハロゲン含有重合性化合物又はその(共)重合体を含む組成物]
本実施形態の組成物は、ハロゲン含有重合性化合物又はその(共)重合体を含み、特にリソグラフィー技術に好適な組成物である。特に限定されるものではないが、前記組成物は、リソグラフィー用膜形成用途、例えば、レジスト膜形成用途(即ち、“レジスト組成物”)に用いることができる。更には、前記組成物は、上層膜形成用途(即ち、“上層膜形成用組成物”)、中間層形成用途(即ち、“中間層形成用組成物”)、下層膜形成用途(即ち、“下層膜形成用組成物”)等に用いることができる。本実施形態の組成物によれば、高い感度を有する膜を形成でき、かつ良好なレジストパターン形状を付与することも可能である。
[Composition containing halogen-containing polymerizable compound or (co)polymer thereof]
The composition of the present embodiment contains a halogen-containing polymerizable compound or its (co)polymer, and is particularly suitable for lithography technology. Although not particularly limited, the composition can be used for forming a film for lithography, for example, for forming a resist film (i.e., a "resist composition"). Furthermore, the composition can be used for forming an upper layer film (i.e., a "composition for forming an upper layer film"), an intermediate layer (i.e., a "composition for forming an intermediate layer"), an underlayer film (i.e., a "composition for forming an underlayer film"), etc. According to the composition of the present embodiment, a film having high sensitivity can be formed, and it is also possible to impart a good resist pattern shape.
本実施形態の組成物は、リソグラフィー技術を応用した光学部品形成組成物としても使用できる。光学部品は、フィルム状、シート状で使われるほか、プラスチックレンズ(プリズムレンズ、レンチキュラーレンズ、マイクロレンズ、フレネルレンズ、視野角制御レンズ、コントラスト向上レンズ等)、位相差フィルム、電磁波シールド用フィルム、プリズム、光ファイバー、フレキシブルプリント配線用ソルダーレジスト、メッキレジスト、多層プリント配線板用層間絶縁膜、感光性光導波路、液晶ディスプレイ、有機エレクトロルミネッセンス(EL)ディスプレイ、光半導体(LED)素子、固体撮像素子、有機薄膜太陽電池、色素増感太陽電池、および有機薄膜トランジスタ(TFT)として有用である。前記組成物は、特に高屈折率が求められている固体撮像素子の部材である、フォトダイオード上の埋め込み膜および平坦化膜、カラーフィルター前後の平坦化膜、マイクロレンズ、マイクロレンズ上の平坦化膜およびコンフォーマル膜として好適に利用できる。The composition of the present embodiment can also be used as an optical component forming composition to which lithography technology is applied. In addition to being used in the form of a film or sheet, optical components are useful as plastic lenses (prism lenses, lenticular lenses, microlenses, Fresnel lenses, viewing angle control lenses, contrast enhancement lenses, etc.), retardation films, films for electromagnetic wave shielding, prisms, optical fibers, solder resists for flexible printed wiring, plating resists, interlayer insulating films for multilayer printed wiring boards, photosensitive optical waveguides, liquid crystal displays, organic electroluminescence (EL) displays, optical semiconductor (LED) elements, solid-state imaging elements, organic thin-film solar cells, dye-sensitized solar cells, and organic thin-film transistors (TFTs). The composition can be suitably used as an embedded film and planarizing film on a photodiode, which is a component of a solid-state imaging element that is particularly required to have a high refractive index, a planarizing film before and after a color filter, a microlens, a planarizing film on a microlens, and a conformal film.
本実施形態の組成物は、ハロゲン含有重合性化合物又はその(共)重合体(B)を含み、必要に応じて、基材(A)、溶媒(S)、酸発生剤(C)、酸拡散制御剤(E)等の他の成分を含んでいてもよい。以下、各成分について説明する。The composition of the present embodiment contains a halogen-containing polymerizable compound or its (co)polymer (B), and may contain other components such as a base material (A), a solvent (S), an acid generator (C), and an acid diffusion controller (E) as necessary. Each component will be described below.
[基材(A)]
本実施形態において「基材(A)」とは、ハロゲン含有重合性化合物又はその(共)重合体以外の化合物(樹脂を含む)であって、g線、i線、KrFエキシマレーザー(248nm)、ArFエキシマレーザー(193nm)、極端紫外線(EUV)リソグラフィー(13.5nm)や電子線(EB)用レジストとして適用される基材(例えば、リソグラフィー用基材やレジスト用基材)を意味する。これら基材であれば特に限定されることはなく、本実施形態における基材(A)として使用できる。基材(A)としては、例えば、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ヒドロキシスチレン樹脂、(メタ)アクリル樹脂、ヒドロキシスチレン-(メタ)アクリル共重合体、シクロオレフィン-マレイン酸無水物共重合体、シクロオレフィン、ビニルエーテル-マレイン酸無水物共重合体、及び、チタン、スズ、ハフニウムやジルコニウム等の金属元素を有する無機レジスト材料、並びに、それらの誘導体が挙げられる。その中でも得られるレジストパターンの形状の観点から、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ヒドロキシスチレン樹脂、(メタ)アクリル樹脂、ヒドロキシスチレン-(メタ)アクリル共重合体、及び、チタン、スズ、ハフニウムやジルコニウム等の金属元素を有する無機レジスト材料、並びに、これらの誘導体が好ましい。
[Base material (A)]
In this embodiment, the term "substrate (A)" refers to a compound (including a resin) other than a halogen-containing polymerizable compound or its (co)polymer, and is applied as a resist for g-line, i-line, KrF excimer laser (248 nm), ArF excimer laser (193 nm), extreme ultraviolet (EUV) lithography (13.5 nm) or electron beam (EB) (for example, a substrate for lithography or a substrate for resist). Any of these substrates can be used as the substrate (A) in this embodiment without any particular limitation. Examples of the substrate (A) include phenol novolac resin, cresol novolac resin, hydroxystyrene resin, (meth)acrylic resin, hydroxystyrene-(meth)acrylic copolymer, cycloolefin-maleic anhydride copolymer, cycloolefin, vinyl ether-maleic anhydride copolymer, and inorganic resist materials having metal elements such as titanium, tin, hafnium, and zirconium, as well as derivatives thereof. Among these, from the viewpoint of the shape of the resulting resist pattern, preferred are phenol novolak resins, cresol novolak resins, hydroxystyrene resins, (meth)acrylic resins, hydroxystyrene-(meth)acrylic copolymers, and inorganic resist materials containing metal elements such as titanium, tin, hafnium, zirconium, and derivatives thereof.
前記誘導体としては、特に限定されるものではないが、例えば、解離性基を導入したものや架橋性基を導入したもの等が挙げられる。前記解離性基や架橋性基を導入した誘導体は、光や酸等の作用によって解離反応や架橋反応を発現させることができる。The derivative is not particularly limited, but examples thereof include those into which a dissociable group has been introduced and those into which a crosslinkable group has been introduced. The derivative into which a dissociable group or a crosslinkable group has been introduced can undergo a dissociation reaction or a crosslinking reaction by the action of light, acid, or the like.
「解離性基」とは、開裂して溶解性を変化させるアルカリ可溶性基等の官能基を生じる特性基をいう。アルカリ可溶性基としては、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、スルホン酸基、ヘキサフルオロイソプロパノール基等が挙げられ、フェノール性水酸基及びカルボキシル基が好ましく、フェノール性水酸基が特に好ましい。The term "dissociable group" refers to a characteristic group that cleaves to produce a functional group such as an alkali-soluble group that changes solubility. Examples of alkali-soluble groups include, but are not limited to, a phenolic hydroxyl group, a carboxyl group, a sulfonic acid group, and a hexafluoroisopropanol group, with the phenolic hydroxyl group and the carboxyl group being preferred, and the phenolic hydroxyl group being particularly preferred.
「架橋性基」とは、触媒存在下、又は無触媒下で架橋する基をいう。架橋性基としては、特に限定されないが、例えば、炭素数1~20のアルコキシ基、アリル基を有する基、(メタ)アクリロイル基を有する基、エポキシ(メタ)アクリロイル基を有する基、水酸基を有する基、ウレタン(メタ)アクリロイル基を有する基、グリシジル基を有する基、含ビニルフェニルメチル基を有する基が挙げられる。 "Crosslinkable group" refers to a group that crosslinks in the presence or absence of a catalyst. Examples of crosslinkable groups include, but are not limited to, alkoxy groups having 1 to 20 carbon atoms, groups having an allyl group, groups having a (meth)acryloyl group, groups having an epoxy (meth)acryloyl group, groups having a hydroxyl group, groups having a urethane (meth)acryloyl group, groups having a glycidyl group, and groups having a vinyl-containing phenylmethyl group.
[溶媒(S)]
本実施形態における溶媒は、ハロゲン含有重合性化合物又はその(共)重合体(B)が少なくとも溶解するものであれば、公知のものを適宜用いることができる。溶媒の具体例としては、特に限定されないが、例えば、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノ-n-プロピルエーテルアセテート、エチレングリコールモノ-n-ブチルエーテルアセテート等のエチレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類;エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテルなどのエチレングリコールモノアルキルエーテル類;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エチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノ-n-プロピルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノ-n-ブチルエーテルアセテート等のプロピレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類;プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)、プロピレングリコールモノエチルエーテルなどのプロピレングリコールモノアルキルエーテル類;乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸n-プロピル、乳酸n-ブチル、乳酸n-アミル等の乳酸エステル類;酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸n-プロピル、酢酸n-ブチル、酢酸n-アミル、酢酸n-ヘキシル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル等の脂肪族カルボン酸エステル類;3-メトキシプロピオン酸メチル、3-メトキシプロピオン酸エチル、3-エトキシプロピオン酸メチル、3-エトキシプロピオン酸エチル、3-メトキシ-2-メチルプロピオン酸メチル、3-メトキシブチルアセテート、3-メチル-3-メトキシブチルアセテート、3-メトキシ-3-メチルプロピオン酸ブチル、3-メトキシ-3-メチル酪酸ブチル、アセト酢酸メチル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル等の他のエステル類;トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類;アセトン、2-ブタノン、2-ヘプタノン、3-ヘプタノン、4-ヘプタノン、シクロペンタノン(CPN)、シクロヘキサノン(CHN)等のケトン類;N,N-ジメチルホルムアミド、N-メチルアセトアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、N-メチルピロリドン等のアミド類;γ-ラクトン等のラクトン類等を挙げることができるが、特に限定はされない。本実施形態で使用される溶媒は、安全溶媒であることが好ましく、より好ましくは、PGMEA、PGME、CHN、CPN、2-ヘプタノン、アニソ-ル、酢酸ブチル及び乳酸エチルから選ばれる少なくとも1種であり、さらに好ましくはPGMEA、PGME、CHN、CPN及び乳酸エチルから選ばれる少なくとも一種である。
[Solvent (S)]
In the present embodiment, any known solvent can be appropriately used as long as it is capable of dissolving at least the halogen-containing polymerizable compound or the (co)polymer thereof (B). Specific examples of the solvent include, but are not limited to, ethylene glycol monoalkyl ether acetates such as ethylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol monoethyl ether acetate, ethylene glycol mono-n-propyl ether acetate, and ethylene glycol mono-n-butyl ether acetate; ethylene glycol monoalkyl ether acetates such as ethylene glycol monomethyl ether and ethylene glycol monoethyl ether; propylene glycol monoalkyl ether acetates such as propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA), propylene glycol monoethyl ether acetate, propylene glycol mono-n-propyl ether acetate, and propylene glycol mono-n-butyl ether acetate; propylene glycol monoalkyl ethers such as propylene glycol monomethyl ether (PGME) and propylene glycol monoethyl ether; esters such as methyl lactate, ethyl lactate, n-propyl lactate, n-butyl lactate, and n-amyl lactate. esters; aliphatic carboxylic acid esters such as methyl acetate, ethyl acetate, n-propyl acetate, n-butyl acetate, n-amyl acetate, n-hexyl acetate, methyl propionate, and ethyl propionate; methyl 3-methoxypropionate, ethyl 3-methoxypropionate, methyl 3-ethoxypropionate, ethyl 3-ethoxypropionate, methyl 3-methoxy-2-methylpropionate, 3-methoxybutyl acetate, 3-methyl-3-methoxybutyl acetate, butyl 3-methoxy-3-methylpropionate, 3-meth Examples of the solvent include, but are not limited to, other esters such as butyl oxy-3-methylbutyrate, methyl acetoacetate, methyl pyruvate, and ethyl pyruvate; aromatic hydrocarbons such as toluene and xylene; ketones such as acetone, 2-butanone, 2-heptanone, 3-heptanone, 4-heptanone, cyclopentanone (CPN), and cyclohexanone (CHN); amides such as N,N-dimethylformamide, N-methylacetamide, N,N-dimethylacetamide, and N-methylpyrrolidone; and lactones such as γ-lactone. The solvent used in the present embodiment is preferably a safe solvent, and more preferably at least one selected from PGMEA, PGME, CHN, CPN, 2-heptanone, anisole, butyl acetate, and ethyl lactate, and even more preferably at least one selected from PGMEA, PGME, CHN, CPN, and ethyl lactate.
本実施形態において固形成分の量と溶媒との量は、特に限定されないが、固形成分の量と溶媒との合計質量に対して、固形成分1~80質量%及び溶媒20~99質量%であることが好ましく、より好ましくは固形成分1~50質量%及び溶媒50~99質量%、さらに好ましくは固形成分2~40質量%及び溶媒60~98質量%であり、特に好ましくは固形成分2~10質量%及び溶媒90~98質量%である。In this embodiment, the amount of solid components and the amount of solvent are not particularly limited, but it is preferable that the amount of solid components is 1 to 80% by mass and the amount of solvent is 20 to 99% by mass, more preferably 1 to 50% by mass and the amount of solvent is 50 to 99% by mass, even more preferably 2 to 40% by mass and the amount of solvent is 60 to 98% by mass, and particularly preferably 2 to 10% by mass and the amount of solid components is 90 to 98% by mass.
[酸発生剤(C)]
本実施形態の組成物において、可視光線、紫外線、エキシマレーザー、電子線、極端紫外線(EUV)、X線及びイオンビ-ムから選ばれるいずれかの放射線の照射により直接的又は間接的に酸を発生する酸発生剤(C)を一種以上含むことが好ましい。酸発生剤(C)は、特に限定されないが、例えば、国際公開WO2013/024778号に記載のものを用いることができる。酸発生剤(C)は、単独で又は2種以上を使用することができる。
[Acid Generator (C)]
The composition of the present embodiment preferably contains one or more acid generators (C) that generate an acid directly or indirectly upon irradiation with any radiation selected from visible light, ultraviolet light, excimer laser, electron beam, extreme ultraviolet light (EUV), X-rays, and ion beams. The acid generator (C) is not particularly limited, but for example, those described in International Publication WO2013/024778 can be used. The acid generators (C) can be used alone or in combination of two or more.
酸発生剤(C)の使用量は、固形成分全質量の0.001~49質量%が好ましく、1~40質量%がより好ましく、3~30質量%がさらに好ましく、10~25質量%が特に好ましい。酸発生剤(C)を前記範囲内で使用することにより、高感度でかつ低エッジラフネスのパターンプロファイルが得られる傾向にある。本実施形態では、系内に酸が発生すれば、酸の発生方法は特に限定されない。g線、i線などの紫外線の代わりにエキシマレーザーを使用すれば、より微細加工が可能であり、また高エネルギー線として電子線、極端紫外線、X線、イオンビ-ムを使用すればさらなる微細加工が可能である。The amount of the acid generator (C) used is preferably 0.001 to 49% by mass, more preferably 1 to 40% by mass, even more preferably 3 to 30% by mass, and particularly preferably 10 to 25% by mass, of the total mass of the solid components. By using the acid generator (C) within the above range, a pattern profile with high sensitivity and low edge roughness tends to be obtained. In this embodiment, the method of generating the acid is not particularly limited as long as an acid is generated in the system. If an excimer laser is used instead of ultraviolet rays such as g-rays and i-rays, finer processing is possible, and further finer processing is possible if an electron beam, extreme ultraviolet rays, X-rays, or ion beams are used as high-energy rays.
[酸拡散制御剤(E)]
本実施形態においては、放射線照射により酸発生剤から生じた酸のレジスト膜中における拡散を制御して、未露光領域での好ましくない化学反応を阻止する作用等を有する酸拡散制御剤(E)を組成物に配合してもよい。酸拡散制御剤(E)を使用することによって、本実施形態の組成物の貯蔵安定性を向上させることができる傾向にある。また、酸拡散制御剤(E)を使用することによって、本実施形態の組成物を用いて形成した膜の解像度を向上させることができるとともに、放射線照射前の引き置き時間と放射線照射後の引き置き時間との変動によるレジストパターンの線幅変化を抑えることができ、プロセス安定性に優れたものとなる傾向にある。酸拡散制御剤(E)としては、特に限定されないが、窒素原子含有塩基性化合物、塩基性スルホニウム化合物、塩基性ヨ-ドニウム化合物等の放射線分解性塩基性化合物が挙げられる。
[Acid Diffusion Controller (E)]
In this embodiment, an acid diffusion controller (E) having the action of controlling the diffusion of the acid generated from the acid generator by radiation exposure in the resist film and preventing undesirable chemical reactions in unexposed regions may be blended in the composition. By using the acid diffusion controller (E), the storage stability of the composition of this embodiment tends to be improved. In addition, by using the acid diffusion controller (E), the resolution of the film formed using the composition of this embodiment can be improved, and the change in line width of the resist pattern due to the variation between the delay time before radiation exposure and the delay time after radiation exposure can be suppressed, and the process stability tends to be excellent. The acid diffusion controller (E) is not particularly limited, and examples thereof include radiation decomposable basic compounds such as nitrogen atom-containing basic compounds, basic sulfonium compounds, and basic iodonium compounds.
酸拡散制御剤(E)としては、特に限定されないが、例えば、国際公開WO2013/024778号に記載のものを用いることができる。酸拡散制御剤(E)は、単独で又は2種以上を使用することができる。The acid diffusion control agent (E) is not particularly limited, but for example, those described in International Publication WO2013/024778 can be used. The acid diffusion control agent (E) can be used alone or in combination of two or more kinds.
酸拡散制御剤(E)の配合量は、固形成分全質量の0.001~49質量%が好ましく、0.01~10質量%がより好ましく、0.01~5質量%がさらに好ましく、0.01~3質量%が特に好ましい。酸拡散制御剤(E)の配合量が前記範囲内であると、解像度の低下、パターン形状、寸法忠実度等の劣化を防止することができる傾向にある。さらに、電子線照射から放射線照射後加熱までの引き置き時間が長くなっても、パターン上層部の形状が劣化することを抑制することができる。また、配合量が10質量%以下であると、感度、未露光部の現像性等の低下を防ぐことができる傾向にある。またこの様な酸拡散制御剤を使用することにより、レジスト組成物の貯蔵安定性が向上し、また解像度が向上するとともに、放射線照射前の引き置き時間、放射線照射後の引き置き時間の変動によるレジストパターンの線幅変化を抑えることができ、プロセス安定性に優れたものとなる傾向にある。The amount of the acid diffusion control agent (E) is preferably 0.001 to 49% by mass, more preferably 0.01 to 10% by mass, even more preferably 0.01 to 5% by mass, and particularly preferably 0.01 to 3% by mass, based on the total mass of the solid components. When the amount of the acid diffusion control agent (E) is within the above range, it tends to be possible to prevent a decrease in resolution, deterioration of the pattern shape, dimensional fidelity, etc. Furthermore, even if the waiting time from electron beam irradiation to heating after radiation irradiation is long, it is possible to suppress deterioration of the shape of the upper layer of the pattern. Furthermore, when the amount is 10% by mass or less, it tends to be possible to prevent a decrease in sensitivity, developability of the unexposed part, etc. Furthermore, by using such an acid diffusion control agent, the storage stability of the resist composition is improved, and the resolution is improved, and changes in the line width of the resist pattern due to fluctuations in the waiting time before radiation irradiation and the waiting time after radiation irradiation can be suppressed, and the process stability tends to be excellent.
[その他の成分(F)]
本実施形態の組成物には、その他の成分(F)として、必要に応じて、架橋剤、溶解促進剤、溶解制御剤、増感剤、界面活性剤及び有機カルボン酸又はリンのオキソ酸若しくはその誘導体等の各種添加剤を1種又は2種以上添加することができる。
[Other components (F)]
To the composition of the present embodiment, as other component (F), one or more of various additives such as a crosslinking agent, a dissolution promoter, a dissolution control agent, a sensitizer, a surfactant, and an organic carboxylic acid, a phosphorus oxoacid, or a derivative thereof may be added as necessary.
(架橋剤)
本実施形態において、組成物中に、架橋剤を一種以上含めることができる。架橋剤は少なくとも基材(A)又はハロゲン含有重合性化合物又はその(共)重合体(B)のいずれかを架橋し得る化合物を意味する。前記架橋剤としては、酸発生剤(C)から発生した酸の存在下で、基材(A)を分子内又は分子間架橋し得る酸架橋剤であることが好ましい。このような酸架橋剤としては、例えば基材(A)を架橋し得る1種以上の基(以下、「架橋性基」という。)を有する化合物を挙げることができる。
(Crosslinking Agent)
In this embodiment, the composition may contain one or more crosslinking agents. The crosslinking agent means a compound capable of crosslinking at least the substrate (A) or the halogen-containing polymerizable compound or its (co)polymer (B). The crosslinking agent is preferably an acid crosslinking agent capable of intramolecularly or intermolecularly crosslinking the substrate (A) in the presence of the acid generated from the acid generator (C). Such an acid crosslinking agent may, for example, be a compound having one or more groups (hereinafter referred to as "crosslinkable groups") capable of crosslinking the substrate (A).
前記架橋性基としては、例えば(i)ヒドロキシ(炭素数1~6のアルキル基)、炭素数1~6のアルコキシ(炭素数1~6のアルキル基)、アセトキシ(炭素数1~6のアルキル基)等のヒドロキシアルキル基又はそれらから誘導される基;(ii)ホルミル基、カルボキシ(炭素数1~6のアルキル基)等のカルボニル基又はそれらから誘導される基;(iii)ジメチルアミノメチル基、ジエチルアミノメチル基、ジメチロ-ルアミノメチル基、ジエチロ-ルアミノメチル基、モルホリノメチル基等の含窒素基含有基;(iv)グリシジルエーテル基、グリシジルエステル基、グリシジルアミノ基等のグリシジル基含有基;(v)ベンジルオキシメチル基、ベンゾイルオキシメチル基等の、炭素数1~6のアリルオキシ(炭素数1~6のアルキル基)、炭素数1~6のアラルキルオキシ(炭素数1~6のアルキル基)等の芳香族基から誘導される基;(vi)ビニル基、イソプロペニル基等の重合性多重結合含有基等を挙げることができる。本実施形態における架橋剤の架橋性基としては、ヒドロキシアルキル基、及びアルコキシアルキル基等が好ましく、特にアルコキシメチル基が好ましい。Examples of the crosslinkable group include (i) hydroxyalkyl groups such as hydroxy (alkyl groups having 1 to 6 carbon atoms), alkoxy (alkyl groups having 1 to 6 carbon atoms), and acetoxy (alkyl groups having 1 to 6 carbon atoms), or groups derived therefrom; (ii) carbonyl groups such as formyl and carboxy (alkyl groups having 1 to 6 carbon atoms), or groups derived therefrom; (iii) dimethylaminomethyl groups, diethylaminomethyl groups, dimethylolaminomethyl groups, diethylolaminomethyl groups, and dimethylolaminomethyl groups. Examples of the crosslinkable group include a nitrogen-containing group such as a methyl group or a morpholinomethyl group; (iv) a glycidyl group-containing group such as a glycidyl ether group, a glycidyl ester group or a glycidylamino group; (v) a group derived from an aromatic group such as an allyloxy (an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms) having 1 to 6 carbon atoms or an aralkyloxy (an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms) having 1 to 6 carbon atoms, such as a benzyloxymethyl group or a benzoyloxymethyl group; and (vi) a polymerizable multiple bond-containing group such as a vinyl group or an isopropenyl group. As the crosslinkable group of the crosslinking agent in this embodiment, a hydroxyalkyl group and an alkoxyalkyl group are preferred, and an alkoxymethyl group is particularly preferred.
前記架橋性基を有する架橋剤としては、特に限定されないが、例えば、国際公開WO2013/024778号に記載の酸架橋剤を用いることができる。架橋剤は単独で又は2種以上を使用することができる。The crosslinking agent having a crosslinkable group is not particularly limited, but for example, the acid crosslinking agent described in International Publication WO2013/024778 can be used. The crosslinking agents can be used alone or in combination.
本実施形態において架橋剤の配合量は、固形成分全質量の50質量%以下が好ましく、40質量%以下がより好ましく、30質量%以下がさらに好ましく、20質量%以下が特に好ましい。In this embodiment, the amount of crosslinking agent is preferably 50% by mass or less of the total mass of the solid components, more preferably 40% by mass or less, even more preferably 30% by mass or less, and particularly preferably 20% by mass or less.
(溶解促進剤)
溶解促進剤は、固形成分の現像液に対する溶解性が低すぎる場合に、その溶解性を高めて、現像時の前記化合物の溶解速度を適度に増大させる作用を有する成分である。前記溶解促進剤としては、低分子量のものが好ましく、例えば、低分子量のフェノール性化合物を挙げることができる。低分子量のフェノール性化合物としては、例えば、ビスフェノール類、トリス(ヒドロキシフェニル)メタン等を挙げることができる。これらの溶解促進剤は、単独で又は2種以上を混合して使用することができる。
(Solubility enhancer)
The dissolution promoter is a component that has the effect of increasing the solubility of the solid component in the developer when the solubility is too low, and appropriately increasing the dissolution rate of the compound during development. The dissolution promoter is preferably a low molecular weight one, and examples thereof include low molecular weight phenolic compounds. Examples of low molecular weight phenolic compounds include bisphenols, tris(hydroxyphenyl)methane, etc. These dissolution promoters can be used alone or in combination of two or more kinds.
溶解促進剤の配合量は、使用する前記固形成分の種類に応じて適宜調節されるが、固形成分全質量の0~49質量%が好ましく、0~5質量%がより好ましく、0~1質量%がさらに好ましく、0質量%が特に好ましい。The amount of the dissolution promoter is adjusted appropriately depending on the type of solid component used, but is preferably 0 to 49% by mass, more preferably 0 to 5% by mass, even more preferably 0 to 1% by mass, and particularly preferably 0% by mass, of the total mass of the solid components.
(溶解制御剤)
溶解制御剤は、固形成分の現像液に対する溶解性が高すぎる場合に、その溶解性を制御して現像時の溶解速度を適度に減少させる作用を有する成分である。このような溶解制御剤としては、レジスト被膜の焼成、放射線照射、現像等の工程において化学変化しないものが好ましい。
(Dissolution Control Agent)
The dissolution controller is a component that has the effect of controlling the solubility of a solid component in a developer when the solubility of the solid component is too high in the developer, thereby appropriately reducing the dissolution rate during development. As such a dissolution controller, it is preferable that the dissolution controller does not undergo chemical changes during steps such as baking, irradiation, and development of the resist film.
溶解制御剤としては、特に限定されないが、例えば、フェナントレン、アントラセン、アセナフテン等の芳香族炭化水素類;アセトフェノン、ベンゾフェノン、フェニルナフチルケトン等のケトン類;メチルフェニルスルホン、ジフェニルスルホン、ジナフチルスルホン等のスルホン類等を挙げることができる。これらの溶解制御剤は、単独で又は2種以上を使用することができる。 Examples of dissolution control agents include, but are not limited to, aromatic hydrocarbons such as phenanthrene, anthracene, and acenaphthene; ketones such as acetophenone, benzophenone, and phenyl naphthyl ketone; and sulfones such as methyl phenyl sulfone, diphenyl sulfone, and dinaphthyl sulfone. These dissolution control agents can be used alone or in combination of two or more.
溶解制御剤の配合量は、使用する前記化合物の種類に応じて適宜調節されるが、固形成分全質量の0~49質量%が好ましく、0~5質量%がより好ましく、0~1質量%がさらに好ましく、0質量%が特に好ましい。The amount of dissolution inhibitor is adjusted appropriately depending on the type of compound used, but is preferably 0 to 49% by mass of the total solid component mass, more preferably 0 to 5% by mass, even more preferably 0 to 1% by mass, and particularly preferably 0% by mass.
(増感剤)
増感剤は、照射された放射線のエネルギーを吸収して、そのエネルギーを酸発生剤(C)に伝達し、それにより酸の生成量を増加する作用を有し、レジストの見掛けの感度を向上させる成分である。このような増感剤としては、例えば、ベンゾフェノン類、ビアセチル類、ピレン類、フェノチアジン類、フルオレン類等を挙げることができるが、特に限定はされない。これらの増感剤は、単独で又は2種以上を使用することができる。
(Sensitizer)
The sensitizer is a component that absorbs the energy of the irradiated radiation, transfers the energy to the acid generator (C), and thereby increases the amount of acid generated, thereby improving the apparent sensitivity of the resist. Examples of such sensitizers include, but are not limited to, benzophenones, biacetyls, pyrenes, phenothiazines, fluorenes, etc. These sensitizers can be used alone or in combination.
増感剤の配合量は使用する前記化合物の種類に応じて適宜調節されるが、固形成分全質量の0~49質量%が好ましく、0~5質量%がより好ましく、0~1質量%がさらに好ましく、0質量%が特に好ましい。The amount of sensitizer used is adjusted appropriately depending on the type of compound used, but is preferably 0 to 49% by mass of the total solid component mass, more preferably 0 to 5% by mass, even more preferably 0 to 1% by mass, and particularly preferably 0% by mass.
(界面活性剤)
界面活性剤は、本実施形態の組成物の塗布性やストリエーション、レジストの現像性等を改良する作用を有する成分である。界面活性剤は、アニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤、ノニオン系界面活性剤又は両性界面活性剤のいずれでもよい。好ましい界面活性剤としては、ノニオン系界面活性剤が挙げられる。ノニオン系界面活性剤は、本実施形態の組成物の製造に用いる溶媒との親和性がよく、本実施形態の組成物の効果をより高めることができる。ノニオン系界面活性剤の例としては、ポリオキシエチレン高級アルキルエーテル類、ポリオキシエチレン高級アルキルフェニルエーテル類、ポリエチレングリコールの高級脂肪酸ジエステル類等が挙げられるが、特に限定されない。これら界面活性剤の市販品としては、以下商品名で、エフトップ(ジェムコ社製)、メガファック(大日本インキ化学工業社製)、フロラ-ド(住友スリ-エム社製)、アサヒガ-ド、サ-フロン(以上、旭硝子社製)、ペポ-ル(東邦化学工業社製)、KP(信越化学工業社製)、ポリフロ-(共栄社油脂化学工業社製)等を挙げることができる。
(Surfactant)
The surfactant is a component that has the effect of improving the coatability and striation of the composition of this embodiment, the developability of the resist, and the like. The surfactant may be any of anionic surfactants, cationic surfactants, nonionic surfactants, and amphoteric surfactants. A preferred surfactant is a nonionic surfactant. The nonionic surfactant has good affinity with the solvent used in the production of the composition of this embodiment, and can further enhance the effect of the composition of this embodiment. Examples of the nonionic surfactant include, but are not limited to, polyoxyethylene higher alkyl ethers, polyoxyethylene higher alkyl phenyl ethers, and higher fatty acid diesters of polyethylene glycol. Examples of commercially available products of these surfactants include, under the trade names below, Eftop (manufactured by Gemco), Megafac (manufactured by Dainippon Ink and Chemicals, Inc.), Fluorad (manufactured by Sumitomo ThreeM), Asahi Guard, Surflon (all manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.), Pepol (manufactured by Toho Chemical Industry Co., Ltd.), KP (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), and Polyfluor (manufactured by Kyoeisha Yushi Kagaku Kogyo Co., Ltd.).
界面活性剤の配合量は、使用する前記固形成分の種類に応じて適宜調節されるが、固形成分全質量の0~49質量%が好ましく、0~5質量%がより好ましく、0~1質量%がさらに好ましく、0質量%が特に好ましい。The amount of surfactant to be used is adjusted appropriately depending on the type of solid component used, but is preferably 0 to 49% by mass, more preferably 0 to 5% by mass, even more preferably 0 to 1% by mass, and particularly preferably 0% by mass, of the total mass of the solid components.
(有機カルボン酸又はリンのオキソ酸若しくはその誘導体)
感度劣化防止又はレジストパターン形状、引き置き安定性等の向上の目的で、さらに任意の成分として、有機カルボン酸又はリンのオキソ酸若しくはその誘導体を含有させることができる。なお、有機カルボン酸又はリンのオキソ酸若しくはその誘導体は、酸拡散制御剤と併用することもできるし、単独で用いてもよい。有機カルボン酸としては、例えば、マロン酸、クエン酸、リンゴ酸、コハク酸、安息香酸、サリチル酸などが好適である。リンのオキソ酸若しくはその誘導体としては、リン酸、リン酸ジ-n-ブチルエステル、リン酸ジフェニルエステルなどのリン酸又はそれらのエステルなどの誘導体、ホスホン酸、ホスホン酸ジメチルエステル、ホスホン酸ジ-n-ブチルエステル、フェニルホスホン酸、ホスホン酸ジフェニルエステル、ホスホン酸ジベンジルエステル等のホスホン酸又はそれらのエステルなどの誘導体、ホスフィン酸、フェニルホスフィン酸などのホスフィン酸及びそれらのエステルなどの誘導体が挙げられ、これらの中でも特にホスホン酸が好ましい。
(Organic carboxylic acid or phosphorus oxoacid or its derivative)
For the purpose of preventing deterioration in sensitivity or improving resist pattern shape, post-deposition stability, etc., an organic carboxylic acid or an oxo acid of phosphorus or a derivative thereof may be further contained as an optional component. The organic carboxylic acid or the oxo acid of phosphorus or a derivative thereof may be used in combination with an acid diffusion controller, or may be used alone. Suitable examples of the organic carboxylic acid include malonic acid, citric acid, malic acid, succinic acid, benzoic acid, and salicylic acid. Suitable examples of the oxo acid of phosphorus or a derivative thereof include phosphoric acid, phosphoric acid di-n-butyl ester, phosphoric acid diphenyl ester, and other phosphoric acid or ester derivatives thereof, phosphonic acid, phosphonic acid dimethyl ester, phosphonic acid di-n-butyl ester, phenylphosphonic acid, phosphonic acid diphenyl ester, phosphonic acid dibenzyl ester, and other phosphonic acid or ester derivatives thereof, phosphinic acid, phenylphosphinic acid, and other phosphinic acid and ester derivatives thereof, and among these, phosphonic acid is particularly preferred.
有機カルボン酸又はリンのオキソ酸若しくはその誘導体は、単独で又は2種以上を使用することができる。有機カルボン酸又はリンのオキソ酸若しくはその誘導体の配合量は、使用する前記化合物の種類に応じて適宜調節されるが、固形成分全質量の0~49質量%が好ましく、0~5質量%がより好ましく、0~1質量%がさらに好ましく、0質量%が特に好ましい。The organic carboxylic acid or phosphorus oxoacid or its derivative may be used alone or in combination of two or more. The amount of organic carboxylic acid or phosphorus oxoacid or its derivative is adjusted appropriately depending on the type of compound used, but is preferably 0 to 49% by mass, more preferably 0 to 5% by mass, even more preferably 0 to 1% by mass, and particularly preferably 0% by mass, of the total mass of the solid components.
[その他添加剤]
さらに、本実施形態の組成物には、必要に応じて、上述した成分以外の添加剤を1種又は2種以上配合することができる。このような添加剤としては、例えば、染料、顔料、及び接着助剤等が挙げられる。例えば、染料又は顔料を配合すると、露光部の潜像を可視化させて、露光時のハレ-ションの影響を緩和できるので好ましい。また、接着助剤を配合すると、基板との接着性を改善することができるので好ましい。さらに、他の添加剤としては、ハレーション防止剤、保存安定剤、消泡剤、形状改良剤等、具体的には4-ヒドロキシ-4’-メチルカルコン等を挙げることができる。
[Other additives]
Furthermore, the composition of the present embodiment may contain one or more additives other than the above-mentioned components, as necessary. Examples of such additives include dyes, pigments, and adhesion aids. For example, the incorporation of a dye or pigment is preferable because it can visualize the latent image of the exposed area and mitigate the effect of halation during exposure. In addition, the incorporation of an adhesion aid is preferable because it can improve adhesion to the substrate. Furthermore, examples of other additives include antihalation agents, storage stabilizers, defoamers, shape improvers, and the like, specifically 4-hydroxy-4'-methylchalcone.
本実施形態の組成物において、任意成分(F)の合計量は、固形成分全質量の0~99質量%とすることができ、0~49質量%が好ましく、0~10質量%がより好ましく、0~5質量%がさらに好ましく、0~1質量%がさらに好ましく、0質量%が特に好ましい。In the composition of this embodiment, the total amount of optional component (F) can be 0 to 99 mass% of the total mass of the solid components, preferably 0 to 49 mass%, more preferably 0 to 10 mass%, even more preferably 0 to 5 mass%, even more preferably 0 to 1 mass%, and particularly preferably 0 mass%.
本発明の組成物からレジストパターンを形成するには、組成物溶液を、スピンコータ、ディップコータ、ローラコータなどの適宜の塗布手段によって、例えば、シリコンウェハー、金属、プラスチック、ガラス、セラミックなどの基板上に塗布することにより、レジスト被膜を形成し、場合により予め50℃~200℃程度の温度で加熱処理を行ったのち、所定のマスクパターンを介して露光する。塗膜の厚みは、例えば0.1~20μm、好ましくは0.3~2μm程度である。露光には、種々の波長の光線、例えば、紫外線、X線などが利用でき、例えば、光源としては、F2エキシマレーザー(波長157nm)、ArFエキシマレーザー(波長193nm)やKrFエキシマレーザー(波長248nm)などの遠紫外線、極端紫外線(波長13n)、X線、電子線などを適宜選択し使用する。また、露光量などの露光条件は、上記の樹脂および/または化合物の配合組成、各添加剤の種類などに応じて、適宜選定される。To form a resist pattern from the composition of the present invention, the composition solution is applied to a substrate such as a silicon wafer, metal, plastic, glass, or ceramic by a suitable coating means such as a spin coater, dip coater, or roller coater to form a resist film, which is optionally heated at a temperature of about 50°C to 200°C beforehand, and then exposed through a predetermined mask pattern. The thickness of the coating film is, for example, about 0.1 to 20 μm, preferably about 0.3 to 2 μm. For exposure, light rays of various wavelengths, such as ultraviolet rays and X-rays, can be used. For example, as a light source, far ultraviolet rays such as F2 excimer laser (wavelength 157 nm), ArF excimer laser (wavelength 193 nm), and KrF excimer laser (wavelength 248 nm), extreme ultraviolet rays (wavelength 13n), X-rays, electron beams, etc. are appropriately selected and used. In addition, exposure conditions such as the exposure dose are appropriately selected depending on the blending composition of the above-mentioned resin and/or compound, the type of each additive, etc.
本発明においては、高精度の微細パターンを安定して形成するために、露光後に、50~200℃の温度で30秒以上加熱処理を行うことが好ましい。この場合、温度が50℃未満では、基板の種類による感度のばらつきが広がるおそれがある。その後、アルカリ現像液により、通常、10~50℃で10~200秒、好ましくは20~25℃で15~90秒の条件で現像することにより、所定のレジストパターンを形成する。In the present invention, in order to stably form a highly accurate fine pattern, it is preferable to perform a heat treatment at a temperature of 50 to 200°C for 30 seconds or more after exposure. In this case, if the temperature is less than 50°C, there is a risk of widening the variation in sensitivity depending on the type of substrate. Thereafter, the desired resist pattern is formed by developing with an alkaline developer, usually at 10 to 50°C for 10 to 200 seconds, preferably at 20 to 25°C for 15 to 90 seconds.
上記アルカリ現像液としては、例えば、アルカリ金属水酸化物、アンモニア水、アルキルアミン類、アルカノールアミン類、複素環式アミン類、テトラアルキルアンモニウムヒドロキシド類、コリン、1,8-ジアザビシクロ-[5.4.0]-7-ウンデセン、1,5-ジアザビシクロ-[4.3.0]-5-ノネンなどのアルカリ性化合物を、通常、1~10重量%、好ましくは1~3重量%の濃度となるよう溶解したアルカリ性水溶液が使用される。また、上記アルカリ性水溶液からなる現像液には、水溶性有機溶剤や界面活性剤を適宜添加することもできる。The alkaline developer is, for example, an alkaline aqueous solution in which an alkaline compound such as an alkali metal hydroxide, aqueous ammonia, alkylamines, alkanolamines, heterocyclic amines, tetraalkylammonium hydroxides, choline, 1,8-diazabicyclo-[5.4.0]-7-undecene, or 1,5-diazabicyclo-[4.3.0]-5-nonene is dissolved to a concentration of usually 1 to 10% by weight, preferably 1 to 3% by weight. In addition, a water-soluble organic solvent or a surfactant can be appropriately added to the developer consisting of the alkaline aqueous solution.
また、本実施形態の組成物は、リソグラフィー用途のパターニング材料として用いることができる。リソグラフィープロセスの用途としては、半導体、液表示パネルやOLEDを使用した表示パネル、パワーデバイス、CCDやその他のセンサーなど、各種の用途に用いることができる。特に半導体やデバイスの集積回路向けでは、シリコンウェハ上へデバイス素子を形成する工程にて、シリコン酸化膜やその他の酸化膜などの絶縁層の上面側に本実施形態の組成物を利用して形成したパターンをもとにエッチングにより基板側の絶縁膜にパターンを形成し、更に形成した絶縁膜パターンをもとに金属膜や半導体材料を積層、回路パターンを形成することで半導体素子やその他のデバイスを構築する目的で、本実施形態の組成物を好適に利用できる。 The composition of this embodiment can also be used as a patterning material for lithography applications. The lithography process can be used for various applications, such as semiconductors, liquid crystal display panels, display panels using OLEDs, power devices, CCDs and other sensors. In particular, for integrated circuits of semiconductors and devices, in the process of forming device elements on a silicon wafer, a pattern is formed on the insulating film on the substrate side by etching based on a pattern formed on the upper surface side of an insulating layer such as a silicon oxide film or other oxide film using the composition of this embodiment, and further, a metal film or semiconductor material is laminated based on the formed insulating film pattern to form a circuit pattern, thereby constructing semiconductor elements and other devices. The composition of this embodiment can be suitably used.
以下、本発明を実施例及び比較例によりさらに詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例によって何ら限定されるものではない。The present invention will be explained in more detail below with reference to examples and comparative examples, but the present invention is not limited to these examples in any way.
[測定法]
(1)化合物の構造
化合物の構造は、Bruker社製Advance600II spectrometerを用いて、以下の条件で、1H-NMR測定を行い、確認した。
周波数:400MHz
溶媒:CDCl3、又はd6-DMSO
内部標準:TMS
測定温度:23℃
[Measurement method]
(1) Compound Structure The compound structure was confirmed by 1 H-NMR measurement using an Advance 600II spectrometer manufactured by Bruker under the following conditions.
Frequency: 400MHz
Solvent: CDCl 3 or d 6 -DMSO
Internal standard: TMS
Measurement temperature: 23℃
〔無機元素含有量〕
実施例及び比較例にて作製した化合物に含まれる金属含有量は、無機元素分析(ICP-AES/ICP-MS)装置「AG8900」(製品名、アジレント・テクノロジー株式会社製)を用いて測定した。
[Inorganic element content]
The metal contents of the compounds prepared in the examples and comparative examples were measured using an inorganic elemental analysis (ICP-AES/ICP-MS) device "AG8900" (product name, manufactured by Agilent Technologies, Inc.).
(合成例1-1)M1の合成
エタノール2.8Lに塩化カルシウム128g(0.78mol)、NaBH4 91.3g(2.4mol)を溶解させ、これに4-ヒドロキシ-3,5-ジヨードベンズアルデヒド410g(1.1mol)を氷冷下で加えた。25℃で18時間攪拌して反応させた後、水10Lを加えて塩酸でpHを2.5に調整し、沈殿物をろ過し、水洗後、乾燥し、以下に示す4-ヒドロキシ-3,5-ジヨードベンジルアルコール401g(収率97%)を得た。
上記で得られた4-ヒドロキシ-3,5-ジヨードベンジルアルコール400g(1.06mol) をトルエン2.8Lに溶解し、メタクリル酸1832g(21.2mol)、パラトルエンスルホン酸一水和物40g(0.21mol)、4-メトキシフェノール26mg(0.02mmol)を加え、110℃で還流下、2時間攪拌した。反応後、水4Lを加え有機層を乾燥させ、ヘキサンにて2度再結晶精製をして、以下に示す目的物M1 158g(収率33%)を得た。
(合成例2-1)M2の合成
3,5-ジヨードサリチルアルデヒド 90g(0.24mol)をメタノール 900mlに溶解し、NaBH4 22.8g(0.60mol)を10℃以下で加えた。続いて氷冷下で3時間撹拌したのちに25℃で16時間攪拌して反応させ、メタノールを減圧留去して濃縮した。濃縮物に水と酢酸エチルを加え、有機相を抽出した。この有機相に硫酸マグネシウムを加えて乾燥し、溶媒を減圧留去して2-ヒドロキシ-3,5-ジヨードベンジルアルコールの粗生成物を得た。得られた2-ヒドロキシ-3,5-ジヨードベンジルアルコールの粗生成物をカラムクロマトグラフィーにより精製し、以下に示す2-ヒドロキシ-3,5-ジヨードベンジルアルコール82.5g(収率91%)を得た。
90g (0.24mol) of 3,5-diiodosalicylaldehyde was dissolved in 900ml of methanol, and 22.8g (0.60mol) of NaBH4 was added at 10℃ or less. The mixture was then stirred for 3 hours under ice cooling, and then stirred for 16 hours at 25℃ to react, and the methanol was distilled off under reduced pressure to concentrate. Water and ethyl acetate were added to the concentrate, and the organic phase was extracted. Magnesium sulfate was added to this organic phase to dry it, and the solvent was distilled off under reduced pressure to obtain a crude product of 2-hydroxy-3,5-diiodobenzyl alcohol. The obtained crude product of 2-hydroxy-3,5-diiodobenzyl alcohol was purified by column chromatography to obtain 82.5g (yield 91%) of 2-hydroxy-3,5-diiodobenzyl alcohol shown below.
上記で得られた2-ヒドロキシ-3,5-ジヨードベンジルアルコール10g(27mmol) をジクロロメタン100mLに溶解し、氷冷下でピリジン3.1g(39mmol)を加え、メタクリル酸無水物8.2g (54mmol)を滴下し、加えた。続いて氷冷下で4時間、室温24時間撹拌し反応させた。反応終了後、反応液に水を加え、炭酸水素ナトリウム水溶液で洗浄して、有機相に硫酸マグネシウムを加えて乾燥し、濃縮後、カラムクロマトグラフィーにより精製して、以下に示す目的物M2 9g(収率88%)を得た。
下記化合物M3~M5、MRA1、MRA3、MRA5を、対応する原料を使用し、合成例1-1の方法に準じて合成した。
下記化合物MRB1、MRB3、MRB5、MRC1、MRC3、MRC5を、対応する原料を使用し、メタクリル酸の使用量を適宜減量し、合成例1-1の方法に準じて合成した。
The following compounds MRB1, MRB3, MRB5, MRC1, MRC3, and MRC5 were synthesized according to the method of Synthesis Example 1-1, using the corresponding raw materials and appropriately reducing the amount of methacrylic acid used.
(合成例3-1)MAD1の合成
200mLフラスコにアダマンチルトリオール1.84g(10mmol)、NaI3.0g(20mmol)、クロロトリメチルシリル2.18g(20mmol)、アセトニトリル15.7gを加え、80℃で5時間還流を行った。室温まで冷却後に6質量%Na2S2O3水溶液21.2mLを加えた。更にジエチルエーテル80mLで有機相の抽出を5回行い、得られた有機相を減圧濃縮して単黄色固体1.68g(収率57%)を得た。
200mLフラスコにて、上記で得られたモノヨードアダマンタンジオール1.68g(5.7mmol)をジクロロメタン150mLに溶解し、0℃の温度条件下にて、メタクリル酸クロライド1.56g(15mmol)、トリエチルアミン0.61gg(6mmol)を加え、0℃のまま5時間攪拌した。反応後、1%塩酸水溶液50mLで分液洗浄を行った後、更に水50mLを加えて分液処理を行い、有機層に硫酸マグネシウムを加えて乾燥を行った後に濾過した濾液を回収し減圧濃縮を行って、以下に示す目的物MAD1 1.96g(収率79%)を得た。
(合成実施例1) M1樹脂の合成
1.5gのM1と、2-メチル-2-アダマンチルメタクリレート3.0g、γ-ブチロラクトンメタクリル酸エステル2.0gと、ヒドロキシアダマンチルメタクリル酸エステル1.5gとを45mLのテトラヒドロフランに溶解し、アゾビスイソブチロニトリル0.20gを加えた。12時間還流した後、反応溶液を2lのn-ヘプタンに滴下した。析出した樹脂を濾別、減圧乾燥を行い、白色な粉体状の下記化学式(P-MAC-0I)で示される樹脂を得た。この樹脂の分子量(Mw)は12000、分散度(Mw/Mn)は1.90であった。また、13C-NMRを測定した結果、下記化学式(P-MAC-0I)中の組成比(モル比)はa:b:c:d=40:30:15:15であった。なお、下記化学式(P-MAC-0I)は、各構成単位の比率を示すために簡略的に記載されているが、P-MAC-0Iは、各構成単位がそれぞれ独立したブロックを形成しているブロック共重合体ではない。
(Synthesis Example 1) Synthesis of M1 resin 1.5 g of M1, 3.0 g of 2-methyl-2-adamantyl methacrylate, 2.0 g of γ-butyrolactone methacrylate, and 1.5 g of hydroxyadamantyl methacrylate were dissolved in 45 mL of tetrahydrofuran, and 0.20 g of azobisisobutyronitrile was added. After refluxing for 12 hours, the reaction solution was dropped into 2 liters of n-heptane. The precipitated resin was filtered and dried under reduced pressure to obtain a white powder-like resin represented by the following chemical formula (P-MAC-0I). The molecular weight (Mw) of this resin was 12,000, and the dispersity (Mw/Mn) was 1.90. In addition, as a result of measuring 13 C-NMR, the composition ratio (molar ratio) in the following chemical formula (P-MAC-0I) was a:b:c:d=40:30:15:15. It should be noted that the following chemical formula (P-MAC-0I) is simply shown to indicate the ratio of each constituent unit, but P-MAC-0I is not a block copolymer in which each constituent unit forms an independent block.
(合成実施例2~6、合成比較例1~9)
M1の代わりに、M2~5、MRA1、MRA3、MRA5、MRB1、MRB3、MRB5、MRC1、MRC3、MRC5、MAD1をそれぞれ使用すること以外は、合成実施例1と同様に各種樹脂を作成した。
(Synthesis Examples 2 to 6, Synthesis Comparative Examples 1 to 9)
Various resins were prepared in the same manner as in Synthesis Example 1, except that M2 to 5, MRA1, MRA3, MRA5, MRB1, MRB3, MRB5, MRC1, MRC3, MRC5, and MAD1 were used instead of M1, respectively.
(EUV感度評価)
合成実施例又は合成比較例で作成した樹脂を含む樹脂溶液をシリコンウェハー上に塗布し、110℃で60秒間ベークして膜厚100nmのフォトレジスト層を形成した。ここで、樹脂溶液は合成実施例又は合成比較例で作成した樹脂:5質量部、トリフェニルスルホニウムノナフルオロメタンスルホナート:1質量部、トリブチルアミン:0.2質量部、PGMEA:80質量部、PGME:12質量部を配合し調製した。
次いで、EUV露光装置装置(リソテックジャパン社製;EUVES―7000)で1mJ/cm2から1mJ/cm2ずつ80mJ/cm2まで露光量を増加させたマスクレスでのショット露光をした後、110℃で90秒間ベーク(PEB)し、2.38質量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)水溶液で60秒間現像し、ウエハ上に80ショット分のショット露光を行ったウエハを得た。得られた各ショット露光エリアについて、干渉膜厚計により膜厚を測定し、露光量に対する膜厚のプロファイルデータを取得し、露光量に対する膜厚変動量の傾きが一番大きくなる露光量を感度値(mJ/cm2)として算出し、レジストのEUV感度の指標とした。
(EUV Sensitivity Evaluation)
A resin solution containing the resin prepared in the Synthesis Example or the Synthesis Comparative Example was applied onto a silicon wafer and baked for 60 seconds at 110° C. to form a photoresist layer with a film thickness of 100 nm. Here, the resin solution was prepared by mixing 5 parts by mass of the resin prepared in the Synthesis Example or the Synthesis Comparative Example, 1 part by mass of triphenylsulfonium nonafluoromethanesulfonate, 0.2 parts by mass of tributylamine, 80 parts by mass of PGMEA, and 12 parts by mass of PGME.
Next, a maskless shot exposure was performed with an EUV exposure device (LithoTech Japan Co., Ltd.; EUVES-7000) in which the exposure dose was increased from 1 mJ/cm2 to 80 mJ/cm2 in increments of 1 mJ/cm2, followed by baking (PEB) at 110°C for 90 seconds and developing with a 2.38 mass% tetramethylammonium hydroxide (TMAH) aqueous solution for 60 seconds to obtain a wafer in which 80 shots of shot exposure were performed on the wafer. For each of the obtained shot exposure areas, the film thickness was measured using an interference film thickness meter, profile data of the film thickness relative to the exposure dose was obtained, and the exposure dose at which the slope of the film thickness variation relative to the exposure dose was the largest was calculated as a sensitivity value (mJ/cm2), which was used as an index of the EUV sensitivity of the resist.
(EBパターン評価)
合成実施例又は合成比較例で作成した樹脂を含む樹脂溶液をシリコンウェハー上に塗布し、110~130℃で60秒間ベークして膜厚100nmのフォトレジスト層を形成した。ここで、樹脂溶液は合成実施例又は合成比較例で作成した樹脂:5質量部、トリフェニルスルホニウムノナフルオロメタンスルホナート:1質量部、トリブチルアミン:0.1質量部、PGMEA:92質量部を配合し調製した。
次いで、電子線描画装置(エリオニクス社製;ELS-7500,50keV)で露光し、115℃で90秒間ベーク(PEB)し、2.38質量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)水溶液で60秒間現像し、ポジ型のパターンを得た。尚、ハーフピッチ20nmラインアンドスペースとなるように露光量を調整した。
得られたパターンについて100000倍の倍率でS-4800(日立製作所製)でパターン画像を80枚取得し、パターン倒れの数をカウントして、パターン倒れの総量から評価を行った。
(EB Pattern Evaluation)
A resin solution containing the resin prepared in the Synthesis Example or the Synthesis Comparative Example was applied onto a silicon wafer and baked for 60 seconds at 110 to 130° C. to form a photoresist layer with a film thickness of 100 nm. Here, the resin solution was prepared by mixing 5 parts by mass of the resin prepared in the Synthesis Example or the Synthesis Comparative Example, 1 part by mass of triphenylsulfonium nonafluoromethanesulfonate, 0.1 part by mass of tributylamine, and 92 parts by mass of PGMEA.
Next, the pattern was exposed to light using an electron beam lithography system (ELS-7500, 50 keV, manufactured by Elionix), baked at 115° C. for 90 seconds (PEB), and developed with a 2.38% by mass aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide (TMAH) for 60 seconds to obtain a positive pattern. The exposure dose was adjusted to obtain a line and space with a half pitch of 20 nm.
For the obtained pattern, 80 pattern images were taken at a magnification of 100,000 times using S-4800 (manufactured by Hitachi, Ltd.), the number of pattern collapses was counted, and evaluation was made from the total amount of pattern collapse.
(経時感度評価)
作成した樹脂溶液を、遮光条件下40℃/240時間の条件にて強制経時処理を行い、経時処理後の液についてEUV感度評価を同様に行い、感度変化量に応じた評定を実施した。
(Evaluation of sensitivity over time)
The prepared resin solution was subjected to forced aging treatment under light-shielded conditions at 40° C. for 240 hours, and the solution after aging was similarly subjected to an EUV sensitivity evaluation, and an evaluation was made according to the amount of change in sensitivity.
(経時ラフネス評価)
作成した樹脂溶液を、遮光条件下40℃/240時間の条件にて強制経時処理を行い、経時処理後の液についてEBパターン評価を同様に行い、同様にSEMによるパターン画像を取得し、ラフネスおよびパターン間の残渣(スカム)カウントを行った。尚、現像液としてはアルカリ現像液として2.38質量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)水溶液を用いてPTI(ポジ)パターンを形成してPTIラフネス評価を行った。また現像液として酢酸ブチルを用いて有機溶剤現像を行い、NTI(ネガ)パターンを形成してNTIスカム評価を行った。
The prepared resin solution was subjected to forced aging treatment under the condition of 40°C/240 hours under light-shielded conditions, and the EB pattern evaluation was performed on the solution after the aging treatment in the same manner, and a pattern image was obtained by SEM in the same manner, and roughness and residue (scum) between patterns were counted. Note that, as the developer, a 2.38 mass% tetramethylammonium hydroxide (TMAH) aqueous solution was used as an alkaline developer to form a PTI (positive) pattern and perform PTI roughness evaluation. In addition, organic solvent development was performed using butyl acetate as the developer, and an NTI (negative) pattern was formed and performed NTI scum evaluation.
上述のように、本実施形態のハロゲン含有重合性化合物又はその重合体を用いることで、欠陥や経時性能に優れる、リソグラフィー用樹脂液を作成できることが分かった。As described above, it has been found that by using the halogen-containing polymerizable compound or its polymer of this embodiment, a resin liquid for lithography that is excellent in terms of defects and performance over time can be created.
<積層膜でのエッチング欠陥評価>
合成例で得られた本発明の化合物を使用して作成した樹脂について、精製処理前後での品質評価を実施した。すなわち、本発明の化合物を使用して作成した樹脂を用いてウエハ上に成膜した樹脂膜をエッチングにより基板側に転写したのち、欠陥評価を行うことで評価した。
12インチシリコンウエハに熱酸化処理を実施し、100nmの厚みのシリコン酸化膜を有する基板を得た。当該基板上に、本発明の化合物を使用して作成した樹脂の樹脂溶液を100nmの厚みとなるようにスピンコート条件を調整して成膜後、150℃ベーク1分、続いて350℃ベーク1分を行うことで本発明の化合物を使用して作成した樹脂を熱酸化膜付きシリコン上に積層した積層基板を作製した。
エッチング装置としてTELIUS(東京エレクトロン社製)を用い、CF4/O2/Arの条件で樹脂膜をエッチングし、酸化膜表面の基板を露出させた。更にCF4/Arのガス組成比にて酸化膜を100nmエッチングする条件でエッチング処理を行い、エッチングしたウエハを作成した。
作成したエッチングウエハを欠陥検査装置SP5(KLA-tencor社製)にて19nm以上の欠陥数を測定し、積層膜でのエッチング処理による欠陥評価として実施した。
<Evaluation of etching defects in laminated films>
The quality of the resin prepared using the compound of the present invention obtained in the synthesis example was evaluated before and after purification. That is, the resin film formed on a wafer using the resin prepared using the compound of the present invention was transferred to the substrate side by etching, and then the defects were evaluated.
A 12-inch silicon wafer was subjected to thermal oxidation treatment to obtain a substrate having a silicon oxide film with a thickness of 100 nm. On the substrate, a resin solution made using the compound of the present invention was spin-coated under adjusted conditions so as to form a film with a thickness of 100 nm, and then baked at 150°C for 1 minute, followed by baking at 350°C for 1 minute, to produce a laminated substrate in which the resin made using the compound of the present invention was laminated on the silicon with a thermal oxide film.
The resin film was etched using a TELIUS (Tokyo Electron Ltd.) etching device under the condition of CF4/O2/Ar to expose the substrate on the oxide film surface. Further, an etching process was performed under the condition of etching the oxide film by 100 nm with a gas composition ratio of CF4/Ar to produce an etched wafer.
The number of defects of 19 nm or more in size was measured for the prepared etched wafer using a defect inspection device SP5 (manufactured by KLA-Tencor Corporation), and this was used to evaluate defects due to the etching process in the laminated film.
(実施例E01) M1樹脂の酸による精製
1000mL容量の四つ口フラスコ(底抜き型)に、合成実施例1で得られたM1樹脂をPGMEAに溶解させた溶液(10質量%)を150g仕込み、攪拌しながら80℃まで加熱した。次いで、蓚酸水溶液(pH1.3)37.5gを加え、5分間攪拌後、30分静置した。これにより油相と水相に分離したので、水相を除去した。この操作を1回繰り返した後、得られた油相に、超純水37.5gを仕込み、5分間攪拌後、30分静置し、水相を除去した。この操作を3回繰り返した後、80℃に加熱しながらフラスコ内を200hPa以下に減圧することで、残留水分及びPGMEAを濃縮留去した。その後、ELグレードのPGMEA(関東化学社製試薬)で希釈し、10質量%に濃度調整を行うことにより、金属含有量の低減されたM1樹脂のPGMEA溶液を得た。得られた本発明の化合物を使用して作成した樹脂を含む溶液を日本インテグリス社性の公称孔径3nmのUPEフィルターにより0.5MPaの条件で濾過した溶液サンプルを作成した後、積層膜でのエッチング欠陥評価を実施した。
(Example E01) Purification of M1 resin with acid In a 1000 mL capacity four-neck flask (bottom-opening type), 150 g of a solution (10 mass%) obtained by dissolving the M1 resin obtained in Synthesis Example 1 in PGMEA was charged, and heated to 80 ° C. while stirring. Next, 37.5 g of an aqueous oxalic acid solution (pH 1.3) was added, stirred for 5 minutes, and then allowed to stand for 30 minutes. As a result, the oil phase and the aqueous phase were separated, and the aqueous phase was removed. After repeating this operation once, 37.5 g of ultrapure water was charged into the obtained oil phase, stirred for 5 minutes, and then allowed to stand for 30 minutes, and the aqueous phase was removed. After repeating this operation three times, the flask was heated to 80 ° C. while reducing the pressure in the flask to 200 hPa or less, and the residual water and PGMEA were concentrated and distilled off. Thereafter, the solution was diluted with EL grade PGMEA (a reagent manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.) and the concentration was adjusted to 10 mass %, thereby obtaining a PGMEA solution of M1 resin with a reduced metal content. The solution containing the resin prepared using the compound of the present invention was filtered under a condition of 0.5 MPa using a UPE filter having a nominal pore size of 3 nm manufactured by Nippon Entegris Co., Ltd. to prepare a solution sample, and then an evaluation of etching defects in the laminated film was performed.
(実施例E02) M2樹脂の酸による精製
1000mL容量の四つ口フラスコ(底抜き型)に、合成実施例2で得られたM2樹脂をPGMEAに溶解させた溶液(10質量%)を140g仕込み、攪拌しながら60℃まで加熱した。次いで、蓚酸水溶液(pH1.3)37.5gを加え、5分間攪拌後、30分静置した。これにより油相と水相に分離したので、水相を除去した。この操作を1回繰り返した後、得られた油相に、超純水37.5gを仕込み、5分間攪拌後、30分静置し、水相を除去した。この操作を3回繰り返した後、80℃に加熱しながらフラスコ内を200hPa以下に減圧することで、残留水分及びPGMEAを濃縮留去した。その後、ELグレードのPGMEA(関東化学社製試薬)で希釈し、10質量%に濃度調整を行うことにより、金属含有量の低減されたM2樹脂のPGMEA溶液を得た。得られた本発明の化合物を使用して作成した樹脂を含む溶液を日本インテグリス社性の公称孔径3nmのUPEフィルターにより0.5MPaの条件で濾過した溶液サンプルを作成した後、積層膜でのエッチング欠陥評価を実施した。
(Example E02) Purification of M2 resin with acid In a 1000 mL capacity four-neck flask (bottom-opening type), 140 g of a solution (10 mass%) obtained by dissolving the M2 resin obtained in Synthesis Example 2 in PGMEA was charged and heated to 60 ° C. while stirring. Next, 37.5 g of an aqueous oxalic acid solution (pH 1.3) was added, stirred for 5 minutes, and then allowed to stand for 30 minutes. As a result, the oil phase and the aqueous phase were separated, and the aqueous phase was removed. After repeating this operation once, 37.5 g of ultrapure water was charged into the obtained oil phase, stirred for 5 minutes, and then allowed to stand for 30 minutes, and the aqueous phase was removed. After repeating this operation three times, the flask was heated to 80 ° C. while reducing the pressure in the flask to 200 hPa or less, and the residual water and PGMEA were concentrated and distilled off. Thereafter, the solution was diluted with EL grade PGMEA (a reagent manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.) and the concentration was adjusted to 10 mass %, thereby obtaining a PGMEA solution of M2 resin with a reduced metal content. The solution containing the resin prepared using the compound of the present invention was filtered under a condition of 0.5 MPa using a UPE filter having a nominal pore size of 3 nm manufactured by Nippon Entegris Co., Ltd. to prepare a solution sample, and then an etching defect evaluation was performed on the laminated film.
(実施例E03) フィルター通液による精製
クラス1000のクリーンブース内にて、1000mL容量の四つ口フラスコ(底抜き型)に、合成例1で得られたM1樹脂をプロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)に溶解させた濃度10質量%の溶液を500g仕込み、続いて釜内部の空気を減圧除去した後、窒素ガスを導入して大気圧まで戻し、窒素ガスを毎分100mLで通気下、内部の酸素濃度を1%未満に調整した後、攪拌しながら30℃まで加熱した。底抜きバルブから上記溶液を抜き出し、フッ素樹脂製の耐圧チューブを経由してダイヤフラムポンプで毎分100mLの流量で公称孔径が0.01μmのナイロン製中空糸膜フィルター(キッツマイクロフィルター(株)製、商品名:ポリフィックスナイロンシリーズ)に濾過圧が0.5MPaの条件となるように加圧濾過にて通液した。濾過後の樹脂溶液をELグレードのPGMEA(関東化学社製試薬)で希釈し、10質量%に濃度調整を行うことにより、金属含有量の低減されたM1樹脂のPGMEA溶液を得た。得られた本発明の化合物を使用して作成した樹脂を含む溶液を日本インテグリス社性の公称孔径3nmのUPEフィルターにより0.5MPaの条件で濾過した溶液サンプルを作成した後、積層膜でのエッチング欠陥評価を実施した。なお、酸素濃度はアズワン株式会社製の酸素濃度計「OM-25MF10」により測定した(以下も同様)。
(Example E03) Purification by passing through a filter In a class 1000 clean booth, 500 g of a 10% by mass solution of the M1 resin obtained in Synthesis Example 1 dissolved in propylene glycol monomethyl ether (PGME) was charged into a 1000 mL capacity four-neck flask (bottom-opening type), and then the air inside the vessel was removed under reduced pressure, and nitrogen gas was introduced to return to atmospheric pressure, and the oxygen concentration inside was adjusted to less than 1% under aeration of nitrogen gas at 100 mL per minute, and then heated to 30 ° C. with stirring. The above solution was extracted from the bottom-opening valve, and passed through a nylon hollow fiber membrane filter (manufactured by Kitz Micro Filter Co., Ltd., product name: Polyfix Nylon Series) with a nominal pore size of 0.01 μm at a flow rate of 100 mL per minute with a diaphragm pump by pressure filtration so that the filtration pressure was 0.5 MPa. The resin solution after filtration was diluted with EL grade PGMEA (a reagent manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.) and the concentration was adjusted to 10% by mass, thereby obtaining a PGMEA solution of M1 resin with a reduced metal content. The solution containing the resin prepared using the compound of the present invention was filtered under a condition of 0.5 MPa using a UPE filter with a nominal pore size of 3 nm manufactured by Nippon Integris Co., Ltd. to prepare a solution sample, and then an etching defect evaluation was performed on the laminated film. The oxygen concentration was measured using an oxygen concentration meter "OM-25MF10" manufactured by AS ONE Corporation (the same applies below).
(実施例E04)
フィルターによる精製工程として、日本ポール社製のIONKLEEN、日本ポール社性のナイロンフィルター、更に日本インテグリス社性の公称孔径3nmのUPEフィルターをこの順番に直列に接続し、フィルターラインとして構築した。0.1μmのナイロン製中空糸膜フィルターの代わりに、作製したフィルターラインを使用した以外は、実施例E03と同様にして濾過圧が0.5MPaの条件となるように加圧濾過により通液した。ELグレードのPGMEA(関東化学社製試薬)で希釈し、10質量%に濃度調整を行うことにより、金属含有量の低減されたM1樹脂のPGMEA溶液を得た。作成した本発明の化合物を使用して作成した樹脂を含む溶液を日本インテグリス社性の公称孔径3nmのUPEフィルターにより濾過圧が0.5MPaの条件となるように加圧濾過した溶液サンプルを作成した後、積層膜でのエッチング欠陥評価を実施した。
(Example E04)
As a purification step using a filter, IONKLEEN manufactured by Nippon Pall, a nylon filter manufactured by Nippon Pall, and a UPE filter having a nominal pore size of 3 nm manufactured by Nippon Integris were connected in series in this order to construct a filter line. Except for using the prepared filter line instead of a 0.1 μm nylon hollow fiber membrane filter, the liquid was passed through by pressure filtration so that the filtration pressure was 0.5 MPa in the same manner as in Example E03. The solution was diluted with EL grade PGMEA (a reagent manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.) and the concentration was adjusted to 10 mass%, thereby obtaining a PGMEA solution of M1 resin with a reduced metal content. The solution containing the resin prepared using the compound of the present invention was pressure-filtered through a UPE filter having a nominal pore size of 3 nm manufactured by Nippon Integris Co., Ltd. so that the filtration pressure was 0.5 MPa, and then an etching defect evaluation was performed on the laminated film.
(実施例E05)
実施例E01で作成した溶液サンプルを、さらに実施例E04で作成したフィルターラインを使用して濾過圧が0.5MPaの条件となるように加圧濾過した溶液サンプルを作成した後、積層膜でのエッチング欠陥評価を実施した。
(Example E05)
The solution sample prepared in Example E01 was further subjected to pressure filtration using the filter line prepared in Example E04 so that the filtration pressure was 0.5 MPa to prepare a solution sample, and then an evaluation of etching defects in the laminated film was performed.
(実施例E06)
(合成例3)で作成したM3樹脂について、実施例E05と同様の方法により精製した溶液サンプルを作成した後、積層膜でのエッチング欠陥評価を実施した。
(Example E06)
The M3 resin produced in (Synthesis Example 3) was purified in the same manner as in Example E05 to produce a solution sample, and then an etching defect evaluation was performed on the laminated film.
(実施例E07)
(合成例4)で作成したM4樹脂について、実施例E05と同様の方法により精製した溶液サンプルを作成した後、積層膜でのエッチング欠陥評価を実施した。
(Example E07)
The M4 resin produced in (Synthesis Example 4) was purified in the same manner as in Example E05 to produce a solution sample, and then an etching defect evaluation was performed on the laminated film.
(実施例E08)
(合成例5)で作成したM5樹脂について、実施例E05と同様の方法により精製した溶液サンプルを作成した後、積層膜でのエッチング欠陥評価を実施した。
(Example E08)
The M5 resin produced in (Synthesis Example 5) was purified in the same manner as in Example E05 to produce a solution sample, and then an etching defect evaluation was performed on the laminated film.
(実施例E09)
(合成例6)で作成したMAD1樹脂について、実施例E01と同様の方法により精製した溶液サンプルを作成した後、積層膜でのエッチング欠陥評価を実施した。
(Example E09)
The MAD1 resin produced in (Synthesis Example 6) was purified in the same manner as in Example E01 to produce a solution sample, and then an etching defect evaluation was performed on the laminated film.
(実施例E10)
(合成例6)で作成したMAD1樹脂について、実施例E01と同様の方法により精製した溶液サンプルを作成した後、積層膜でのエッチング欠陥評価を実施した。
(Example E10)
The MAD1 resin produced in (Synthesis Example 6) was purified in the same manner as in Example E01 to produce a solution sample, and then an etching defect evaluation was performed on the laminated film.
(合成実施例F01)
合成した化合物M1について、重合体の合成前に各原料の精製処理を追加して実施した。溶剤として酢酸エチル(関東化学社製PrimePure)を用い、化合物M1を溶解した10質量%の化合物M1の酢酸エチル溶液を作製した。金属不純物の除去の目的でイオン交換樹脂「AMBERLYST MSPS2-1・DRY」(製品名、オルガノ株式会社製)を酢酸エチル(関東化学株式会社製、PrimePure)中に浸漬、1時間撹拌後に溶媒を除去する方法での洗浄を10回繰り返し、イオン交換樹脂の洗浄を行った。上記の化合物M1の酢酸エチル溶液に対して、洗浄したイオン交換樹脂を樹脂固形分と同質量となるように入れ、室温で一日撹拌した後、イオン交換樹脂を濾別する方法によりイオン交換処理を行う洗浄を3回繰り返し、イオン交換済の化合物M1の酢酸エチル溶液を作製した。さらに、その他のモノマーについても同様の処理を行い、イオン交換済のモノマー含有酢酸エチル溶液を作製した。得られたイオン交換処理済のモノマー含有酢酸エチル溶液を用い、またn-ヘプタン、テトラヒドロフランなどの溶剤としては電子グレードの関東化学株式会社製Pruimepureを使用し、さらにフラスコ等の反応容器はすべて硝酸で1日浸漬後に超純水で洗浄した器具を用いて、合成実施例1と同様のスキームにより前記化学式(P-MAC-0I)で表される化合物を得た。さらに合成後の後処理において、5nmのナイロンフィルター(Pall社製)、及び15nmのPTFEフィルター(Entegris社製)をこの順番に用いて精製処理を行ったのち、減圧乾燥により白色な粉体状の重合体(M1-CL樹脂)(化学構造は式(P-MAC-0I)で表される重合体である。)を得た。重合体について無機元素含有量を上述の方法にて測定した結果を、表3に示す。
(Synthesis Example F01)
For the synthesized compound M1, purification treatment of each raw material was additionally carried out before the synthesis of the polymer. Using ethyl acetate (PrimePure manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.) as a solvent, a 10% by mass ethyl acetate solution of compound M1 was prepared by dissolving compound M1. For the purpose of removing metal impurities, an ion exchange resin "AMBERLYST MSPS2-1.DRY" (product name, manufactured by Organo Corporation) was immersed in ethyl acetate (PrimePure manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.), stirred for 1 hour, and then washed 10 times by a method of removing the solvent, to wash the ion exchange resin. The washed ion exchange resin was added to the above ethyl acetate solution of compound M1 so that the mass was the same as that of the resin solid content, and the mixture was stirred at room temperature for one day, and then washed three times by a method of performing an ion exchange treatment by filtering out the ion exchange resin, to prepare an ethyl acetate solution of ion-exchanged compound M1. Furthermore, the same treatment was performed on other monomers to prepare an ethyl acetate solution containing ion-exchanged monomers. Using the obtained ion-exchanged monomer-containing ethyl acetate solution, and using electronic grade Pruimepure manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd. as a solvent such as n-heptane and tetrahydrofuran, and further using equipment in which all reaction vessels such as flasks were immersed in nitric acid for one day and then washed with ultrapure water, a compound represented by the above-mentioned chemical formula (P-MAC-0I) was obtained according to the same scheme as in Synthesis Example 1. Furthermore, in the post-synthesis treatment, a purification treatment was performed using a 5 nm nylon filter (manufactured by Pall) and a 15 nm PTFE filter (manufactured by Entegris) in this order, and then a white powder-like polymer (M1-CL resin) (the chemical structure is a polymer represented by the formula (P-MAC-0I)) was obtained by drying under reduced pressure. The inorganic element content of the polymer was measured by the above-mentioned method, and the results are shown in Table 3.
(合成実施例F02~F06)
M1の代わりに、M2~5、MAD1をそれぞれ使用すること以外は、合成実施例1と同様に各種重合体(M2-CL樹脂~M5-CL樹脂、MDA1-CL樹脂)を作成した。
(Synthesis Examples F02 to F06)
Various polymers (M2-CL resin to M5-CL resin, MDA1-CL resin) were prepared in the same manner as in Synthesis Example 1, except that M2 to M5 and MAD1 were used instead of M1, respectively.
作成した重合体について、実施例E01と同様に金属含有量とPE-CVD欠陥評価を行った。The polymer thus produced was subjected to metal content and PE-CVD defect evaluation in the same manner as in Example E01.
本発明により、高い解像度と感度を有する膜を形成可能な化合物、組成物、並びに、これを用いたレジストパターンの形成方法及び絶縁膜の形成方法を提供することができる。
According to the present invention, it is possible to provide a compound and composition capable of forming a film having high resolution and sensitivity, as well as a method for forming a resist pattern and a method for forming an insulating film using the same.
Claims (12)
を含む、レジスト膜を形成するための組成物であって、
前記(共)重合体が、酸又は塩基の作用によりアルカリ現像液への溶解性が向上する官能基を有する構成単位をさらに有する、組成物。 A (co)polymer having a structural unit derived from a compound having one or more halogens and two or more substituents having an unsaturated double bond;
A composition for forming a resist film, comprising :
The (co)polymer further comprises a structural unit having a functional group whose solubility in an alkaline developer is improved by the action of an acid or a base .
R1、R2、及びR3は、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン、炭素数1~20の直鎖状の有機基、炭素数3~20の分岐状の有機基、又は炭素数3~20の環状の有機基を表し、
Lは、2価の連結基を表し、
Aは、炭素数1~30の有機基を表し、
Xは、Cl、Br若しくはIを表すか、又はCl、Br及びIからなる群から選択されるハロゲン原子を含み、かつ、単結合、エステル基、エーテル基、アミド基、イミド基、ウレタン基、ウレア基、チオエーテル基、ホスフィン基若しくはリン酸エステル基を介してAと結合している炭素数1~30の炭化水素基を表し、
n0は2~5の整数を表し、
n2は1~5の整数を表す。) The composition according to claim 1 , wherein the compound is represented by the following general formula (A):
R 1 , R 2 , and R 3 each independently represent a hydrogen atom, a halogen, a linear organic group having 1 to 20 carbon atoms, a branched organic group having 3 to 20 carbon atoms, or a cyclic organic group having 3 to 20 carbon atoms;
L represents a divalent linking group;
A represents an organic group having 1 to 30 carbon atoms;
X represents Cl, Br, or I, or a hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms which contains a halogen atom selected from the group consisting of Cl, Br, and I and is bonded to A via a single bond, an ester group, an ether group, an amide group, an imide group, a urethane group, a urea group, a thioether group, a phosphine group, or a phosphate ester group;
n 0 represents an integer from 2 to 5;
n2 represents an integer of 1 to 5.
R1は、水素原子、ハロゲン又はメチル基を表し、
R4は、それぞれ独立して、水素原子、炭素数1~20の直鎖状の有機基、炭素数3~20の分岐状の有機基、又は炭素数3~20の環状の有機基を表し、
Aは、炭素数1~30の有機基を表し、
n0は2~5の整数を表し、
n1は0又は1を表し、
n2は1~5の整数を表す。) The composition according to claim 2 , wherein general formula (A) is represented by general formula (1):
R 1 represents a hydrogen atom, a halogen atom or a methyl group;
R 4 each independently represents a hydrogen atom, a linear organic group having 1 to 20 carbon atoms, a branched organic group having 3 to 20 carbon atoms, or a cyclic organic group having 3 to 20 carbon atoms;
A represents an organic group having 1 to 30 carbon atoms;
n 0 represents an integer from 2 to 5;
n1 represents 0 or 1;
n2 represents an integer of 1 to 5.
酸発生剤、光塩基発生剤、又は塩基化合物をさらに含む、組成物。 A composition for forming a resist film, comprising a compound having one or more halogens and two or more substituents having an unsaturated double bond, and/or a (co)polymer having a structural unit derived from the compound,
The composition further comprising an acid generator, a photobase generator, or a base compound .
露光により光学像をパターンとしてウエハ上のレジスト膜に形成する工程、及び
現像処理により光学像を基にしたレジストパターンを形成する工程、
を含む、パターン形成方法。 A step of depositing a composition for forming a resist film on a wafer, the composition comprising a compound having one or more halogens and two or more substituents having an unsaturated double bond, and/or a (co)polymer having a structural unit derived from the compound;
forming an optical image as a pattern on a resist film on a wafer by exposure; and forming a resist pattern based on the optical image by development.
A pattern forming method comprising the steps of:
酸又は塩基の作用によりアルカリ現像液への溶解性が向上する官能基を有する構成単位、
を有する、共重合体。 a structural unit derived from a compound having one or more halogens and two or more substituents having an unsaturated double bond, and a structural unit having a functional group whose solubility in an alkaline developer is improved by the action of an acid or a base,
A copolymer having the formula:
酸発生剤、光塩基発生剤、又は塩基化合物、
を含む、レジスト組成物。 a compound having one or more halogens and two or more substituents having an unsaturated double bond, and/or a (co)polymer having a structural unit derived from the compound, and an acid generator, a photobase generator, or a base compound,
A resist composition comprising:
露光により光学像をパターンとしてウエハ上のレジスト膜に形成する工程、及び
現像処理により光学像を基にしたレジストパターンを形成する工程、
を含む、パターン形成方法。 A step of forming a film of the resist composition according to claim 10 on a wafer;
forming an optical image as a pattern on a resist film on a wafer by exposure; and forming a resist pattern based on the optical image by development.
A pattern forming method comprising the steps of:
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