JP2020008842A - Radiation-sensitive resin composition, method for forming resist pattern and polymer composition - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、感放射線性樹脂組成物、レジストパターン形成方法及び重合体組成物に関する。 The present invention relates to a radiation-sensitive resin composition, a method for forming a resist pattern, and a polymer composition.
リソグラフィーによる微細加工に用いられる感放射線性組成物は、ArFエキシマレーザー光、KrFエキシマレーザー光等の遠紫外線、極端紫外線(EUV)等の電磁波、電子線等の荷電粒子線などの放射線の照射により露光部に酸を発生させ、この酸を触媒とする化学反応により露光部と未露光部との現像液に対する溶解速度に差を生じさせ、基板上にレジストパターンを形成する。 Radiation-sensitive compositions used for microfabrication by lithography are irradiated with radiation such as far-ultraviolet rays such as ArF excimer laser light and KrF excimer laser light, electromagnetic waves such as extreme ultraviolet rays (EUV), and charged particle beams such as electron beams. An acid is generated in the exposed portion, and a chemical reaction using the acid as a catalyst causes a difference in the dissolution rate of the exposed portion and the unexposed portion in a developing solution, thereby forming a resist pattern on the substrate.
かかる感放射線性組成物には、EUV、電子線等の露光光に対しても感度が良好であり、また、解像性に優れるだけでなく、LWR(Line Width Roughness)性能にも優れ、高精度なパターンを得られることが求められている。この要求に対して、感放射線性樹脂組成物に含有される重合体の構造が種々検討されており、ブチロラクトン構造、ノルボルナンラクトン構造等のラクトン構造を有することで、これらの性能を向上できることが知られている(特開平11−212265号公報、特開2003−5375号公報及び特開2008−83370号公報参照)。 Such a radiation-sensitive composition has good sensitivity to exposure light such as EUV and electron beams, and has not only excellent resolution but also excellent LWR (Line Width Roughness) performance, It is required to obtain an accurate pattern. In response to this requirement, various studies have been made on the structure of the polymer contained in the radiation-sensitive resin composition, and it is known that the performance can be improved by having a lactone structure such as a butyrolactone structure or a norbornane lactone structure. (See JP-A-11-212265, JP-A-2003-5375 and JP-A-2008-83370).
しかし、レジストパターンの微細化が線幅40nm以下のレベルまで進展している現在にあっては、上記性能の要求レベルはさらに高まり、上記従来の感放射線性樹脂組成物では、これらの要求を満足させることはできていない。また、最近では、レジストパターンの微細化に伴い、レジストパターンにおける欠陥の発生が抑制されることが特に求められている。 However, at the present time when the miniaturization of the resist pattern is progressing to the level of the line width of 40 nm or less, the required level of the performance is further increased, and the conventional radiation-sensitive resin composition satisfies these requirements. I haven't been able to. In addition, recently, with the miniaturization of the resist pattern, it is particularly required that occurrence of defects in the resist pattern is suppressed.
本発明は以上のような事情に基づいてなされたものであり、その目的は、感度を維持しつつ、欠陥抑制性及びLWR性能に優れる感放射線性樹脂組成物、レジストパターン形成方法及び重合体組成物を提供することにある。 The present invention has been made based on the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a radiation-sensitive resin composition, a resist pattern forming method, and a polymer composition which are excellent in defect suppression and LWR performance while maintaining sensitivity. To provide things.
上記課題を解決するためになされた発明は、同一又は異なる重合体中に、フェノール性水酸基を含む第1構造単位(以下、「構造単位(I)」ともいう)及び酸解離性基を含む第2構造単位(以下、「構造単位(II)」ともいう)を有する重合体成分(以下、「[A]重合体成分」ともいう)と、感放射線性酸発生体(以下、「[B]酸発生体」ともいう)とを含有する感放射線性樹脂組成物であって、上記[A]重合体成分が下記式(A)を満たすことを特徴とする。
上記課題を解決するためになされた別の発明は、同一又は異なる重合体中に、フェノール性水酸基を含む第1構造単位(構造単位(I))及び酸解離性基を含む第2構造単位(構造単位(II))を有する重合体成分([A]重合体成分)と、感放射線性酸発生体([B]酸発生体)とを含有する感放射線性樹脂組成物であって、上記[A]重合体成分が、下記式(B)を満たすことを特徴とする。
上記課題を解決するためになされたさらに別の発明は、基板に直接又は間接に当該感放射線性樹脂組成物を塗工する工程と、上記塗工工程により形成されたレジスト膜を露光する工程と、上記露光されたレジスト膜を現像する工程とを備えるレジストパターン形成方法である。 Yet another invention made in order to solve the above problems, a step of directly or indirectly coating the substrate with the radiation-sensitive resin composition, and a step of exposing the resist film formed by the coating step And a step of developing the exposed resist film.
上記課題を解決するためになされたさらに別の発明は、同一又は異なる重合体中に、フェノール性水酸基を含む構造単位(I)及び酸解離性基を含む構造単位(II)を有する[A]重合体成分を含有する重合体組成物であって、上記[A]重合体成分が下記式(A)を満たすことを特徴とする。
上記課題を解決するためになされたさらに別の発明は、同一又は異なる重合体中に、フェノール性水酸基を含む構造単位(I)及び酸解離性基を含む構造単位(II)を有する[A]重合体成分を含有する重合体組成物であって、上記重合体成分[A]が下記式(B)を満たすことを特徴とする。
本発明の感放射線性樹脂組成物及びレジストパターン形成方法によれば、感度を維持しつつ、欠陥が少なく、LWRが小さいレジストパターンを形成することができる。本発明の重合体組成物は、当該感放射線性樹脂組成物の成分として好適に用いることができる。従って、これらは今後さらに微細化が進行すると予想される半導体デバイス製造用に好適に用いることができる。 According to the radiation-sensitive resin composition and the method for forming a resist pattern of the present invention, a resist pattern with few defects and a small LWR can be formed while maintaining sensitivity. The polymer composition of the present invention can be suitably used as a component of the radiation-sensitive resin composition. Therefore, they can be suitably used for the manufacture of semiconductor devices, for which further miniaturization is expected in the future.
<感放射線性樹脂組成物>
当該感放射線性樹脂組成物は、[A]重合体成分と、[B]酸発生体とを含有する。当該感放射線性樹脂組成物は、通常、溶媒(以下、「[D]溶媒」ともいう)を含有する。また、当該感放射線性樹脂組成物は、好適成分として、酸拡散制御体(以下、「[C]酸拡散制御体」ともいう)を含有していてもよく、本発明の効果を損なわない範囲において、その他の任意成分を含有していてもよい。
<Radiation sensitive resin composition>
The radiation-sensitive resin composition contains [A] a polymer component and [B] an acid generator. The radiation-sensitive resin composition usually contains a solvent (hereinafter, also referred to as “[D] solvent”). In addition, the radiation-sensitive resin composition may contain an acid diffusion controller (hereinafter, also referred to as “[C] acid diffusion controller”) as a suitable component, and the effect of the present invention is not impaired. In the above, other optional components may be contained.
当該感放射線性樹脂組成物は、感度を維持しつつ、欠陥抑制性及びLWR性能に優れる。当該感放射線性樹脂組成物が上記構成を備えることで、上記効果を奏する理由については必ずしも明確ではないが、例えば以下のように推察することができる。本発明者らは、構造単位(I)の含有割合が大きい高分子量成分が欠陥の原因になるとの知見を得た。本発明者らは、このような知見に基づいて鋭意研究を重ねた結果、同一又は異なる重合体中に、フェノール性水酸基を含む構造単位(I)と酸解離性基を含む構造単位(II)とを有する[A]重合体成分において、構造単位(I)の含有割合が、[A]重合体成分全体における値(X2)よりも高分子量部分における値(X1)の方が小さい重合体成分を用いることで、上記効果を奏することを見出した。このような[A]重合体成分を用いることで、当該感放射線性樹脂組成物は、欠陥抑制性及びLWR性能が向上すると考えられる。 The radiation-sensitive resin composition is excellent in defect suppression properties and LWR performance while maintaining sensitivity. The reason that the radiation-sensitive resin composition has the above-described configuration to achieve the above-described effects is not necessarily clear, but can be estimated as follows, for example. The present inventors have found that a high molecular weight component having a large content of the structural unit (I) causes defects. The present inventors have conducted intensive studies based on such findings, and as a result, in the same or different polymers, a structural unit (I) containing a phenolic hydroxyl group and a structural unit (II) containing an acid-dissociable group in the same polymer In the [A] polymer component having the following formula, the content ratio of the structural unit (I) is such that the value (X1) in the high molecular weight portion is smaller than the value (X2) in the entire [A] polymer component. It has been found that the above effects can be obtained by using. By using such a polymer component [A], the radiation-sensitive resin composition is considered to have improved defect suppression and LWR performance.
以下、各成分について説明する。 Hereinafter, each component will be described.
<[A]重合体成分>
[A]重合体成分は、同一又は異なる重合体中に、構造単位(I)及び構造単位(II)を有する重合体成分である。本明細書において、「重合体成分」には、1種の重合体だけでなく、複数種の重合体の混合物も包含される。すなわち、[A]重合体成分は、構造単位(I)及び構造単位(II)を有する1種の重合体であってもよく、少なくとも構造単位(I)を有する重合体及び少なくとも構造単位(II)を有する重合体の混合物であってもよい。なお、[A]重合体成分は、構造単位(I)及び構造単位(II)のどちらも含まない重合体を有していてもよい。
<[A] polymer component>
[A] The polymer component is a polymer component having the structural unit (I) and the structural unit (II) in the same or different polymers. In the present specification, the “polymer component” includes not only one kind of polymer but also a mixture of plural kinds of polymers. That is, the polymer component [A] may be one kind of polymer having the structural unit (I) and the structural unit (II), and may be a polymer having at least the structural unit (I) and at least a structural unit (II). ) May be used. In addition, the polymer component [A] may include a polymer that does not include any of the structural unit (I) and the structural unit (II).
当該感放射線性樹脂組成物における[A]重合体成分の含有形態としては、例えば(i)構造単位(I)と構造単位(II)とを有する1種の重合体を含む形態、(ii)構造単位(I)と構造単位(II)とを有する複数種の重合体を含む混合物である形態、(iii)構造単位(I)を有する重合体と、構造単位(II)を有する重合体とを含む混合物である形態、(iv)上記(i)及び(iii)の両方の形態、(v)上記(ii)及び(iii)の両方の形態等が挙げられる。これらの中で、欠陥抑制性及びLWR性能がより向上する観点から、上記(i)又は(ii)が好ましい。 Examples of the form of the polymer component (A) in the radiation-sensitive resin composition include (i) a form containing one type of polymer having a structural unit (I) and a structural unit (II), and (ii) A form which is a mixture containing a plurality of types of polymers having a structural unit (I) and a structural unit (II), (iii) a polymer having a structural unit (I) and a polymer having a structural unit (II) And (iv) both the forms (i) and (iii), and (v) both the forms (ii) and (iii). Among them, the above (i) or (ii) is preferable from the viewpoint of further improving the defect suppressing property and the LWR performance.
[A]重合体成分は、後述のように、式(A)を満たす。また、[A]重合体成分は、後述のように、式(B)を満たす。[A]重合体成分は、構造単位(I)及び構造単位(II)以外の他の構造単位を有していてもよい。[A]重合体成分は各構造単位をそれぞれ1種又は2種以上有してもよい。以下、各構造単位について説明する。 [A] The polymer component satisfies the formula (A) as described later. Further, the polymer component (A) satisfies the formula (B) as described later. [A] The polymer component may have a structural unit other than the structural unit (I) and the structural unit (II). [A] The polymer component may have one or more kinds of each structural unit. Hereinafter, each structural unit will be described.
[構造単位(I)]
構造単位(I)は、フェノール性水酸基を含む構造単位である。「フェノール性水酸基」とは、ベンゼン環に直結するヒドロキシ基に限らず、芳香環に直結するヒドロキシ基全般を指す。[A]重合体成分が構造単位(I)を有することで、レジスト膜の親水性を高めることができ、現像液に対する溶解性を適度に調整することができ、加えて、レジストパターンの基板への密着性を向上させることができる。また、KrF露光、EUV露光又は電子線露光の場合、当該感放射線性樹脂組成物の感度をより高めることができる。
[Structural unit (I)]
The structural unit (I) is a structural unit containing a phenolic hydroxyl group. The “phenolic hydroxyl group” refers to not only a hydroxy group directly bonded to a benzene ring but also all hydroxy groups directly bonded to an aromatic ring. [A] When the polymer component has the structural unit (I), the hydrophilicity of the resist film can be increased, the solubility in a developing solution can be appropriately adjusted, and in addition, the resist pattern can be added to the substrate. Can be improved. In the case of KrF exposure, EUV exposure or electron beam exposure, the sensitivity of the radiation-sensitive resin composition can be further increased.
構造単位(I)としては、例えば下記式(1)で表される構造単位等が挙げられる。 Examples of the structural unit (I) include a structural unit represented by the following formula (1).
上記式(1)中、R1は、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。R2は、単結合、−O−、−COO−*又は−CONH−*である。*は、Arとの結合部位を示す。Arは、環員数6〜20のアレーンから(p+q+1)個の芳香環上の水素原子を除いた基である。pは、0〜10の整数である。pが1の場合、R3は、炭素数1〜20の1価の有機基又はハロゲン原子である。pが2以上の場合、複数のR3は同一又は異なり、炭素数1〜20の1価の有機基若しくはハロゲン原子であるか、又は複数のR3のうちの2つ以上が互いに合わせられこれらが結合する炭素原子と共に構成される環員数4〜20の環構造の一部である。qは、1〜11の整数である。但し、p+qは11以下である。 In the above formula (1), R 1 is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group. R 2 is a single bond, -O -, - COO- *, or -CONH- is *. * Indicates a binding site to Ar. Ar is a group obtained by removing (p + q + 1) hydrogen atoms on an aromatic ring from an arene having 6 to 20 ring members. p is an integer of 0 to 10. When p is 1, R 3 is a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms or a halogen atom. When p is 2 or more, a plurality of R 3 are the same or different and are each a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms or a halogen atom, or two or more of a plurality of R 3 are combined with each other and Is a part of a ring structure having 4 to 20 ring members formed together with the carbon atom to be bonded. q is an integer of 1 to 11. However, p + q is 11 or less.
R1としては、構造単位(I)を与える単量体の共重合性の観点から、水素原子又はメチル基が好ましく、水素原子がより好ましい。 R 1 is preferably a hydrogen atom or a methyl group, and more preferably a hydrogen atom, from the viewpoint of copolymerizability of the monomer giving the structural unit (I).
R2としては、単結合又は−COO−*が好ましく、単結合がより好ましい。 R 2 is preferably a single bond or —COO- *, and more preferably a single bond.
「環員数」とは、脂環構造、芳香族炭素環構造、脂肪族複素環構造及び芳香族複素環構造の環を構成する原子数をいい、多環の場合は、この多環を構成する原子数をいう。 "Number of ring members" refers to the number of atoms constituting a ring of an alicyclic structure, an aromatic carbocyclic structure, an aliphatic heterocyclic structure, and an aromatic heterocyclic structure. Refers to the number of atoms.
Arを与える環員数6〜20のアレーンとしては、例えばベンゼン、ナフタレン、アントラセン、フェナントレン、テトラセン、ピレン等が挙げられる。これらの中で、ベンゼン又はナフタレンが好ましく、ベンゼンがより好ましい。 Examples of arenes having 6 to 20 ring members that provide Ar include, for example, benzene, naphthalene, anthracene, phenanthrene, tetracene, pyrene and the like. Of these, benzene or naphthalene is preferred, and benzene is more preferred.
「有機基」とは、少なくとも1個の炭素原子を含む基をいう。R3で表される炭素数1〜20の1価の有機基としては、例えば炭素数1〜20の1価の炭化水素基、この炭化水素基の炭素−炭素間又は結合手側の末端に2価のヘテロ原子含有基を含む基、上記炭化水素基及び上記2価のヘテロ原子含有基を含む基が有する水素原子の一部又は全部を1価のヘテロ原子含有基で置換した基等が挙げられる。 “Organic group” refers to a group containing at least one carbon atom. As the monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms represented by R 3 , for example, a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, a carbon-carbon or a bond end of this hydrocarbon group A group containing a divalent hetero atom-containing group, a group in which part or all of the hydrogen atoms of the hydrocarbon group and the group containing the divalent hetero atom-containing group are substituted with a monovalent hetero atom-containing group, or the like. No.
「炭化水素基」には、鎖状炭化水素基、脂環式炭化水素基及び芳香族炭化水素基が含まれる。この「炭化水素基」は、飽和炭化水素基でも不飽和炭化水素基でもよい。「鎖状炭化水素基」とは、環状構造を含まず、鎖状構造のみで構成された炭化水素基をいい、直鎖状炭化水素基及び分岐状炭化水素基の両方を含む。「脂環式炭化水素基」とは、環構造としては脂環構造のみを含み、芳香環構造を含まない炭化水素基をいい、単環の脂環式炭化水素基及び多環の脂環式炭化水素基の両方を含む。但し、脂環構造のみで構成されている必要はなく、その一部に鎖状構造を含んでいてもよい。「芳香族炭化水素基」とは、環構造として芳香環構造を含む炭化水素基をいう。但し、芳香環構造のみで構成されている必要はなく、その一部に鎖状構造や脂環構造を含んでいてもよい。 The “hydrocarbon group” includes a chain hydrocarbon group, an alicyclic hydrocarbon group and an aromatic hydrocarbon group. This “hydrocarbon group” may be a saturated hydrocarbon group or an unsaturated hydrocarbon group. The “chain hydrocarbon group” refers to a hydrocarbon group that does not include a cyclic structure but is composed of only a chain structure, and includes both a linear hydrocarbon group and a branched hydrocarbon group. “Alicyclic hydrocarbon group” refers to a hydrocarbon group containing only an alicyclic structure as a ring structure and not containing an aromatic ring structure, and includes a monocyclic alicyclic hydrocarbon group and a polycyclic alicyclic group. Contains both hydrocarbon groups. However, it is not necessary to be constituted only by an alicyclic structure, and a part thereof may include a chain structure. “Aromatic hydrocarbon group” refers to a hydrocarbon group containing an aromatic ring structure as a ring structure. However, it is not necessary to be composed of only an aromatic ring structure, and a part thereof may include a chain structure or an alicyclic structure.
炭素数1〜20の1価の炭化水素基としては、例えば炭素数1〜20の1価の鎖状炭化水素基、炭素数3〜20の1価の脂環式炭化水素基、炭素数6〜20の1価の芳香族炭化水素基等が挙げられる。 The monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms includes, for example, a monovalent linear hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, a monovalent alicyclic hydrocarbon group having 3 to 20 carbon atoms, and 6 carbon atoms. To 20 monovalent aromatic hydrocarbon groups.
炭素数1〜20の1価の鎖状炭化水素基としては、例えば
メチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基等のアルキル基;
エテニル基、プロペニル基、ブテニル基等のアルケニル基;
エチニル基、プロピニル基、ブチニル基等のアルキニル基などが挙げられる。
Examples of the monovalent chain hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms include an alkyl group such as a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, and an i-propyl group;
Alkenyl groups such as an ethenyl group, a propenyl group and a butenyl group;
Alkynyl groups such as an ethynyl group, a propynyl group and a butynyl group are exemplified.
炭素数3〜20の1価の脂環式炭化水素基としては、例えば
シクロペンチル基、シクロヘキシル基、ノルボルニル基、アダマンチル基、トリシクロデシル基、テトラシクロドデシル基等の脂環式飽和炭化水素基;
シクロペンテニル基、シクロヘキセニル基、ノルボルネニル基、トリシクロデセニル基、テトラシクロドデセニル基等の脂環式不飽和炭化水素基などが挙げられる。
Examples of the monovalent alicyclic hydrocarbon group having 3 to 20 carbon atoms include alicyclic saturated hydrocarbon groups such as a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, a norbornyl group, an adamantyl group, a tricyclodecyl group, and a tetracyclododecyl group;
Examples thereof include alicyclic unsaturated hydrocarbon groups such as a cyclopentenyl group, a cyclohexenyl group, a norbornenyl group, a tricyclodecenyl group, and a tetracyclododecenyl group.
炭素数6〜20の1価の芳香族炭化水素基としては、例えば
フェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基、アントリル基等のアリール基;
ベンジル基、フェネチル基、ナフチルメチル基、アントリルメチル基等のアラルキル基などが挙げられる。
Examples of the monovalent aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms include an aryl group such as a phenyl group, a tolyl group, a xylyl group, a naphthyl group, and an anthryl group;
And aralkyl groups such as benzyl group, phenethyl group, naphthylmethyl group and anthrylmethyl group.
1価又は2価のヘテロ原子含有基を構成するヘテロ原子としては、例えば酸素原子、窒素原子、硫黄原子、リン原子、ケイ素原子、ハロゲン原子等が挙げられる。ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられる。 Examples of the hetero atom constituting the monovalent or divalent hetero atom-containing group include an oxygen atom, a nitrogen atom, a sulfur atom, a phosphorus atom, a silicon atom, a halogen atom and the like. Examples of the halogen atom include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom.
2価のヘテロ原子含有基としては、例えば−O−、−CO−、−S−、−CS−、−NR’−、これらのうちの2つ以上を組み合わせた基等が挙げられる。R’は、水素原子又は1価の炭化水素基である。 Examples of the divalent hetero atom-containing group include -O-, -CO-, -S-, -CS-, -NR'-, and a group obtained by combining two or more of these. R 'is a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group.
1価のヘテロ原子含有基としては、例えばフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等のハロゲン原子、ヒドロキシ基、カルボキシ基、シアノ基、アミノ基、スルファニル基等が挙げられる。 Examples of the monovalent hetero atom-containing group include a halogen atom such as a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom and an iodine atom, a hydroxy group, a carboxy group, a cyano group, an amino group and a sulfanyl group.
R3としては、1価の炭化水素基が好ましく、アルキル基がより好ましい。 As R 3 , a monovalent hydrocarbon group is preferable, and an alkyl group is more preferable.
複数のR3のうちの2つ以上が互いに合わせられ構成される環員数4〜20の環構造としては、例えばシクロペンタン構造、シクロヘキサン構造、シクロペンテン構造、シクロヘキセン構造等の脂環構造、ラクトン構造、環状エーテル構造等の脂肪族複素環構造などが挙げられる。 Examples of the ring structure having 4 to 20 ring members in which two or more of a plurality of R 3 are combined with each other include, for example, an alicyclic structure such as a cyclopentane structure, a cyclohexane structure, a cyclopentene structure, and a cyclohexene structure; a lactone structure; Examples include an aliphatic heterocyclic structure such as a cyclic ether structure.
pとしては、0〜2が好ましく、0又は1がより好ましく、0がさらに好ましい。 p is preferably 0 to 2, more preferably 0 or 1, and even more preferably 0.
qとしては、1〜3が好ましく、1又は2がより好ましい。 As q, 1-3 are preferable and 1 or 2 is more preferable.
構造単位(I)としては、例えば下記式(1−1)〜(1−12)で表される構造単位(以下、「構造単位(I−1)〜(I−12)」ともいう)等が挙げられる。 Examples of the structural unit (I) include structural units represented by the following formulas (1-1) to (1-12) (hereinafter, also referred to as “structural units (I-1) to (I-12)”) and the like. Is mentioned.
上記式(1−1)〜(1−12)中、R1は、上記式(1)と同義である。 In the formulas (1-1) to (1-12), R 1 has the same meaning as in the formula (1).
これらの中で、構造単位(I−1)、(I−2)、(I−6)又は(I−8)が好ましい。 Among these, the structural units (I-1), (I-2), (I-6) and (I-8) are preferred.
構造単位(I)の含有割合の下限としては、[A]重合体成分を構成する全構造単位に対して、10モル%が好ましく、20モル%がより好ましく、30モル%がさらに好ましい。上記含有割合の上限としては、80モル%が好ましく、70モル%がより好ましく、60モル%がさらに好ましい。構造単位(I)の含有割合を上記範囲とすることで、当該感放射線性樹脂組成物の欠陥抑制性及びLWR性能をより向上させることができる。 The lower limit of the content of the structural unit (I) is preferably 10 mol%, more preferably 20 mol%, and still more preferably 30 mol%, based on all the structural units constituting the polymer component [A]. The upper limit of the content ratio is preferably 80 mol%, more preferably 70 mol%, and still more preferably 60 mol%. When the content ratio of the structural unit (I) is in the above range, the defect suppressing property and the LWR performance of the radiation-sensitive resin composition can be further improved.
[構造単位(II)]
構造単位(II)は、酸解離性基(以下、「酸解離性基(a)」ともいう)を含む構造単位である。「酸解離性基」とは、カルボキシ基、スルホ基、フェノール性水酸基等の水素原子を置換する基であって、酸の作用により解離する基をいう。[B]酸発生体から露光により発生する酸の作用により、酸解離性基(a)が解離し、[A]重合体成分の現像液に対する溶解性が変化するので、レジストパターンを形成することができる。
[Structural unit (II)]
The structural unit (II) is a structural unit containing an acid dissociable group (hereinafter, also referred to as “acid dissociable group (a)”). An “acid dissociable group” is a group that substitutes a hydrogen atom such as a carboxy group, a sulfo group, and a phenolic hydroxyl group, and refers to a group that dissociates by the action of an acid. [B] The acid generated from the acid generator by exposure to light causes the dissociation of the acid dissociable group (a), and the solubility of the polymer component [A] in the developing solution is changed. Can be.
構造単位(II)としては、例えば下記式(2−1A)、式(2−1B)、式(2−1C)、式(2−2A)又は式(2−2B)で表される構造単位等が挙げられる。カルボキシ基若しくはフェノール性水酸基に由来するオキシ酸素原子に結合する−CRXRYRZ、不飽和脂環構造を含む基又は−CRURV(ORW)が酸解離性基(a)である。 As the structural unit (II), for example, a structural unit represented by the following formula (2-1A), formula (2-1B), formula (2-1C), formula (2-2A) or formula (2-2B) And the like. -CR X R Y R Z that binds to the oxy oxygen atom derived from a carboxy group or a phenolic hydroxyl group, or a group -CR U R V containing an unsaturated alicyclic structure (OR W) is the acid-dissociable group (a) is there.
上記式(2−1A)、(2−1B)、(2−1C)、(2−2A)及び(2−2B)中、RTは、それぞれ独立して、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。 In the above formulas (2-1A), (2-1B), (2-1C), (2-2A) and (2-2B), RT is each independently a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group. Or a trifluoromethyl group.
上記式(2−1A)及び(2−1B)中、RXは、それぞれ独立して、炭素数1〜20の1価の炭化水素基である。RY及びRZは、それぞれ独立して、炭素数1〜20の1価の炭化水素基であるか、又はこれらの基が互いに合わせられこれらが結合する炭素原子と共に構成される環員数3〜20の脂環構造の一部である。 In the formulas (2-1A) and (2-1B), R X is each independently a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms. R Y and R Z are each independently a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, or a group having 3 to 3 ring members formed by combining these groups together with the carbon atom to which they are bonded. It is part of 20 alicyclic structures.
式(2−1C)中、RAは、水素原子である。RB及びRCは、それぞれ独立して、水素原子又は炭素数1〜20の1価の炭化水素基である。RDは、RA、RB及びRCがそれぞれ結合する炭素原子と共に環員数4〜20の不飽和脂環構造を構成する炭素数1〜20の2価の炭化水素基である。 In the formula (2-1C), RA is a hydrogen atom. R B and R C are each independently a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms. R D is a divalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms which forms an unsaturated alicyclic structure having 4 to 20 ring members together with the carbon atoms to which R A , R B and R C are respectively bonded.
上記式(2−2A)及び(2−2B)中、RU及びRVは、それぞれ独立して、水素原子若しくは炭素数1〜20の1価の炭化水素基であり、RWは、それぞれ独立して、炭素数1〜20の1価の炭化水素基であるか、RU及びRVが互いに合わせられこれらが結合する炭素原子と共に構成される環員数3〜20の脂環構造の一部であるか、又はRU及びRWが互いに合わせられRUが結合する炭素原子及びRWが結合する酸素原子と共に構成される環員数5〜20の脂肪族複素環構造の一部である。 In the formula (2-2A) and (2-2B), R U and R V are each independently a monovalent hydrocarbon group having a hydrogen atom or a carbon number of 1 to 20, R W are each independently, or a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, the alicyclic structure composed ring members 3 to 20 together with the carbon atom to which R U and R V are combined they are bound to each other one either a part, or R U and R W are carbon atoms and R W that keyed R U, bonded to each other is part of the aliphatic heterocyclic structure consisting ring members 5 to 20 together with the oxygen atom bonded .
RTとしては、構造単位(II)を与える単量体の共重合性の観点から、水素原子又はメチル基が好ましい。 As a RT , a hydrogen atom or a methyl group is preferable from the viewpoint of copolymerizability of a monomer giving the structural unit (II).
RX、RY、RZ、RB、RC、RU、RV及びRWで表される炭素数1〜20の1価の炭化水素基としては、例えば上記式(1)のR3として例示した炭化水素基と同様の基等が挙げられる。 Examples of the monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms represented by R X , R Y , R Z , R B , R C , R U , R V and R W include R of the above formula (1) The same groups as the hydrocarbon groups exemplified as 3 are exemplified.
RDで表される炭素数1〜20の2価の炭化水素基としては、例えば上記式(1)のR3として例示した1価の炭化水素基から1個の水素原子を除いた基等が挙げられる。 Examples of the divalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms represented by R D include a group obtained by removing one hydrogen atom from the monovalent hydrocarbon group exemplified as R 3 in the above formula (1). Is mentioned.
RXとしては、アルキル基又はアリール基が好ましい。 As R X , an alkyl group or an aryl group is preferable.
RY及びRZとしては、アルキル基又は脂環式飽和炭化水素基が好ましい。 As R Y and R Z , an alkyl group or an alicyclic saturated hydrocarbon group is preferable.
RY及びRZ又はRU及びRVが構成する環員数3〜20の脂環構造としては、例えば
シクロプロパン構造、シクロブタン構造、シクロペンタン構造、シクロヘキサン構造、ノルボルナン構造、アダマンタン構造等の飽和脂環構造、
シクロプロペン構造、シクロブテン構造、シクロペンテン構造、シクロヘキセン構造、ノルボルネン構造等の不飽和脂環構造などが挙げられる。
これらの中で、シクロペンタン構造、シクロヘキサン構造、シクロヘキセン構造又はアダマンタン構造が好ましい。
The alicyclic structure of ring members 3-20 which R Y and R Z or R U and R V constitutes, for example, cyclopropane structure, a cyclobutane structure, a cyclopentane structure, a cyclohexane structure, a norbornane structure, a saturated fat, such as adamantane structure Ring structure,
Examples thereof include unsaturated alicyclic structures such as a cyclopropene structure, a cyclobutene structure, a cyclopentene structure, a cyclohexene structure, and a norbornene structure.
Among these, a cyclopentane structure, a cyclohexane structure, a cyclohexene structure or an adamantane structure is preferred.
RDがRA、RB及びRCがそれぞれ結合する炭素原子と共に構成する環員数4〜20の不飽和脂環構造としては、例えばシクロブテン構造、シクロペンテン構造、シクロヘキセン構造、ノルボルネン構造等の不飽和脂環構造などが挙げられる。 R D is R A, unsaturated alicyclic structure ring members 4-20 which constitute together with the carbon atom to which R B and R C are respectively coupled, for example cyclobutene structure, cyclopentene structure, cyclohexene structure, unsaturated such as norbornene structure An alicyclic structure is exemplified.
RU及びRWが構成する環員数5〜20の脂肪族複素環構造としては、例えばオキサシクロブタン構造、オキサシクロペンタン構造、オキサシクロヘキサン構造等の飽和酸素含有複素環構造;オキサシクロブテン構造、オキサシクロペンテン構造、オキサシクロヘキセン構造等の不飽和酸素含有複素環構造などが挙げられる。 R U and the aliphatic heterocyclic structure ring members 5 to 20 in which R W is configured, for example, oxacyclobutane structure, oxacyclopentane structure, saturated oxygen-containing heterocyclic structure, such as oxacyclohexane structure; oxa-cyclobutene structure, oxa Examples include an unsaturated oxygen-containing heterocyclic structure such as a cyclopentene structure and an oxacyclohexene structure.
上記式(2−1A)で表される構造単位としては、1−アルキルシクロアルカン−1−イル(メタ)アクリレートに由来する構造単位、1−アリールシクロアルカン−1−イル(メタ)アクリレートに由来する構造単位又は2−アダマンチルプロパン−2−イル(メタ)アクリレートに由来する構造単位が好ましい。上記式(2−1B)で表される構造単位としては、t−アルキルオキシスチレンに由来する構造単位が好ましい。上記式(2−1C)で表される構造単位としては、シクロヘキセン−3−イル(メタ)アクリレートに由来する構造単位が好ましい。上記式(2−2A)で表される構造単位としては、(1−エトキシ)エトキシ(メタ)アクリレートが好ましい。上記式(2−2B)で表される構造単位としては、p−(1−エトキシ)エトキシスチレンが好ましい。 As the structural unit represented by the above formula (2-1A), a structural unit derived from 1-alkylcycloalkane-1-yl (meth) acrylate and a structural unit derived from 1-arylcycloalkane-1-yl (meth) acrylate And a structural unit derived from 2-adamantylpropan-2-yl (meth) acrylate. As the structural unit represented by the above formula (2-1B), a structural unit derived from t-alkyloxystyrene is preferable. As the structural unit represented by the above formula (2-1C), a structural unit derived from cyclohexen-3-yl (meth) acrylate is preferable. As the structural unit represented by the above formula (2-2A), (1-ethoxy) ethoxy (meth) acrylate is preferable. As the structural unit represented by the above formula (2-2B), p- (1-ethoxy) ethoxystyrene is preferable.
構造単位(II)としては、上記式(2−1A)、(2−1B)又は(2−1C)で表される構造単位が好ましい。 As the structural unit (II), a structural unit represented by the above formula (2-1A), (2-1B) or (2-1C) is preferable.
構造単位(II)の含有割合の下限としては、[A]重合体成分を構成する全構造単位に対して、5モル%が好ましく、10モル%がより好ましく、15モル%がさらに好ましく、20モル%が特に好ましい。上記含有割合の上限としては、90モル%が好ましく、80モル%がより好ましく、70モル%がさらに好ましく、65モル%が特に好ましい。上記含有割合を上記範囲とすることで、当該感放射線性組成物の感度をより高めることができ、その結果、欠陥抑制性及びLWR性能をより向上させることができる。 The lower limit of the content ratio of the structural unit (II) is preferably 5 mol%, more preferably 10 mol%, still more preferably 15 mol%, based on all the structural units constituting the polymer component [A]. Molar% is particularly preferred. The upper limit of the content ratio is preferably 90 mol%, more preferably 80 mol%, further preferably 70 mol%, and particularly preferably 65 mol%. By setting the content to be in the above range, the sensitivity of the radiation-sensitive composition can be further increased, and as a result, defect suppression and LWR performance can be further improved.
[他の構造単位]
[A]重合体成分は、1種又は複数種の重合体において、構造単位(I)及び構造単位(II)以外の他の構造単位を有していてもよい。他の構造単位としては、例えばラクトン構造、環状カーボネート構造、スルトン構造又はこれらの組み合わせを含む構造単位(以下、「構造単位(III)」ともいう)、構造単位(III)以外のアルコール性ヒドロキシ基を含む構造単位(以下、「構造単位(IV)」ともいう)、非酸解離性の炭化水素基を含む構造単位(以下、「構造単位(V)」ともいう)等が挙げられる。
[Other structural units]
[A] The polymer component may have one or more kinds of polymers other than the structural unit (I) and the structural unit (II). Examples of the other structural unit include a structural unit containing a lactone structure, a cyclic carbonate structure, a sultone structure or a combination thereof (hereinafter, also referred to as “structural unit (III)”), an alcoholic hydroxyl group other than structural unit (III) And a structural unit containing a non-acid-dissociable hydrocarbon group (hereinafter also referred to as a “structural unit (V)”).
[A]重合体成分は、他の構造単位を有することが好ましい。当該感放射線性樹脂組成物は[A]重合体成分が他の構造単位を有すると、欠陥抑制性及びLWR性能がより向上する傾向にある。以下、構造単位(III)〜(V)について説明する。 [A] The polymer component preferably has another structural unit. In the radiation-sensitive resin composition, when the polymer component [A] has another structural unit, the defect suppressing property and the LWR performance tend to be further improved. Hereinafter, the structural units (III) to (V) will be described.
(構造単位(III))
構造単位(III)は、ラクトン構造、環状カーボネート構造、スルトン構造又はこれらの組み合わせを含む構造単位である。[A]重合体成分が構造単位(III)を有すると、現像液への溶解性を向上させることができ、その結果、当該感放射線性組成物の欠陥抑制性及びLWR性能をより向上させることができる。また、レジストパターンと基板との密着性をより向上させることができる。
(Structural unit (III))
The structural unit (III) is a structural unit containing a lactone structure, a cyclic carbonate structure, a sultone structure, or a combination thereof. [A] When the polymer component has the structural unit (III), the solubility in a developer can be improved, and as a result, the defect suppression property and the LWR performance of the radiation-sensitive composition can be further improved. Can be. Further, the adhesion between the resist pattern and the substrate can be further improved.
構造単位(III)としては、例えば下記式で表される構造単位等が挙げられる。 Examples of the structural unit (III) include a structural unit represented by the following formula.
上記式中、RL1は、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。 In the above formula, R L1 is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group.
構造単位(III)としては、ラクトン構造を含む構造単位が好ましく、ノルボルナンラクトン構造を含む構造単位がより好ましく、シアノノルボルナンラクトン−イル(メタ)アクリレートに由来する構造単位がさらに好ましい。 As the structural unit (III), a structural unit having a lactone structure is preferable, a structural unit having a norbornane lactone structure is more preferable, and a structural unit derived from cyanonorbornane lactone-yl (meth) acrylate is further preferable.
[A]重合体成分が構造単位(III)を有する場合、構造単位(III)の含有割合の上限としては、重合体成分を構成する全構成単位に対して、60モル%が好ましく、50モル%がより好ましく、30モル%がさらに好ましい。上記含有割合の下限としては、例えば1モル%である。 [A] When the polymer component has the structural unit (III), the upper limit of the content ratio of the structural unit (III) is preferably 60 mol%, and more preferably 50 mol%, based on all the structural units constituting the polymer component. % Is more preferable, and 30 mol% is still more preferable. The lower limit of the content ratio is, for example, 1 mol%.
(構造単位(IV))
構造単位(IV)は、構造単位(III)以外のアルコール性ヒドロキシ基を含む構造単位である。[A]重合体成分が構造単位(IV)を有すると、現像液への溶解性を向上させることができ、その結果、当該感放射線性組成物の欠陥抑制性及びLWR性能をより向上させることができる。
(Structural unit (IV))
The structural unit (IV) is a structural unit containing an alcoholic hydroxy group other than the structural unit (III). [A] When the polymer component has the structural unit (IV), the solubility in a developer can be improved, and as a result, the defect suppression property and the LWR performance of the radiation-sensitive composition can be further improved. Can be.
構造単位(IV)としては、例えば3−ヒドロキシアダマンタン−1−イル(メタ)アクリレートに由来する構造単位、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートに由来する構造単位等のヒドロキシ鎖状炭化水素基又はヒドロキシ脂環式炭化水素基を含む構造単位、2−ヒドロキシ−2−トリフルオロメチル−1,1,1−トリフルオロプロパン−1−イルノルボルナン−イル(メタ)アクリレートに由来する構造単位等のヒドロキシフッ素化アルキル基を含む構造単位などが挙げられる。 As the structural unit (IV), for example, a hydroxy chain hydrocarbon group such as a structural unit derived from 3-hydroxyadamantan-1-yl (meth) acrylate, a structural unit derived from 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, or a hydroxy group Hydroxyfluorine such as a structural unit containing an alicyclic hydrocarbon group, a structural unit derived from 2-hydroxy-2-trifluoromethyl-1,1,1-trifluoropropan-1-ylnorbornane-yl (meth) acrylate And a structural unit containing an alkylated alkyl group.
[A]重合体成分が構造単位(IV)を有する場合、構造単位(IV)の含有割合の上限としては、重合体成分を構成する全構成単位に対して、60モル%が好ましく、50モル%がより好ましい。上記含有割合の下限としては、例えば1モル%である。 [A] When the polymer component has the structural unit (IV), the upper limit of the content ratio of the structural unit (IV) is preferably 60 mol%, and more preferably 50 mol%, based on all the constituent units constituting the polymer component. % Is more preferred. The lower limit of the content ratio is, for example, 1 mol%.
(構造単位(V))
構造単位(V)は、非酸解離性の炭化水素基を含む構造単位である。[A]重合体成分が構造単位(V)を有すると、現像液への溶解性を向上させることができ、その結果、当該感放射線性組成物の欠陥抑制性及びLWR性能をより向上させることができる。
(Structural unit (V))
The structural unit (V) is a structural unit containing a non-acid dissociable hydrocarbon group. [A] When the polymer component has the structural unit (V), the solubility in a developer can be improved, and as a result, the defect suppression property and the LWR performance of the radiation-sensitive composition can be further improved. Can be.
構造単位(V)を与える単量体としては、例えばスチレン、ビニルナフタレン、フェニル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、n−ペンチル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、スピロ[テトラヒドロナフタレン−1,5’−メチレンブチロラクトン]等が挙げられる。 Examples of the monomer giving the structural unit (V) include styrene, vinylnaphthalene, phenyl (meth) acrylate, benzyl (meth) acrylate, n-pentyl (meth) acrylate, cyclohexyl (meth) acrylate, and spiro [tetrahydronaphthalene- 1,5'-methylenebutyrolactone].
[A]重合体成分が構造単位(V)を有する場合、構造単位(V)の含有割合の上限としては、[A]重合体成分を構成する全構造単位に対して、60モル%が好ましく、50モル%がより好ましい。上記含有割合の下限としては、例えば1モル%である。 [A] When the polymer component has the structural unit (V), the upper limit of the content ratio of the structural unit (V) is preferably 60 mol% based on all the structural units constituting the polymer component [A]. , 50 mol% is more preferable. The lower limit of the content ratio is, for example, 1 mol%.
[A]重合体成分のゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によるポリスチレン換算重量平均分子量(Mw)の下限としては、2,000が好ましく、3,000がより好ましく、4,000がさらに好ましく、5,000が特に好ましい。上記Mwの上限としては、50,000が好ましく、30,000がより好ましく、15,000がさらに好ましく、8,000が特に好ましい。[A]重合体成分のMwを上記範囲とすることで、当該感放射線性樹脂組成物の塗工性をより向上させることができる。 [A] The lower limit of the weight average molecular weight (Mw) of the polymer component in terms of polystyrene measured by gel permeation chromatography (GPC) is preferably 2,000, more preferably 3,000, still more preferably 4,000, and Is particularly preferred. The upper limit of Mw is preferably 50,000, more preferably 30,000, still more preferably 15,000, and particularly preferably 8,000. [A] By setting the Mw of the polymer component in the above range, the coating property of the radiation-sensitive resin composition can be further improved.
[A]重合体成分の分散度、すなわちGPCによるポリスチレン換算数平均分子量(Mn)に対するMwの比(Mw/Mn)の下限としては、1.1が好ましく、1.25がより好ましく、1.4がさらに好ましく、1.5が特に好ましい。上記分散度の上限としては、5が好ましく、3がより好ましく、2がさらに好ましい。[A]重合体成分のMw/Mnを上記範囲とすることで、当該感放射線性樹脂組成物の欠陥抑制性及びLWR性能をより向上させることができる。 [A] The lower limit of the degree of dispersion of the polymer component, that is, the lower limit of the ratio (Mw / Mn) of Mw to the number average molecular weight (Mn) in terms of polystyrene by GPC is preferably 1.1, more preferably 1.25, and 1. 4 is more preferred, and 1.5 is particularly preferred. As the upper limit of the degree of dispersion, 5 is preferable, 3 is more preferable, and 2 is further preferable. [A] By setting the Mw / Mn of the polymer component in the above range, the defect suppressing properties and LWR performance of the radiation-sensitive resin composition can be further improved.
本明細書における重合体成分のMw及びMnは、以下の条件によるゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)を用いて測定される値である。
GPCカラム:東ソー(株)の「G2000HXL」2本、「G3000HXL」1本、「G4000HXL」1本
流量:1.0mL/分
溶出溶媒:テトラヒドロフラン
試料濃度:1.0質量%
試料注入量:100μL
カラム温度:40℃
検出器:示差屈折計
標準物質:単分散ポリスチレン
The Mw and Mn of the polymer component in the present specification are values measured using gel permeation chromatography (GPC) under the following conditions.
GPC column: 2 “G2000HXL”, 1 “G3000HXL”, 1 “G4000HXL” from Tosoh Corporation Flow rate: 1.0 mL / min Eluent solvent: tetrahydrofuran Sample concentration: 1.0% by mass
Sample injection volume: 100 μL
Column temperature: 40 ° C
Detector: Differential refractometer Standard substance: Monodisperse polystyrene
[式(A)]
[A]重合体成分は、下記式(A)を満たす。
[Formula (A)]
[A] The polymer component satisfies the following formula (A).
上記式(A)中、X1は、示差屈折計で検出される上記[A]重合体成分のゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)溶出曲線の全面積に対して累積面積が1%となる保持時間までに溶出された画分(以下、「画分A」ともいう)に含まれる上記[A]重合体成分を構成する全構造単位に対する構造単位(I)の含有割合の値(モル%)である。X2は、上記[A]重合体成分を構成する全構造単位に対する構造単位(I)の含有割合の値(モル%)である。 In the above formula (A), X1 is a retention time at which the cumulative area is 1% with respect to the total area of the gel permeation chromatography (GPC) elution curve of the polymer component [A] detected by a differential refractometer. In the fraction (hereinafter also referred to as “fraction A”) contained in the fraction eluted up to and including the (A) content ratio (mol%) of the structural unit (I) to all the structural units constituting the polymer component. is there. X2 is a value (mol%) of a content ratio of the structural unit (I) with respect to all structural units constituting the polymer component [A].
X1(モル%)は、例えば以下の条件による分取GPCにより保持時間が短い方から1%分の面積に対応する画分A(図1参照)を分取し、分取した画分Aの重合体成分について、重合体成分を構成する全構造単位に対する構造単位(I)の含有割合を測定して求めることができる。なお、分取GPCでは、高分子量の成分から分取されるため、保持時間が短い画分には、保持時間が長い画分と比較して、高分子量の成分が相対的に多く含まれる。[A]重合体成分が組成物中に含まれる場合は、組成物から[A]重合体成分を分取し、得られた[A]重合体成分を上記と同様に分取GPCに供することによりX1を求めることができる。
分取GPCカラム(日本分析工業(株)の「JAIGEL2.5H+2H」)
流量:4.0mL/分
溶出溶媒:テトラヒドロフラン
試料濃度:3質量%
試料注入量:3mL
カラム温度:40℃
検出器:示差屈折計
X1 (mol%) is obtained by fractionating fraction A (see FIG. 1) corresponding to the area of 1% from the shorter retention time by preparative GPC under the following conditions, for example. The polymer component can be determined by measuring the content ratio of the structural unit (I) with respect to all structural units constituting the polymer component. In the preparative GPC, since fractionation is performed from high-molecular-weight components, fractions having a short retention time contain relatively more high-molecular-weight components than fractions having a long retention time. [A] When the polymer component is contained in the composition, the [A] polymer component is fractionated from the composition, and the obtained [A] polymer component is subjected to preparative GPC in the same manner as described above. X1 can be obtained by the following.
Preparative GPC column (“JAIGEL2.5H + 2H” of Nippon Kagaku Kogyo Co., Ltd.)
Flow rate: 4.0 mL / min Elution solvent: tetrahydrofuran Sample concentration: 3% by mass
Sample injection volume: 3 mL
Column temperature: 40 ° C
Detector: Differential refractometer
重合体成分における構造単位(I)の含有割合は、例えばPyGC−MS(AgilentTechnologies社等)を用いて、各構造単位を与える各単量体の面積比を算出し、各単量体の面積比のうち、構造単位(I)を与える単量体についての面積比を合計することにより求めることができる。 The content ratio of the structural unit (I) in the polymer component is calculated, for example, by using PyGC-MS (Agilent Technologies) to calculate the area ratio of each monomer that gives each structural unit, and to calculate the area ratio of each monomer. Of the monomers giving the structural unit (I).
X2(モル%)は、上記分取を行わずに、[A]重合体成分全体について、重合体成分を構成する全構造単位に対する構造単位(I)の含有割合を測定して求めることができる。構造単位(I)の含有割合は、上記同様、例えばPyGC−MSを用いて求めることができる。 X2 (mol%) can be determined by measuring the content ratio of the structural unit (I) with respect to all the structural units constituting the polymer component for the entire polymer component [A] without performing the above fractionation. . The content ratio of the structural unit (I) can be determined using, for example, PyGC-MS, as described above.
このように、[A]重合体成分において、構造単位(I)の含有割合の値(モル%)は、[A]重合体成分中の示差屈折計で検出されるゲルパーミエーションクロマトグラフィー溶出曲線において高分子量側からの累積面積が全面積に対して1%となる高分子量部分における値(X1)の方が、[A]重合体成分全体における値(X2)の値よりも小さい。 As described above, in the polymer component [A], the content ratio (mol%) of the structural unit (I) is determined by the gel permeation chromatography elution curve detected by the differential refractometer in the polymer component [A]. In the above, the value (X1) in the high molecular weight portion where the cumulative area from the high molecular weight side is 1% with respect to the total area is smaller than the value (X2) in the entire polymer component [A].
X1の下限としては、25モル%が好ましく、30モル%がより好ましく、35モル%がさらに好ましい。X1の上限としては、60モル%が好ましく、50モル%がより好ましく、45モル%がさらに好ましい。 As a lower limit of X1, 25 mol% is preferred, 30 mol% is more preferred, and 35 mol% is still more preferred. As a maximum of X1, 60 mol% is preferred, 50 mol% is more preferred, and 45 mol% is still more preferred.
X2からX1を減じた値(X2−X1)の下限としては、0.1モル%が好ましく、1モル%がより好ましく、1.5モル%がさらに好ましい。X2−X1の上限としては、10モル%が好ましく、6モル%がより好ましい。 The lower limit of the value obtained by subtracting X1 from X2 (X2−X1) is preferably 0.1 mol%, more preferably 1 mol%, and still more preferably 1.5 mol%. As a maximum of X2-X1, 10 mol% is preferred and 6 mol% is more preferred.
[式(B)]
[A]重合体成分は、下記式(B)を満たす。
[Formula (B)]
[A] The polymer component satisfies the following formula (B).
上記式(B)中、X1及びX2は、上記式(A)と同義である。 In the above formula (B), X1 and X2 have the same meaning as in the above formula (A).
上記式(B)におけるX1に対するX2の比(X2/X1)の下限としては、1.01が好ましく、1.03がより好ましく、1.05がさらに好ましい。X2/X1の上限としては、1.20が好ましく、1.15がより好ましい。 The lower limit of the ratio of X2 to X1 (X2 / X1) in the above formula (B) is preferably 1.01, more preferably 1.03, and even more preferably 1.05. The upper limit of X2 / X1 is preferably 1.20, more preferably 1.15.
[A]重合体成分中の示差屈折計で検出されるゲルパーミエーションクロマトグラフィー溶出曲線において高分子量側からの累積面積が全面積に対して1%となる高分子量部分の分子量の下限としては、3,000が好ましく、5,000がより好ましい。上記分子量の上限としては、15,000が好ましく、10,000がより好ましい。 [A] In the gel permeation chromatography elution curve of the polymer component detected by a differential refractometer, the lower limit of the molecular weight of the high molecular weight portion where the cumulative area from the high molecular weight side is 1% of the total area is as follows: 3,000 is preferred, and 5,000 is more preferred. The upper limit of the molecular weight is preferably 15,000, more preferably 10,000.
当該感放射線性樹脂組成物における[A]重合体成分の含有割合の下限としては、[D]溶媒以外の全成分に対して、50質量%が好ましく、60質量%がより好ましく、70質量%がさらに好ましい。 The lower limit of the content of the polymer component [A] in the radiation-sensitive resin composition is preferably 50% by mass, more preferably 60% by mass, and 70% by mass, based on all components other than the solvent [D]. Is more preferred.
[[A]重合体成分の合成方法]
[A]重合体成分は、構造単位(I)、構造単位(II)及び必要に応じて他の構造単位を与える単量体を、それぞれ適切なモル比率で混合し、アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)等の重合開始剤の存在下、2−シアノ−2−プロピルドデシルトリチオカルボナート等の連鎖移動剤の存在下又は非存在下で、公知の方法で重合することにより合成することができる。構造単位(I)がヒドロキシスチレン、ヒドロキシビニルナフタレン等に由来する構造単位である場合、これらの構造単位は、例えば単量体としてアセトキシスチレン、アセトキシビニルナフタレン等を用いて重合体成分を得、この重合体成分をトリエチルアミン等の塩基存在下で加水分解させることにより形成することができる。[A]重合体成分は、上記方法により合成した構造単位(I)、構造単位(II)及び必要に応じて他の構造単位を有する重合体を複数種混合することによって得ることができ、また、構造単位(I)及び必要に応じて他の構造単位を有する重合体と、構造単位(II)及び必要に応じて他の構造単位を有する重合体とを混合することによっても得ることができる。さらに、[A]重合体成分は、上述の公知の方法で重合することにより合成した構造単位(I)、構造単位(II)及び必要に応じて他の構造単位を有する重合体成分について、分取GPC等を用い、適切な部分を分取することによっても得ることができる。
[[A] Method for synthesizing polymer component]
[A] The polymer component is obtained by mixing a structural unit (I), a structural unit (II) and, if necessary, a monomer giving another structural unit at an appropriate molar ratio, and adding azobisisobutyronitrile It can be synthesized by performing polymerization by a known method in the presence of a polymerization initiator such as (AIBN) and in the presence or absence of a chain transfer agent such as 2-cyano-2-propyldodecyltrithiocarbonate. it can. When the structural unit (I) is a structural unit derived from hydroxystyrene, hydroxyvinylnaphthalene, or the like, these structural units obtain a polymer component using, for example, acetoxystyrene, acetoxyvinylnaphthalene, or the like as a monomer. It can be formed by hydrolyzing the polymer component in the presence of a base such as triethylamine. [A] The polymer component can be obtained by mixing a plurality of types of the polymer having the structural unit (I), the structural unit (II), and, if necessary, other structural units synthesized by the above method; Can also be obtained by mixing a polymer having the structural unit (I) and optionally other structural units with a polymer having the structural unit (II) and optionally other structural units. . Further, the polymer component [A] is separated from the polymer component having the structural unit (I), the structural unit (II) and, if necessary, other structural units synthesized by polymerizing by the above-mentioned known method. It can also be obtained by fractionating an appropriate portion using GPC or the like.
[A]重合体成分は、上述の公知の方法で重合することにより合成した重合体成分を公知の方法により精製したものであってもよい。このような精製としては、例えば溶媒を用いた精製、分取GPCによる精製などが挙げられる。溶媒を用いた精製としては、例えば酢酸ブチルを加えて固体を溶解し、炭酸水素ナトリウム水溶液で洗浄し、次いで、超純水で有機層を洗浄した後、得られた濃縮物をヘキサン中に滴下して重合体を凝固させる方法などが挙げられる。分取GPCによる精製としては、例えば上述の分取GPCを用いて、保持時間が短い方からGPC溶出曲線の全面積に対する累積面積が25%に対応する画分、及び保持時間が長い方からGPC溶出曲線の全面積に対して累積面積25%に対応する画分を除去し、残りの画分(GPC溶出面積の全面積に対する累積面積が25%から75%までに対応する画分)を分取し、これを[A]重合体成分とする方法などが挙げられる。 [A] The polymer component may be a polymer component synthesized by polymerization by the above-described known method and purified by a known method. Examples of such purification include purification using a solvent, purification by preparative GPC, and the like. For purification using a solvent, for example, butyl acetate is added to dissolve the solid, washed with an aqueous sodium hydrogen carbonate solution, and then the organic layer is washed with ultrapure water, and the obtained concentrate is dropped in hexane. To solidify the polymer. For purification by preparative GPC, for example, using the preparative GPC described above, a fraction having a cumulative area corresponding to 25% with respect to the entire area of the GPC elution curve from the shorter retention time and a GPC The fraction corresponding to the cumulative area of 25% with respect to the total area of the elution curve was removed, and the remaining fraction (the fraction corresponding to the cumulative area of 25% to 75% with respect to the total area of the GPC elution area) was separated. And then using this as the [A] polymer component.
<[B]酸発生体>
[B]酸発生体は、放射線の照射により酸(以下、「酸(b)」ともいう)を発生する物質である。放射線としては、例えば可視光線、紫外線、遠紫外線、EUV、X線、γ線等の電磁波;電子線、α線等の荷電粒子線などが挙げられる。[B]酸発生体から発生した酸(b)により[A]重合体成分が有する酸解離性基(a)が解離してカルボキシ基、スルホ基、フェノール性水酸基等が生じ、[A]重合体成分の現像液への溶解性が変化するため、当該感放射線性樹脂組成物からレジストパターンを形成することができる。当該感放射線性樹脂組成物における[B]酸発生体の含有形態としては、低分子化合物の形態(以下、「[B]酸発生剤」ともいう)でも、[A]重合体成分等の重合体の一部として組み込まれた形態でも、これらの両方の形態でもよい。
<[B] acid generator>
[B] The acid generator is a substance that generates an acid (hereinafter, also referred to as “acid (b)”) upon irradiation with radiation. Examples of the radiation include electromagnetic waves such as visible light, ultraviolet light, far ultraviolet light, EUV, X-rays, and γ-rays; and charged particle beams such as electron beams and α-rays. [B] The acid (b) generated from the acid generator dissociates the acid dissociable group (a) of the polymer component [A] to form a carboxy group, a sulfo group, a phenolic hydroxyl group, and the like. Since the solubility of the coalesced component in the developer changes, a resist pattern can be formed from the radiation-sensitive resin composition. The content of the acid generator [B] in the radiation-sensitive resin composition may be a low molecular weight compound (hereinafter, also referred to as “[B] acid generator”) or a polymer such as the polymer component [A]. It may be a form incorporated as part of the union or both forms.
酸(b)が酸解離性基(a)を解離させる温度の下限としては、80℃が好ましく、90℃がより好ましく、100℃がさらに好ましい。上記温度の上限としては、130℃が好ましく、120℃がより好ましく、110℃がさらに好ましい。酸(b)が酸解離性基(a)を解離させる時間の下限としては10秒が好ましく、1分がより好ましい。上記時間の上限としては、10分が好ましく、2分がより好ましい。 The lower limit of the temperature at which the acid (b) dissociates the acid dissociable group (a) is preferably 80 ° C, more preferably 90 ° C, and even more preferably 100 ° C. As an upper limit of the above-mentioned temperature, 130 ° C is preferred, 120 ° C is more preferred, and 110 ° C is still more preferred. The lower limit of the time for the acid (b) to dissociate the acid dissociable group (a) is preferably 10 seconds, more preferably 1 minute. The upper limit of the time is preferably 10 minutes, more preferably 2 minutes.
[B]酸発生体から発生する酸としては例えばスルホン酸、イミド酸等が挙げられる。 [B] Examples of the acid generated from the acid generator include sulfonic acid and imidic acid.
[B]酸発生剤としては、例えばオニウム塩化合物、N−スルホニルオキシイミド化合物、スルホンイミド化合物、ハロゲン含有化合物、ジアゾケトン化合物等が挙げられる。 [B] Examples of the acid generator include onium salt compounds, N-sulfonyloxyimide compounds, sulfonimide compounds, halogen-containing compounds, and diazoketone compounds.
オニウム塩化合物としては、例えばスルホニウム塩、テトラヒドロチオフェニウム塩、ヨードニウム塩、ホスホニウム塩、ジアゾニウム塩、ピリジニウム塩等が挙げられる。 Examples of the onium salt compound include a sulfonium salt, a tetrahydrothiophenium salt, an iodonium salt, a phosphonium salt, a diazonium salt, a pyridinium salt and the like.
[B]酸発生剤の具体例としては、例えば特開2009−134088号公報の段落[0080]〜[0113]に記載されている化合物等が挙げられる。 [B] Specific examples of the acid generator include, for example, compounds described in paragraphs [0080] to [0113] of JP-A-2009-134088.
放射線の照射によりスルホン酸を発生する[B]酸発生剤としては、例えば下記式(3)で表される化合物(以下、「化合物(3)」ともいう)等が挙げられる。[B]酸発生剤が下記構造を有することで、[A]重合体成分の構造単位(I)との相互作用等により、発生する酸(b)のレジスト膜中の拡散長がより適度に短くなると考えられ、その結果、当該感放射線性樹脂組成物の欠陥抑制性及びLWR性能をより向上させることができる。 Examples of the acid generator [B] that generates a sulfonic acid upon irradiation with a radiation include a compound represented by the following formula (3) (hereinafter, also referred to as “compound (3)”). [B] When the acid generator has the following structure, [A] the diffusion length of the generated acid (b) in the resist film by the interaction of the polymer component with the structural unit (I) is more moderate. It is considered to be shorter, and as a result, the defect suppression property and the LWR performance of the radiation-sensitive resin composition can be further improved.
上記式(3)中、Rp1は、環員数5以上の環構造を含む1価の基である。Rp2は、2価の連結基である。Rp3及びRp4は、それぞれ独立して、水素原子、フッ素原子、炭素数1〜20の1価の炭化水素基又は炭素数1〜20の1価のフッ素化炭化水素基である。Rp5及びRp6は、それぞれ独立して、フッ素原子又は炭素数1〜20の1価のフッ素化炭化水素基である。np1は、0〜10の整数である。np2は、0〜10の整数である。np3は、0〜10の整数である。但し、np1+np2+np3は、1以上30以下である。np1が2以上の場合、複数のRp2は互いに同一又は異なる。np2が2以上の場合、複数のRp3は互いに同一又は異なり、複数のRp4は互いに同一又は異なる。np3が2以上の場合、複数のRp5は互いに同一又は異なり、複数のRp6は互いに同一又は異なる。T+は、1価の感放射線性オニウムカチオンである。 In the above formula (3), R p1 is a monovalent group containing a ring structure having 5 or more ring members. R p2 is a divalent linking group. R p3 and R p4 are each independently a hydrogen atom, a fluorine atom, a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms or a monovalent fluorinated hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms. R p5 and R p6 are each independently a fluorine atom or a monovalent fluorinated hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms. n p1 is an integer of 0 to 10. np2 is an integer of 0 to 10. np3 is an integer of 0 to 10. However, n p1 + n p2 + n p3 is 1 or more and 30 or less. When n p1 is 2 or more, a plurality of R p2 are the same or different from each other. When n p2 is 2 or more, a plurality of R p3 are the same or different from each other, and a plurality of R p4 are the same or different from each other. When n p3 is 2 or more, a plurality of R p5 are the same or different from each other, and a plurality of R p6 are the same or different from each other. T + is a monovalent radiation-sensitive onium cation.
Rp1で表される環員数5以上の環構造を含む1価の基としては、例えば環員数5以上の脂環構造を含む1価の基、環員数5以上の脂肪族複素環構造を含む1価の基、環員数5以上の芳香環構造を含む1価の基、環員数5以上の芳香族複素環構造を含む1価の基等が挙げられる。 Examples of the monovalent group containing a ring structure having 5 or more ring members represented by R p1 include a monovalent group containing an alicyclic structure having 5 or more ring members and an aliphatic heterocyclic structure having 5 or more ring members. Examples thereof include a monovalent group, a monovalent group containing an aromatic ring structure having 5 or more ring members, and a monovalent group containing an aromatic heterocyclic structure having 5 or more ring members.
環員数5以上の脂環構造としては、例えば
シクロペンタン構造、シクロヘキサン構造、シクロヘプタン構造、シクロオクタン構造、シクロノナン構造、シクロデカン構造、シクロドデカン構造等の単環の飽和脂環構造;
シクロペンテン構造、シクロヘキセン構造、シクロヘプテン構造、シクロオクテン構造、シクロデセン構造等の単環の不飽和脂環構造;
ノルボルナン構造、アダマンタン構造、トリシクロデカン構造、テトラシクロドデカン構造等の多環の飽和脂環構造;
ノルボルネン構造、トリシクロデセン構造等の多環の不飽和脂環構造等が挙げられる。
Examples of the alicyclic structure having 5 or more ring members include monocyclic saturated alicyclic structures such as a cyclopentane structure, a cyclohexane structure, a cycloheptane structure, a cyclooctane structure, a cyclononane structure, a cyclodecane structure, and a cyclododecane structure;
A monocyclic unsaturated alicyclic structure such as a cyclopentene structure, a cyclohexene structure, a cycloheptene structure, a cyclooctene structure, or a cyclodecene structure;
Polycyclic saturated alicyclic structures such as a norbornane structure, adamantane structure, tricyclodecane structure, and tetracyclododecane structure;
Examples include polycyclic unsaturated alicyclic structures such as a norbornene structure and a tricyclodecene structure.
環員数5以上の脂肪族複素環構造としては、例えば
ヘキサノラクトン構造、ノルボルナンラクトン構造等のラクトン構造;
ヘキサノスルトン構造、ノルボルナンスルトン構造等のスルトン構造;
オキサシクロヘプタン構造、オキサノルボルナン構造等の酸素原子含有複素環構造;
アザシクロヘキサン構造、ジアザビシクロオクタン構造等の窒素原子含有複素環構造;
チアシクロヘキサン構造、チアノルボルナン構造等の硫黄原子含有複素環構造などが挙げられる。
Examples of the aliphatic heterocyclic structure having 5 or more ring members include a lactone structure such as a hexanolactone structure and a norbornane lactone structure;
Sultone structures such as a hexanosultone structure and a norbornane sultone structure;
An oxygen atom-containing heterocyclic structure such as an oxacycloheptane structure or an oxanorbornane structure;
A heterocyclic structure containing a nitrogen atom such as an azacyclohexane structure or a diazabicyclooctane structure;
Examples thereof include a sulfur atom-containing heterocyclic structure such as a thiacyclohexane structure and a thiannorbornane structure.
環員数5以上の芳香環構造としては、例えばベンゼン構造、ナフタレン構造、フェナントレン構造、アントラセン構造等が挙げられる。 Examples of the aromatic ring structure having 5 or more ring members include a benzene structure, a naphthalene structure, a phenanthrene structure, and an anthracene structure.
環員数5以上の芳香族複素環構造としては、例えば
フラン構造、ピラン構造、ベンゾフラン構造、ベンゾピラン構造等の酸素原子含有複素環構造;
ピリジン構造、ピリミジン構造、インドール構造等の窒素原子含有複素環構造などが挙げられる。
Examples of the aromatic heterocyclic structure having 5 or more ring members include an oxygen atom-containing heterocyclic structure such as a furan structure, a pyran structure, a benzofuran structure, and a benzopyran structure;
Examples include a nitrogen atom-containing heterocyclic structure such as a pyridine structure, a pyrimidine structure, and an indole structure.
Rp1の環構造の環員数の下限としては、6が好ましく、8がより好ましく、9がさらに好ましく、10が特に好ましい。上記環員数の上限としては、15が好ましく、14がより好ましく、13がさらに好ましく、12が特に好ましい。上記環員数を上記範囲とすることで上述の酸の拡散長をさらに適度に短くすることができ、その結果、当該感放射線性樹脂組成物のLWR性能等をより向上させることができる。 The lower limit of the number of ring members of the ring structure of R p1 is preferably 6, more preferably 8, more preferably 9, and particularly preferably 10. The upper limit of the number of ring members is preferably 15, more preferably 14, more preferably 13, and particularly preferably 12. By setting the number of ring members in the above range, the diffusion length of the acid can be further appropriately reduced, and as a result, the LWR performance and the like of the radiation-sensitive resin composition can be further improved.
Rp1の環構造が有する水素原子の一部又は全部は、置換基で置換されていてもよい。上記置換基としては、例えばフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等のハロゲン原子、ヒドロキシ基、カルボキシ基、シアノ基、ニトロ基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、アルコキシカルボニルオキシ基、アシル基、アシロキシ基等が挙げられる。これらの中でヒドロキシ基が好ましい。 Some or all of the hydrogen atoms of the ring structure of R p1 may be substituted with a substituent. Examples of the substituent include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, a halogen atom such as an iodine atom, a hydroxy group, a carboxy group, a cyano group, a nitro group, an alkoxy group, an alkoxycarbonyl group, an alkoxycarbonyloxy group, an acyl group, Acyloxy group and the like. Of these, a hydroxy group is preferred.
Rp1としては、環員数5以上の脂環構造を含む1価の基又は環員数5以上の脂肪族複素環構造を含む1価の基が好ましく、環員数9以上の脂環構造を含む1価の基又は環員数9以上の脂肪族複素環構造を含む1価の基がより好ましく、アダマンチル基、ヒドロキシアダマンチル基、ノルボルナンラクトン−イル基、ノルボルナンスルトン−イル基又は5−オキソ−4−オキサトリシクロ[4.3.1.13,8]ウンデカン−イル基がさらに好ましく、アダマンチル基が特に好ましい。 R p1 is preferably a monovalent group containing an alicyclic structure having 5 or more ring members or a monovalent group containing an aliphatic heterocyclic structure having 5 or more ring members, and is preferably 1 containing an alicyclic structure having 9 or more ring members. A valent group or a monovalent group containing an aliphatic heterocyclic structure having 9 or more ring members is more preferable, and an adamantyl group, a hydroxyadamantyl group, a norbornane lactone-yl group, a norbornane sultone-yl group, or a 5-oxo-4-oxa group is preferred. A tricyclo [4.3.1.1 3,8 ] undecane-yl group is more preferred, and an adamantyl group is particularly preferred.
Rp2で表される2価の連結基としては、例えばカルボニル基、エーテル基、カルボニルオキシ基、スルフィド基、チオカルボニル基、スルホニル基、2価の炭化水素基等が挙げられる。これらの中で、カルボニルオキシ基、スルホニル基、アルカンジイル基又は2価の脂環式飽和炭化水素基が好ましく、カルボニルオキシ基又は2価の脂環式飽和炭化水素基がより好ましく、カルボニルオキシ基又はノルボルナンジイル基がさらに好ましく、カルボニルオキシ基が特に好ましい。なお、Rp2がカルボニルオキシ基である場合、カルボニルオキシ基の向きは特に制限されない。すなわち、カルボニルオキシ基のカルボニル炭素原子がRp1と結合していてもよいし、オキシ酸素原子がRp1と結合していてもよい。 Examples of the divalent linking group represented by R p2 include a carbonyl group, an ether group, a carbonyloxy group, a sulfide group, a thiocarbonyl group, a sulfonyl group, a divalent hydrocarbon group, and the like. Among these, a carbonyloxy group, a sulfonyl group, an alkanediyl group or a divalent alicyclic saturated hydrocarbon group is preferable, a carbonyloxy group or a divalent alicyclic saturated hydrocarbon group is more preferable, and a carbonyloxy group Or a norbornanediyl group is more preferred, and a carbonyloxy group is particularly preferred. When R p2 is a carbonyloxy group, the direction of the carbonyloxy group is not particularly limited. That is, the carbonyl carbon atom of the carbonyloxy group may be bonded to R p1 , or the oxy oxygen atom may be bonded to R p1 .
Rp3又はRp4で表される炭素数1〜20の1価の炭化水素基としては、例えば炭素数1〜20のアルキル基等が挙げられる。Rp3及びRp4で表される炭素数1〜20の1価のフッ素化炭化水素基としては、例えば炭素数1〜20のフッ素化アルキル基等が挙げられる。Rp3及びRp4としては、水素原子、フッ素原子又はフッ素化アルキル基が好ましく、フッ素原子又はパーフルオロアルキル基がより好ましく、フッ素原子又はトリフルオロメチル基がさらに好ましい。 Examples of the monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms represented by R p3 or R p4 include an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms. Examples of the monovalent fluorinated hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms represented by R p3 and R p4 include a fluorinated alkyl group having 1 to 20 carbon atoms. R p3 and R p4 are preferably a hydrogen atom, a fluorine atom or a fluorinated alkyl group, more preferably a fluorine atom or a perfluoroalkyl group, and further preferably a fluorine atom or a trifluoromethyl group.
Rp5又はRp6で表される炭素数1〜20の1価のフッ素化炭化水素基としては、例えば炭素数1〜20のフッ素化アルキル基等が挙げられる。Rp5及びRp6としては、フッ素原子又はフッ素化アルキル基が好ましく、フッ素原子又はパーフルオロアルキル基がより好ましく、フッ素原子又はトリフルオロメチル基がさらに好ましく、フッ素原子が特に好ましい。 Examples of the monovalent fluorinated hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms represented by R p5 or R p6 include a fluorinated alkyl group having 1 to 20 carbon atoms. R p5 and R p6 are preferably a fluorine atom or a fluorinated alkyl group, more preferably a fluorine atom or a perfluoroalkyl group, further preferably a fluorine atom or a trifluoromethyl group, and particularly preferably a fluorine atom.
np1としては、0〜5が好ましく、0〜3がより好ましく、0〜2がさらに好ましく、0又は1が特に好ましい。 As np1 , 0-5 are preferable, 0-3 are more preferable, 0-2 are more preferable, and 0 or 1 is especially preferable.
np2としては、0〜5が好ましく、0〜2がより好ましく、0又は1がさらに好ましく、0が特に好ましい。 The n p2, preferably 0-5, more preferably 0-2, more preferably 0 or 1, 0 is particularly preferred.
np3の下限としては、1が好ましく、2がより好ましい。np3を1以上とすることで、化合物(3)から生じる酸の強さを高めることができ、その結果、当該感放射線性樹脂組成物の欠陥抑制性及びLWR性能をより向上させることができる。np3の上限としては、4が好ましく、3がより好ましく、2がさらに好ましい。 As a lower limit of np3 , 1 is preferable and 2 is more preferable. By setting np3 to 1 or more, the strength of the acid generated from the compound (3) can be increased, and as a result, the defect suppression property and the LWR performance of the radiation-sensitive resin composition can be further improved. . As an upper limit of np3 , 4 is preferable, 3 is more preferable, and 2 is further preferable.
np1+np2+np3の下限としては、2が好ましく、4がより好ましい。np1+np2+np3の上限としては、20が好ましく、10がより好ましい。 The lower limit of the n p1 + n p2 + n p3 , 2 are preferable, 4 is more preferable. n p1 + n p2 + upper limit of the n p3 is 20, and more preferably 10.
T+で表される1価の感放射線性オニウムカチオンとしては、例えば下記式(r−a)で表されるカチオン(以下、「カチオン(r−a)」ともいう)、下記式(r−b)で表されるカチオン(以下、「カチオン(r−b)」ともいう)、下記式(r−c)で表されるカチオン(以下、「カチオン(r−c)」ともいう)等が挙げられる。 Examples of the monovalent radiation-sensitive onium cation represented by T + include a cation represented by the following formula (r-a) (hereinafter, also referred to as “cation (r-a)”) and a compound represented by the following formula (r- b) (hereinafter, also referred to as “cation (rb)”), a cation represented by the following formula (rc) (hereinafter, also referred to as “cation (rc)”), and the like. No.
上記式(r−a)中、RB3及びRB4は、それぞれ独立して、炭素数1〜20の1価の有機基である。b3は、0〜11の整数である。b3が1の場合、RB5は、炭素数1〜20の1価の有機基、ヒドロキシ基、ニトロ基又はハロゲン原子である。b3が2以上の場合、複数のRB5は、互いに同一又は異なり、炭素数1〜20の1価の有機基、ヒドロキシ基、ニトロ基若しくはハロゲン原子であるか、又はこれらの基が互いに合わせられこれらが結合する炭素鎖と共に構成される環員数4〜20の環構造の一部である。nbbは、0〜3の整数である。 In the above formula (ra), RB3 and RB4 are each independently a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms. b3 is an integer of 0 to 11. When b3 is 1, RB5 is a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms, a hydroxy group, a nitro group, or a halogen atom. When b3 is 2 or more, a plurality of RB5s are the same or different and are each a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms, a hydroxy group, a nitro group or a halogen atom, or these groups are combined with each other. These are part of a ring structure having 4 to 20 ring members formed together with the carbon chain to which they are bonded. n bb is an integer of 0 to 3.
上記RB3、RB4又はRB5で表される炭素数1〜20の1価の有機基としては、例えば炭素数1〜20の1価の炭化水素基、この炭化水素基の炭素−炭素間又は結合手側の末端に2価のヘテロ原子含有基を含む1価の基(g)、上記炭化水素基及び基(g)が有する水素原子の一部又は全部をヘテロ原子含有基で置換した1価の基等が挙げられる。 The R B3, as the monovalent organic group R B4 or having 1 to 20 carbon atoms represented by R B5, for example, a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, the carbon of the hydrocarbon group - carbon-carbon Alternatively, a monovalent group (g) containing a divalent hetero atom-containing group at the terminal on the bond side, and part or all of the hydrogen atoms of the hydrocarbon group and the group (g) are substituted with a hetero atom-containing group. Monovalent groups and the like can be mentioned.
RB3及びRB4としては、炭素数1〜20の1価の非置換の炭化水素基又は水素原子が置換基により置換された炭化水素基が好ましく、炭素数6〜18の1価の非置換の芳香族炭化水素基又は水素原子が置換基により置換された芳香族炭化水素基がより好ましく、置換又は非置換のフェニル基がさらに好ましく、非置換のフェニル基が特に好ましい。 The R B3 and R B4, preferably a hydrocarbon radical monovalent unsubstituted hydrocarbon group or a hydrogen atom having 1 to 20 carbon atoms is substituted by a substituent, unsubstituted monovalent C6-18 Is more preferably an aromatic hydrocarbon group or an aromatic hydrocarbon group in which a hydrogen atom is substituted by a substituent, more preferably a substituted or unsubstituted phenyl group, and particularly preferably an unsubstituted phenyl group.
上記RB3及びRB4として表される炭素数1〜20の1価の炭化水素基が有する水素原子を置換していてもよい置換基としては、置換若しくは非置換の炭素数1〜20の1価の炭化水素基、−OSO2−Rk、−SO2−Rk、−ORk、−COORk、−O−CO−Rk、−O−Rkk−COORk、−Rkk−CO−Rk又は−S−Rkが好ましい。Rkは、炭素数1〜10の1価の炭化水素基である。Rkkは、単結合又は炭素数1〜10の2価の炭化水素基である。 Examples of the substituent which may substitute a hydrogen atom of the monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms represented by RB3 and RB4 include a substituted or unsubstituted 1 to 20 carbon atom. Divalent hydrocarbon group, -OSO 2 -R k , -SO 2 -R k , -OR k , -COOR k , -O-CO-R k , -O-R kk -COOR k , -R kk -CO -R k, or -S-R k are preferred. R k is a monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms. R kk is a single bond or a divalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms.
RB5としては、置換若しくは非置換の炭素数1〜20の1価の炭化水素基、−OSO2−Rk、−SO2−Rk、−ORk、−COORk、−O−CO−Rk、−O−Rkk−COORk、−Rkk−CO−Rk又は−S−Rkが好ましい。Rkは、炭素数1〜10の1価の炭化水素基である。Rkkは、単結合又は炭素数1〜10の2価の炭化水素基である。
The
上記式(r−b)中、b4は、0〜9の整数である。b4が1の場合、RB6は、炭素数1〜20の1価の有機基、ヒドロキシ基、ニトロ基又はハロゲン原子である。b4が2以上の場合、複数のRB6は、互いに同一又は異なり、炭素数1〜20の1価の有機基、ヒドロキシ基、ニトロ基若しくはハロゲン原子であるか、又はこれらの基が互いに合わせられこれらが結合する炭素鎖と共に構成される環員数4〜20の環構造の一部である。b5は、0〜10の整数である。b5が1の場合、RB7は、炭素数1〜20の1価の有機基、ヒドロキシ基、ニトロ基又はハロゲン原子である。b5が2以上の場合、複数のRB7は、互いに同一又は異なり、炭素数1〜20の1価の有機基、ヒドロキシ基、ニトロ基若しくはハロゲン原子であるか、又はこれらの基が互いに合わせられこれらが結合する炭素原子若しくは炭素鎖と共に構成される環員数3〜20の環構造の一部である。nb2は、0〜3の整数である。RB8は、単結合又は炭素数1〜20の2価の有機基である。nb1は、0〜2の整数である。 In the above formula (rb), b4 is an integer of 0 to 9. When b4 is 1, RB6 is a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms, a hydroxy group, a nitro group, or a halogen atom. When b4 is 2 or more, a plurality of RB6s are the same or different from each other and are a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms, a hydroxy group, a nitro group or a halogen atom, or these groups are combined with each other. These are part of a ring structure having 4 to 20 ring members formed together with the carbon chain to which they are bonded. b5 is an integer of 0 to 10. When b5 is 1, RB7 is a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms, a hydroxy group, a nitro group, or a halogen atom. When b5 is 2 or more, a plurality of RB7s are the same or different and are each a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms, a hydroxy group, a nitro group, or a halogen atom, or these groups are combined with each other. These are part of a ring structure having 3 to 20 ring members formed together with the carbon atom or carbon chain to which they are bonded. nb2 is an integer of 0 to 3. RB8 is a single bond or a divalent organic group having 1 to 20 carbon atoms. nb1 is an integer of 0 to 2.
上記RB6及びRB7としては、置換若しくは非置換の炭素数1〜20の1価の炭化水素基、−ORk、−COORk、−O−CO−Rk、−O−Rkk−COORk又は−Rkk−CO−Rkが好ましい。Rkは、炭素数1〜10の1価の炭化水素基である。Rkkは、単結合又は炭素数1〜10の2価の炭化水素基である。 As the R B6 and R B7, 1 monovalent hydrocarbon group substituted or unsubstituted C 1~20, -OR k, -COOR k, -O-CO-R k, -O-R kk -COOR k or -R kk -CO-R k is preferred. R k is a monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms. R kk is a single bond or a divalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms.
上記式(r−c)中、b6は、0〜5の整数である。b6が1の場合、RB9は、炭素数1〜20の1価の有機基、ヒドロキシ基、ニトロ基又はハロゲン原子である。b6が2以上の場合、複数のRB9は、互いに同一又は異なり、炭素数1〜20の1価の有機基、ヒドロキシ基、ニトロ基若しくはハロゲン原子であるか、又はこれらの基が互いに合わせられこれらが結合する炭素鎖と共に構成される環員数4〜20の環構造の一部である。b7は、0〜5の整数である。b7が1の場合、RB10は、炭素数1〜20の1価の有機基、ヒドロキシ基、ニトロ基又はハロゲン原子である。b7が2以上の場合、複数のRB10は、互いに同一又は異なり、炭素数1〜20の1価の有機基、ヒドロキシ基、ニトロ基若しくはハロゲン原子であるか、又はこれらの基が互いに合わせられこれらが結合する炭素鎖と共に構成される環員数4〜20の環構造の一部である。 In the above formula (rc), b6 is an integer of 0 to 5. When b6 is 1, RB9 is a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms, a hydroxy group, a nitro group, or a halogen atom. When b6 is 2 or more, a plurality of RB9s are the same or different from each other and are a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms, a hydroxy group, a nitro group, or a halogen atom, or these groups are combined with each other. These are part of a ring structure having 4 to 20 ring members formed together with the carbon chain to which they are bonded. b7 is an integer of 0 to 5. When b7 is 1, RB10 is a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms, a hydroxy group, a nitro group, or a halogen atom. When b7 is 2 or more, a plurality of RB10s are the same or different from each other and are a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms, a hydroxy group, a nitro group, or a halogen atom, or these groups are combined with each other. These are part of a ring structure having 4 to 20 ring members formed together with the carbon chain to which they are bonded.
上記RB9及びRB10としては、置換若しくは非置換の炭素数1〜20の1価の炭化水素基、−OSO2−Rk、−SO2−Rk、−ORk、−COORk、−O−CO−Rk、−O−Rkk−COORk、−Rkk−CO−Rk、−S−Rk又はこれらの基のうちの2つ以上が互いに合わせられ構成される環構造が好ましい。Rkは、炭素数1〜10の1価の炭化水素基である。Rkkは、単結合又は炭素数1〜10の2価の炭化水素基である。 Examples of the R B9 and R B10, 1 monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms substituted or unsubstituted, -OSO 2 -R k, -SO 2 -R k, -OR k, -COOR k, - O-CO-R k , -OR kk -COOR k , -R kk -CO-R k , -SR k or a ring structure formed by combining two or more of these groups with each other. preferable. R k is a monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms. R kk is a single bond or a divalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms.
RB5、RB6、RB7、RB9又はRB10で表される炭素数1〜20の1価の炭化水素基としては、例えば
メチル基、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基等の直鎖状のアルキル基;
i−プロピル基、i−ブチル基、sec−ブチル基、t−ブチル基等の分岐状のアルキル基;
フェニル基、トリル基、キシリル基、メシチル基、ナフチル基等のアリール基;
ベンジル基、フェネチル基等のアラルキル基等が挙げられる。
R B5, examples of the monovalent hydrocarbon group R B6, R B7, R B9 or having 1 to 20 carbon atoms represented by R B10, a methyl group, an ethyl group, n- propyl group, n- butyl group A linear alkyl group;
branched alkyl groups such as i-propyl group, i-butyl group, sec-butyl group, t-butyl group;
Aryl groups such as phenyl, tolyl, xylyl, mesityl, and naphthyl;
And aralkyl groups such as benzyl group and phenethyl group.
RB8で表される2価の有機基としては、例えば上記式(r−a)のRB3、RB4及びRB5として例示した炭素数1〜20の1価の有機基から1個の水素原子を除いた基等が挙げられる。 The divalent organic group represented by R B8, for example, the formula (r-a) of the R B3, R B4 and one hydrogen from a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms exemplified as R B5 Examples thereof include groups excluding atoms.
上記RB5、RB6、RB7、RB9又はRB10で表される炭化水素基が有する水素原子を置換していてもよい置換基としては、例えばフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等のハロゲン原子、ヒドロキシ基、カルボキシ基、シアノ基、ニトロ基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、アルコキシカルボニルオキシ基、アシル基、アシロキシ基等が挙げられる。これらの中で、ハロゲン原子が好ましく、フッ素原子がより好ましい。 Examples of the substituent which may substitute a hydrogen atom of the hydrocarbon group represented by R B5 , R B6 , R B7 , R B9 or R B10 include, for example, a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom and an iodine atom. And the like, a halogen atom, a hydroxy group, a carboxy group, a cyano group, a nitro group, an alkoxy group, an alkoxycarbonyl group, an alkoxycarbonyloxy group, an acyl group, an acyloxy group and the like. Among these, a halogen atom is preferred, and a fluorine atom is more preferred.
RB5、RB6、RB7、RB9及びRB10としては、非置換の直鎖状若しくは分岐状の1価のアルキル基、1価のフッ素化アルキル基、非置換の1価の芳香族炭化水素基、−OSO2−Rk又は−SO2−Rkが好ましく、フッ素化アルキル基又は非置換の1価の芳香族炭化水素基がより好ましく、フッ素化アルキル基がさらに好ましい。 As R B5 , R B6 , R B7 , R B9 and R B10 , an unsubstituted linear or branched monovalent alkyl group, a monovalent fluorinated alkyl group, an unsubstituted monovalent aromatic hydrocarbon hydrogen group, -OSO 2 -R k, or -SO 2 -R k, more preferably a fluorinated alkyl group or an unsubstituted monovalent aromatic hydrocarbon group, more preferably a fluorinated alkyl group.
式(r−a)におけるb3としては、0〜2が好ましく、0又は1がより好ましく、0がさらに好ましい。nbbとしては、0又は1が好ましく、0がより好ましい。式(r−b)におけるb4としては、0〜2が好ましく、0又は1がより好ましく、0がさらに好ましい。b5としては、0〜2が好ましく、0又は1がより好ましく、0がさらに好ましい。nb2としては、2又は3が好ましく、2がより好ましい。nb1としては、0又は1が好ましく、0がより好ましい。式(r−c)におけるb6及びb7としては、0〜2が好ましく、0又は1がより好ましく、0がさらに好ましい。 B3 in the formula (r-a) is preferably 0 to 2, more preferably 0 or 1, and still more preferably 0. As n bb , 0 or 1 is preferable, and 0 is more preferable. B4 in Formula (rb) is preferably 0 to 2, more preferably 0 or 1, and still more preferably 0. b5 is preferably 0 to 2, more preferably 0 or 1, and still more preferably 0. nb2 is preferably 2 or 3, and more preferably 2. As n b1 , 0 or 1 is preferable, and 0 is more preferable. As b6 and b7 in the formula (rc), 0 to 2 are preferable, 0 or 1 is more preferable, and 0 is further preferable.
T+としては、これらの中で、カチオン(r−a)が好ましく、トリフェニルスルホニウムカチオンがより好ましい。 As T + , among these, a cation (ra) is preferable, and a triphenylsulfonium cation is more preferable.
[B]酸発生剤としては、スルホン酸を発生する酸発生剤として、例えば下記式(3−1)〜(3−20)で表される化合物(以下、「化合物(3−1)〜(3−20)」ともいう)、イミド酸を発生する酸発生剤として、例えば下記式(4−1)〜(4−3)で表される化合物(以下、「化合物(4−1)〜(4−3)」ともいう)等が挙げられる。 [B] As the acid generator that generates sulfonic acid, for example, compounds represented by the following formulas (3-1) to (3-20) (hereinafter, “compounds (3-1) to (3) 3-20) "), as an acid generator for generating imidic acid, for example, compounds represented by the following formulas (4-1) to (4-3) (hereinafter, referred to as" compounds (4-1) to (4) 4-3) ").
上記式(3−1)〜(3−20)及び(4−1)〜(4−3)中、T+は、1価の感放射線性オニウムカチオンである。 In the above formulas (3-1) to (3-20) and (4-1) to (4-3), T + is a monovalent radiation-sensitive onium cation.
また、[B]酸発生体としては、下記式(3’)で表される構造単位を有する重合体等の酸発生体の構造が[A]重合体成分等の一部として組み込まれた重合体が挙げられる。 Further, as the acid generator [B], the structure of an acid generator such as a polymer having a structural unit represented by the following formula (3 ') is incorporated as a part of the polymer component [A]. Coalescence.
上記式(3’)中、Rp7は、水素原子又はメチル基である。L4は、単結合又は、−COO−又は2価のカルボニルオキシ炭化水素基である。Rp8は、炭素数1〜10のフッ素化アルカンジイル基である。T+は、1価の感放射線性オニウムカチオンである。なお、L4が−COO−又は2価のカルボニルオキシ炭化水素基である場合、これらの基のカルボニル炭素原子がRp7が結合する炭素原子に結合する。 In the above formula (3 ′), R p7 is a hydrogen atom or a methyl group. L 4 is a single bond or —COO— or a divalent carbonyloxy hydrocarbon group. R p8 is a fluorinated alkanediyl group having 1 to 10 carbon atoms. T + is a monovalent radiation-sensitive onium cation. When L 4 is —COO— or a divalent carbonyloxy hydrocarbon group, the carbonyl carbon atom of these groups is bonded to the carbon atom to which R p7 is bonded.
Rp7としては、上記式(3’)で表される構造単位を与える単量体の共重合性の観点から、メチル基が好ましい。 As R p7 , a methyl group is preferable from the viewpoint of copolymerizability of a monomer giving a structural unit represented by the above formula (3 ′).
L4としては、2価のカルボニルオキシ炭化水素基が好ましく、カルボニルオキシアルカンジイル基又はカルボニルオキシアルカンジイルアレーンジイル基がより好ましい。 The L 4, preferably a divalent carbonyloxy hydrocarbon group, a carbonyl oxy alkanediyl group or carbonyloxy alkanediyl arene diyl group are more preferable.
Rp8としては、炭素数1〜4のフッ素化アルカンジイル基が好ましく、炭素数1〜4のパーフルオロアルカンジイル基がより好ましく、ヘキサフルオロプロパンジイル基がさらに好ましい。 As R p8 , a fluorinated alkanediyl group having 1 to 4 carbon atoms is preferable, a perfluoroalkanediyl group having 1 to 4 carbon atoms is more preferable, and a hexafluoropropanediyl group is further preferable.
[B]酸発生剤としては、化合物(3)が好ましく、化合物(3−2)、(3−11)、(3−12)、(3−13)、(3−15)又は(3−20)がより好ましい。 [B] As the acid generator, compound (3) is preferable, and compound (3-2), (3-11), (3-12), (3-13), (3-15) or (3- 20) is more preferred.
[B]酸発生体が[B]酸発生剤の場合、[B]酸発生剤の含有量の下限としては、[A]重合体成分100質量部に対して、0.1質量部が好ましく、1質量部がより好ましく、5質量部がさらに好ましく、10質量部が特に好ましい。上記含有量の上限としては、50質量部が好ましく、40質量部がより好ましく、30質量部がさらに好ましく、25質量部が特に好ましい。[B]酸発生剤の含有量を上記範囲とすることで、当該感放射線性樹脂組成物は、感度及び現像性が向上し、その結果、欠陥抑制性及びLWR性能をより向上させることができる。[B]酸発生体は、1種又は2種以上を含有することができる。 When the acid generator [B] is an acid generator [B], the lower limit of the content of the acid generator [B] is preferably 0.1 part by mass with respect to 100 parts by mass of the polymer component [A]. 1 part by mass is more preferable, 5 parts by mass is more preferable, and 10 parts by mass is particularly preferable. As a maximum of the above-mentioned content, 50 mass parts is preferred, 40 mass parts is more preferred, 30 mass parts is still more preferred, and 25 mass parts is especially preferred. [B] By setting the content of the acid generator in the above range, the radiation-sensitive resin composition has improved sensitivity and developability, and as a result, defect suppression and LWR performance can be further improved. . [B] The acid generator may contain one type or two or more types.
<[C]酸拡散制御体>
[C]酸拡散制御体は、露光により[B]酸発生体等から生じる酸のレジスト膜中における拡散現象を制御し、非露光領域における好ましくない化学反応を抑制する効果を奏する。また、感放射線性樹脂組成物の貯蔵安定性が向上すると共に、レジストとしての解像度がより向上する。さらに、露光から現像処理まで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感放射線性樹脂組成物が得られる。当該感放射線性樹脂組成物における[C]酸拡散制御体の含有形態としては、低分子化合物(以下、適宜「[C]酸拡散制御剤」ともいう)の形態でも、[A]重合体成分等の重合体の一部として組み込まれた形態でも、これらの両方の形態でもよい。
<[C] Acid diffusion controller>
[C] The acid diffusion controller has the effect of controlling the diffusion phenomenon of the acid generated from the [B] acid generator or the like in the resist film by exposure, and suppressing an undesired chemical reaction in the non-exposed area. Further, the storage stability of the radiation-sensitive resin composition is improved, and the resolution as a resist is further improved. Further, a change in the line width of the resist pattern due to a change in the withdrawal time from exposure to development can be suppressed, and a radiation-sensitive resin composition having excellent process stability can be obtained. The [C] acid diffusion controller may be contained in the radiation-sensitive resin composition in the form of a low molecular weight compound (hereinafter, also referred to as “[C] acid diffusion controller” as appropriate) or the [A] polymer component. Or a form incorporated as a part of the polymer.
[C]酸拡散制御剤としては、例えば窒素原子含有化合物、露光により感光し弱酸を発生する光崩壊性塩基等が挙げられる。 [C] Examples of the acid diffusion controller include a nitrogen atom-containing compound and a photo-degradable base that is exposed to light to generate a weak acid.
窒素原子含有化合物としては、例えばトリペンチルアミン、トリオクチルアミン等のアミン化合物、ホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド等のアミド基含有化合物、尿素、1,1−ジメチルウレア等のウレア化合物、ピリジン、N−(ウンデシルカルボニルオキシエチル)モルホリン、N−t−ペンチルオキシカルボニル−4−ヒドロキシピペリジン等の含窒素複素環化合物などが挙げられる。 Examples of the nitrogen atom-containing compound include amine compounds such as tripentylamine and trioctylamine, amide group-containing compounds such as formamide and N, N-dimethylacetamide, urea compounds such as urea and 1,1-dimethylurea, and pyridine. Examples include nitrogen-containing heterocyclic compounds such as N- (undecylcarbonyloxyethyl) morpholine and Nt-pentyloxycarbonyl-4-hydroxypiperidine.
光崩壊性塩基としては、例えば露光により分解するオニウムカチオンと弱酸のアニオンとを含む化合物等が挙げられる。光崩壊性塩基は、露光部において、オニウムカチオンが分解して生じるプロトンと、弱酸のアニオンとから弱酸が発生するので、酸拡散制御性が低下する。 Examples of the photodisintegrable base include a compound containing an onium cation decomposed by exposure to light and an anion of a weak acid. In the photodegradable base, a weak acid is generated from the proton generated by the decomposition of the onium cation and the anion of the weak acid in the exposed portion, so that the acid diffusion controllability is reduced.
光崩壊性塩基としては、例えば下記式で表される化合物、上記式(3)で表される化合物(np3が0であり、Rp3及びRp4がそれぞれ独立して、水素原子または炭素数1〜20の1価の炭化水素基である場合)等が挙げられる。 Examples of the photodisintegrable base include a compound represented by the following formula, a compound represented by the above formula (3) (where n p3 is 0, R p3 and R p4 are each independently a hydrogen atom or a carbon atom And a monovalent hydrocarbon group of 1 to 20).
当該感放射線性樹脂組成物が[C]酸拡散制御剤を含有する場合、[C]酸拡散制御剤の含有量の下限としては、[A]重合体成分100質量部に対して、0.1質量部が好ましく、0.5質量部がより好ましく、1質量部がさらに好ましい。上記含有量の上限としては、20質量部が好ましく、10質量部がより好ましく、5質量部がさらに好ましい。 When the radiation-sensitive resin composition contains the [C] acid diffusion controller, the lower limit of the content of the [C] acid diffusion controller is 0.1 to 100 parts by mass of the [A] polymer component. 1 part by mass is preferable, 0.5 part by mass is more preferable, and 1 part by mass is further preferable. As a maximum of the above-mentioned content, 20 mass parts is preferred, 10 mass parts is more preferred, and 5 mass parts is still more preferred.
当該感放射線性樹脂組成物が[C]酸拡散制御剤を含有する場合、[C]酸拡散制御剤の含有量の下限としては、[B]酸発生剤100モル%に対して、1モル%が好ましく、5モル%がより好ましく、10モル%がさらに好ましい。上記含有量の上限としては、250モル%が好ましく、150モル%がより好ましく、100モル%がさらに好ましい。 When the radiation-sensitive resin composition contains the acid diffusion controller [C], the lower limit of the content of the acid diffusion controller [C] is 1 mol per 100 mol% of the acid generator [B]. % Is preferable, 5 mol% is more preferable, and 10 mol% is further preferable. As a maximum of the above-mentioned content, 250 mol% is preferred, 150 mol% is more preferred, and 100 mol% is still more preferred.
[C]酸拡散制御剤の含有量を上記範囲とすることで、当該感放射線性樹脂組成物の欠陥抑制性及びLWR性能をより向上させることができる。[C]酸拡散制御体は、1種又は2種以上を含有することができる。 [C] By controlling the content of the acid diffusion controller in the above range, the defect suppressing property and the LWR performance of the radiation-sensitive resin composition can be further improved. [C] The acid diffusion controller may contain one type or two or more types.
<[D]溶媒>
当該感放射線性樹脂組成物は、通常、[D]溶媒を含有する。[D]溶媒は、少なくとも[A]重合体成分、[B]酸発生体及び所望により含有される任意成分を溶解又は分散可能な溶媒であれば特に限定されない。
<[D] solvent>
The radiation-sensitive resin composition usually contains a [D] solvent. The solvent [D] is not particularly limited as long as it is a solvent capable of dissolving or dispersing at least the polymer component [A], the acid generator [B] and optional components contained as desired.
[D]溶媒としては、例えばアルコール系溶媒、エーテル系溶媒、ケトン系溶媒、アミド系溶媒、エステル系溶媒、炭化水素系溶媒等が挙げられる。 [D] The solvent includes, for example, alcohol solvents, ether solvents, ketone solvents, amide solvents, ester solvents, hydrocarbon solvents and the like.
アルコール系溶媒としては、例えば
4−メチル−2−ペンタノール、n−ヘキサノール等の炭素数1〜18の脂肪族モノアルコール系溶媒;
シクロヘキサノール等の炭素数3〜18の脂環式モノアルコール系溶媒;
1,2−プロピレングリコール等の炭素数2〜18の多価アルコール系溶媒;
1−メトキシ−2−プロパノール等の炭素数3〜19の多価アルコール部分エーテル系溶媒などが挙げられる。
Examples of the alcohol-based solvent include aliphatic monoalcohol-based solvents having 1 to 18 carbon atoms, such as 4-methyl-2-pentanol and n-hexanol;
An alicyclic monoalcohol solvent having 3 to 18 carbon atoms such as cyclohexanol;
A polyhydric alcohol solvent having 2 to 18 carbon atoms such as 1,2-propylene glycol;
Examples thereof include polyhydric alcohol partial ether solvents having 3 to 19 carbon atoms such as 1-methoxy-2-propanol.
エーテル系溶媒としては、例えば
ジエチルエーテル、ジプロピルエーテル、ジブチルエーテル、ジペンチルエーテル、ジイソアミルエーテル、ジヘキシルエーテル、ジヘプチルエーテル等のジアルキルエーテル系溶媒;
テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン等の環状エーテル系溶媒;
ジフェニルエーテル、アニソール等の芳香環含有エーテル系溶媒などが挙げられる。
Examples of the ether solvent include dialkyl ether solvents such as diethyl ether, dipropyl ether, dibutyl ether, dipentyl ether, diisoamyl ether, dihexyl ether, and diheptyl ether;
Cyclic ether solvents such as tetrahydrofuran and tetrahydropyran;
Examples include aromatic ring-containing ether solvents such as diphenyl ether and anisole.
ケトン系溶媒としては、例えば
アセトン、メチルエチルケトン、メチル−n−プロピルケトン、メチル−n−ブチルケトン、ジエチルケトン、メチル−iso−ブチルケトン、2−ヘプタノン、エチル−n−ブチルケトン、メチル−n−ヘキシルケトン、ジ−iso−ブチルケトン、トリメチルノナノン等の鎖状ケトン系溶媒:
シクロペンタノン、シクロヘキサノン、シクロヘプタノン、シクロオクタノン、メチルシクロヘキサノン等の環状ケトン系溶媒:
2,4−ペンタンジオン、アセトニルアセトン、アセトフェノン等が挙げられる。
Examples of the ketone solvent include acetone, methyl ethyl ketone, methyl-n-propyl ketone, methyl-n-butyl ketone, diethyl ketone, methyl-iso-butyl ketone, 2-heptanone, ethyl-n-butyl ketone, methyl-n-hexyl ketone, Chain ketone solvents such as di-iso-butyl ketone and trimethylnonanone:
Cyclic ketone solvents such as cyclopentanone, cyclohexanone, cycloheptanone, cyclooctanone and methylcyclohexanone:
Examples thereof include 2,4-pentanedione, acetonylacetone, and acetophenone.
アミド系溶媒としては、例えば
N,N’−ジメチルイミダゾリジノン、N−メチルピロリドン等の環状アミド系溶媒;
N−メチルホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジエチルホルムアミド、アセトアミド、N−メチルアセトアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチルプロピオンアミド等の鎖状アミド系溶媒などが挙げられる。
Examples of the amide solvent include cyclic amide solvents such as N, N'-dimethylimidazolidinone and N-methylpyrrolidone;
Chain amide solvents such as N-methylformamide, N, N-dimethylformamide, N, N-diethylformamide, acetamide, N-methylacetamide, N, N-dimethylacetamide, N-methylpropionamide and the like.
エステル系溶媒としては、例えば
酢酸n−ブチル、乳酸エチル等のモノカルボン酸エステル系溶媒;
酢酸プロピレングリコール等の多価アルコールカルボキシレート系溶媒;
酢酸プロピレングリコールモノメチルエーテル等の多価アルコール部分エーテルカルボキシレート系溶媒;
シュウ酸ジエチル等の多価カルボン酸ジエステル系溶媒;
ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート等のカーボネート系溶媒などが挙げられる。
Examples of the ester solvent include monocarboxylic acid ester solvents such as n-butyl acetate and ethyl lactate;
Polyhydric alcohol carboxylate solvents such as propylene glycol acetate;
Polyhydric alcohol partial ether carboxylate solvents such as propylene glycol monomethyl ether acetate;
Polyvalent carboxylic acid diester solvents such as diethyl oxalate;
Examples thereof include carbonate solvents such as dimethyl carbonate and diethyl carbonate.
炭化水素系溶媒としては、例えば
n−ペンタン、n−ヘキサン等の炭素数5〜12の脂肪族炭化水素系溶媒;
トルエン、キシレン等の炭素数6〜16の芳香族炭化水素系溶媒等が挙げられる。
Examples of the hydrocarbon solvent include aliphatic hydrocarbon solvents having 5 to 12 carbon atoms such as n-pentane and n-hexane;
Examples thereof include aromatic hydrocarbon solvents having 6 to 16 carbon atoms such as toluene and xylene.
これらの中で、エステル系溶媒及び/又はケトン系溶媒が好ましく、多価アルコール部分エーテルカルボキシレート系溶媒及び/又は環状ケトン系溶媒がより好ましく、酢酸プロピレングリコールモノメチルエーテル及び/又はシクロヘキサノンがさらに好ましい。[D]溶媒は、1種又は2種以上を含有することができる。 Of these, ester solvents and / or ketone solvents are preferred, polyhydric alcohol partial ether carboxylate solvents and / or cyclic ketone solvents are more preferred, and propylene glycol monomethyl ether acetate and / or cyclohexanone are even more preferred. [D] The solvent may contain one type or two or more types.
<その他の任意成分>
その他の任意成分としては、例えば界面活性剤等が挙げられる。当該感放射線性樹脂組成物は、その他の任意成分をそれぞれ1種又は2種以上含有していてもよい。
<Other optional components>
Other optional components include, for example, surfactants. The radiation-sensitive resin composition may contain one or more other optional components.
界面活性剤は、塗工性、ストリエーション、現像性等を改良する効果を奏する。界面活性剤としては、例えばポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル、ポリオキシエチレンn−オクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンn−ノニルフェニルエーテル、ポリエチレングリコールジラウレート、ポリエチレングリコールジステアレート等のノニオン系界面活性剤;市販品としては、KP341(信越化学工業(株))、ポリフローNo.75、同No.95(以上、共栄社化学(株))、エフトップEF301、同EF303、同EF352(以上、トーケムプロダクツ(株))、メガファックF171、同F173(以上、DIC(株))、フロラードFC430、同FC431(以上、住友スリーエム(株))、アサヒガードAG710、サーフロンS−382、同SC−101、同SC−102、同SC−103、同SC−104、同SC−105、同SC−106(以上、旭硝子(株))等が挙げられる。 Surfactants have the effect of improving coatability, striation, developability, and the like. Examples of the surfactant include polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene stearyl ether, polyoxyethylene oleyl ether, polyoxyethylene n-octylphenyl ether, polyoxyethylene n-nonylphenyl ether, polyethylene glycol dilaurate, and polyethylene glycol dilaurate. Nonionic surfactants such as stearate; as commercial products, KP341 (Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), Polyflow No. 75; 95 (Kyoeisha Chemical Co., Ltd.), F-Top EF301, EF303, EF352 (Tokchem Products, Ltd.), Megafac F171, F173 (DIC, DIC), Florard FC430, FC431 (above, Sumitomo 3M Limited), Asahi Guard AG710, Surflon S-382, SC-101, SC-102, SC-103, SC-104, SC-105, SC-106 ( As mentioned above, Asahi Glass Co., Ltd.) can be mentioned.
当該感放射線性樹脂組成物が界面活性剤を含有する場合、界面活性剤の含有量の上限としては、[A]重合体成分100質量部に対して、2質量部が好ましい。上記含有量の下限としては、例えば0.1質量部である。 When the radiation-sensitive resin composition contains a surfactant, the upper limit of the surfactant content is preferably 2 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polymer component (A). The lower limit of the content is, for example, 0.1 part by mass.
<感放射線性樹脂組成物の調製方法>
当該感放射線性樹脂組成物は、例えば[A]重合体成分、[B]酸発生体、[D]溶媒及び必要に応じて[C]酸拡散制御体等の任意成分を所定の割合で混合し、好ましくは、得られた混合物を孔径0.2μm程度のメンブランフィルターでろ過することにより調製することができる。
<Method of preparing radiation-sensitive resin composition>
The radiation-sensitive resin composition is prepared by mixing arbitrary components such as a polymer component [A], an acid generator [B], a solvent [D] and, if necessary, an acid diffusion controller [C] at a predetermined ratio. Preferably, it can be prepared by filtering the obtained mixture with a membrane filter having a pore size of about 0.2 μm.
当該感放射線性樹脂組成物は、アルカリ現像液を用いるポジ型パターン形成用にも、有機溶媒含有現像液を用いるネガ型パターン形成用にも用いることができる。 The radiation-sensitive resin composition can be used both for forming a positive pattern using an alkali developer and for forming a negative pattern using a developer containing an organic solvent.
<レジストパターン形成方法>
当該レジストパターン形成方法は、基板に直接又は間接に当該感放射線性樹脂組成物を塗工する工程(以下、「塗工工程」ともいう)と、上記塗工工程により形成されたレジスト膜を露光する工程(以下、「露光工程」ともいう)と、上記露光されたレジスト膜を現像する工程(以下、「現像工程」ともいう)とを備える。
<Method of forming resist pattern>
The resist pattern forming method includes a step of directly or indirectly applying the radiation-sensitive resin composition to a substrate (hereinafter, also referred to as a “coating step”), and exposing the resist film formed by the coating step to light. (Hereinafter, also referred to as “exposure step”) and a step of developing the exposed resist film (hereinafter, also referred to as “development step”).
当該レジストパターン形成方法によれば、上述の当該感放射線性樹脂組成物を用いているので、感度を維持しつつ、欠陥が少なく、LWRが小さいレジストパターンを形成することができる。以下、各工程について説明する。 According to the method for forming a resist pattern, since the radiation-sensitive resin composition described above is used, a resist pattern with few defects and a small LWR can be formed while maintaining sensitivity. Hereinafter, each step will be described.
[塗工工程]
本工程では、基板に直接又は間接に当該感放射線性樹脂組成物を塗工する。これによりレジスト膜が形成される。基板としては、例えばシリコンウェハ、二酸化シリコン、アルミニウムで被覆されたウェハ等の従来公知のもの等が挙げられる。また、基板に間接に当該感放射線性樹脂組成物を塗工する場合としては、例えば基板上に形成された反射防止膜に当該感放射線性樹脂組成物を塗工することなどが挙げられる。このような反射防止膜としては、例えば特公平6−12452号公報や特開昭59−93448号公報等に開示されている有機系又は無機系の反射防止膜などが挙げられる。塗工方法としては、例えば回転塗工(スピンコーティング)、流延塗工、ロール塗工等が挙げられる。塗工した後に、必要に応じて、塗膜中の溶媒を揮発させるため、プレベーク(PB)を行ってもよい。PBの温度の下限としては、60℃が好ましく、80℃がより好ましい。上記温度の上限としては、150℃が好ましく、140℃がより好ましい。PBの時間の下限としては、5秒が好ましく、10秒がより好ましい。上記時間の下限としては、600秒が好ましく、300秒がより好ましい。形成されるレジスト膜の平均厚みの下限としては、10nmが好ましく、20nmがより好ましい。上記平均厚みの上限としては、1,000nmが好ましく、500nmがより好ましい。
[Coating process]
In this step, the radiation-sensitive resin composition is applied directly or indirectly to the substrate. As a result, a resist film is formed. Examples of the substrate include conventionally known substrates such as a silicon wafer, silicon dioxide, and a wafer coated with aluminum. In the case where the radiation-sensitive resin composition is applied to the substrate indirectly, for example, the radiation-sensitive resin composition is applied to an antireflection film formed on the substrate. Examples of such an antireflection film include an organic or inorganic antireflection film disclosed in Japanese Patent Publication No. 6-12452 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-93448. Examples of the coating method include spin coating, spin coating, roll coating, and the like. After the application, if necessary, a pre-bake (PB) may be performed to volatilize the solvent in the coating film. The lower limit of the PB temperature is preferably 60 ° C, more preferably 80 ° C. As an upper limit of the above-mentioned temperature, 150 ° C is preferred and 140 ° C is more preferred. The lower limit of the PB time is preferably 5 seconds, and more preferably 10 seconds. As a lower limit of the above-mentioned time, 600 seconds are preferred and 300 seconds are more preferred. The lower limit of the average thickness of the formed resist film is preferably 10 nm, more preferably 20 nm. The upper limit of the average thickness is preferably 1,000 nm, more preferably 500 nm.
[露光工程]
本工程では、上記塗工工程により形成されたレジスト膜を露光する。この露光は、フォトマスクを介して(場合によっては、水等の液浸媒体を介して)露光光を照射することにより行う。露光光としては、目的とするパターンの線幅等に応じて、例えば可視光線、紫外線、遠紫外線、EUV、X線、γ線等の電磁波;電子線、α線等の荷電粒子線などが挙げられる。これらの中でも、遠紫外線、EUV又は電子線が好ましく、ArFエキシマレーザー光(波長193nm)、KrFエキシマレーザー光(波長248nm)、EUV又は電子線がより好ましく、ArFエキシマレーザー光、EUV又は電子線がさらに好ましく、EUV又は電子線が特に好ましい。
[Exposure process]
In this step, the resist film formed in the coating step is exposed. This exposure is performed by irradiating exposure light via a photomask (in some cases, via an immersion medium such as water). Examples of the exposure light include, for example, electromagnetic waves such as visible light, ultraviolet light, far ultraviolet light, EUV, X-rays, and γ-rays; and charged particle beams such as electron beams and α-rays, depending on the line width of the target pattern. Can be Among them, far ultraviolet rays, EUV or electron beams are preferable, ArF excimer laser light (wavelength 193 nm), KrF excimer laser light (wavelength 248 nm), EUV or electron beam are more preferable, and ArF excimer laser light, EUV or electron beam is preferable. Even more preferred is EUV or electron beam.
上記露光の後、ポストエクスポージャーベーク(PEB)を行い、レジスト膜の露光された部分において、露光により[B]酸発生体等から発生した酸による[A]重合体成分等が有する酸解離性基(a)の解離を促進させることが好ましい。このPEBによって、露光部と未露光部とで現像液に対する溶解性の差を増大させることができる。PEBの温度の下限としては、50℃が好ましく、80℃がより好ましく、100℃がさらに好ましい。上記温度の上限としては、180℃が好ましく、130℃がより好ましい。PEBの時間の下限としては、5秒が好ましく、10秒がより好ましく、30秒がさらに好ましい。上記時間の上限としては、600秒が好ましく、300秒がより好ましく、100秒がさらに好ましい。 After the above-mentioned exposure, post-exposure bake (PEB) is performed, and in the exposed portion of the resist film, [B] an acid dissociable group of a polymer component or the like due to an acid generated from an acid generator or the like by the exposure. Preferably, the dissociation of (a) is promoted. By this PEB, the difference in solubility in the developing solution between the exposed part and the unexposed part can be increased. The lower limit of the temperature of PEB is preferably 50 ° C, more preferably 80 ° C, and still more preferably 100 ° C. The upper limit of the temperature is preferably 180 ° C, more preferably 130 ° C. The lower limit of the PEB time is preferably 5 seconds, more preferably 10 seconds, and even more preferably 30 seconds. The upper limit of the time is preferably 600 seconds, more preferably 300 seconds, and even more preferably 100 seconds.
[現像工程]
本工程では、上記露光されたレジスト膜を現像する。これにより、所定のレジストパターンを形成することができる。現像後は、水又はアルコール等のリンス液で洗浄し、乾燥することが一般的である。現像工程における現像方法は、アルカリ現像であっても、有機溶媒現像であってもよい。
[Development step]
In this step, the exposed resist film is developed. Thereby, a predetermined resist pattern can be formed. After development, it is common to wash with water or a rinse solution such as alcohol and dry. The developing method in the developing step may be alkali developing or organic solvent developing.
アルカリ現像の場合、現像に用いる現像液としては、例えば水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、けい酸ナトリウム、メタけい酸ナトリウム、アンモニア水、エチルアミン、n−プロピルアミン、ジエチルアミン、ジ−n−プロピルアミン、トリエチルアミン、メチルジエチルアミン、エチルジメチルアミン、トリエタノールアミン、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)、ピロール、ピペリジン、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−ノネン等のアルカリ性化合物の少なくとも1種を溶解したアルカリ水溶液等が挙げられる。これらの中で、TMAH水溶液が好ましく、2.38質量%TMAH水溶液がより好ましい。 In the case of alkali development, examples of a developer used for development include sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, sodium silicate, sodium metasilicate, aqueous ammonia, ethylamine, n-propylamine, diethylamine, di-n- Propylamine, triethylamine, methyldiethylamine, ethyldimethylamine, triethanolamine, tetramethylammonium hydroxide (TMAH), pyrrole, piperidine, choline, 1,8-diazabicyclo- [5.4.0] -7-undecene, 1 And an aqueous alkaline solution in which at least one kind of an alkaline compound such as 2,5-diazabicyclo- [4.3.0] -5-nonene is dissolved. Of these, a TMAH aqueous solution is preferable, and a 2.38% by mass TMAH aqueous solution is more preferable.
有機溶媒現像の場合、現像液としては、炭化水素系溶媒、エーテル系溶媒、エステル系溶媒、ケトン系溶媒、アルコール系溶媒等の有機溶媒、上記有機溶媒を含有する溶媒等が挙げられる。上記有機溶媒としては、例えば上述の感放射線性樹脂組成物の[D]溶媒として例示した溶媒の1種又は2種以上等が挙げられる。これらの中でも、エステル系溶媒又はケトン系溶媒が好ましい。エステル系溶媒としては、酢酸エステル系溶媒が好ましく、酢酸n−ブチルがより好ましい。ケトン系溶媒としては、鎖状ケトンが好ましく、2−ヘプタノンがより好ましい。現像液中の有機溶媒の含有量の下限としては、80質量%が好ましく、90質量%がより好ましく、95質量%がさらに好ましく、99質量%が特に好ましい。現像液中の有機溶媒以外の成分としては、例えば水、シリコーンオイル等が挙げられる。 In the case of organic solvent development, examples of the developing solution include organic solvents such as hydrocarbon solvents, ether solvents, ester solvents, ketone solvents, and alcohol solvents, and solvents containing the above organic solvents. Examples of the organic solvent include one or more of the solvents exemplified as the solvent [D] in the radiation-sensitive resin composition. Among these, ester solvents or ketone solvents are preferred. As the ester solvent, an acetate solvent is preferable, and n-butyl acetate is more preferable. As the ketone solvent, a chain ketone is preferable, and 2-heptanone is more preferable. The lower limit of the content of the organic solvent in the developer is preferably 80% by mass, more preferably 90% by mass, further preferably 95% by mass, and particularly preferably 99% by mass. Components other than the organic solvent in the developer include, for example, water and silicone oil.
現像方法としては、例えば現像液が満たされた槽中に基板を一定時間浸漬する方法(ディップ法)、基板表面に現像液を表面張力によって盛り上げて一定時間静止することで現像する方法(パドル法)、基板表面に現像液を噴霧する方法(スプレー法)、一定速度で回転している基板上に一定速度で現像液塗出ノズルをスキャンしながら現像液を塗出しつづける方法(ダイナミックディスペンス法)等が挙げられる。 As a developing method, for example, a method of dipping a substrate in a bath filled with a developing solution for a certain time (dip method), a method of raising the developing solution on the substrate surface by surface tension and stopping for a certain time (paddle method) ), A method of spraying a developing solution onto a substrate surface (spray method), a method of continuously applying a developing solution while scanning a developing solution application nozzle at a constant speed on a substrate rotating at a constant speed (dynamic dispense method). And the like.
当該レジストパターン形成方法により形成されるパターンとしては、例えばラインアンドスペースパターン、ホールパターン等が挙げられる。 Examples of the pattern formed by the resist pattern forming method include a line-and-space pattern and a hole pattern.
<重合体組成物>
当該重合体組成物は、[A]重合体成分を含有する。本明細書において、「重合体組成物」には、複数種の重合体の混合物だけでなく、1種の重合体も包含される。[A]重合体成分は、上述の当該感放射線性樹脂組成物に含有される[A]重合体成分として説明している。
<Polymer composition>
The polymer composition contains the polymer component (A). In the present specification, the “polymer composition” includes not only a mixture of plural kinds of polymers but also one kind of polymer. The polymer component [A] has been described as the polymer component [A] contained in the radiation-sensitive resin composition described above.
以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。実施例における物性値は下記のようにして測定した。 Hereinafter, the present invention will be specifically described based on examples, but the present invention is not limited to these examples. Physical properties in the examples were measured as follows.
[重量平均分子量(Mw)、数平均分子量(Mn)及び分散度(Mw/Mn)]
重合体成分のMw及びMnは、GPCカラム(東ソー(株)の「G2000HXL:2本、G3000HXL:1本、G4000HXL:1本」)を用い、流量:1.0mL/分、溶出溶媒:テトラヒドロフラン、試料濃度:1.0質量%、試料注入量:100μL、カラム温度:40℃、検出器:示差屈折計の分析条件で、単分散ポリスチレンを標準とするゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)により測定した。また、分散度(Mw/Mn)は、Mw及びMnの測定結果より算出した。
[Weight average molecular weight (Mw), number average molecular weight (Mn) and degree of dispersion (Mw / Mn)]
The Mw and Mn of the polymer component were measured using a GPC column ("G2000HXL: 2, G3000HXL: 1, G4000HXL: 1" of Tosoh Corporation) at a flow rate of 1.0 mL / min, and an eluting solvent of tetrahydrofuran. Sample concentration: 1.0% by mass, sample injection amount: 100 μL, column temperature: 40 ° C., detector: measured by gel permeation chromatography (GPC) using monodisperse polystyrene as a standard under the analysis conditions of a differential refractometer. The degree of dispersion (Mw / Mn) was calculated from the measurement results of Mw and Mn.
[X1及びX2の測定]
分取GPCカラム(日本分析工業(株)の「JAIGEL2.5H+2H」)を用い、流量:4.0mL/分、溶出溶媒:テトラヒドロフラン、試料濃度:3質量%、試料注入量:3mL、カラム温度:40℃、検出器:示差屈折計の分析条件で、保持時間が短い方から1%分の面積に対応する画分を分取し、分取した画分に含まれる重合体成分について、Agilent Technologies社のPyGC−MSを用いて、各構造単位を与える各単量体の面積比を算出した。各単量体の面積比のうち、ヒドロキシスチレン単位についての面積比をX1(モル%)とした。一方、分取を行わずに、重合体成分全体について、上記PyGC−MSで同様の分析を行い、ヒドロキシスチレン単位についての面積比をX2(モル%)とした。
[Measurement of X1 and X2]
Using a preparative GPC column (“JAIGEL2.5H + 2H” of Nippon Kagaku Kogyo Co., Ltd.), flow rate: 4.0 mL / min, elution solvent: tetrahydrofuran, sample concentration: 3% by mass, sample injection amount: 3 mL, column temperature: 40 ° C., Detector: Under the analysis conditions of the differential refractometer, a fraction corresponding to an area of 1% was collected from the one having the shorter retention time, and the polymer component contained in the collected fraction was analyzed by Agilent Technologies. The area ratio of each monomer which gives each structural unit was calculated using PyGC-MS of the company. The area ratio of the hydroxystyrene unit in the area ratio of each monomer was defined as X1 (mol%). On the other hand, the same analysis was performed by PyGC-MS on the entire polymer component without fractionation, and the area ratio of hydroxystyrene units was defined as X2 (mol%).
<[A]重合体成分の合成>
[A]重合体成分の合成で用いた単量体を以下に示す。
<[A] Synthesis of polymer component>
[A] The monomers used in the synthesis of the polymer component are shown below.
下記実施例において、特に断りのない限り、質量部の数値は、用いた単量体の合計質量を100質量部とする値であり、モル%の数値は、用いた単量体の合計モル数を100モル%とする値である。 In the following examples, unless otherwise specified, the numerical value of parts by mass is a value with the total mass of the used monomers being 100 parts by mass, and the numerical value of mol% is the total number of moles of the used monomers. Is 100 mol%.
[実施例1](重合体成分(A−1)の合成)
上記単量体(M−1)、単量体(M−4)及び単量体(M−9)を、最終的に得られる重合体中における各構造単位の含有割合(モル比率)が35/45/20となるよう1−メトキシ−2−プロパノール60質量部に溶解した。次に、連鎖移動剤としての2−シアノ−2−プロピルドデシルトリチオカルボナートを全単量体に対して3.5モル%及び重合開始剤としてのアゾビスイソブチロニトリル(AIBN)を全単量体に対して0.7モル%添加し、単量体溶液を調製した。単量体溶液を30分窒素パージした後、上記単量体溶液を攪拌しながら80℃に加熱し、単量体溶液の温度が80℃となった時間を重合反応の開始時間とし、重合反応を6時間実施した。重合反応終了後、重合反応液の温度を80℃に保った状態で、全単量体に対して14.3モル%のAIBN、及び全単量体に対して17.8モル%のtert−ドデカンチオールを1−メトキシ−2−プロパノール50質量部に溶解した溶液を15分かけて滴下した。滴下終了後、80℃で2時間加熱して末端処理を行った後、重合反応液を水冷して30℃以下に冷却した。
[Example 1] (Synthesis of polymer component (A-1))
The monomer (M-1), the monomer (M-4) and the monomer (M-9) have a content ratio (molar ratio) of each structural unit in the finally obtained polymer of 35. / 45/20 was dissolved in 60 parts by mass of 1-methoxy-2-propanol. Next, 3.5 mol% of 2-cyano-2-propyldodecyltrithiocarbonate as a chain transfer agent with respect to all monomers and azobisisobutyronitrile (AIBN) as a polymerization initiator were added. 0.7 mol% was added to the monomer to prepare a monomer solution. After the monomer solution was purged with nitrogen for 30 minutes, the monomer solution was heated to 80 ° C. while stirring, and the time when the temperature of the monomer solution reached 80 ° C. was defined as the start time of the polymerization reaction. For 6 hours. After the completion of the polymerization reaction, with the temperature of the polymerization reaction solution kept at 80 ° C, 14.3 mol% of AIBN based on all monomers and 17.8 mol% of tert- A solution of dodecanethiol dissolved in 50 parts by mass of 1-methoxy-2-propanol was added dropwise over 15 minutes. After completion of the dropwise addition, the mixture was heated at 80 ° C. for 2 hours to perform terminal treatment, and then the polymerization reaction solution was cooled with water and cooled to 30 ° C. or less.
上記冷却した重合反応液を、重合反応液100質量部に対して500質量部のヘキサン中に投入し、析出した白色粉末をろ別した。ろ別した白色粉末を、上記重合反応液100質量部に対して100質量部のヘキサンで2回洗浄した後、ろ別し、1−メトキシ−2−プロパノール300質量部に溶解した。次に、メタノール500質量部、トリエチルアミン50質量部及び超純水10質量部を加え、攪拌しながら70℃で6時間加水分解反応を実施した。 The cooled polymerization reaction solution was added to 500 parts by mass of hexane based on 100 parts by mass of the polymerization reaction solution, and the precipitated white powder was separated by filtration. The filtered white powder was washed twice with 100 parts by mass of hexane with respect to 100 parts by mass of the polymerization reaction solution, filtered, and dissolved in 300 parts by mass of 1-methoxy-2-propanol. Next, 500 parts by mass of methanol, 50 parts by mass of triethylamine and 10 parts by mass of ultrapure water were added, and a hydrolysis reaction was carried out at 70 ° C. for 6 hours while stirring.
反応終了後、残溶媒を留去し、得られた固体をアセトン100質量部に溶解させた。500質量部の水中に滴下して重合体を凝固させ、得られた固体をろ別した。さらに、酢酸ブチル3,000質量部を加えて固体を溶解し、5質量%炭酸水素ナトリウム水溶液3,000質量部で洗浄した。次いで、超純水3,000質量部で3回有機層を洗浄した後、全単量体に対して300質量部になるまで濃縮した。得られた濃縮物を5倍質量のヘキサン中に滴下して重合体を凝固させ、50℃で12時間乾燥させて白色粉末状の重合体成分(A−1)を合成した。 After completion of the reaction, the remaining solvent was distilled off, and the obtained solid was dissolved in 100 parts by mass of acetone. The polymer was solidified by dropping into 500 parts by mass of water, and the obtained solid was separated by filtration. Further, 3,000 parts by mass of butyl acetate was added to dissolve the solid, and the solid was washed with 3,000 parts by mass of a 5% by mass aqueous sodium hydrogen carbonate solution. Next, the organic layer was washed three times with 3,000 parts by mass of ultrapure water, and then concentrated to 300 parts by mass with respect to all monomers. The obtained concentrate was dropped into hexane of 5 times mass to coagulate the polymer, and dried at 50 ° C. for 12 hours to synthesize a white powdery polymer component (A-1).
[実施例2〜6](重合体成分(A−2)〜(A−6)の合成)
下記表1に示す種類及び使用割合の単量体を用いた以外は、実施例1と同様にして、重合体成分(A−2)〜(A−6)を合成した。表1に示す「−」は、該当する単量体を使用しなかったことを示す。
[Examples 2 to 6] (Synthesis of Polymer Components (A-2) to (A-6))
Polymer components (A-2) to (A-6) were synthesized in the same manner as in Example 1 except that monomers having the types and the use ratios shown in Table 1 below were used. "-" Shown in Table 1 indicates that the corresponding monomer was not used.
[実施例7](重合体成分(A−7)の合成)
上記単量体(M−1)、単量体(M−4)及び単量体(M−9)を、最終的に得られる重合体中における各構造単位の含有割合(モル比率)が35/45/20となるよう1−メトキシ−2−プロパノール200質量部に溶解した。次に、重合開始剤としてのAIBNを全単量体に対して5モル%添加し、単量体溶液を調製した。一方、空の反応容器を30分窒素パージした後、1−メトキシ−2−プロパノール100質量部を加え、攪拌しながら80℃に加熱した。次いで、上記調製した単量体溶液を3時間かけて滴下し、その後さらに80℃で3時間加熱し、重合反応を合計6時間実施した。重合反応終了後、重合反応液を水冷して30℃以下に冷却した。
[Example 7] (Synthesis of polymer component (A-7))
The monomer (M-1), the monomer (M-4) and the monomer (M-9) have a content ratio (molar ratio) of each structural unit in the finally obtained polymer of 35. / 45/20 in 200 parts by mass of 1-methoxy-2-propanol. Next, AIBN as a polymerization initiator was added in an amount of 5 mol% based on all monomers to prepare a monomer solution. On the other hand, after the empty reaction vessel was purged with nitrogen for 30 minutes, 100 parts by mass of 1-methoxy-2-propanol was added, and the mixture was heated to 80 ° C. with stirring. Next, the monomer solution prepared above was added dropwise over 3 hours, and then further heated at 80 ° C. for 3 hours to carry out a polymerization reaction for a total of 6 hours. After the completion of the polymerization reaction, the polymerization reaction solution was cooled with water and cooled to 30 ° C. or lower.
上記冷却した重合反応液を、重合反応液100質量部に対して500質量部のヘキサン中に投入し、析出した白色粉末をろ別した。ろ別した白色粉末を上記重合反応液100質量部に対して100質量部のヘキサンで2回洗浄した後、ろ別し、1−メトキシ−2−プロパノール300質量部に溶解した。次に、メタノール500質量部、トリエチルアミン50質量部及び超純水10質量部を加え、攪拌しながら70℃で6時間加水分解反応を実施した。 The cooled polymerization reaction solution was added to 500 parts by mass of hexane based on 100 parts by mass of the polymerization reaction solution, and the precipitated white powder was separated by filtration. The filtered white powder was washed twice with 100 parts by mass of hexane with respect to 100 parts by mass of the polymerization reaction solution, then, filtered and dissolved in 300 parts by mass of 1-methoxy-2-propanol. Next, 500 parts by mass of methanol, 50 parts by mass of triethylamine and 10 parts by mass of ultrapure water were added, and a hydrolysis reaction was carried out at 70 ° C. for 6 hours while stirring.
反応終了後、残溶媒を留去し、得られた固体をアセトン100質量部に溶解させた。500質量部の水中に滴下して重合体を凝固させ、得られた固体をろ別した。さらに、酢酸ブチル3,000質量部を加えて固体を溶解し、5質量%炭酸水素ナトリウム水溶液3,000質量部で洗浄した。次に、超純水3,000質量部で3回有機層を洗浄した後、全単量体に対して300質量部になるまで濃縮した。上記得られた濃縮物を、5倍質量のヘキサンに滴下して重合体を凝固させ、50℃で12時間乾燥させて白色粉末状の重合体成分(A−7)を合成した。 After completion of the reaction, the remaining solvent was distilled off, and the obtained solid was dissolved in 100 parts by mass of acetone. The polymer was solidified by dropping into 500 parts by mass of water, and the obtained solid was separated by filtration. Further, 3,000 parts by mass of butyl acetate was added to dissolve the solid, and the solid was washed with 3,000 parts by mass of a 5% by mass aqueous sodium hydrogen carbonate solution. Next, the organic layer was washed three times with 3,000 parts by mass of ultrapure water, and then concentrated to 300 parts by mass with respect to all monomers. The obtained concentrate was dropped into hexane of 5 times mass to coagulate the polymer, and dried at 50 ° C for 12 hours to synthesize a white powdery polymer component (A-7).
[実施例8〜10](重合体成分(A−8)〜(A−10)の合成)
下記表1に示す種類及び含有割合の単量体を用いた以外は、実施例7と同様にして、重合体成分(A−8)〜(A−10)を合成した。
[Examples 8 to 10] (Synthesis of polymer components (A-8) to (A-10))
Polymer components (A-8) to (A-10) were synthesized in the same manner as in Example 7, except that monomers having the types and content ratios shown in Table 1 below were used.
[実施例11](分取GPCによる重合体成分(A−1)の精製)
重合体成分(A−1)について、GLサイエンス(株)の分取GPCを用いて、保持時間が短い方からGPC溶出曲線の全面積に対する累積面積が25%に対応する画分、及び保持時間が長い方からGPC溶出曲線の全面積に対して累積面積25%に対応する画分を除去し、残りの画分(GPC溶出面積の全面積に対する累積面積が25%から75%までに対応する画分)を分取し、重合体成分(A−1P)とした。なお、GPC溶出曲線の全面積を100%とする。
[Example 11] (Purification of polymer component (A-1) by preparative GPC)
For the polymer component (A-1), using a preparative GPC of GL Sciences Co., Ltd., a fraction having a cumulative area corresponding to 25% with respect to the entire area of the GPC elution curve from the shorter retention time, and a retention time The fraction corresponding to the cumulative area of 25% with respect to the total area of the GPC elution curve was removed from the longest, and the remaining fraction (the cumulative area of the GPC elution area with respect to the total area of 25% to 75% corresponding to the total area). (Fraction) was taken as a polymer component (A-1P). The total area of the GPC elution curve is defined as 100%.
[参考合成例1〜2](重合体成分(A−11)〜(A−12)の合成)
下記表1に示す種類及び含有割合の単量体を用いた以外は、実施例7と同様にして、重合体成分(A−11)〜(A−12)を合成した。
[Reference Synthesis Examples 1 and 2] (Synthesis of Polymer Components (A-11) to (A-12))
Polymer components (A-11) to (A-12) were synthesized in the same manner as in Example 7, except that monomers having the types and content ratios shown in Table 1 below were used.
[実施例12〜14](重合体成分(A−13)〜(A−15)の合成)
下記表1に示す種類及び含有割合合の単量体を用いた以外は、実施例7と同様にして、重合体成分(A−13)〜(A−15)を合成した。
[Examples 12 to 14] (Synthesis of polymer components (A-13) to (A-15))
Polymer components (A-13) to (A-15) were synthesized in the same manner as in Example 7, except that monomers having the types and content ratios shown in Table 1 below were used.
[比較合成例1](重合体成分(a−1)の合成)
上記単量体(M−1)、単量体(M−4)及び単量体(M−9)を、最終的に得られる重合体中における各構造単位の含有割合(モル比率)が35/45/20となるよう1−メトキシ−2−プロパノール60質量部に溶解した。次に、連鎖移動剤としての2−シアノ−2−プロピルドデシルトリチオカルボナートを全単量体に対して3.5モル%及び重合開始剤としてのAIBNを全単量体に対して0.7モル%添加し、単量体溶液を調製した。この単量体溶液を30分窒素パージした後、攪拌しながら80℃に加熱し、単量体溶液の温度が80℃となった時間を重合反応の開始時間とし、重合反応を6時間実施した。重合反応終了後、重合反応液の温度を80℃に保った状態で、全単量体に対して14.3モル%のAIBN及び全単量体に対して17.8モル%のtert−ドデカンチオールを1−メトキシ−2−プロパノール60質量部に溶解した溶液を15分かけて滴下した。滴下終了後、80℃で2時間加熱して末端処理を行った後、重合反応液を水冷して30℃以下に冷却した。
[Comparative Synthesis Example 1] (Synthesis of polymer component (a-1))
The monomer (M-1), the monomer (M-4) and the monomer (M-9) have a content ratio (molar ratio) of each structural unit in the finally obtained polymer of 35. / 45/20 was dissolved in 60 parts by mass of 1-methoxy-2-propanol. Next, 3.5 mol% of 2-cyano-2-propyldodecyltrithiocarbonate as a chain transfer agent with respect to all the monomers and AIBN as a polymerization initiator of 0.1 mol with respect to all the monomers were used. 7 mol% was added to prepare a monomer solution. This monomer solution was purged with nitrogen for 30 minutes, and then heated to 80 ° C. with stirring. The time when the temperature of the monomer solution reached 80 ° C. was defined as the start time of the polymerization reaction, and the polymerization reaction was performed for 6 hours. . After the completion of the polymerization reaction, while keeping the temperature of the polymerization reaction solution at 80 ° C., 14.3 mol% of AIBN based on all monomers and 17.8 mol% of tert-dodecane based on all monomers. A solution of thiol dissolved in 60 parts by mass of 1-methoxy-2-propanol was added dropwise over 15 minutes. After completion of the dropwise addition, the mixture was heated at 80 ° C. for 2 hours to perform a terminal treatment, and then the polymerization reaction solution was cooled with water to 30 ° C. or lower.
上記冷却した重合反応液を、重合反応液100質量部に対して500質量部のヘキサン中に投入し、析出した白色粉末をろ別した。ろ別した白色粉末を上記重合反応液100質量部に対して100質量部のヘキサンで2回洗浄した後、ろ別し、1−メトキシ−2−プロパノール300質量部に溶解した。次に、メタノール500質量部、トリエチルアミン50質量部及び超純水10質量部を加え、攪拌しながら70℃で6時間加水分解反応を実施した。 The cooled polymerization reaction solution was added to 500 parts by mass of hexane based on 100 parts by mass of the polymerization reaction solution, and the precipitated white powder was separated by filtration. The filtered white powder was washed twice with 100 parts by mass of hexane with respect to 100 parts by mass of the polymerization reaction solution, then, filtered and dissolved in 300 parts by mass of 1-methoxy-2-propanol. Next, 500 parts by mass of methanol, 50 parts by mass of triethylamine and 10 parts by mass of ultrapure water were added, and a hydrolysis reaction was carried out at 70 ° C. for 6 hours while stirring.
反応終了後、残溶媒を留去し、得られた固体をアセトン100質量部に溶解させた。500質量部の水中に滴下して重合体を凝固させ、得られた固体をろ別した。50℃で12時間乾燥させて白色粉末状の重合体成分(a−1)を合成した。 After completion of the reaction, the remaining solvent was distilled off, and the obtained solid was dissolved in 100 parts by mass of acetone. The polymer was solidified by dropping into 500 parts by mass of water, and the obtained solid was separated by filtration. The polymer component (a-1) in the form of a white powder was synthesized by drying at 50 ° C. for 12 hours.
[比較合成例2〜4](重合体成分(a−2)〜(a−4)の合成)
下記表1に示す種類及び含有割合割合の単量体を用いた以外は、比較合成例1と同様にして重合体成分(a−2)〜(a−4)を合成した。
[Comparative Synthesis Examples 2 to 4] (Synthesis of Polymer Components (a-2) to (a-4))
Polymer components (a-2) to (a-4) were synthesized in the same manner as in Comparative Synthesis Example 1, except that monomers having the types and content ratios shown in Table 1 below were used.
[比較合成例5](重合体成分(a−5)の合成)
上記単量体(M−1)、単量体(M−4)及び単量体(M−11)を、最終的に得られる重合体中における各構造単位の含有割合(モル比率)が50/30/20となるよう1−メトキシ−2−プロパノール200質量部に溶解した。次に、重合開始剤としてのAIBNを全単量体に対して5モル%添加し、単量体溶液を調製した。一方、空の反応容器を30分窒素パージした後、1−メトキシ−2−プロパノール100質量部を加え、攪拌しながら80℃に加熱した。次いで、上記調製した単量体溶液を3時間かけて滴下し、その後さらに3時間80℃で加熱し、重合反応を合計6時間実施した。重合反応終了後、重合反応液を水冷して30℃以下に冷却した。
[Comparative Synthesis Example 5] (Synthesis of polymer component (a-5))
The monomer (M-1), the monomer (M-4) and the monomer (M-11) have a content ratio (molar ratio) of each structural unit in the finally obtained polymer of 50. / 30/20 in 200 parts by mass of 1-methoxy-2-propanol. Next, AIBN as a polymerization initiator was added in an amount of 5 mol% based on all monomers to prepare a monomer solution. On the other hand, after the empty reaction vessel was purged with nitrogen for 30 minutes, 100 parts by mass of 1-methoxy-2-propanol was added, and the mixture was heated to 80 ° C. with stirring. Next, the monomer solution prepared above was added dropwise over 3 hours, and then heated at 80 ° C. for another 3 hours to carry out a polymerization reaction for a total of 6 hours. After the completion of the polymerization reaction, the polymerization reaction solution was cooled with water and cooled to 30 ° C. or lower.
上記冷却した重合反応液を、重合反応液100質量部に対して500質量部のヘキサン中に投入し、析出した白色粉末をろ別した。ろ別した白色粉末を上記重合反応液100質量部に対して100質量部のヘキサンで2回洗浄した後、ろ別し、1−メトキシ−2−プロパノール300質量部に溶解した。次に、メタノール500質量部、トリエチルアミン50質量部及び超純水10質量部を加え、攪拌しながら70℃で6時間加水分解反応を実施した。 The cooled polymerization reaction solution was added to 500 parts by mass of hexane based on 100 parts by mass of the polymerization reaction solution, and the precipitated white powder was separated by filtration. The filtered white powder was washed twice with 100 parts by mass of hexane with respect to 100 parts by mass of the polymerization reaction solution, then filtered and dissolved in 300 parts by mass of 1-methoxy-2-propanol. Next, 500 parts by mass of methanol, 50 parts by mass of triethylamine and 10 parts by mass of ultrapure water were added, and a hydrolysis reaction was carried out at 70 ° C. for 6 hours while stirring.
反応終了後、残溶媒を留去し、得られた固体をアセトン100質量部に溶解させた。500質量部の水中に滴下して重合体を凝固させ、得られた固体をろ別した、50℃で12時間乾燥させて白色粉末状の重合体成分(a−5)を合成した。 After completion of the reaction, the remaining solvent was distilled off, and the obtained solid was dissolved in 100 parts by mass of acetone. The polymer was coagulated by dropping into 500 parts by mass of water, and the obtained solid was separated by filtration and dried at 50 ° C. for 12 hours to synthesize a white powdery polymer component (a-5).
[比較合成例6〜8](重合体成分(a−6)〜(a−8)の合成)
下記表1に示す種類及び含有割合の単量体を用いた以外は、比較合成例5と同様にして重合体成分(a−6)〜(a−8)を合成した。
[Comparative Synthesis Examples 6 to 8] (Synthesis of Polymer Components (a-6) to (a-8))
Polymer components (a-6) to (a-8) were synthesized in the same manner as in Comparative Synthesis Example 5 except that monomers having the types and content ratios shown in Table 1 below were used.
<感放射線性樹脂組成物の調製>
感放射線性樹脂組成物の調製に用いた[B]酸発生剤、[C]酸拡散制御剤及び[D]溶媒について以下に示す。
<Preparation of radiation-sensitive resin composition>
The [B] acid generator, [C] acid diffusion controller and [D] solvent used in the preparation of the radiation-sensitive resin composition are shown below.
[[B]酸発生剤]
B−1〜B−6:下記式(B−1)〜(B−6)で表される化合物
[[B] acid generator]
B-1 to B-6: compounds represented by the following formulas (B-1) to (B-6)
[C]酸拡散制御剤]
C−1〜C−4:下記式(C−1)〜(C−4)で表される化合物
[C] Acid diffusion controller
C-1 to C-4: compounds represented by the following formulas (C-1) to (C-4)
[[D]溶媒]
D−1:酢酸プロピレングリコールモノメチルエーテル
D−2:シクロヘキサノン
[[D] solvent]
D-1: Propylene glycol monomethyl acetate acetate D-2: Cyclohexanone
[実施例15]
[A]重合体成分としての(A−1)100質量部、[B]酸発生剤としての(B−1)20質量部、[C]酸拡散制御剤としての(C−1)を上記(B−1)に対して30モル%並びに[D]溶媒としての(D−1)4,800質量部及び(D−2)2,000質量部を混合し、得られた混合物を孔径0.2μmのメンブレンフィルターでろ過することにより、感放射線性樹脂組成物(R−1)を調製した。
[Example 15]
[A] 100 parts by mass of (A-1) as a polymer component, [B] 20 parts by mass of (B-1) as an acid generator, and [C] (C-1) as an acid diffusion controller are described above. 30 mol% with respect to (B-1) and 4,800 parts by mass of (D-1) and 2,000 parts by mass of (D-2) as a solvent [D] were mixed, and the resulting mixture was treated with a pore size of 0. A radiation-sensitive resin composition (R-1) was prepared by filtration with a 0.2 μm membrane filter.
[実施例16〜36及び比較例1〜10]
下記表2に示す種類及び含有量の各成分を用いた以外は、実施例15と同様に操作して、感放射線性樹脂組成物(R−2)〜(R−22)及び(CR−1)〜(CR−10)を調製した。なお、感放射線性樹脂組成物(R−19)の調製に際し、(A−11)50質量部及び(A−12)50質量部を混合した混合物についてX1及びX2の測定を行ったところ、X1<X2であり、X2/X1>1.0であった。実施例33では、[A]重合体成分として上記混合物100質量部を用いた。
[Examples 16 to 36 and Comparative Examples 1 to 10]
Except for using each component having the kind and content shown in Table 2 below, the same procedures as in Example 15 were carried out to obtain radiation-sensitive resin compositions (R-2) to (R-22) and (CR-1). ) To (CR-10) were prepared. When preparing the radiation-sensitive resin composition (R-19), the mixture of (A-11) 50 parts by mass and (A-12) 50 parts by mass was subjected to measurement of X1 and X2. <X2, and X2 / X1> 1.0. In Example 33, 100 parts by mass of the above mixture was used as the polymer component [A].
<レジストパターンの形成>
膜厚20nmのAL412(Brewer Science社)を塗工した12インチのシリコンウェハ表面にスピンコーター(東京エレクトロン(株)の「CLEAN TRACK ACT8」)を使用して、上記調製した感放射線性樹脂組成物を塗工し、130℃で60秒間PBを行った後、23℃で30秒間冷却し、膜厚55nmのレジスト膜を形成した。次に、このレジスト膜に、EUV露光機(型式「NXE3300」、ASML製、NA=0.33、照明条件:Conventional s=0.89、マスクimecDEFECT32FFR02)を用いてEUV光を照射した。次いで、110℃で60秒間PEBを行った後、23℃で30秒間冷却し、2.38質量%のTMAH水溶液を用い、23℃で30秒間現像しポジ型の32nmラインアンドスペースパターンを形成した。
<Formation of resist pattern>
A radiation-sensitive resin composition prepared above using a spin coater (“CLEAN TRACK ACT8” manufactured by Tokyo Electron Limited) on the surface of a 12-inch silicon wafer coated with AL412 (Brewer Science) having a thickness of 20 nm. Was applied, PB was performed at 130 ° C. for 60 seconds, and then cooled at 23 ° C. for 30 seconds to form a 55-nm-thick resist film. Next, the resist film was irradiated with EUV light using an EUV exposure apparatus (model “NXE3300”, manufactured by ASML, NA = 0.33, illumination condition: Conventionals = 0.89, mask imecDEFECT32FFR02). Next, PEB was performed at 110 ° C. for 60 seconds, then cooled at 23 ° C. for 30 seconds, and developed using a 2.38 mass% TMAH aqueous solution at 23 ° C. for 30 seconds to form a positive 32 nm line and space pattern. .
<評価>
感放射線性樹脂組成物の欠陥抑制性、感度及びLWR性能を、下記方法により評価した。感度及びLWR性能におけるレジストパターンの測長には、高分解能FEB測長装置(日立ハイテクノロジーズ(株)の「CG5000」)を用いた。
<Evaluation>
The defect suppression properties, sensitivity, and LWR performance of the radiation-sensitive resin composition were evaluated by the following methods. For measuring the length of the resist pattern in sensitivity and LWR performance, a high-resolution FEB length measuring device (“CG5000” manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation) was used.
[欠陥抑制性]
上記形成されたラインアンドスペースパターンについて、欠陥検査装置(KLA−Tencor社の「KLA2925」)で欠陥の数(個/cm2)を測定した。欠陥抑制性は、20個/cm2以下の場合は「良好」と、20個/cm2を超える場合は「不良」と評価できる。
[Defect suppression]
With respect to the formed line and space pattern, the number of defects (pieces / cm 2 ) was measured by a defect inspection device (“KLA2925” manufactured by KLA-Tencor). The defect suppressing property can be evaluated as “good” when the number is 20 pieces / cm 2 or less, and “bad” when the number exceeds 20 pieces / cm 2 .
[感度]
上記レジストパターンの形成において、32nmラインアンドスペースパターンを形成する露光量を最適露光量とし、この最適露光量を感度(mJ/cm2)とした。
[sensitivity]
In forming the resist pattern, the exposure amount for forming a 32 nm line and space pattern was defined as the optimum exposure amount, and the optimum exposure amount was defined as the sensitivity (mJ / cm 2 ).
[LWR性能]
上記形成した32nmラインアンドスペースパターンを、パターン上部から観察し、線幅を任意のポイントで計50点測定し、その測定値の分布から3シグマ値を求め、この3シグマ値をLWR性能(nm)とした。LWR性能は、その値が小さいほど、線幅のバラつきが小さく良いことを示す。LWR性能は、3.1nm以下の場合は「良好」と、3.1nmを超える場合は「不良」と評価できる。
[LWR performance]
The formed 32 nm line and space pattern was observed from above the pattern, the line width was measured at an arbitrary point at a total of 50 points, and a 3 sigma value was obtained from the distribution of the measured values. ). The LWR performance indicates that the smaller the value, the smaller the variation in line width and the better. The LWR performance can be evaluated as “good” when it is 3.1 nm or less, and “bad” when it exceeds 3.1 nm.
表3の結果から明らかなように、実施例の感放射線性樹脂組成物はいずれも欠陥抑制性及びLWR性能が優れていた。また、分取GPCにより精製して得られた重合体成分(A−1P)を用いた感放射線樹脂組成物も同等の欠陥抑制性及びLWR性能を示した。 As is evident from the results in Table 3, the radiation-sensitive resin compositions of the examples were all excellent in defect suppression and LWR performance. Further, the radiation-sensitive resin composition using the polymer component (A-1P) obtained by purification by preparative GPC also showed the same defect suppression properties and LWR performance.
本発明の感放射線性樹脂組成物及びレジストパターン形成方法によれば、感度を維持しつつ、欠陥が少なく、LWRが小さいレジストパターンを形成することができる。本発明の重合体成分は、当該感放射線性樹脂組成物の成分として好適に用いることができる。従って、これらは今後さらに微細化が進行すると予想される半導体デバイス製造用に好適に用いることができる。
According to the radiation-sensitive resin composition and the method for forming a resist pattern of the present invention, a resist pattern with few defects and a small LWR can be formed while maintaining sensitivity. The polymer component of the present invention can be suitably used as a component of the radiation-sensitive resin composition. Therefore, they can be suitably used for the manufacture of semiconductor devices, for which further miniaturization is expected in the future.
Claims (9)
感放射線性酸発生体と
を含有する感放射線性樹脂組成物であって、
上記重合体成分が、下記式(A)を満たすことを特徴とする感放射線性樹脂組成物。
A radiation-sensitive resin composition containing a radiation-sensitive acid generator and
A radiation-sensitive resin composition, wherein the polymer component satisfies the following formula (A).
感放射線性酸発生体と
を含有する感放射線性樹脂組成物であって、
上記重合体成分が、下記式(B)を満たすことを特徴とする感放射線性樹脂組成物。
A radiation-sensitive resin composition containing a radiation-sensitive acid generator and
A radiation-sensitive resin composition, wherein the polymer component satisfies the following formula (B).
式(2−1A)及び(2−1B)中、RXは、それぞれ独立して、炭素数1〜20の1価の炭化水素基である。RY及びRZは、それぞれ独立して、炭素数1〜20の1価の炭化水素基であるか、又はこれらの基が互いに合わせられこれらが結合する炭素原子と共に構成される環員数3〜20の脂環構造の一部である。
式(2−1C)中、RAは、水素原子である。RB及びRCは、それぞれ独立して、水素原子又は炭素数1〜20の1価の炭化水素基である。RDは、RA、RB及びRCがそれぞれ結合する炭素原子と共に環員数4〜20の不飽和脂環構造を構成する炭素数1〜20の2価の炭化水素基である。
式(2−2A)及び(2−2B)中、RU及びRVは、それぞれ独立して、水素原子若しくは炭素数1〜20の1価の炭化水素基であり、RWは、それぞれ独立して、炭素数1〜20の1価の炭化水素基であるか、RU及びRVが互いに合わせられこれらが結合する炭素原子と共に構成される環員数3〜20の脂環構造の一部であるか、又はRU及びRWが互いに合わせられRUが結合する炭素原子及びRWが結合する酸素原子と共に構成される環員数5〜20の脂肪族複素環構造の一部である。) The claim 1, wherein the second structural unit is represented by the following formula (2-1A), formula (2-1B), formula (2-1C), formula (2-2A), or formula (2-2B). The radiation-sensitive resin composition according to claim 2 or 3.
In the formulas (2-1A) and (2-1B), R X is each independently a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms. R Y and R Z are each independently a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, or a group having 3 to 3 ring members formed by combining these groups together with the carbon atom to which they are bonded. It is part of 20 alicyclic structures.
In the formula (2-1C), RA is a hydrogen atom. R B and R C are each independently a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms. R D is a divalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms which forms an unsaturated alicyclic structure having 4 to 20 ring members together with the carbon atoms to which R A , R B and R C are respectively bonded.
Wherein (2-2A) and (2-2B), R U and R V are each independently a monovalent hydrocarbon group having a hydrogen atom or a carbon number of 1 to 20, R W are each independently to either a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, a part of the alicyclic structure formed ring members 3 to 20 together with the carbon atom to which R U and R V are combined they are bound to each other or it is, or is part of R U and R W aliphatic heterocyclic structure consisting ring members 5 to 20 together with the oxygen atom is bonded carbon atoms and R W that keyed R U, bonded to each other. )
上記塗工工程により形成されたレジスト膜を露光する工程と、
上記露光されたレジスト膜を現像する工程と
を備えるレジストパターン形成方法。 Applying a radiation-sensitive resin composition according to any one of claims 1 to 6 directly or indirectly to a substrate;
Exposing the resist film formed by the coating step,
Developing the exposed resist film.
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