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JPWO2006043597A1 - Radiation sensitive resin composition - Google Patents

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JPWO2006043597A1
JPWO2006043597A1 JP2006543040A JP2006543040A JPWO2006043597A1 JP WO2006043597 A1 JPWO2006043597 A1 JP WO2006043597A1 JP 2006543040 A JP2006543040 A JP 2006543040A JP 2006543040 A JP2006543040 A JP 2006543040A JP WO2006043597 A1 JPWO2006043597 A1 JP WO2006043597A1
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JP
Japan
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radiation
group
resin composition
acid generator
sensitive resin
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永井 智樹
智樹 永井
清水 大輔
大輔 清水
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JSR Corp
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JSR Corp
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    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
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Abstract

液浸露光時に際して水に安定な被膜となり、焦点深度余裕を満足する。 レンズとフォトレジスト膜との間に水を介して放射線照射する液浸露光に用いられ、樹脂成分と酸発生剤とを含む感放射線性樹脂組成物であって、上記樹脂成分がヒドロキシスチレン単位および酸解離性基含有成分を含む繰返し単位を含有する重合体であり、上記ヒドロキシスチレン単位が、重合体を構成する全繰返し単位に対して、5〜65モル%含み、上記ヒドロキシスチレン単位が下記式(1)で表される。 R1は水素原子またはメチル基を表し、R2は水素原子または1価の有機基を表し、kおよびlはそれぞれ1〜3の整数であり、かつk+l=5である。It becomes a water-stable film during immersion exposure and satisfies the depth of focus margin. A radiation-sensitive resin composition used for immersion exposure in which water is irradiated between a lens and a photoresist film through water, the resin component comprising a resin component and an acid generator, wherein the resin component is a hydroxystyrene unit and It is a polymer containing a repeating unit containing an acid dissociable group-containing component, and the hydroxystyrene unit is contained in an amount of 5 to 65 mol% based on all repeating units constituting the polymer, and the hydroxystyrene unit is represented by the following formula: It is represented by (1). R1 represents a hydrogen atom or a methyl group, R2 represents a hydrogen atom or a monovalent organic group, k and l are each an integer of 1 to 3, and k + 1 = 5.

Description

本発明は感放射線性樹脂組成物に関し、特にリソグラフィーの微細化のために使用される液浸露光に用いられる感放射線性樹脂組成物に関する。  The present invention relates to a radiation-sensitive resin composition, and particularly to a radiation-sensitive resin composition used for immersion exposure used for lithography miniaturization.

半導体素子等を製造するに際し、フォトマスクとしてのレチクルのパターンを投影光学系を介して、フォトレジストが塗布されたウエハー上の各ショット領域に転写するステッパー型、またはステップアンドスキャン方式の投影露光装置が使用されている。
投影露光装置に備えられている投影光学系の解像度は、使用する露光波長が短く、投影光学系の開口数が大きいほど高くなる。そのため、集積回路の微細化に伴い投影露光装置で使用される放射線の波長である露光波長は年々短波長化しており、投影光学系の開口数も増大してきている。
また、露光を行なう際には、解像度と同様に焦点深度も重要となる。解像度R、および焦点深度δはそれぞれ以下の数式で表される。
R=k1・λ/NA (i)
δ=k2・λ/NA (ii)
ここで、λは露光波長、NAは投影光学系の開口数、k1、k2はプロセス係数である。同じ解像度Rを得る場合には短い波長を有する放射線を用いた方が大きな焦点深度δを得ることができる。
Stepper-type or step-and-scan type projection exposure apparatus that transfers a reticle pattern as a photomask to each shot area on a wafer coated with a photoresist via a projection optical system when manufacturing a semiconductor element or the like Is used.
The resolution of the projection optical system provided in the projection exposure apparatus becomes higher as the exposure wavelength used is shorter and the numerical aperture of the projection optical system is larger. For this reason, with the miniaturization of integrated circuits, the exposure wavelength, which is the wavelength of radiation used in the projection exposure apparatus, has become shorter year by year, and the numerical aperture of the projection optical system has also increased.
Further, when performing exposure, the depth of focus is important as well as the resolution. The resolution R and the depth of focus δ are each expressed by the following equations.
R = k1 · λ / NA (i)
δ = k 2 · λ / NA 2 (ii)
Here, λ is the exposure wavelength, NA is the numerical aperture of the projection optical system, and k1 and k2 are process coefficients. In order to obtain the same resolution R, a larger depth of focus δ can be obtained by using radiation having a short wavelength.

この場合、露光されるウエハー表面にはフォトレジスト膜が形成されており、このフォトレジスト膜にパターンが転写される。従来の投影露光装置では、ウエハーが配置される空間は空気または窒素で満たされている。このとき、ウエハーと投影露光装置のレンズとの空間が屈折率nの媒体で満たされると、上記の解像度R、焦点深度δは以下の数式にて表される。
R=k1・(λ/n)/NA (iii)
δ=k2・nλ/NA (iv)
例えば、KrFプロセスで、上記媒体として水を使用すると波長248nmの光の水中での屈折率n=1.44を用いると、空気または窒素を媒体とする露光時と比較し、解像度Rは69.4%(R=k1・(λ/1.44)/NA)、焦点深度は144%(δ=k2・1.44λ/NA)となる。
このように露光するための放射線の波長を短波長化し、より微細なパターンを転写できる投影露光する方法を液浸露光といい、リソグラフィーの微細化、特に数10nm単位のリソグラフィーには、必須の技術と考えられ、その投影露光装置も知られている(特許文献1参照)。
液浸露光方法においては、ウエハー上に感放射線性樹脂組成物が塗布されて形成されたフォトレジスト膜と投影露光装置のレンズはそれぞれ水と接触する。そのため、フォトレジスト膜に水が浸透し、フォトレジストの解像度が低下することがある。また、フォトレジストの構成成分が水へ溶出することによるレンズ表面への汚染などの問題がある。
このため、フォトレジスト膜は、液浸露光時に際して水に溶出することなく水に安定な被膜を維持し、かつ現像液であるアルカリ液に容易に溶解する膜物性が要求される。
また、フォトリソグラフィプロセスの微細化が急速に進むにつれ、フォトレジストに求められる特性要求が益々厳しいものとなっている。従来の解像性能の向上、ラインエッジラフネス性の向上とともに、特に焦点深度余裕(プロセスマージン)の向上も求められている。
しかしながら、液浸露光時に際して水に安定な被膜となり、優れた解像性能および焦点深度余裕を満足するフォトレジスト膜を形成するための感放射線性樹脂組成物が得られていない。
特開平11−176727号公報
In this case, a photoresist film is formed on the exposed wafer surface, and the pattern is transferred to the photoresist film. In the conventional projection exposure apparatus, the space in which the wafer is placed is filled with air or nitrogen. At this time, when the space between the wafer and the lens of the projection exposure apparatus is filled with a medium having a refractive index n, the resolution R and the depth of focus δ are expressed by the following equations.
R = k1 · (λ / n) / NA (iii)
δ = k2 · nλ / NA 2 (iv)
For example, in the KrF process, when water is used as the medium, the refractive index n = 1.44 of light having a wavelength of 248 nm is used, and the resolution R is 69.compared to the exposure using air or nitrogen as the medium. 4% (R = k1 · (λ / 1.44) / NA) and the focal depth is 144% (δ = k2 · 1.44λ / NA 2 ).
A projection exposure method capable of shortening the wavelength of radiation for exposure and transferring a finer pattern is called immersion exposure, which is an essential technique for miniaturization of lithography, particularly lithography of several tens of nanometers. The projection exposure apparatus is also known (see Patent Document 1).
In the immersion exposure method, a photoresist film formed by applying a radiation-sensitive resin composition on a wafer and a lens of a projection exposure apparatus are in contact with water. Therefore, water may penetrate into the photoresist film and the resolution of the photoresist may be reduced. In addition, there is a problem such as contamination of the lens surface due to elution of the constituent components of the photoresist into water.
For this reason, the photoresist film is required to have film properties that maintain a water-stable film without being eluted in water during immersion exposure and that can be easily dissolved in an alkaline solution as a developer.
In addition, as the miniaturization of the photolithography process proceeds rapidly, the characteristic requirements required for photoresists are becoming increasingly severe. In addition to the improvement of the conventional resolution performance and the line edge roughness, the improvement of the depth of focus margin (process margin) is also demanded.
However, a radiation-sensitive resin composition for forming a photoresist film that becomes a water-stable film at the time of immersion exposure and that satisfies excellent resolution performance and depth of focus margin has not been obtained.
Japanese Patent Laid-Open No. 11-176727

本発明は、このような問題に対処するためになされたもので、液浸露光に際して水に安定な被膜となり、優れた解像性能および焦点深度余裕を満足する感放射線性樹脂組成物の提供を目的とする。  The present invention has been made to cope with such problems, and provides a radiation-sensitive resin composition that becomes a water-stable film during immersion exposure and satisfies excellent resolution performance and depth of focus margin. Objective.

本発明の感放射線性樹脂組成物は、レンズとフォトレジスト膜との間に水を介して放射線照射する液浸露光に用いられ、樹脂成分と酸発生剤とを含む感放射線性樹脂組成物であって、上記樹脂成分がヒドロキシスチレン単位および酸解離性基含有成分を含む繰返し単位を含有する重合体であり、上記ヒドロキシスチレン単位が、重合体を構成する全繰返し単位に対して、5〜65モル%含むことを特徴とする。
また、上記ヒドロキシスチレン単位が下記式(1)で表されることを特徴とする。

Figure 2006043597
式(1)において、Rは水素原子またはメチル基を表し、Rは水素原子または1価の有機基を表し、kおよびlはそれぞれ1〜3の整数であり、かつk+l=5である。
また、上記酸解離性基含有成分を含む繰返し単位が下記式(2)で表されることを特徴とする。
Figure 2006043597
式(2)において、Rは水素原子またはメチル基を表し、R、RおよびRはそれぞれ炭素数1〜4の飽和炭化水素基を表す。The radiation-sensitive resin composition of the present invention is a radiation-sensitive resin composition that is used for immersion exposure in which radiation is irradiated between water between a lens and a photoresist film, and includes a resin component and an acid generator. The resin component is a polymer containing a repeating unit containing a hydroxystyrene unit and an acid dissociable group-containing component, and the hydroxystyrene unit is 5 to 65 with respect to all repeating units constituting the polymer. It is characterized by containing mol%.
The hydroxystyrene unit is represented by the following formula (1).
Figure 2006043597
In the formula (1), R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group, R 2 represents a hydrogen atom or a monovalent organic group, k and l are each an integer of 1 to 3, and k + 1 = 5 .
Moreover, the repeating unit containing the said acid dissociable group containing component is represented by following formula (2), It is characterized by the above-mentioned.
Figure 2006043597
In Formula (2), R 3 represents a hydrogen atom or a methyl group, and R 4 , R 5, and R 6 each represent a saturated hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms.

本発明の感放射線性樹脂組成物に含まれる酸発生剤は非イオン性酸発生剤およびフッ素原子を含むオニウム塩化合物から選ばれた少なくとも1つの酸発生剤を含むことを特徴とする。
また、上記非イオン性酸発生剤は、25℃の水に対する溶解度が1g/100mlHO以下であることを特徴とする。
また、上記非イオン性酸発生剤がスルホンイミド化合物およびジスルホニルジアゾメタン化合物から選ばれた少なくとも1種の化合物であることを特徴とする。
また、上記酸発生剤は、上記非イオン性酸発生剤およびフッ素原子を含むオニウム塩化合物であり、上記非イオン性酸発生剤100重量部に対して、上記フッ素原子を含むオニウム塩を50重量部以下含むことを特徴とする。
本発明の他の感放射線性樹脂組成物は、レンズとフォトレジスト膜との間に水を介して放射線照射する液浸露光に用いられ、樹脂成分と酸発生剤とを含む感放射線性樹脂組成物であって、上記酸発生剤は、25℃の水に対する溶解度が1g/100mlHO以下である非イオン性酸発生剤を含むことを特徴とする。
とする。
The acid generator contained in the radiation-sensitive resin composition of the present invention contains at least one acid generator selected from a nonionic acid generator and an onium salt compound containing a fluorine atom.
The nonionic acid generator has a solubility in water at 25 ° C. of 1 g / 100 ml H 2 O or less.
The nonionic acid generator is at least one compound selected from a sulfonimide compound and a disulfonyldiazomethane compound.
The acid generator is an onium salt compound containing the nonionic acid generator and a fluorine atom, and 50 wt% of the onium salt containing a fluorine atom with respect to 100 parts by weight of the nonionic acid generator. It is characterized by including the following parts.
Another radiation-sensitive resin composition of the present invention is used in immersion exposure in which radiation is irradiated between water between a lens and a photoresist film, and includes a resin component and an acid generator. The acid generator includes a nonionic acid generator having a solubility in water at 25 ° C. of 1 g / 100 ml H 2 O or less.
And

本発明の液浸露光用感放射線性樹脂組成物は、樹脂成分としてヒドロキシスチレン単位が5〜65モル%であるので、レジスト膜を形成したときに水に対する親和性を低下させる。そのため液浸露光に際して水に安定なレジスト膜となり、膜厚さの変動もなく、焦点深度余裕に優れる。また、KrFエキシマレーザーを用いるステッパー型、またはステップアンドスキャン方式の投影露光装置を用いて、フォトリソグラフィプロセスのより微細化が図れる。
また、酸発生剤が非イオン性酸発生剤およびフッ素原子を含むオニウム塩化合物から選ばれた少なくとも1つの酸発生剤を含み、該非イオン性酸発生剤は、25℃の水に対する溶解度が1g/100mlHO以下であるので、疎水性を高めることができ、解像度および液浸耐性に優れた感放射線性樹脂組成物を提供できる。
Since the radiation-sensitive resin composition for immersion exposure according to the present invention contains 5 to 65 mol% of hydroxystyrene units as a resin component, the affinity for water is reduced when a resist film is formed. Therefore, it becomes a water-stable resist film at the time of immersion exposure, there is no variation in film thickness, and the focus depth margin is excellent. Further, by using a stepper type or step-and-scan projection exposure apparatus using a KrF excimer laser, the photolithography process can be further miniaturized.
Further, the acid generator includes at least one acid generator selected from a nonionic acid generator and an onium salt compound containing a fluorine atom, and the nonionic acid generator has a solubility in water at 25 ° C. of 1 g / since in 100 ml H 2 O or less, it is possible to increase the hydrophobicity can be provided a radiation-sensitive resin composition excellent in resolution and immersion resistance.

本発明の樹脂成分は、樹脂成分を構成する全繰返し単位に対して、ヒドロキシスチレン単位を5〜65モル%含む。本発明においてヒドロキシスチレン単位は、ヒドロキシスチレンおよびヒドロキシスチレン誘導体より得られる単位であり、上記式(1)で表される繰返し単位である。
式(1)において、Rは水素原子または1価の有機基を表す。1価の有機基としては例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、2−メチルプロピル基、1−メチルプロピル基、t−ブチル基等の炭素数1〜12の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基;メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、i−プロポキシ基、n−ブトキシ基、2−メチルプロポキシ基、1−メチルプロポキシ基、t−ブトキシ基等の炭素原子数1〜12の直鎖状もしくは分岐状のアルコキシル基;炭素数1〜12の直鎖状もしくは分岐状のハロゲン化アルキル基;炭素数1〜12の直鎖状もしくは分岐状のハロゲン化アルコキシル基などが挙げられる。これらの中で好ましくは、メチル基、エチル基、n−ブチル基、t−ブチル基である。
式(1)で表される繰返し単位は、対応するヒドロキシスチレン誘導体を単量体として用いることにより得られる。
式(1)で表される繰返し単位を生成する単量体の中で好ましい単量体を例示すれば、o−ヒドロキシスチレン、m−ヒドロキシスチレン、4−ヒドロキシスチレン、2−メチル−3−ヒドロキシスチレン、4−メチル−3−ヒドロキシスチレン、5−メチル−3−ヒドロキシスチレン、2−メチル−4−ヒドロキシスチレン、3−メチル−4−ヒドロキシスチレン、3,4−ジヒドロキシスチレン、2,4,6−トリヒドロキシスチレン等が挙げられる。これらの中で4−ヒドロキシスチレンが好ましい。
式(1)で表される繰返し単位は、単独でまたは2種以上で存在することができる。
The resin component of this invention contains 5-65 mol% of hydroxy styrene units with respect to all the repeating units which comprise a resin component. In the present invention, the hydroxystyrene unit is a unit obtained from hydroxystyrene and a hydroxystyrene derivative, and is a repeating unit represented by the above formula (1).
In the formula (1), R 2 represents a hydrogen atom or a monovalent organic group. Examples of the monovalent organic group include carbon number such as methyl group, ethyl group, n-propyl group, i-propyl group, n-butyl group, 2-methylpropyl group, 1-methylpropyl group, and t-butyl group. 1-12 linear or branched alkyl groups; methoxy group, ethoxy group, n-propoxy group, i-propoxy group, n-butoxy group, 2-methylpropoxy group, 1-methylpropoxy group, t-butoxy A linear or branched alkoxyl group having 1 to 12 carbon atoms such as a group; a linear or branched alkyl halide group having 1 to 12 carbon atoms; a linear or branched group having 1 to 12 carbon atoms And halogenated alkoxyl groups. Among these, a methyl group, an ethyl group, an n-butyl group, and a t-butyl group are preferable.
The repeating unit represented by the formula (1) can be obtained by using the corresponding hydroxystyrene derivative as a monomer.
Examples of preferable monomers that generate the repeating unit represented by the formula (1) include o-hydroxystyrene, m-hydroxystyrene, 4-hydroxystyrene, 2-methyl-3-hydroxy. Styrene, 4-methyl-3-hydroxystyrene, 5-methyl-3-hydroxystyrene, 2-methyl-4-hydroxystyrene, 3-methyl-4-hydroxystyrene, 3,4-dihydroxystyrene, 2,4,6 -Trihydroxystyrene etc. are mentioned. Of these, 4-hydroxystyrene is preferred.
The repeating unit represented by the formula (1) can be present alone or in combination of two or more.

本発明の樹脂成分は、ヒドロキシスチレン単位とともに、酸解離性基含有成分を含む繰返し単位を含む。
この酸解離性基含有成分は、アルカリ不溶性またはアルカリ難溶性であって酸の作用によりアルカリ易溶性となる性質を樹脂成分に付与するものであれば使用することができる。好適な酸解離性基含有成分は、上記式(2)で表される繰返し単位である。
式(2)において、R、RおよびRはそれぞれ炭素数1〜4の飽和炭化水素基を表す。炭素数1〜4の飽和炭化水素基としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、2−メチルプロピル基、1−メチルプロピル基、t−ブチル基が挙げられる。
式(2)で表される繰返し単位は、対応するヒドロキシスチレン誘導体を単量体として用いることにより得られる。
式(2)で表される繰返し単位を生成する単量体の中で好ましい単量体を例示すれば、4−t−ブトキシスチレン、4−t−ブトキシ−α−メチルスチレン、4−(2−エチル−2−プロポキシ)スチレン、4−(2−エチル−2−プロポキシ)−α−メチルスチレン等が挙げられる。これらの中で4−t−ブトキシスチレンが好ましい。
式(2)で表される繰返し単位は、単独でまたは2種以上で存在することができる。
The resin component of this invention contains the repeating unit containing an acid dissociable group containing component with a hydroxystyrene unit.
The acid-dissociable group-containing component can be used as long as it is insoluble in alkali or hardly soluble in alkali and imparts a property that becomes easily soluble in alkali by the action of an acid to the resin component. A suitable acid-dissociable group-containing component is a repeating unit represented by the above formula (2).
In the formula (2), R 4 , R 5 and R 6 each represent a saturated hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms. Examples of the saturated hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms include methyl group, ethyl group, n-propyl group, i-propyl group, n-butyl group, 2-methylpropyl group, 1-methylpropyl group, and t-butyl group. Is mentioned.
The repeating unit represented by the formula (2) can be obtained by using the corresponding hydroxystyrene derivative as a monomer.
Examples of preferred monomers that generate the repeating unit represented by the formula (2) include 4-t-butoxystyrene, 4-t-butoxy-α-methylstyrene, 4- (2 -Ethyl-2-propoxy) styrene, 4- (2-ethyl-2-propoxy) -α-methylstyrene and the like. Of these, 4-t-butoxystyrene is preferred.
The repeating unit represented by the formula (2) can be present alone or in combination of two or more.

本発明の樹脂成分は、さらに以下に示す他の繰り返し単位を含むことができる。
他の繰返し単位としては、例えば、i−プロピル(メタ)アクリレート、sec−ブチル(メタ)アクリレート、t−ブチル(メタ)アクリレート、シクロペンチル(メタ)アクリレート、1−メチルシクロペンチル(メタ)アクリレート、1−エチルシクロペンチル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、1−メチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、1−エチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、ノルボルニル(メタ)アクリレート、イソノルボルニル(メタ)アクリレート、トリシクロデカニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニル(メタ)アクリレート、アダマンタン−1−イル(メタ)アクリレート、2−メチルアダマンタン−2−イル(メタ)アクリレート、2−エチルアダマンタン−2−イル(メタ)アクリレート、テトラヒドロフラニル(メタ)アクリレート、テトラヒドロピラニル(メタ)アクリレート等の重合性不飽和結合が開裂した(メタ)アクリル酸エステル系単位;t−ブトキシカルボニルオキシスチレン、4−t−ブトキシカルボニルメチルオキシスチレン、4−(2−t−ブトキシカルボニルエチルオキシ)スチレン、4−テトラヒドロフラニルオキシスチレン、4−テトラヒドロピラニルオキシスチレン等の重合性不飽和結合が開裂したビニル芳香族系単位等の酸解離性基を含有する単位のほか、
The resin component of the present invention can further contain other repeating units shown below.
Other repeating units include, for example, i-propyl (meth) acrylate, sec-butyl (meth) acrylate, t-butyl (meth) acrylate, cyclopentyl (meth) acrylate, 1-methylcyclopentyl (meth) acrylate, 1- Ethylcyclopentyl (meth) acrylate, cyclohexyl (meth) acrylate, 1-methylcyclohexyl (meth) acrylate, 1-ethylcyclohexyl (meth) acrylate, benzyl (meth) acrylate, norbornyl (meth) acrylate, isonorbornyl (meth) acrylate, tri Cyclodecanyl (meth) acrylate, dicyclopentenyl (meth) acrylate, adamantane-1-yl (meth) acrylate, 2-methyladamantan-2-yl (meth) acrylate (Meth) acrylic acid ester-based units in which polymerizable unsaturated bonds such as 2-ethyladamantan-2-yl (meth) acrylate, tetrahydrofuranyl (meth) acrylate, and tetrahydropyranyl (meth) acrylate are cleaved; t-butoxy Polymerizable unsaturated bonds such as carbonyloxystyrene, 4-t-butoxycarbonylmethyloxystyrene, 4- (2-t-butoxycarbonylethyloxy) styrene, 4-tetrahydrofuranyloxystyrene, 4-tetrahydropyranyloxystyrene, etc. In addition to units containing acid-dissociable groups such as cleaved vinyl aromatic units,

スチレン、α−メチルスチレン、o−メチルスチレン、m−メチルスチレン、4−メチルスチレン、o−ヒドロキシ−α−メチルスチレン、m−ヒドロキシ−α−メチルスチレン、4−ヒドロキシ−α−メチルスチレン、o−メトキシスチレン、m−メトキシスチレン、4−メトキシスチレン等のビニル芳香族化合物;メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、n−プロピル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、i−ブチル(メタ)アクリレート、n−ペンチル(メタ)アクリレート、ネオペンチル(メタ)アクリレート、n−ヘキシル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、3−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、アダマンチルメチル(メタ)アクリレート、フェニル(メタ)アクリレート、フェネチル(メタ)アクリレート、  Styrene, α-methyl styrene, o-methyl styrene, m-methyl styrene, 4-methyl styrene, o-hydroxy-α-methyl styrene, m-hydroxy-α-methyl styrene, 4-hydroxy-α-methyl styrene, o -Vinyl aromatic compounds such as methoxystyrene, m-methoxystyrene, 4-methoxystyrene; methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, n-propyl (meth) acrylate, n-butyl (meth) acrylate, i- Butyl (meth) acrylate, n-pentyl (meth) acrylate, neopentyl (meth) acrylate, n-hexyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate, 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 2-hydroxypropyl ( (Meth) acrylate, - hydroxypropyl (meth) acrylate, adamantylmethyl (meth) acrylate, phenyl (meth) acrylate, phenethyl (meth) acrylate,

下記式(3)〜式(5)で表される単量体、

Figure 2006043597
(式中nは1〜6の整数を表す)Monomers represented by the following formulas (3) to (5),
Figure 2006043597
(Wherein n represents an integer of 1 to 6)

下記式(6)で表される不飽和アミド化合物、

Figure 2006043597
(式(6)において、Rは水素原子またはメチル基を表し、Rは相互に独立に水素原子または炭素数1〜4の飽和炭化水素基を表す。)
不飽和アミド化合物の具体例としては、N,N’−ジメチル(メタ)アクリルアミド、N,N’−ジエチル(メタ)アクリルアミド等が挙げられる。An unsaturated amide compound represented by the following formula (6):
Figure 2006043597
(In Formula (6), R 7 represents a hydrogen atom or a methyl group, and R 8 independently represents a hydrogen atom or a saturated hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms.)
Specific examples of the unsaturated amide compound include N, N′-dimethyl (meth) acrylamide, N, N′-diethyl (meth) acrylamide and the like.

また、(メタ)アクリル酸、クロトン酸、マレイン酸、フマル酸、けい皮酸等の不飽和カルボン酸類;無水マレイン酸、無水イタコン酸等の不飽和多価カルボン酸無水物類;(メタ)アクリル酸2−カルボキシエチル、(メタ)アクリル酸2−カルボキシプロピル、(メタ)アクリル酸3−カルボキシプロピル等の不飽和カルボン酸のカルボキシアルキルエステル類;(メタ)アクリロニトリル、α−クロロアクリロニトリル、クロトンニトリル、マレインニトリル、フマロニトリル等の不飽和ニトリル化合物;マレイミド、N−フェニルマレイミド、N−シクロヘキシルマレイミド等不飽和イミド化合物;N−ビニル−ε−カプロラクタム、N−ビニルピロリドン、2−ビニルピリジン、3−ビニルピリジン、4−ビニルピリジン、2−ビニルイミダゾール、4−ビニルイミダゾール等の他の含窒素ビニル化合物等の重合性不飽和結合が開裂した単位が挙げられる。
これらの他の繰返し単位のうち、スチレン、α−メチルスチレン、上記式(3)および(6)で表される単量体等の重合性不飽和結合が開裂した単位が好ましい。これらの他の繰返し単位は、単独でまたは2種以上を混合して用いることができる。
In addition, unsaturated carboxylic acids such as (meth) acrylic acid, crotonic acid, maleic acid, fumaric acid and cinnamic acid; unsaturated polycarboxylic acid anhydrides such as maleic anhydride and itaconic anhydride; (meth) acrylic Carboxyalkyl esters of unsaturated carboxylic acids such as 2-carboxyethyl acid, 2-carboxypropyl (meth) acrylate, 3-carboxypropyl (meth) acrylate; (meth) acrylonitrile, α-chloroacrylonitrile, crotonnitrile, Unsaturated nitrile compounds such as malein nitrile and fumaronitrile; unsaturated imide compounds such as maleimide, N-phenylmaleimide and N-cyclohexylmaleimide; N-vinyl-ε-caprolactam, N-vinylpyrrolidone, 2-vinylpyridine, 3-vinylpyridine 4-vinyl pyridine, 2-vinyl Examples thereof include a unit in which a polymerizable unsaturated bond is cleaved, such as other nitrogen-containing vinyl compounds such as ruimidazole and 4-vinylimidazole.
Among these other repeating units, a unit in which a polymerizable unsaturated bond such as styrene, α-methylstyrene, or a monomer represented by the above formulas (3) and (6) is cleaved is preferable. These other repeating units can be used alone or in admixture of two or more.

本発明の液浸露光用の感放射線性樹脂組成物を構成する樹脂成分は、ヒドロキシスチレン単位および酸解離性基含有成分を含む繰返し単位を含有する。ヒドロキシスチレン単位は、樹脂成分を構成する全繰返し単位に対して、5〜65モル%、好ましくは10〜65モル%、より好ましくは15〜65モル%である。この範囲であると、後述する液浸耐性を評価する値(a/b)が0.9〜1.1になる傾向にある。
酸解離性基含有成分を含む繰返し単位は、樹脂成分を構成する全繰り返し単位に対して、75モル%以下である。75モル%をこえると後述する液浸耐性が悪化する傾向にある。また、式(2)で表される繰り返し単位は、好ましくは解像度を向上させるため20モル%以上である。
The resin component constituting the radiation-sensitive resin composition for immersion exposure of the present invention contains a repeating unit including a hydroxystyrene unit and an acid-dissociable group-containing component. A hydroxystyrene unit is 5-65 mol% with respect to all the repeating units which comprise a resin component, Preferably it is 10-65 mol%, More preferably, it is 15-65 mol%. Within this range, the value (a / b) for evaluating the immersion resistance described later tends to be 0.9 to 1.1.
The repeating unit containing an acid dissociable group-containing component is 75 mol% or less based on all repeating units constituting the resin component. If it exceeds 75 mol%, the immersion resistance described later tends to deteriorate. Further, the repeating unit represented by the formula (2) is preferably 20 mol% or more in order to improve the resolution.

上記重合体は、例えば、各繰り返し単位を生成する単量体の混合物を、ヒドロパーオキシド類、ジアルキルパーオキシド類、ジアシルパーオキシド類、アゾ化合物等のラジカル重合開始剤を使用し、必要に応じて連鎖移動剤の存在下、適当な溶媒中で重合することにより製造することができる。この重合に使用される溶媒としては、例えば、シクロヘキサン、シクロヘプタン等のシクロアルカン類;酢酸エチル、酢酸n−ブチル、酢酸i−ブチル、プロピオン酸メチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等の飽和カルボン酸エステル類;γ−ブチロラクトン等のアルキルラクトン類;テトラヒドロフラン、ジメトキシエタン類、ジエトキシエタン類等のエーテル類;2−ブタノン、2−ヘプタノン、メチルイソブチルケトン等のアルキルケトン類;シクロヘキサノン等のシクロアルキルケトン類;2−プロパノール、プロピレングリコールモノメチルエーテル等のアルコール類等を挙げることができる。これらの溶媒は、単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。
また、上記重合における反応温度は、通常、40〜120℃、好ましくは50〜100℃であり、反応時間は、通常、1〜48時間、好ましくは1〜24時間である。
For example, the polymer may be a mixture of monomers that generate each repeating unit, using radical polymerization initiators such as hydroperoxides, dialkyl peroxides, diacyl peroxides, and azo compounds, if necessary. In the presence of a chain transfer agent in a suitable solvent. Examples of the solvent used for the polymerization include cycloalkanes such as cyclohexane and cycloheptane; saturated carboxylic acid esters such as ethyl acetate, n-butyl acetate, i-butyl acetate, methyl propionate, and propylene glycol monomethyl ether acetate. Alkyl lactones such as γ-butyrolactone; ethers such as tetrahydrofuran, dimethoxyethanes and diethoxyethanes; alkyl ketones such as 2-butanone, 2-heptanone and methyl isobutyl ketone; cycloalkyl ketones such as cyclohexanone And alcohols such as 2-propanol and propylene glycol monomethyl ether. These solvents can be used alone or in admixture of two or more.
Moreover, the reaction temperature in the said superposition | polymerization is 40-120 degreeC normally, Preferably it is 50-100 degreeC, and reaction time is 1-48 hours normally, Preferably it is 1-24 hours.

各重合体の、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)で測定したポリスチレン換算重量平均分子量(以下、「Mw」ともいう)は、好ましくは1,000〜150,000、さらに好ましくは3,000〜100,000であり、Mwと、GPCで測定したポリスチレン換算数平均分子量(以下、「Mn」ともいう)との比(Mw/Mn)は、通常、1〜5である。
上記重合体は、アルカリ不溶性またはアルカリ難溶性であって酸の作用によりアルカリ易溶性となる液浸露光用感放射線性樹脂組成物を構成する樹脂成分として使用できる。
The polystyrene-converted weight average molecular weight (hereinafter also referred to as “Mw”) of each polymer measured by gel permeation chromatography (GPC) is preferably 1,000 to 150,000, more preferably 3,000 to 100. The ratio (Mw / Mn) of Mw and the polystyrene-equivalent number average molecular weight (hereinafter also referred to as “Mn”) measured by GPC is usually 1 to 5.
The polymer can be used as a resin component constituting a radiation-sensitive resin composition for immersion exposure that is insoluble in alkali or hardly soluble in alkali and easily soluble in alkali by the action of an acid.

本発明の感放射線性樹脂組成物に使用できる酸発生剤は、露光により酸を発生する感放射線性酸発生剤である。酸発生剤としては、(1)スルホンイミド化合物、(2)ジスルホニルメタン化合物、(3)スルホン化合物、(4)スルホン酸エステル化合物、(5)ジスルホニルジアゾメタン化合物、(6)オニウム塩化合物等が挙げられる。
以下に、これらの酸発生剤の例を示す。
(1)スルホンイミド化合物
スルホンイミド化合物としては、例えば、下記式(7)で表される。

Figure 2006043597
上記式(7)において、R10は1価の有機基を表し、Rは2価の有機基を表す。
1価の有機基としては、置換もしくは非置換の直鎖または分岐アルキル基、置換もしくは非置換の環式アルキル基、置換もしくは非置換のアリール基、パーフルオロアルキル基等が、2価の有機基としては、置換もしくは非置換のアルキレン基、置換もしくは非置換のアルケニレン基、置換もしくは非置換のフェニレン基等が挙げられる。The acid generator that can be used in the radiation-sensitive resin composition of the present invention is a radiation-sensitive acid generator that generates an acid upon exposure. Examples of the acid generator include (1) sulfonimide compound, (2) disulfonylmethane compound, (3) sulfone compound, (4) sulfonic acid ester compound, (5) disulfonyldiazomethane compound, (6) onium salt compound, and the like. Is mentioned.
Examples of these acid generators are shown below.
(1) Sulfonimide compound As a sulfonimide compound, it represents with following formula (7), for example.
Figure 2006043597
In the above formula (7), R 10 represents a monovalent organic group, and R 9 represents a divalent organic group.
Examples of the monovalent organic group include a divalent organic group such as a substituted or unsubstituted linear or branched alkyl group, a substituted or unsubstituted cyclic alkyl group, a substituted or unsubstituted aryl group, and a perfluoroalkyl group. Examples thereof include a substituted or unsubstituted alkylene group, a substituted or unsubstituted alkenylene group, a substituted or unsubstituted phenylene group, and the like.

スルホンイミド化合物の具体例としては、N−(トリフルオロメチルスルホニルオキシ)スクシンイミド、N−(トリフルオロメチルスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(10−カンファースルホニルオキシ)スクシンイミド、N−(10−カンファースルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(10−カンファースルホニルオキシ)−7−オキサビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(4−トルエンスルホニルオキシ)スクシンイミド、N−(4−トルエンスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(4−トリフルオロメチルベンゼンスルホニルオキシ)スクシンイミド、N−(4−トリフルオロメチルベンゼンスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(パーフルオロベンゼンスルホニルオキシ)スクシンイミド、N−(パーフルオロベンゼンスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(ノナフルオロブチルスルホニルオキシ)スクシンイミド、N−(ノナフルオロブチルスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(パーフルオロオクタンスルホニルオキシ)スクシンイミド、N−(パーフルオロオクタンスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(ベンゼンスルホニルオキシ)スクシンイミド、N−(ベンゼンスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(ベンゼンスルホニルオキシ)−7−オキサビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−{(5−メチル−5−カルボキシメタンビシクロ[2.2.1]ヘプタ−2−イル)スルホニルオキシ}スクシンイミド等が挙げられる。  Specific examples of the sulfonimide compound include N- (trifluoromethylsulfonyloxy) succinimide, N- (trifluoromethylsulfonyloxy) bicyclo [2.2.1] hept-5-ene-2,3-dicarboximide. N- (10-camphorsulfonyloxy) succinimide, N- (10-camphorsulfonyloxy) bicyclo [2.2.1] hept-5-ene-2,3-dicarboximide, N- (10-camphorsulfonyl) Oxy) -7-oxabicyclo [2.2.1] hept-5-ene-2,3-dicarboximide, N- (4-toluenesulfonyloxy) succinimide, N- (4-toluenesulfonyloxy) bicyclo [ 2.2.1] Hept-5-ene-2,3-dicarboximide, N- (4-trifluoro) Methylbenzenesulfonyloxy) succinimide, N- (4-trifluoromethylbenzenesulfonyloxy) bicyclo [2.2.1] hept-5-ene-2,3-dicarboximide, N- (perfluorobenzenesulfonyloxy) Succinimide, N- (perfluorobenzenesulfonyloxy) bicyclo [2.2.1] hept-5-ene-2,3-dicarboximide, N- (nonafluorobutylsulfonyloxy) succinimide, N- (nonafluorobutyl Sulfonyloxy) bicyclo [2.2.1] hept-5-ene-2,3-dicarboximide, N- (perfluorooctanesulfonyloxy) succinimide, N- (perfluorooctanesulfonyloxy) bicyclo [2.2 .1] Hept-5-ene-2,3-di Ruboxyimide, N- (benzenesulfonyloxy) succinimide, N- (benzenesulfonyloxy) bicyclo [2.2.1] hept-5-ene-2,3-dicarboximide, N- (benzenesulfonyloxy) -7- Oxabicyclo [2.2.1] hept-5-ene-2,3-dicarboximide, N-{(5-methyl-5-carboxymethanebicyclo [2.2.1] hept-2-yl) sulfonyl And oxy} succinimide.

上記スルホンイミドの中で、N−(トリフルオロメチルスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(10−カンファースルホニルオキシ)スクシンイミド、N−(4−トルエンスルホニルオキシ)スクシンイミド、N−(ノナフルオロブチルスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(ベンゼンスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−{(5−メチル−5−カルボキシメタンビシクロ[2.2.1]ヘプタ−2−イル)スルホニルオキシ}スクシンイミドが好ましい。  Among the sulfonamides, N- (trifluoromethylsulfonyloxy) bicyclo [2.2.1] hept-5-ene-2,3-dicarboximide, N- (10-camphorsulfonyloxy) succinimide, N -(4-toluenesulfonyloxy) succinimide, N- (nonafluorobutylsulfonyloxy) bicyclo [2.2.1] hept-5-ene-2,3-dicarboximide, N- (benzenesulfonyloxy) bicyclo [ 2.2.1] Hept-5-ene-2,3-dicarboximide, N-{(5-methyl-5-carboxymethanebicyclo [2.2.1] hept-2-yl) sulfonyloxy} succinimide Is preferred.

(2)ジスルホニルメタン化合物としては、例えば、下記式(8)で表される。

Figure 2006043597
式中、R11およびR12は相互に独立に直鎖状もしくは分岐状の1価の脂肪族炭化水素基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基またはヘテロ原子を有する1価の他の有機基を表し、XおよびYは相互に独立にアリール基、水素原子、直鎖状もしくは分岐状の1価の脂肪族炭化水素基またはヘテロ原子を有する1価の他の有機基を表し、かつXおよびYの少なくとも一方がアリール基であるか、もしくはXとYが相互に連結して少なくとも1個の不飽和結合を有する単環または多環を形成しているか、もしくはXとYが相互に連結して下記式(8−1)で表される基を形成している。
Figure 2006043597
ただし、X’およびY’は相互に独立に水素原子、ハロゲン原子、直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、シクロアルキル基、アリール基またはアラルキル基を示すか、もしくは同一のもしくは異なる炭素原子に結合したX’とY’が相互に連結して炭素単環構造を形成しており、複数存在するX’およびY’はそれぞれ相互に同一でも異なってもよく、rは2〜10の整数である。(2) As a disulfonylmethane compound, it represents with following formula (8), for example.
Figure 2006043597
In the formula, R 11 and R 12 are each independently a linear or branched monovalent aliphatic hydrocarbon group, cycloalkyl group, aryl group, aralkyl group or other monovalent organic group having a hetero atom. X and Y each independently represent an aryl group, a hydrogen atom, a linear or branched monovalent aliphatic hydrocarbon group or another monovalent organic group having a hetero atom, and X and At least one of Y is an aryl group, or X and Y are connected to each other to form a monocyclic or polycyclic ring having at least one unsaturated bond, or X and Y are connected to each other; Thus, a group represented by the following formula (8-1) is formed.
Figure 2006043597
X ′ and Y ′ each independently represent a hydrogen atom, a halogen atom, a linear or branched alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group or an aralkyl group, or bonded to the same or different carbon atoms. X ′ and Y ′ are connected to each other to form a carbon monocyclic structure, and a plurality of X ′ and Y ′ may be the same or different from each other, and r is an integer of 2 to 10. .

(3)スルホン化合物
スルホン化合物としては、例えば、β−ケトスルホン、β−スルホニルスルホンや、これらのα−ジアゾ化合物等が挙げられる。
スルホン化合物の具体例としては、フェナシルフェニルスルホン、メシチルフェナシルスルホン、ビス(フェニルスルホニル)メタン、4−トリスフェナシルスルホン等が挙げられる。
(3) Sulfone compound Examples of the sulfone compound include β-ketosulfone, β-sulfonylsulfone, and α-diazo compounds thereof.
Specific examples of the sulfone compound include phenacylphenylsulfone, mesitylphenacylsulfone, bis (phenylsulfonyl) methane, 4-trisphenacylsulfone, and the like.

(4)スルホン酸エステル化合物
スルホン酸エステル化合物としては、例えば、アルキルスルホン酸エステル、ハロアルキルスルホン酸エステル、アリールスルホン酸エステル、イミノスルホネート等が挙げられる。
スルホン酸エステル化合物の具体例としては、ベンゾイントシレート、ピロガロールトリス(トリフルオロメタンスルホネート)、ピロガロールトリス(ノナフルオロ−n−ブタンスルホネート)、ピロガロールトリス(メタンスルホネート)、ニトロベンジル−9,10−ジエトキシアントラセン−2−スルホネート、α−メチロールベンゾイントシレート、α−メチロールベンゾインn−オクタンスルホネート、α−メチロールベンゾイントリフルオロメタンスルホネート、α−メチロールベンゾインn−ドデカンスルホネート等が挙げられる。
(4) Sulfonic acid ester compound Examples of the sulfonic acid ester compound include alkyl sulfonic acid esters, haloalkyl sulfonic acid esters, aryl sulfonic acid esters, and imino sulfonates.
Specific examples of the sulfonate compound include benzoin tosylate, pyrogallol tris (trifluoromethanesulfonate), pyrogallol tris (nonafluoro-n-butanesulfonate), pyrogallol tris (methanesulfonate), nitrobenzyl-9,10-diethoxyanthracene. -2-sulfonate, α-methylol benzoin tosylate, α-methylol benzoin n-octane sulfonate, α-methylol benzoin trifluoromethane sulfonate, α-methylol benzoin n-dodecane sulfonate, and the like.

(5)ジスルホニルジアゾメタン化合物
ジスルホニルジアゾメタン化合物としては、例えば、下記式(9)で表される化合物が挙げられる。

Figure 2006043597
式中、R13およびR14は相互に独立にアルキル基、アリール基、ハロゲン置換アルキル基、ハロゲン置換アリール基等の1価の基を示す。(5) Disulfonyldiazomethane compound Examples of the disulfonyldiazomethane compound include a compound represented by the following formula (9).
Figure 2006043597
In the formula, R 13 and R 14 each independently represent a monovalent group such as an alkyl group, an aryl group, a halogen-substituted alkyl group, or a halogen-substituted aryl group.

ジスルホニルジアゾメタン化合物の具体例としては、ビス(トリフルオロメタンスルホニル)ジアゾメタン、ビス(シクロヘキサンスルホニル)ジアゾメタン、ビス(ベンゼンスルホニル)ジアゾメタン、ビス(4−トルエンスルホニル)ジアゾメタン、メタンスルホニル−4−トルエンスルホニルジアゾメタン、シクロヘキサンスルホニル−1,1−ジメチルエチルスルホニルジアゾメタン、ビス(1,1−ジメチルエタンスルホニル)ジアゾメタン、ビス(3,3−ジメチル−1,5−ジオキサスピロ[5.5]ドデカン−8−スルホニル)ジアゾメタン、ビス(1,4−ジオキサスピロ[4.5]デカン−7−スルホニル)ジアゾメタン、ビス(t−ブチルスルホニル)ジアゾメタン等が挙げられる。  Specific examples of the disulfonyldiazomethane compound include bis (trifluoromethanesulfonyl) diazomethane, bis (cyclohexanesulfonyl) diazomethane, bis (benzenesulfonyl) diazomethane, bis (4-toluenesulfonyl) diazomethane, methanesulfonyl-4-toluenesulfonyldiazomethane, Cyclohexanesulfonyl-1,1-dimethylethylsulfonyldiazomethane, bis (1,1-dimethylethanesulfonyl) diazomethane, bis (3,3-dimethyl-1,5-dioxaspiro [5.5] dodecan-8-sulfonyl) diazomethane, Bis (1,4-dioxaspiro [4.5] decan-7-sulfonyl) diazomethane, bis (t-butylsulfonyl) diazomethane, and the like can be given.

(6)オニウム塩化合物
オニウム塩化合物としては、例えば、ヨードニウム塩、スルホニウム塩、ホスホニウム塩、ジアゾニウム塩、アンモニウム塩、ピリジニウム塩等が挙げられる。
本発明は、オニウム塩化合物の中でもフッ素原子含有オニウム塩が好ましい。
フッ素原子含有オニウム塩としては、上記ヨードニウム塩等の分子構造中にフッ素原子が含まれる化合物が挙げられる。フッ素原子はオニウム塩のカチオン部に含まれていても、アニオン部に含まれていても、または、カチオン部およびアニオン部の両方に含まれていてもよい。
(6) Onium salt compound Examples of the onium salt compound include iodonium salts, sulfonium salts, phosphonium salts, diazonium salts, ammonium salts, pyridinium salts, and the like.
In the present invention, among the onium salt compounds, fluorine atom-containing onium salts are preferred.
Examples of the fluorine atom-containing onium salt include compounds containing a fluorine atom in the molecular structure such as the iodonium salt. The fluorine atom may be contained in the cation part of the onium salt, in the anion part, or in both the cation part and the anion part.

フッ素原子が含まれるオニウム塩のアニオン部位は下記式(10)または式(11)で表される。

Figure 2006043597
Rfはフッ素原子、パーフルオロアリール基またはパーフルオロアルキル基を表す。パーフルオロアリール基またはパーフルオロアルキル基としては、炭素数1〜6のパーフルオロアルキル基、炭素数6〜10のパーフルオロシクロアルキル基、炭素数6〜10のパーフルオロアリール基が挙げられ、具体的には、トリフルオロメチル基、ノナフルオロブチル基、またはパーフルオロシクロヘキシル基、パーフルオロフェニル基が例示できる。Rはフッ素原子を含まない1価の有機基を表す。1価の有機基としては、直鎖状または分岐状のアルキル基、置換または非置換のアリール基、アラルキル基、または環状のアルキル基が挙げられる。好ましい基としては、シクロヘキシル基、シクロペンチル基、ノルボルニル基、トリシクロデカニル基、テトラシクロドデシル基または10−カンホロイル基が挙げられる。The anion portion of the onium salt containing a fluorine atom is represented by the following formula (10) or formula (11).
Figure 2006043597
Rf represents a fluorine atom, a perfluoroaryl group or a perfluoroalkyl group. Examples of the perfluoroaryl group or perfluoroalkyl group include a C 1-6 perfluoroalkyl group, a C 6-10 perfluorocycloalkyl group, and a C 6-10 perfluoroaryl group. Specifically, a trifluoromethyl group, a nonafluorobutyl group, a perfluorocyclohexyl group, and a perfluorophenyl group can be exemplified. R represents a monovalent organic group containing no fluorine atom. Examples of the monovalent organic group include a linear or branched alkyl group, a substituted or unsubstituted aryl group, an aralkyl group, and a cyclic alkyl group. Preferable groups include a cyclohexyl group, a cyclopentyl group, a norbornyl group, a tricyclodecanyl group, a tetracyclododecyl group, or a 10-camphoroyl group.

フッ素原子が含まれるオニウム塩のカチオン部位は少なくとも1個のフッ素原子を含む。カチオン部位としては、上記スルホニウム塩、ヨードニウム塩、ホスホニウム塩、ジアゾニウム塩、アンモニウム塩、ピリジニウム塩化合物等のカチオン部位が挙げられ、フッ素原子はこれらの炭化水素基の水素原子を置換するか、または芳香族環、脂環式環に直接結合している。  The cation moiety of the onium salt containing a fluorine atom contains at least one fluorine atom. Examples of the cation moiety include cation moieties such as the sulfonium salt, iodonium salt, phosphonium salt, diazonium salt, ammonium salt, pyridinium salt compound, etc., and the fluorine atom replaces the hydrogen atom of these hydrocarbon groups, or is aromatic. It is directly bonded to an aromatic ring or alicyclic ring.

フッ素原子含有オニウム塩化合物としては、トリフェニルスルホニウムノナフルオロブタンスルホネート、トリス(4−フルオロフェニル)スルホニウム10−カンファースルホネート、トリフェニルスルホニウム2−(2−ノルボルニル)1,1,2,2−テトラフルオロエチルスルホネート、トリフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、トリフェニルスルホニウムパーフルオロオクタンスルホネート、トリフェニルスルホニウム4−トリフルオロメチルベンゼンスルホネート、トリフェニルスルホニウムパーフルオロベンゼンスルホネート、トリフェニルスルホニウム2,4−ジフルオロベンゼンスルホネート、4−ヒドロキシフェニル・ジフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、トリ(4−メトキシフェニル)スルホニウムノナフルオロブタンスルホネート、トリ(4−メトキシフェニル)スルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、トリ(4−メトキシフェニル)スルホニウムパーフルオロオクタンスルホネート、トリ(4−メトキシフェニル)スルホニウム4−トルエンスルホネート、トリ(4−メトキシフェニル)スルホニウムベンゼンスルホネート、トリス(4−フルオロフェニル)スルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、トリス(4−フルオロフェニル)スルホニウム4−トルエンスルホネート、(4−フルオロフェニル)ジフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、ビス(4−フルオロフェニル)ヨードニウム1,1,2,2−テトラフルオロエチルスルホネート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムノナフルオロブタンスルホネート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムトリフルオロメタンスルホネート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムパーフルオロオクタンスルホネート、4−トリフルオロメチルベンゼンスルホネート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムパーフルオロベンゼンスルホネート、ジフェニルヨードニウムノナフルオロブタンスルホネート、ジフェニルヨードニウムトリフルオロメタンスルホネート、ジフェニルヨードニウムパーフルオロオクタンスルホネート、(4−フルオロフェニル)(フェニル)ヨードニウムトリフルオロメタンスルホネート、2,4,6−トリメチルフェニルジフェニルスルホニウム4−トリフルオロメチルベンゼンスルホネート、2,4,6−トリメチルフェニルジフェニルスルホニウム2,4−ジフルオロベンゼンスルホネート等が挙げられる。  Examples of fluorine atom-containing onium salt compounds include triphenylsulfonium nonafluorobutanesulfonate, tris (4-fluorophenyl) sulfonium 10-camphorsulfonate, triphenylsulfonium 2- (2-norbornyl) 1,1,2,2-tetrafluoro. Ethyl sulfonate, triphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate, triphenylsulfonium perfluorooctane sulfonate, triphenylsulfonium 4-trifluoromethylbenzenesulfonate, triphenylsulfonium perfluorobenzenesulfonate, triphenylsulfonium 2,4-difluorobenzenesulfonate, 4- Hydroxyphenyl diphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate, tri (4-methoxy Enyl) sulfonium nonafluorobutanesulfonate, tri (4-methoxyphenyl) sulfonium trifluoromethanesulfonate, tri (4-methoxyphenyl) sulfonium perfluorooctanesulfonate, tri (4-methoxyphenyl) sulfonium 4-toluenesulfonate, tri (4- Methoxyphenyl) sulfonium benzenesulfonate, tris (4-fluorophenyl) sulfonium trifluoromethanesulfonate, tris (4-fluorophenyl) sulfonium 4-toluenesulfonate, (4-fluorophenyl) diphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate, bis (4-fluorophenyl) ) Iodonium 1,1,2,2-tetrafluoroethyl sulfonate, bis (4-t-butylphenyl) Iodonium nonafluorobutanesulfonate, bis (4-t-butylphenyl) iodonium trifluoromethanesulfonate, bis (4-t-butylphenyl) iodonium perfluorooctanesulfonate, 4-trifluoromethylbenzenesulfonate, bis (4-t-butyl) Phenyl) iodonium perfluorobenzenesulfonate, diphenyliodonium nonafluorobutanesulfonate, diphenyliodonium trifluoromethanesulfonate, diphenyliodonium perfluorooctanesulfonate, (4-fluorophenyl) (phenyl) iodonium trifluoromethanesulfonate, 2,4,6-trimethylphenyl Diphenylsulfonium 4-trifluoromethylbenzenesulfonate, 2,4,6- Examples include trimethylphenyldiphenylsulfonium 2,4-difluorobenzenesulfonate.

上記フッ素原子含有オニウム塩化合物の中で、式(10)または式(11)で表されるアニオン部位を含むオニウム塩化合物としては、トリフェニルスルホニウム2(2−ノルボルニル)1,1,2,2−テトラフルオロエチルスルホネート、トリフェニルスルホニウム2,4−ジフルオロベンゼンスルホネート、またはビス(4−フルオロフェニル)ヨードニウム1,1,2,2−テトラフルオロエチルスルホネート、2,4,6−トリメチルフェニルジフェニルスルホニウム4−トリフルオロメチルベンゼンスルホネート、2,4,6−トリメチルフェニルジフェニルスルホニウム2,4−ジフルオロベンゼンスルホネートが好ましい。  Among the fluorine atom-containing onium salt compounds, triphenylsulfonium 2 (2-norbornyl) 1,1,2,2 may be used as the onium salt compound containing an anion moiety represented by formula (10) or formula (11). Tetrafluoroethyl sulfonate, triphenylsulfonium 2,4-difluorobenzene sulfonate, or bis (4-fluorophenyl) iodonium 1,1,2,2-tetrafluoroethyl sulfonate, 2,4,6-trimethylphenyl diphenylsulfonium 4 -Trifluoromethylbenzenesulfonate, 2,4,6-trimethylphenyldiphenylsulfonium 2,4-difluorobenzenesulfonate are preferred.

フッ素原子含有オニウム塩化合物以外のオニウム塩化合物としては、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウム4−トルエンスルホネート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウム10−カンファースルホネート、ジフェニルヨードニウム4−トルエンスルホネート、ジフェニルヨードニウムベンゼンスルホネート、ジフェニルヨードニウム10−カンファースルホネート、トリフェニルスルホニウム4−トルエンスルホネート、トリフェニルスルホニウムベンゼンスルホネート、トリフェニルスルホニウム10−カンファースルホネート、トリ(4−メトキシフェニル)スルホニウム4−トルエンスルホネート、トリ(4−メトキシフェニル)スルホニウムベンゼンスルホネート、トリ(4−メトキシフェニル)スルホニウム10−カンファースルホネート等が挙げられる。  Examples of onium salt compounds other than fluorine atom-containing onium salt compounds include bis (4-tert-butylphenyl) iodonium 4-toluenesulfonate, bis (4-tert-butylphenyl) iodonium 10-camphor sulfonate, and diphenyliodonium 4-toluenesulfonate. , Diphenyliodonium benzenesulfonate, diphenyliodonium 10-camphorsulfonate, triphenylsulfonium 4-toluenesulfonate, triphenylsulfoniumbenzenesulfonate, triphenylsulfonium 10-camphorsulfonate, tri (4-methoxyphenyl) sulfonium 4-toluenesulfonate, tri ( 4-methoxyphenyl) sulfonium benzenesulfonate, tri (4-methoxyphenyl) sulfonium 1 - camphorsulfonate, and the like.

上記酸発生剤の中で、非イオン性酸発生剤は、25℃の水に対する溶解度が1g/100mlHO以下である。溶解度が1g/100mlHOをこえると液浸露光するときの疎水性に劣る。
上記非イオン性酸発生剤としては、上記スルホンイミド化合物、同ジスルホニルメタン化合物、同スルホン化合物、同スルホン酸エステル化合物、同ジスルホニルジアゾメタン化合物が挙げられる。
これら非イオン性酸発生剤の中で、スルホンイミド化合物、ジスルホニルジアゾメタン化合物、またはスルホンイミド化合物とジスルホニルジアゾメタン化合物との混合物が好ましい。これらの酸発生剤は、液浸露光時に際して水に安定な被膜を形成できる。
本発明は、酸発生剤として、フッ素原子含有オニウム塩を単独で、または、混合酸発生剤として使用できる。
Among the acid generators, the nonionic acid generator has a solubility in water at 25 ° C. of 1 g / 100 ml H 2 O or less. When the solubility exceeds 1 g / 100 ml H 2 O, the hydrophobicity during immersion exposure is poor.
Examples of the nonionic acid generator include the sulfonimide compound, the disulfonylmethane compound, the sulfone compound, the sulfonic acid ester compound, and the disulfonyldiazomethane compound.
Among these nonionic acid generators, a sulfonimide compound, a disulfonyldiazomethane compound, or a mixture of a sulfonimide compound and a disulfonyldiazomethane compound is preferable. These acid generators can form a water-stable film during immersion exposure.
In the present invention, a fluorine atom-containing onium salt can be used alone or as a mixed acid generator as an acid generator.

混合酸発生剤とする場合、該混合酸発生剤の中で上記非イオン性酸発生剤は50モル%をこえて含むことが好ましく、かつ非イオン性酸発生剤全体の中で、スルホンイミド化合物、ジスルホニルジアゾメタン化合物、またはスルホンイミド化合物とジスルホニルジアゾメタン化合物との混合物は50モル%以上含まれることが好ましい。
また、上記非イオン性酸発生剤とともに、フッ素原子含有オニウム塩を含む酸発生剤を使用できる。フッ素原子含有オニウム塩は、非イオン性酸発生剤100重量部に対して、50重量部以下、好ましくは5〜50重量部含む。
When the mixed acid generator is used, it is preferable that the nonionic acid generator exceeds 50 mol% in the mixed acid generator, and the sulfonimide compound in the whole nonionic acid generator. The disulfonyldiazomethane compound or the mixture of the sulfonimide compound and the disulfonyldiazomethane compound is preferably contained in an amount of 50 mol% or more.
Moreover, the acid generator containing a fluorine atom containing onium salt can be used with the said nonionic acid generator. The fluorine atom-containing onium salt is contained in an amount of 50 parts by weight or less, preferably 5 to 50 parts by weight, based on 100 parts by weight of the nonionic acid generator.

本発明において、酸発生剤の使用量は、樹脂成分100重量部に対して、好ましくは0.1〜20重量部、さらに好ましくは0.5〜15重量部、さらに好ましくは1重量部〜15重量部添加される。添加量が0.1重量部以下であると本発明の効果が現れにくい傾向にあり、添加量が20重量部をこえると感放射線性樹脂組成物としての耐熱性が低下する傾向にある。
また本発明において酸発生剤は2種以上を混合して用いることができる。
In the present invention, the amount of the acid generator used is preferably 0.1 to 20 parts by weight, more preferably 0.5 to 15 parts by weight, and further preferably 1 to 15 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the resin component. Part by weight is added. When the addition amount is 0.1 parts by weight or less, the effect of the present invention tends to hardly appear, and when the addition amount exceeds 20 parts by weight, the heat resistance as the radiation-sensitive resin composition tends to decrease.
In the present invention, two or more acid generators can be mixed and used.

本発明の感放射線性樹脂組成物には、酸拡散制御剤、その他の添加剤を配合できる。
酸拡散制御剤は、露光により酸発生剤から生じた酸のレジスト被膜中における拡散現象を制御し、非露光領域での好ましくない化学反応を抑制する作用を有する。このような酸拡散制御剤を使用することにより、組成物の貯蔵安定性が向上し、またレジストとして解像度が向上するとともに、PED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、プロセス安定性に極めて優れたものとなる。
酸拡散制御剤としては、レジストパターンの形成工程中の露光や加熱処理により塩基性が変化しない含窒素有機化合物が好ましい。
このような含窒素有機化合物としては、例えば、下記式(12)で表される化合物(以下、「含窒素化合物(I)」という。)、同一分子内に窒素原子を2個有するジアミノ化合物(以下、「含窒素化合物(II)」という)、窒素原子を3個以上有するジアミノ重合体(以下、「含窒素化合物(III)」という)、アミド基含有化合物、ウレア化合物、含窒素複素環化合物等が挙げられる。

Figure 2006043597
式中、R15は、相互に同一でも異なってもよく、水素原子、アルキル基、アリール基またはアラルキル基(アルキル基、アリール基、アラルキル基等の水素原子が、例えば、ヒドロキシ基など、官能基で置換されている場合を含む。The radiation-sensitive resin composition of the present invention can contain an acid diffusion controller and other additives.
The acid diffusion control agent controls the diffusion phenomenon in the resist film of the acid generated from the acid generator by exposure, and has an action of suppressing an undesirable chemical reaction in the non-exposed region. By using such an acid diffusion control agent, the storage stability of the composition is improved, the resolution of the resist is improved, and the change of the line width of the resist pattern due to the fluctuation of PED can be suppressed, thereby stabilizing the process. It is extremely excellent in properties.
As the acid diffusion controller, a nitrogen-containing organic compound whose basicity is not changed by exposure or heat treatment in the resist pattern forming step is preferable.
Examples of such a nitrogen-containing organic compound include a compound represented by the following formula (12) (hereinafter referred to as “nitrogen-containing compound (I)”), a diamino compound having two nitrogen atoms in the same molecule ( Hereinafter referred to as “nitrogen-containing compound (II)”, diamino polymer having 3 or more nitrogen atoms (hereinafter referred to as “nitrogen-containing compound (III)”), amide group-containing compound, urea compound, nitrogen-containing heterocyclic compound Etc.
Figure 2006043597
In the formula, R 15 may be the same as or different from each other, and a hydrogen atom such as a hydrogen atom, an alkyl group, an aryl group, or an aralkyl group (an alkyl group, an aryl group, an aralkyl group, etc. is a functional group such as a hydroxy group, for example). Including the case where it is replaced with.

含窒素化合物(I)としては、例えば、n−ヘキシルアミン、n−ヘプチルアミン、n−オクチルアミン、n−ノニルアミン、n−デシルアミン等のモノアルキルアミン類;ジ−n−ブチルアミン、ジ−n−ペンチルアミン、ジ−n−ヘキシルアミン、ジ−n−ヘプチルアミン、ジ−n−オクチルアミン、ジ−n−ノニルアミン、ジ−n−デシルアミン等のジアルキルアミン類;トリエチルアミン、トリ−n−プロピルアミン、トリ−n−ブチルアミン、トリ−n−ペンチルアミン、トリ−n−ヘキシルアミン、トリ−n−ヘプチルアミン、トリ−n−オクチルアミン、トリ−n−ノニルアミン、トリ−n−デシルアミン等のトリアルキルアミン類;アニリン、N−メチルアニリン、N,N−ジメチルアニリン、2−メチルアニリン、3−メチルアニリン、4−メチルアニリン、4−ニトロアニリン、ジフェニルアミン、トリフェニルアミン、1−ナフチルアミン等の芳香族アミン類等が挙げられる。  Examples of the nitrogen-containing compound (I) include monoalkylamines such as n-hexylamine, n-heptylamine, n-octylamine, n-nonylamine, n-decylamine; di-n-butylamine, di-n- Dialkylamines such as pentylamine, di-n-hexylamine, di-n-heptylamine, di-n-octylamine, di-n-nonylamine, di-n-decylamine; triethylamine, tri-n-propylamine, Trialkylamines such as tri-n-butylamine, tri-n-pentylamine, tri-n-hexylamine, tri-n-heptylamine, tri-n-octylamine, tri-n-nonylamine, tri-n-decylamine Aniline, N-methylaniline, N, N-dimethylaniline, 2-methylaniline, 3-methyl Ruanirin, 4-methylaniline, 4-nitroaniline, diphenylamine, triphenylamine, aromatic amines such as 1-naphthylamine, and the like.

含窒素化合物(II)としては、例えば、エチレンジアミン、N,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミン、N,N,N’,N’−テトラキス(2−ヒドロキシプロピル)エチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、4,4’−ジアミノベンゾフェノン、4,4’−ジアミノジフェニルアミン、2,2’−ビス(4−アミノフェニル)プロパン、2−(3−アミノフェニル)−2−(4−アミノフェニル)プロパン、2−(4−アミノフェニル)−2−(3−ヒドロキシフェニル)プロパン、2−(4−アミノフェニル)−2−(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、1,4−ビス[1−(4−アミノフェニル)−1−メチルエチル]ベンゼン、1,3−ビス[1−(4−アミノフェニル)−1−メチルエチル]ベンゼン等が挙げられる。
含窒素化合物(III)としては、例えば、ポリエチレンイミン、ポリアリルアミン、ジメチルアミノエチルアクリルアミドの重合体等が挙げられる。
Examples of the nitrogen-containing compound (II) include ethylenediamine, N, N, N ′, N′-tetramethylethylenediamine, N, N, N ′, N′-tetrakis (2-hydroxypropyl) ethylenediamine, tetramethylenediamine, Hexamethylenediamine, 4,4′-diaminodiphenylmethane, 4,4′-diaminodiphenyl ether, 4,4′-diaminobenzophenone, 4,4′-diaminodiphenylamine, 2,2′-bis (4-aminophenyl) propane, 2- (3-aminophenyl) -2- (4-aminophenyl) propane, 2- (4-aminophenyl) -2- (3-hydroxyphenyl) propane, 2- (4-aminophenyl) -2- ( 4-hydroxyphenyl) propane, 1,4-bis [1- (4-aminophenyl) -1-methylethyl] Benzene, 1,3-bis [1- (4-aminophenyl) -1-methylethyl] benzene, and the like.
Examples of the nitrogen-containing compound (III) include polymers of polyethyleneimine, polyallylamine, dimethylaminoethylacrylamide, and the like.

アミド基含有化合物としては、例えば、ホルムアミド、N−メチルホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、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、プロピオンアミド、ベンズアミド、ピロリドン、N−メチルピロリドン等が挙げられる。
ウレア化合物としては、例えば、尿素、メチルウレア、1,1−ジメチルウレア、1,3−ジメチルウレア、1,1,3,3−テトラメチルウレア、1,3−ジフェニルウレア、トリブチルチオウレア等が挙げられる。
含窒素複素環化合物としては、例えば、イミダゾール、ベンズイミダゾール、4−メチルイミダゾール、4−メチル−2−フェニルイミダゾール、2−フェニルベンズイミダゾール等のイミダゾール類;ピリジン、2−メチルピリジン、4−メチルピリジン、2−エチルピリジン、4−エチルピリジン、2−フェニルピリジン、4−フェニルピリジン、N−メチル−4−フェニルピリジン、ニコチン、ニコチン酸、ニコチン酸アミド、キノリン、8−オキシキノリン、アクリジン等のピリジン類のほか、ピラジン、ピラゾール、ピリダジン、キノザリン、プリン、ピロリジン、ピペリジン、モルホリン、4−メチルモルホリン、ピペラジン、1,4−ジメチルピペラジン、1,4−ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン等が挙げられる。
Examples of the amide group-containing compound include formamide, N-methylformamide, N, N-dimethylformamide, acetamide, N-methylacetamide, N, N-dimethylacetamide, propionamide, benzamide, pyrrolidone, N-methylpyrrolidone and the like. Can be mentioned.
Examples of the urea compound include urea, methylurea, 1,1-dimethylurea, 1,3-dimethylurea, 1,1,3,3-tetramethylurea, 1,3-diphenylurea, tributylthiourea and the like. .
Examples of the nitrogen-containing heterocyclic compound include imidazoles such as imidazole, benzimidazole, 4-methylimidazole, 4-methyl-2-phenylimidazole, 2-phenylbenzimidazole; pyridine, 2-methylpyridine, 4-methylpyridine. Pyridine such as 2-ethylpyridine, 4-ethylpyridine, 2-phenylpyridine, 4-phenylpyridine, N-methyl-4-phenylpyridine, nicotine, nicotinic acid, nicotinamide, quinoline, 8-oxyquinoline, acridine In addition to the above, pyrazine, pyrazole, pyridazine, quinosaline, purine, pyrrolidine, piperidine, morpholine, 4-methylmorpholine, piperazine, 1,4-dimethylpiperazine, 1,4-diazabicyclo [2.2.2] octane, etc. It is done.

また酸拡散制御剤として、下記式(13)に表す、酸解離性基を持つ塩基前駆体を用いることもできる。

Figure 2006043597
式(13)において、各R16は、相互に独立に1価の有機基を表すか、あるいは2つのR16が相互に結合して式中の窒素原子と共に環を形成している。
具体的にはN−(t−ブトキシカルボニル)ピペリジン、N−(t−ブトキシカルボニル)イミダゾール、N−(t−ブトキシカルボニル)ベンズイミダゾール、N−(t−ブトキシカルボニル)2−フェニルベンズイミダゾール、N−(t−ブトキシカルボニル)ジオクチルアミン、N−(t−ブトキシカルボニル)ジエタノールアミン、N−(t−ブトキシカルボニル)ジシクロヘキシルアミン、N−(t−ブトキシカルボニル)ジフェニルアミン等が挙げられる。As the acid diffusion controller, a base precursor having an acid dissociable group represented by the following formula (13) can also be used.
Figure 2006043597
In the formula (13), each R 16 independently represents a monovalent organic group, or two R 16 are bonded to each other to form a ring together with the nitrogen atom in the formula.
Specifically, N- (t-butoxycarbonyl) piperidine, N- (t-butoxycarbonyl) imidazole, N- (t-butoxycarbonyl) benzimidazole, N- (t-butoxycarbonyl) 2-phenylbenzimidazole, N -(T-Butoxycarbonyl) dioctylamine, N- (t-butoxycarbonyl) diethanolamine, N- (t-butoxycarbonyl) dicyclohexylamine, N- (t-butoxycarbonyl) diphenylamine and the like can be mentioned.

これらの含窒素有機化合物のうち、含窒素化合物(I)、含窒素複素環化合物等が好ましい。また、含窒素化合物(I)の中では、トリアルキルアミン類が特に好ましく、含窒素複素環化合物の中では、イミダゾール類が特に好ましい。
酸拡散制御剤は、単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。
酸拡散制御剤の配合量は、樹脂100重量部に対して、15重量部以下、好ましくは0.001〜10重量部、さらに好ましくは0.005〜5重量部である。この場合、酸拡散制御剤の配合量が15重量部をこえると、レジストとしての感度や露光部の現像性が低下する傾向がある。なお、酸拡散制御剤の配合量が0.001重量部未満では、プロセス条件によっては、レジストとしてのパターン形状や寸法忠実度が低下するおそれがある。
Of these nitrogen-containing organic compounds, nitrogen-containing compounds (I) and nitrogen-containing heterocyclic compounds are preferred. Further, among the nitrogen-containing compounds (I), trialkylamines are particularly preferable, and among the nitrogen-containing heterocyclic compounds, imidazoles are particularly preferable.
The acid diffusion control agents can be used alone or in admixture of two or more.
The compounding amount of the acid diffusion controller is 15 parts by weight or less, preferably 0.001 to 10 parts by weight, and more preferably 0.005 to 5 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the resin. In this case, when the compounding amount of the acid diffusion controller exceeds 15 parts by weight, the sensitivity as a resist and the developability of the exposed part tend to be lowered. In addition, if the compounding quantity of an acid diffusion control agent is less than 0.001 weight part, there exists a possibility that the pattern shape and dimension fidelity as a resist may fall depending on process conditions.

本発明の感放射線性樹脂組成物には、組成物の塗布性やストリエーション、レジストとしての現像性等を改良する作用を示す界面活性剤を配合することができる。
このような界面活性剤としては、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オクチルフェノールエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェノールエーテル、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を挙げることができ、また市販品としては、例えば、エフトップEF301、EF303,EF352(トーケムプロダクツ社製)、メガファックスF171、F173(大日本インキ化学工業(株)製)、フロラードFC430、FC431(住友スリーエム(株)製)、アサヒガードAG710、サーフロンS−382、SC101、SC102、SC103、SC104、SC105、SC106(旭硝子(株)製)、KP341(信越化学工業(株)製)、ポリフローNo.75、No.95(共栄社化学(株)製)等が挙げられる。
界面活性剤の配合量は、酸解離性基含有樹脂100重量部に対して、好ましくは2重量部以下である。
また、その他の増感剤を配合することができる。好ましい増感剤の例としては、カルバゾール類、ベンゾフェノン類、ローズベンガル類、アントラセン類等が挙げられる。
増感剤の配合量は、酸解離性基含有樹脂100重量部に対して、好ましくは50重量部以下である。
また、染料および/または顔料を配合することにより、露光部の潜像を可視化させて、露光時のハレーションの影響を緩和でき、接着助剤を配合することにより、基板との接着性をさらに改善することができる。
さらに、他の添加剤として、4−ヒドロキシ−4’−メチルカルコン等のハレーション防止剤、形状改良剤、保存安定剤、消泡剤等を配合することもできる。
In the radiation sensitive resin composition of the present invention, a surfactant exhibiting an effect of improving the coating property and striation of the composition, the developability as a resist, and the like can be blended.
Examples of such surfactants include polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene stearyl ether, polyoxyethylene oleyl ether, polyoxyethylene octylphenol ether, polyoxyethylene nonylphenol ether, polyethylene glycol dilaurate, and polyethylene glycol distearate. Commercially available products include, for example, F-top EF301, EF303, EF352 (manufactured by Tochem Products), Megafax F171, F173 (manufactured by Dainippon Ink & Chemicals, Inc.), Florard FC430, FC431 ( Manufactured by Sumitomo 3M Limited), Asahi Guard AG710, Surflon S-382, SC101, SC102, SC103, SC104, SC105, SC106 Asahi Glass Co., Ltd.), made KP341 (Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), Polyflow No. 75, no. 95 (manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd.).
The compounding amount of the surfactant is preferably 2 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of the acid dissociable group-containing resin.
Further, other sensitizers can be blended. Examples of preferred sensitizers include carbazoles, benzophenones, rose bengals, anthracenes and the like.
The blending amount of the sensitizer is preferably 50 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of the acid dissociable group-containing resin.
In addition, by blending dyes and / or pigments, the latent image of the exposed area can be visualized, and the influence of halation during exposure can be mitigated. By blending an adhesion aid, adhesion to the substrate is further improved. can do.
Furthermore, as other additives, an antihalation agent such as 4-hydroxy-4′-methylchalcone, a shape improver, a storage stabilizer, an antifoaming agent, and the like can be blended.

本発明の感放射線性樹脂組成物は、その使用に際して、全固形分の濃度が、例えば0.1〜50重量%、好ましくは1〜40重量%になるように、溶剤に均一に溶解したのち、例えば孔径200nm程度のフィルターでろ過することにより、組成物溶液として調製される。
上記組成物溶液の調製に使用される溶剤としては、例えば、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノ−n−プロピルエーテルアセテート、エチレングリコールモノ−n−ブチルエーテルアセテート等のエチレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類;プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノ−n−プロピルエーテル、プロピレングリコールモノ−n−ブチルエーテル等のプロピレングリコールモノアルキルエーテル類;プロピレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールジエチルエーテル、プロピレングリコールジ−n−プロピルエーテル、プロピレングリコールジ−n−ブチルエーテル等のプロピレングリコールジアルキルエーテル類;プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノ−n−プロピルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノ−n−ブチルエーテルアセテート等のプロピレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類;乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸n−プロピル、乳酸i−プロピル等の乳酸エステル類;ぎ酸n−アミル、ぎ酸i−アミル、酢酸エチル、酢酸n−プロピル、酢酸i−プロピル、酢酸n−ブチル、酢酸i−ブチル、酢酸n−アミル、酢酸i−アミル、プロピオン酸i−プロピル、プロピオン酸n−ブチル、プロピオン酸i−ブチル等の脂肪族カルボン酸エステル類;ヒドロキシ酢酸エチル、2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオン酸エチル、2−ヒドロキシ−3−メチル酪酸メチル、メトキシ酢酸エチル、エトキシ酢酸エチル、3−メトキシプロピオン酸メチル、3−メトキシプロピオン酸エチル、3−エトキシプロピオン酸メチル、3−エトキシプロピオン酸エチル、3−メトキシブチルアセテート、3−メチル−3−メトキシブチルアセテート、3−メチル−3−メトキシブチルプロピオネート、3−メチル−3−メトキシブチルブチレート、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル等の他のエステル類;トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類;メチルエチルケトン、メチルプロピルケトン、メチルブチルケトン、2−ヘプタノン、3−ヘプタノン、4−ヘプタノン、シクロヘキサノン等のケトン類;N−メチルホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、N−メチルアセトアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドン等のアミド類;γ−ブチロラクトン等のラクトン類が挙げられる。
これらの溶剤は、単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。
The radiation-sensitive resin composition of the present invention is used after being uniformly dissolved in a solvent so that the total solid content is, for example, 0.1 to 50% by weight, preferably 1 to 40% by weight. For example, it is prepared as a composition solution by filtering with a filter having a pore diameter of about 200 nm.
Examples of the solvent used for the preparation of the composition solution include ethylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol monoethyl ether acetate, ethylene glycol mono-n-propyl ether acetate, ethylene glycol mono-n-butyl ether acetate and the like. Glycol monoalkyl ether acetates; propylene glycol monoalkyl ethers such as propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, propylene glycol mono-n-propyl ether, propylene glycol mono-n-butyl ether; propylene glycol dimethyl ether, propylene glycol diethyl Ether, propylene glycol di-n-propyl ether, propylene Propylene glycol dialkyl ethers such as recall di-n-butyl ether; propylene glycol monoalkyl ethers such as propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monoethyl ether acetate, propylene glycol mono-n-propyl ether acetate, propylene glycol mono-n-butyl ether acetate Ether acetates; lactate esters such as methyl lactate, ethyl lactate, n-propyl lactate, i-propyl lactate; n-amyl formate, i-amyl formate, ethyl acetate, n-propyl acetate, i-propyl acetate, Aliphatic carboxylates such as n-butyl acetate, i-butyl acetate, n-amyl acetate, i-amyl acetate, i-propyl propionate, n-butyl propionate and i-butyl propionate Ethyl hydroxyacetate, ethyl 2-hydroxy-2-methylpropionate, methyl 2-hydroxy-3-methylbutyrate, ethyl methoxyacetate, ethyl ethoxyacetate, methyl 3-methoxypropionate, ethyl 3-methoxypropionate, Methyl 3-ethoxypropionate, ethyl 3-ethoxypropionate, 3-methoxybutyl acetate, 3-methyl-3-methoxybutyl acetate, 3-methyl-3-methoxybutylpropionate, 3-methyl-3-methoxybutyl Other esters such as butyrate, methyl acetoacetate, ethyl acetoacetate, methyl pyruvate, ethyl pyruvate; aromatic hydrocarbons such as toluene, xylene; methyl ethyl ketone, methyl propyl ketone, methyl butyl ketone, 2-heptanone, 3-heptanone, 4 Ketones such as heptanone and cyclohexanone; amides such as N-methylformamide, N, N-dimethylformamide, N-methylacetamide, N, N-dimethylacetamide and N-methylpyrrolidone; lactones such as γ-butyrolactone Can be mentioned.
These solvents can be used alone or in admixture of two or more.

本発明の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際には、前述したようにして調製された組成物溶液を、回転塗布、流延塗布、ロール塗布等の適宜の塗布手段によって、例えば、シリコンウエハー、アルミニウムで被覆されたウエハー等の基板上に塗布することにより、レジスト被膜を形成し、場合により予め70℃〜160℃程度の温度で加熱処理(以下、「PB」という)を行なう。その後該レジスト膜、または必要に応じて形成される上層保護膜に水を媒体として、所定のパターンを有するマスクを通して放射線を照射し、次いで現像する。レンズとレジスト膜間に満たされる水はpHを調整することもできる。特に純水が好ましい。
液浸露光に用いられる放射線は、使用されるレジスト膜に応じて、例えば可視光線;g線、i線等の紫外線;エキシマレーザー等の遠紫外線;シンクロトロン放射線等のX線;電子線等の荷電粒子線の如き各種放射線を選択使用することができる。本発明においては、KrFエキシマレーザー(波長248nm)等の遠紫外線が好適に用いられる。
また、レジスト膜の解像度、パターン形状、現像性等を向上させるために、露光後に焼成(以下、「PEB」という。)を行なうことが好ましい。その焼成温度は、使用されるレジスト等によって適宜調節されるが、通常、30〜200℃程度、好ましくは50〜150℃である。
次いで、フォトレジスト膜をアルカリ現像液で現像し、洗浄して、所望のレジストパターンを形成する。
アルカリ現像液としては、例えば、テトラアルキルアンモニウムヒドロキシド類などのアルカリ性化合物を、通常、1〜10重量%、好ましくは1〜5重量%、特に好ましくは1〜3重量%の濃度となるよう溶解したアルカリ性水溶液が使用される。
また、上記アルカリ性水溶液からなる現像液には、例えばメタノール、エタノール等の水溶性有機溶剤や界面活性剤を適宜添加することもできる。なお、レジストパターンの形成に際しては、環境雰囲気中に含まれる塩基性不純物等の影響を防止するため、レジスト被膜上に保護膜を設けることもできる。
When forming a resist pattern from the radiation-sensitive resin composition of the present invention, the composition solution prepared as described above is applied by appropriate coating means such as spin coating, cast coating, roll coating, etc. A resist film is formed by coating on a substrate such as a silicon wafer or a wafer coated with aluminum, and in some cases, a heat treatment (hereinafter referred to as “PB”) is performed at a temperature of about 70 ° C. to 160 ° C. in advance. . Thereafter, the resist film or an upper protective film formed as necessary is irradiated with radiation through a mask having a predetermined pattern using water as a medium, and then developed. The water filled between the lens and the resist film can also adjust the pH. In particular, pure water is preferred.
The radiation used for immersion exposure depends on the resist film used, for example, visible rays; ultraviolet rays such as g rays and i rays; far ultraviolet rays such as excimer lasers; X rays such as synchrotron radiation; Various types of radiation such as charged particle beams can be selectively used. In the present invention, far ultraviolet rays such as KrF excimer laser (wavelength 248 nm) are preferably used.
In order to improve the resolution, pattern shape, developability, etc. of the resist film, it is preferable to perform baking (hereinafter referred to as “PEB”) after exposure. The baking temperature is appropriately adjusted depending on the resist used and the like, but is usually about 30 to 200 ° C, preferably 50 to 150 ° C.
Next, the photoresist film is developed with an alkali developer and washed to form a desired resist pattern.
As an alkaline developer, for example, an alkaline compound such as a tetraalkylammonium hydroxide is usually dissolved in a concentration of 1 to 10% by weight, preferably 1 to 5% by weight, particularly preferably 1 to 3% by weight. Alkaline aqueous solution is used.
In addition, a water-soluble organic solvent such as methanol or ethanol or a surfactant can be appropriately added to the developer composed of the alkaline aqueous solution. In forming the resist pattern, a protective film can be provided on the resist film in order to prevent the influence of basic impurities contained in the environmental atmosphere.

下記各合成例で得た酸解離性基含有樹脂のMwおよびMnの測定は、東ソー(株)社製GPCカラム(G2000HXL2本、G3000HXL1本、G4000HXL1本)を用い、流量1.0ミリリットル/分、溶出溶剤テトラヒドロフラン、カラム温度40℃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ー(GPC)により測定した。Measurement of Mw and Mn of the acid-dissociable group-containing resin obtained by the following Synthesis Examples are, Tosoh Co., Ltd. GPC column (G2000H XL 2 present, one G3000H XL, G4000H XL one) was used, the flow rate 1 Measurement was performed by gel permeation chromatography (GPC) using monodisperse polystyrene as a standard under the analysis conditions of 0.0 ml / min, elution solvent tetrahydrofuran, and column temperature of 40 ° C.

合成例1
4−アセトキシスチレン47g、4−t−ブトキシスチレン108g、アゾビスイソブチロニトリル(以下、AIBNと略称する)6gおよびt−ドデシルメルカプタン1gを、プロピレングリコールモノメチルエーテル160gに溶解したのち、窒素雰囲気下、反応温度を70℃に保持して16時間重合させた。重合後、反応溶液を大量のn−ヘキサン中に滴下して、生成樹脂を凝固精製した。次いで、この精製樹脂に、再度プロピレングリコールモノメチルエーテル150gを加えたのち、さらにメタノール300g、トリエチルアミン80gおよび水15gを加えて、沸点にて還流させながら、8時間加水分解反応を行なった。反応後、溶剤およびトリエチルアミンを減圧留去し、得られた樹脂をアセトンに溶解したのち、水2000g中に滴下して凝固させ、生成した白色粉末をろ過して、減圧下50℃で一晩乾燥した。
得られた樹脂は、Mwが15,000、Mw/Mnが1.6であり、13C−NMR分析の結果、4−ヒドロキシスチレンと4−t−ブトキシスチレンとの共重合モル比が、28:72であった。この樹脂を、酸解離性基含有樹脂(A−1)とする。
Synthesis example 1
After dissolving 47 g of 4-acetoxystyrene, 108 g of 4-t-butoxystyrene, 6 g of azobisisobutyronitrile (hereinafter abbreviated as AIBN) and 1 g of t-dodecyl mercaptan in 160 g of propylene glycol monomethyl ether, the mixture was dissolved in a nitrogen atmosphere. The polymerization was carried out for 16 hours while maintaining the reaction temperature at 70 ° C. After the polymerization, the reaction solution was dropped into a large amount of n-hexane to coagulate and purify the resulting resin. Next, 150 g of propylene glycol monomethyl ether was added to the purified resin, and then 300 g of methanol, 80 g of triethylamine and 15 g of water were further added, and a hydrolysis reaction was performed for 8 hours while refluxing at the boiling point. After the reaction, the solvent and triethylamine were distilled off under reduced pressure, and the resulting resin was dissolved in acetone and then dropped into 2000 g of water to solidify. The resulting white powder was filtered and dried at 50 ° C. under reduced pressure overnight. did.
The obtained resin had Mw of 15,000 and Mw / Mn of 1.6. As a result of 13 C-NMR analysis, the copolymerization molar ratio of 4-hydroxystyrene and 4-t-butoxystyrene was 28. : 72. This resin is referred to as “acid-labile group-containing resin (A-1)”.

合成例2
4−アセトキシスチレン101g、4−t−ブトキシスチレン50g、AIBN6gおよびt−ドデシルメルカプタン1.3gを、プロピレングリコールモノメチルエーテル160gに溶解したのち、窒素雰囲気下、反応温度を70℃に保持して16時間重合させた。重合後、反応溶液をn−ヘキサン2,0000g中に滴下して、生成樹脂を凝固精製した。次いで、この精製樹脂に、再度プロピレングリコールモノメチルエーテル150gを加えたのち、さらにメタノール300g、トリエチルアミン80gおよび水15gを加えて、沸点にて還流させながら、8時間加水分解反応を行なった。反応後、溶剤およびトリエチルアミンを減圧留去し、得られた樹脂をアセトンに溶解したのち、大量の水中に滴下して凝固させ、生成した白色粉末をろ過して、減圧下50℃で一晩乾燥した。
得られた樹脂は、Mwが16,000、Mw/Mnが1.7であり、13C−NMR分析の結果、4−ヒドロキシスチレンと4−t−ブトキシスチレンとの共重合モル比が、72:28であった。この樹脂を、酸解離性基含有樹脂(A−2)とする。
Synthesis example 2
After dissolving 101 g of 4-acetoxystyrene, 50 g of 4-t-butoxystyrene, 6 g of AIBN and 1.3 g of t-dodecyl mercaptan in 160 g of propylene glycol monomethyl ether, the reaction temperature is maintained at 70 ° C. for 16 hours under a nitrogen atmosphere. Polymerized. After the polymerization, the reaction solution was dropped into 20,000 g of n-hexane to coagulate and purify the resulting resin. Next, 150 g of propylene glycol monomethyl ether was added to the purified resin, and then 300 g of methanol, 80 g of triethylamine and 15 g of water were further added, and a hydrolysis reaction was performed for 8 hours while refluxing at the boiling point. After the reaction, the solvent and triethylamine were distilled off under reduced pressure, and the resulting resin was dissolved in acetone, then dropped into a large amount of water to solidify, and the resulting white powder was filtered and dried at 50 ° C. under reduced pressure overnight. did.
The obtained resin had Mw of 16,000 and Mw / Mn of 1.7. As a result of 13 C-NMR analysis, the copolymerization molar ratio of 4-hydroxystyrene and 4-t-butoxystyrene was 72. : 28. This resin is referred to as “acid-labile group-containing resin (A-2)”.

合成例3
4−アセトキシスチレン168g、スチレン8.3g、4−t−ブトキシスチレン84g、AIBN10.5gおよびt−ドデシルメルカプタン1.3gを、プロピレングリコールモノメチルエーテル260gに溶解し、窒素雰囲気下、反応温度を70℃に保持して16時間重合させた。重合後、反応溶液をn−ヘキサン2,000g中に滴下して、生成樹脂を凝固精製し、得られた精製樹脂を減圧下50℃で3時間乾燥した。
次いで、この精製樹脂215gを、再度プロピレングリコールモノメチルエーテル260gに溶解したのち、メタノール300g、トリエチルアミン80gおよび水15gを加え、沸点にて還流させながら、8時間加水分解反応を行なった。反応後、溶媒およびトリエチルアミンを減圧留去し、得られた樹脂を固形分濃度が20重量%となるようにアセトンに再溶解したのち、水2,000g中に滴下して凝固させ、生成した白色粉末をろ過して、減圧下50℃で一晩乾燥した。得られた樹脂は、Mwが15,500、Mw/Mnが1.7であり、13C−NMR分析の結果、4−ヒドロキシスチレンとスチレンと4−t−ブトキシスチレンとの共重合モル比が65:5:30の共重合体であった。この樹脂を、酸解離性基含有樹脂(A−3)とする。
Synthesis example 3
168 g of 4-acetoxystyrene, 8.3 g of styrene, 84 g of 4-t-butoxystyrene, 10.5 g of AIBN and 1.3 g of t-dodecyl mercaptan are dissolved in 260 g of propylene glycol monomethyl ether, and the reaction temperature is 70 ° C. in a nitrogen atmosphere. And polymerized for 16 hours. After the polymerization, the reaction solution was dropped into 2,000 g of n-hexane to solidify and purify the produced resin, and the resulting purified resin was dried at 50 ° C. under reduced pressure for 3 hours.
Next, 215 g of this purified resin was dissolved again in 260 g of propylene glycol monomethyl ether, and then 300 g of methanol, 80 g of triethylamine and 15 g of water were added, and a hydrolysis reaction was carried out for 8 hours while refluxing at the boiling point. After the reaction, the solvent and triethylamine were distilled off under reduced pressure, and the resulting resin was redissolved in acetone so that the solid content concentration was 20% by weight, and then dropped into 2,000 g of water to coagulate to form a white The powder was filtered and dried overnight at 50 ° C. under reduced pressure. The obtained resin has Mw of 15,500 and Mw / Mn of 1.7. As a result of 13 C-NMR analysis, the copolymerization molar ratio of 4-hydroxystyrene, styrene, and 4-t-butoxystyrene is The copolymer was 65: 5: 30. This resin is referred to as “acid-labile group-containing resin (A-3)”.

合成例4
4−アセトキシスチレン154g、スチレン7g、4−t−ブトキシスチレン53g、アゾビスイソブチロニトリル9gおよびt−ドデシルメルカプタン1gを、プロピレングリコールモノメチルエーテル260gに溶解し、窒素雰囲気下、反応温度を70℃に保持して16時間重合させた。重合後、反応溶液をn−ヘキサン2,000g中に滴下して、生成樹脂を凝固精製し、得られた精製樹脂を減圧下50℃で3時間乾燥した。
次いで、この精製樹脂215gを、再度プロピレングリコールモノメチルエーテル260gに溶解したのち、メタノール300g、トリエチルアミン80gおよび水15gを加え、沸点にて還流させながら、8時間加水分解反応を行なった。反応後、溶媒およびトリエチルアミンを減圧留去し、得られた樹脂を固形分濃度が20重量%となるようにアセトンに再溶解したのち、水2,000g中に滴下して凝固させ、生成した白色粉末をろ過して、減圧下50℃で一晩乾燥した。得られた樹脂は、Mwが16,000、Mw/Mnが1.7であり、13C−NMR分析の結果、4−ヒドロキシスチレンとスチレンと4−t−ブトキシスチレンとの共重合モル比が72:5:23の共重合体であった。この樹脂を、酸解離性基含有樹脂(A−4)とする。
Synthesis example 4
154 g of 4-acetoxystyrene, 7 g of styrene, 53 g of 4-t-butoxystyrene, 9 g of azobisisobutyronitrile and 1 g of t-dodecyl mercaptan are dissolved in 260 g of propylene glycol monomethyl ether, and the reaction temperature is 70 ° C. in a nitrogen atmosphere. And polymerized for 16 hours. After the polymerization, the reaction solution was dropped into 2,000 g of n-hexane to solidify and purify the produced resin, and the resulting purified resin was dried at 50 ° C. under reduced pressure for 3 hours.
Next, 215 g of this purified resin was dissolved again in 260 g of propylene glycol monomethyl ether, and then 300 g of methanol, 80 g of triethylamine and 15 g of water were added, and a hydrolysis reaction was carried out for 8 hours while refluxing at the boiling point. After the reaction, the solvent and triethylamine were distilled off under reduced pressure, and the resulting resin was redissolved in acetone so that the solid content concentration was 20% by weight, and then dropped into 2,000 g of water to coagulate to form a white The powder was filtered and dried overnight at 50 ° C. under reduced pressure. The obtained resin has Mw of 16,000 and Mw / Mn of 1.7. As a result of 13 C-NMR analysis, the copolymerization molar ratio of 4-hydroxystyrene, styrene, and 4-t-butoxystyrene is The copolymer was 72: 5: 23. This resin is referred to as “acid-labile group-containing resin (A-4)”.

実施例1〜実施例10および比較例1〜比較例3
表1(但し、部は重量に基づく)に示す各成分を表1に示した量で混合して均一溶液としたのち、孔径200nmのメンブランフィルターでろ過して、感放射線性樹脂組成物を調製した。
表1中の酸発生剤(B)、酸拡散制御剤(C)および溶剤(D)は、下記のとおりである。
酸発生剤(B):
B−1:トリフェニルスルホニウム10−カンファースルホネート(25℃の水に対する溶解度、1g/100mlHO以下)
B−2:ジシクロヘキシルスルホニルジアゾメタン(25℃の水に対する溶解度、1g/100mlHO以下)
B−3:n−トリフルオロメタンスルホニルオキシ−5−ノルボルネン−2,3−ジカルボキシイミド(25℃の水に対する溶解度、1g/100mlHO以下)
B−4:トリス(4−フルオロフェニル)スルホニウムトリフルオロメタンスルホネート(25℃の水に対する溶解度、1g/100mlHO以下)
B−5:2,4,6−トリメチルフェニルジフェニルスルホニウム4−トリフルオロメタンベンゼンスルホネート(25℃の水に対する溶解度、1g/100mlHO以下)
B−6:ジフェニルヨードニウムトリフルオロメタンスルホネート(25℃の水に対する溶解度、1g/100mlHO以下)
酸拡散制御剤(C):
C−1:トリ−n−オクチルアミン
C−2:N−(t−ブトキシカルボニル)2−フェニルベンズイミダゾール
溶剤(D):
D−1:乳酸エチル
D−2:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート
Examples 1 to 10 and Comparative Examples 1 to 3
The components shown in Table 1 (where parts are based on weight) were mixed in the amounts shown in Table 1 to obtain a homogeneous solution, and then filtered through a membrane filter having a pore size of 200 nm to prepare a radiation-sensitive resin composition. did.
The acid generator (B), acid diffusion controller (C) and solvent (D) in Table 1 are as follows.
Acid generator (B):
B-1: Triphenylsulfonium 10-camphorsulfonate (solubility in water at 25 ° C., 1 g / 100 ml H 2 O or less)
B-2: Dicyclohexylsulfonyldiazomethane (solubility in water at 25 ° C., 1 g / 100 ml H 2 O or less)
B-3: n-trifluoromethanesulfonyloxy-5-norbornene-2,3-dicarboximide (solubility in water at 25 ° C., 1 g / 100 ml H 2 O or less)
B-4: Tris (4-fluorophenyl) sulfonium trifluoromethanesulfonate (solubility in water at 25 ° C., 1 g / 100 ml H 2 O or less)
B-5: 2,4,6-trimethylphenyldiphenylsulfonium 4-trifluoromethanebenzenesulfonate (solubility in water at 25 ° C., 1 g / 100 ml H 2 O or less)
B-6: Diphenyliodonium trifluoromethanesulfonate (solubility in water at 25 ° C., 1 g / 100 ml H 2 O or less)
Acid diffusion controller (C):
C-1: Tri-n-octylamine C-2: N- (t-butoxycarbonyl) 2-phenylbenzimidazole solvent (D):
D-1: Ethyl lactate D-2: Propylene glycol monomethyl ether acetate

得られた感放射線性樹脂組成物を以下に述べる液浸耐性、最適露光量、解像度、焦点深度余裕で評価した。結果を表1に示す。
液浸耐性および感度:
表1に示す感放射線性樹脂組成物を東京エレクトロン社製のクリーントラックMARK8を用いて8インチのシリコンウエハー上にスピンコートしたのち、表1に示す条件でPBを行なって、膜厚500nmのレジスト被膜を形成した。
次いで23℃に保ちながら、2000回転でシリコンウエハーを回転させながら超純水で90秒間リンスを行ない、4000回転で15秒リンス液の振り切りを行なった後、(株)ニコン製KrFエキシマレーザーステッパーNSR2205EX12B(開口数0.55)を用い、180nmのラインアンドスペースパターンの露光を行ない、線幅が180nmになる露光量を最適露光量(感度)とした。PEBは表1に示す条件で行なった。その後、2.38重量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液を用い、23℃で1分間、パドル法により現像したのち、純水で水洗し、乾燥して、レジストパターンを形成した。得られたレジストパターンの断面形状の類型を図1に表す。図1において、パターン形状の上辺の幅をa、下辺の幅をbとしたときに、a/b>1.1のときは「Tトップ形状不良」であり、a/b<0.9のときは「丸まり不良」であり、0.9≦a/b≦1.1のときは「パターン形状良好」である。なお、aおよびbは、図1に表される点を測定しウエハー内で無作為に10点測定した平均値をaおよびbの値とした。
解像度:
上記最適露光量において解像可能な最小寸法を解像度とした。
焦点深度余裕(DOF):
上記最適露光量においてフォーカスを−1.0μmより+1.0μmまで変化させた際に線幅が162nmから198nmの範囲を焦点深度余裕とした。

Figure 2006043597
The obtained radiation-sensitive resin composition was evaluated by the immersion resistance, optimum exposure amount, resolution, and depth of focus margin described below. The results are shown in Table 1.
Immersion resistance and sensitivity:
After spin-coating the radiation sensitive resin composition shown in Table 1 on an 8-inch silicon wafer using a clean track MARK8 manufactured by Tokyo Electron, PB is performed under the conditions shown in Table 1 to form a resist having a film thickness of 500 nm. A film was formed.
Next, while maintaining the temperature at 23 ° C., rinsing with ultrapure water for 90 seconds while rotating the silicon wafer at 2000 rpm, and shaking off the rinse solution at 4000 rpm for 15 seconds, followed by KrF excimer laser stepper NSR2205EX12B manufactured by Nikon Corporation. Using a numerical aperture of 0.55, a 180 nm line and space pattern was exposed, and the exposure amount at which the line width was 180 nm was determined as the optimum exposure amount (sensitivity). PEB was performed under the conditions shown in Table 1. Thereafter, a 2.38 wt% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution was used and developed by the paddle method at 23 ° C. for 1 minute, and then washed with pure water and dried to form a resist pattern. The type of the cross-sectional shape of the obtained resist pattern is shown in FIG. In FIG. 1, when the width of the upper side of the pattern shape is a and the width of the lower side is b, when a / b> 1.1, it is “T-top shape defect”, and a / b <0.9. Is “round defect”, and when 0.9 ≦ a / b ≦ 1.1, “pattern shape is good”. In addition, a and b measured the point represented by FIG. 1, and made the average value which measured 10 points | pieces randomly within the wafer as the value of a and b.
resolution:
The minimum dimension that can be resolved at the optimum exposure amount is defined as the resolution.
Depth of focus margin (DOF):
When the focus was changed from −1.0 μm to +1.0 μm at the optimum exposure amount, the range of the line width from 162 nm to 198 nm was defined as the focus depth margin.
Figure 2006043597

本発明の液浸露光用感放射線性樹脂組成物は、レジスト膜が水に対する親和性を低下させるため液浸露光に際して水に安定なレジスト膜となり、膜厚さの変動もなく、焦点深度余裕、解像度に優れる。そのため、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の製造に極めて好適に使用することができる。  The radiation-sensitive resin composition for immersion exposure according to the present invention is a resist film that is stable to water during immersion exposure because the resist film reduces the affinity for water, there is no variation in film thickness, and a depth of focus margin, Excellent resolution. Therefore, it can be used very suitably for the manufacture of semiconductor devices that are expected to be further miniaturized in the future.

レジストパターンの断面形状を表す図である。It is a figure showing the cross-sectional shape of a resist pattern.

符号の説明Explanation of symbols

a パターン形状の上辺の幅
b パターン形状の下辺の幅
a Width of the upper side of the pattern shape b Width of the lower side of the pattern shape

Claims (9)

レンズとフォトレジスト膜との間に水を介して放射線照射する液浸露光に用いられ、樹脂成分と酸発生剤とを含む感放射線性樹脂組成物であって、前記樹脂成分がヒドロキシスチレン単位および酸解離性基含有成分を含む繰返し単位を含有する重合体であり、前記ヒドロキシスチレン単位が、前記重合体を構成する全繰返し単位に対して、5〜65モル%含むことを特徴とする感放射線性樹脂組成物。A radiation-sensitive resin composition used for immersion exposure in which radiation is irradiated through water between a lens and a photoresist film, the resin component comprising a resin component and an acid generator, wherein the resin component is a hydroxystyrene unit and A radiation-sensitive polymer comprising a repeating unit containing an acid-dissociable group-containing component, wherein the hydroxystyrene unit is contained in an amount of 5 to 65 mol% based on all repeating units constituting the polymer. Resin composition. 前記ヒドロキシスチレン単位が下記式(1)で表されることを特徴とする請求項1記載の感放射線性樹脂組成物。
Figure 2006043597
(式(1)において、Rは水素原子またはメチル基を表し、Rは水素原子または1価の有機基を表し、kおよびlはそれぞれ1〜3の整数であり、かつk+l=5である。)
The radiation sensitive resin composition according to claim 1, wherein the hydroxystyrene unit is represented by the following formula (1).
Figure 2006043597
(In Formula (1), R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group, R 2 represents a hydrogen atom or a monovalent organic group, k and l are each an integer of 1 to 3, and k + 1 = 5) is there.)
前記酸解離性基含有成分を含む繰返し単位が下記式(2)で表されることを特徴とする請求項1記載の感放射線性樹脂組成物。
Figure 2006043597
(式(2)において、Rは水素原子またはメチル基を表し、R、RおよびRはそれぞれ炭素数1〜4の飽和炭化水素基を表す。)
The radiation-sensitive resin composition according to claim 1, wherein the repeating unit containing the acid-dissociable group-containing component is represented by the following formula (2).
Figure 2006043597
(In Formula (2), R 3 represents a hydrogen atom or a methyl group, and R 4 , R 5, and R 6 each represent a saturated hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms.)
前記樹脂成分を構成する繰り返し単位がヒドロキシスチレン単位および酸解離性基含有成分を含む繰返し単位であることを特徴とする請求項1記載の感放射線性樹脂組成物。The radiation-sensitive resin composition according to claim 1, wherein the repeating unit constituting the resin component is a repeating unit containing a hydroxystyrene unit and an acid-dissociable group-containing component. 前記酸発生剤は非イオン性酸発生剤およびフッ素原子を含むオニウム塩化合物から選ばれた少なくとも1つの酸発生剤を含むことを特徴とする請求項1記載の感放射線性樹脂組成物。The radiation-sensitive resin composition according to claim 1, wherein the acid generator contains at least one acid generator selected from a nonionic acid generator and an onium salt compound containing a fluorine atom. 前記非イオン性酸発生剤は、25℃の水に対する溶解度が1g/100mlHO以下であることを特徴とする請求項5記載の感放射線性樹脂組成物。The radiation-sensitive resin composition according to claim 5, wherein the nonionic acid generator has a solubility in water at 25 ° C of 1 g / 100 ml H 2 O or less. 前記非イオン性酸発生剤がスルホンイミド化合物およびジスルホニルジアゾメタン化合物から選ばれた少なくとも1種の化合物であることを特徴とする請求項6記載の感放射線性樹脂組成物。The radiation-sensitive resin composition according to claim 6, wherein the nonionic acid generator is at least one compound selected from a sulfonimide compound and a disulfonyldiazomethane compound. 前記酸発生剤は、前記非イオン性酸発生剤および前記フッ素原子を含むオニウム塩化合物であり、前記非イオン性酸発生剤100重量部に対して、前記フッ素原子を含むオニウム塩を50重量部以下含むことを特徴とする請求項5記載の感放射線性樹脂組成物。The acid generator is an onium salt compound containing the nonionic acid generator and the fluorine atom, and 50 parts by weight of the onium salt containing the fluorine atom with respect to 100 parts by weight of the nonionic acid generator. The radiation-sensitive resin composition according to claim 5, comprising: レンズとフォトレジスト膜との間に水を介して放射線照射する液浸露光に用いられ、樹脂成分と酸発生剤とを含む感放射線性樹脂組成物であって、前記酸発生剤は、25℃の水に対する溶解度が1g/100mlHO以下である非イオン性酸発生剤を含むことを特徴とする感放射線性樹脂組成物。A radiation-sensitive resin composition used for immersion exposure in which radiation is irradiated between water between a lens and a photoresist film via water, the resin composition including a resin component and an acid generator, wherein the acid generator is 25 ° C. the radiation-sensitive resin composition characterized by the solubility of in water comprises a non-ionic acid generators is 1 g / 100 ml H 2 O or less.
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