KR102063522B1 - Radiation-sensitive resin composition for liquid immersion exposure and resist pattern forming method - Google Patents
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Abstract
본 발명은 [A] 하기 화학식 (1)로 표현되는 구조 단위를 갖는 중합체, 및 [B] 감방사선성 산 발생체를 함유하는 액침 노광용 감방사선성 수지 조성물이다. 하기 화학식 (1) 중, R1은 수소 원자 또는 탄소수 1 내지 20의 1가의 유기기이다. R2는 단결합, 탄소수 1 내지 20의 2가의 쇄상 탄화수소기, 탄소수 3 내지 20의 2가의 지환식 탄화수소기, 또는 이들 중의 1종 또는 2종 이상과 -O-를 조합한 기이다. R3은 수소 원자 또는 탄소수 1 내지 20의 1가의 유기기이다. RA는 수소 원자 또는 탄소수 1 내지 20의 1가의 유기기이다.
This invention is the radiation sensitive resin composition for liquid immersion exposure containing the polymer which has a structural unit represented by [A] following General formula (1), and [B] a radiation sensitive acid generator. In formula (1), R 1 is a hydrogen atom or a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms. R 2 is a single bond, a divalent linear hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, a divalent alicyclic hydrocarbon group having 3 to 20 carbon atoms, or a combination of one or two or more of them with -O-. R 3 is a hydrogen atom or a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms. R A is a hydrogen atom or a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms.
Description
본 발명은 액침 노광용 감방사선성 수지 조성물 및 레지스트 패턴 형성 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a radiation-sensitive resin composition for immersion exposure and a method of forming a resist pattern.
집적 회로 소자의 제조 등에 있어서의 미세 가공에 사용되는 감방사선성 수지 조성물은, 예를 들어 ArF 엑시머 레이저 광 등의 조사에 의해 노광부에서 산을 발생시키고, 그 산을 촉매로 하는 반응에 의해 노광부 및 미노광부간에서 알칼리 현상액에 대한 용해성에 차를 발생시킴으로써 레지스트 패턴을 형성한다.The radiation-sensitive resin composition used for microfabrication in the manufacture of integrated circuit devices, for example, generates an acid in an exposed portion by irradiation with ArF excimer laser light or the like, and the reaction is performed by reaction using the acid as a catalyst. A resist pattern is formed by generating a difference in solubility in an alkaline developer between the miner and the unexposed part.
근년, 선폭 45㎚ 정도의 보다 미세한 레지스트 패턴을 형성하는 방법으로서, 액침 노광법의 이용이 확대되고 있다. 액침 노광법에서는 렌즈의 개구수(NA)를 증대시킨 경우에도 초점 심도가 저하되기 어렵고, 높은 해상성이 얻어진다는 이점이 있다. 이 액침 노광법에 사용되는 감방사선성 수지 조성물에는, 레지스트막으로부터 액침 노광용 액체로의 산 발생제 등의 용출 억제에 의해 도막 성능의 저하나 렌즈 등의 오염을 방지함과 동시에, 레지스트막 표면의 물빠짐성의 향상에 의해 워터 마크의 잔존을 방지하고, 또한 고속 스캔 노광을 가능하게 하는 것이 요구된다.In recent years, the use of the liquid immersion exposure method is expanding as a method of forming a finer resist pattern with a line width of about 45 nm. In the immersion lithography method, even when the numerical aperture NA of the lens is increased, the depth of focus hardly decreases, and there is an advantage that high resolution is obtained. The radiation-sensitive resin composition used in the liquid immersion lithography method prevents deterioration of coating film performance and contamination of lenses and the like by preventing elution of an acid generator or the like from the resist film to the liquid for immersion lithography. It is desired to prevent the remaining watermark and to enable high-speed scan exposure by improving water drainage.
그들을 달성하는 수단으로서, 레지스트막 상에 상층막(보호막)을 형성하는 기술(일본 특허 공개 제2005-352384호 공보 참조)이 제안되어 있지만, 이 기술은 성막 공정을 별도로 필요로 하여 번잡하다. 한편, 레지스트막 표면의 소수성을 높이는 기술이 검토되고 있고, 소수성이 높은 불소 원자 함유 중합체를 함유하는 감방사선성 수지 조성물이 알려져 있다(국제 공개 제2007/116664호 참조).As a means of achieving them, a technique for forming an upper layer film (protective film) on a resist film (see Japanese Patent Laid-Open No. 2005-352384) has been proposed, but this technique requires a film forming process separately and is complicated. On the other hand, the technique of improving the hydrophobicity of the resist film surface is examined, and the radiation sensitive resin composition containing the high hydrophobic fluorine atom containing polymer is known (refer international publication 2007/116664).
한편, 이렇게 레지스트막 표면의 소수성을 높이면 현상액이나 린스액의 표면 습윤성이 저하하기 때문에, 레지스트막의 노광부의 현상이나, 미노광부 표면에 침착된 현상 잔사의 린스에 의한 제거가 불충분해지는 경향이 있다. 그 결과, 레지스트 패턴에 있어서 패턴끼리의 일부가 연결되는 브릿지 결함이나, 현상 잔사의 부착에 의한 블로브 결함 등의 현상 결함이 발생하는 문제가 있다. 이러한 현상 결함을 억제하는 것을 목적으로 하여, (메트)아크릴산의 트리플루오로메틸알코올기 함유 알킬에스테르 유래의 중합체를 사용하는 기술이 제안되어 있다(일본 특허 공개 제2010-176037호 공보 참조). 이 기술에 의하면, 레지스트막 표면의 물 등의 액체에 대한 접촉각을 액침 노광시에는 높게, 현상 후에는 낮게 할 수 있어, 그 결과 고속 스캔 노광과 현상 결함 발생의 저감을 병립할 수 있게 된다.On the other hand, if the hydrophobicity of the surface of the resist film is increased in this way, the surface wettability of the developer or rinse liquid is lowered, so that the removal by the development of the exposed portion of the resist film or the rinse of the developing residue deposited on the unexposed portion tends to be insufficient. As a result, there exists a problem that developing defects, such as bridge defects in which a part of patterns are connected in a resist pattern, and blob defects by adhesion of a developing residue generate | occur | produce. In order to suppress such a development defect, the technique using the polymer derived from the trifluoromethyl alcohol group containing alkylester of (meth) acrylic acid is proposed (refer Unexamined-Japanese-Patent No. 2010-176037). According to this technique, the contact angle with respect to a liquid such as water on the surface of the resist film can be made high during immersion exposure and low after development, and as a result, high-speed scan exposure and reduction of development defects can be made in parallel.
그러나, 상기 종래의 감방사선성 수지 조성물에서는 현상 후의 후퇴 접촉각의 저하도가 아직 불충분하기 때문인지, 현상 결함의 발생을 충분히 억제하는 것은 불가능하였다. 또한, 한편으로 액침 노광시의 후퇴 접촉각을 더 높여서 스캔 노광을 더 고속화하여, 액침 노광 공정의 생산성을 향상시키는 것도 요구되고 있다.However, in the said conventional radiation sensitive resin composition, it was not possible to fully suppress generation | occurrence | production of a development defect, whether the fall degree of the receding contact angle after image development is still inadequate. On the other hand, it is also required to further increase the receding contact angle at the time of immersion exposure to speed up the scanning exposure, thereby improving the productivity of the immersion exposure process.
본 발명은 이상과 같은 사정에 기초하여 이루어진 것이며, 그 목적은 레지스트막 표면의 후퇴 접촉각을 액침 노광시에는 보다 크게, 현상 후에는 보다 작게 할 수 있으며, 현상 결함의 발생을 억제할 수 있는 액침 노광용 감방사선성 수지 조성물을 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made on the basis of the above circumstances, and its object is to make the receding contact angle of the resist film surface larger during immersion exposure and smaller after development, and for immersion exposure, which can suppress the occurrence of development defects. It is providing the radiation sensitive resin composition.
상기 과제를 해결하기 위하여 이루어진 발명은,The invention made to solve the above problems,
[A] 하기 화학식 (1)로 표현되는 구조 단위(이하, 「구조 단위 (I)」이라고도 함)를 갖는 중합체 (이하, 「[A] 중합체」라고도 함), 및[A] a polymer having a structural unit (hereinafter also referred to as "structural unit (I)") represented by the following general formula (1) (hereinafter also referred to as "[A] polymer"), and
[B] 감방사선성 산 발생체 (이하, 「[B] 산 발생체」라고도 함)[B] radiation-sensitive acid generators (hereinafter also referred to as "[B] acid generators))
를 함유하는 액침 노광용 감방사선성 수지 조성물이다.It is a radiation sensitive resin composition for liquid immersion exposure containing the following.
(화학식 (1) 중, R1은 수소 원자 또는 탄소수 1 내지 20의 1가의 유기기이고, R2는 단결합, 탄소수 1 내지 20의 2가의 쇄상 탄화수소기, 탄소수 3 내지 20의 2가의 지환식 탄화수소기, 또는 이들 중의 1종 또는 2종 이상과 -O-를 조합한 기이고, R3은 수소 원자 또는 탄소수 1 내지 20의 1가의 유기기이고, RA는 수소 원자 또는 탄소수 1 내지 20의 1가의 유기기임)(In formula (1), R <1> is a hydrogen atom or a C1-C20 monovalent organic group, R <2> is a single bond, a C1-C20 bivalent linear hydrocarbon group, a C3-C20 bivalent alicyclic type It is a hydrocarbon group or the group which combined 1 or 2 or more types of these, and -O-, R <3> is a hydrogen atom or a C1-C20 monovalent organic group, R <A> is a hydrogen atom or C1-C20 Monovalent organic group)
본 발명의 액침 노광용 감방사선성 수지 조성물은 [A] 중합체 및 [B] 산 발생체를 함유함으로써, 레지스트막의 후퇴 접촉각을 액침 노광시에는 보다 크게, 현상 후에는 보다 작게 할 수 있으며, 현상 결함의 발생을 억제할 수 있다. 상기 액침 노광용 감방사선성 수지 조성물이 상기 구성을 가짐으로써 상기 효과를 발휘하는 이유에 대해서는 반드시 명확한 것은 아니지만, 예를 들어 이하와 같이 추정할 수 있다. 즉, [A] 중합체가 갖는 -C(R1)(ORA)(CF3)으로 표현되는 기(이하, 「기 (a)」라고도 함)는 불소 원자를 갖고 있어 [A] 중합체의 높은 소수성에 기여한다. 한편, [A] 중합체는 알칼리 현상액의 작용에 의해 그 구조의 일부가 가수분해되거나 하여 친수성이 높아진다. 특히, RA가 수소 원자 또는 염기 해리성기인 경우, 알칼리 현상에 있어서의 OH기가, 이 기의 α-탄소에 결합하고 있는 트리플루오로메틸기의 전자 구인성에 의해 높은 산성도를 가지므로, [A] 중합체는 높은 알칼리 가용성을 나타낸다. 또한 구조 단위 (I)에 있어서, 이 기 (a)는 -COOR3기와는 다른 상기 특정한 위치에 존재한다. 이러한 특정한 분자 구조에 기인하여, 상기 소수성, 친수성 및 알칼리 가용성이 효과적으로 발휘된다고 생각되고, 그 결과 상기 액침 노광용 감방사선성 수지 조성물로 형성되는 레지스트막 표면의 후퇴 접촉각을 액침 노광시에는 종래보다 높일 수 있고, 현상 후에는 크게 저하시킬 수 있다. 또한, 현상 후에 있어서 후퇴 접촉각이 보다 작아짐으로써, 현상액 및 린스액이 레지스트막 표면과 보다 양호하게 접촉할 수 있고, 그 결과 현상 결함의 발생이 효과적으로 억제된다.Since the radiation sensitive resin composition for immersion exposure of the present invention contains the [A] polymer and the [B] acid generator, the receding contact angle of the resist film can be made larger at the time of immersion exposure and smaller after development. It can suppress occurrence. The reason why the above-mentioned radiation-sensitive resin composition for immersion exposure exhibits the above effects by having the above configuration is not necessarily clear, but can be estimated as follows, for example. In other words, the group represented by -C (R 1 ) (OR A ) (CF 3 ) possessed by the [A] polymer (hereinafter also referred to as “group (a)”) has a fluorine atom and is high in the [A] polymer. Contribute to hydrophobicity On the other hand, a part of the structure of the polymer [A] is hydrolyzed by the action of the alkaline developer, thereby increasing the hydrophilicity. In particular, when R A is a hydrogen atom or a base dissociable group, since the OH group in alkali development has high acidity due to electron withdrawing properties of the trifluoromethyl group bonded to the α-carbon of this group, [A] The polymer exhibits high alkali solubility. In addition, in the structural unit (I), this group (a) exists at the said specific position different from -COOR <3> group. Due to this specific molecular structure, it is believed that the hydrophobicity, hydrophilicity and alkali solubility are effectively exerted, and as a result, the receding contact angle of the surface of the resist film formed of the radiation-sensitive resin composition for immersion exposure can be higher than that in the prior art during immersion exposure. After development, it can greatly reduce. In addition, after the development, the receding contact angle becomes smaller, whereby the developer and the rinse solution can be brought into better contact with the surface of the resist film, and as a result, the occurrence of development defects is effectively suppressed.
상기 액침 노광용 감방사선성 수지 조성물은,The radiation-sensitive resin composition for immersion exposure,
[C] [A] 중합체보다 불소 원자 함유율이 작은 중합체 (이하, 「[C] 중합체」라고도 함)[C] A polymer having a lower fluorine atom content than the polymer [A] (hereinafter also referred to as "[C] polymer")
를 더 함유하고,Further contains,
이 [C] 중합체가 산 해리성기를 갖는 것이 바람직하다.It is preferable that this [C] polymer has an acid dissociable group.
상기 액침 노광용 감방사선성 수지 조성물은 [A] 중합체 및 [B] 산 발생체 외에도, 통상 베이스 중합체로서의 [C] 중합체를 함유한다. 이 [C] 중합체보다 [A] 중합체의 불소 원자 함유율을 높게 함으로써, [A] 중합체를 레지스트막 표층에 효과적으로 편재화시킬 수 있고, 그 결과 레지스트막 표면의 후퇴 접촉각의 변화를 크게 할 수 있다. 따라서, 상기 액침 노광용 감방사선성 수지 조성물에 의하면, 레지스트막의 후퇴 접촉각을 액침 노광시에는 더 크게 하고, 현상 후에는 더 작게 할 수 있으며, 현상 결함의 발생을 보다 억제할 수 있다.The radiation sensitive resin composition for liquid immersion exposure usually contains the polymer [C] as a base polymer, in addition to the polymer [A] and the acid generator [B]. By making the fluorine atom content of the polymer [A] higher than the polymer [C], the polymer [A] can be effectively localized to the resist film surface layer, and as a result, the change in the receding contact angle of the resist film surface can be increased. Therefore, according to the said radiation sensitive resin composition for immersion exposure, the receding contact angle of a resist film can be made larger at the time of immersion exposure, can be made smaller after image development, and generation | occurrence | production of a development defect can be suppressed more.
[A] 중합체는 산 해리성기를 포함하는 구조 단위(이하, 「구조 단위 (II)」라고도 함)를 더 갖는 것이 바람직하다. [A] 중합체가 구조 단위 (II)를 더 가짐으로써, 노광부에 있어서의 [A] 중합체의 현상액에 대한 용해 잔여물을 보다 억제할 수 있다. 그 결과, 상기 액침 노광용 감방사선성 수지 조성물은 현상 결함의 발생을 더 억제할 수 있다.It is preferable that the polymer (A) further has a structural unit (hereinafter also referred to as "structural unit (II)") containing an acid dissociable group. When the polymer (A) further has the structural unit (II), the dissolution residue in the developer of the polymer [A] in the exposed portion can be further suppressed. As a result, the radiation sensitive resin composition for liquid immersion exposure can further suppress the occurrence of development defects.
상기 액침 노광용 감방사선성 수지 조성물은 [D] 산 확산 제어체를 더 함유하는 것이 바람직하다. 상기 액침 노광용 감방사선성 수지 조성물은 [D] 산 확산 제어체를 더 함유함으로써, 상술한 후퇴 접촉각 등의 특성을 유지하면서, 해상도 등의 리소그래피 성능을 향상시킬 수 있다.It is preferable that the said radiation sensitive resin composition for immersion exposure further contains the [D] acid diffusion control body. The radiation-sensitive resin composition for liquid immersion exposure further improves lithographic performance such as resolution while maintaining the properties such as the receding contact angle described above by further containing the [D] acid diffusion controller.
본 발명의 감방사선성 수지 조성물은,The radiation sensitive resin composition of the present invention,
[A] 하기 화학식 (1)로 표현되는 구조 단위를 갖는 중합체,[A] a polymer having a structural unit represented by the following formula (1),
[B] 감방사선성 산 발생체, 및[B] a radiation sensitive acid generator, and
[C] [A] 중합체보다 불소 원자 함유율이 작은 중합체[C] A polymer having a lower content of fluorine atoms than a polymer [A]
를 함유하고,Containing,
이 [C] 중합체가 산 해리성기를 갖는다.This [C] polymer has an acid dissociable group.
(화학식 (1) 중, R1은 수소 원자 또는 탄소수 1 내지 20의 1가의 유기기이고, R2는 단결합, 탄소수 1 내지 20의 2가의 쇄상 탄화수소기, 탄소수 3 내지 20의 2가의 지환식 탄화수소기, 또는 이들 중의 1종 또는 2종 이상과 -O-를 조합한 기이고, R3은 수소 원자 또는 탄소수 1 내지 20의 1가의 유기기이고, RA는 수소 원자 또는 탄소수 1 내지 20의 1가의 유기기임)(In formula (1), R <1> is a hydrogen atom or a C1-C20 monovalent organic group, R <2> is a single bond, a C1-C20 bivalent linear hydrocarbon group, a C3-C20 bivalent alicyclic type It is a hydrocarbon group or the group which combined 1 or 2 or more types of these, and -O-, R <3> is a hydrogen atom or a C1-C20 monovalent organic group, R <A> is a hydrogen atom or C1-C20 Monovalent organic group)
상기 감방사선성 수지 조성물에 의하면, 레지스트막 표면의 후퇴 접촉각을 보다 크게 하고, 현상 후에는 보다 작게 할 수 있으며, 현상 결함의 발생을 억제할 수 있다.According to the said radiation sensitive resin composition, the receding contact angle of the resist film surface can be made larger, it can be made smaller after image development, and generation | occurrence | production of a development defect can be suppressed.
본 발명의 레지스트 패턴 형성 방법은,The resist pattern forming method of the present invention,
상기 액침 노광용 감방사선성 수지 조성물로 레지스트막을 형성하는 공정,Forming a resist film from the radiation-sensitive resin composition for immersion exposure;
액침 노광용 액체를 통하여 상기 레지스트막을 액침 노광하는 공정, 및Immersing the resist film through a liquid for liquid immersion exposure, and
상기 액침 노광된 레지스트막을 현상하는 공정Developing the immersion-exposed resist film
을 갖는다.Has
상기 레지스트 패턴 형성 방법에 의하면, 상술한 액침 노광용 감방사선성 수지 조성물을 사용하므로, 스캔 노광의 고속화를 도모하면서 현상 결함이 적은 레지스트 패턴을 형성할 수 있다.According to the said resist pattern formation method, since the above-mentioned radiation sensitive resin composition for immersion exposure is used, the resist pattern with few developing defects can be formed, while speeding up scanning exposure.
여기서 「유기기」란, 적어도 1개의 탄소 원자를 포함하는 기를 말한다."Organic" means here the group containing at least 1 carbon atom.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 액침 노광용 감방사선성 수지 조성물 및 레지스트 패턴 형성 방법에 의하면, 스캔 노광의 고속화를 도모하면서 현상 결함이 적은 레지스트 패턴을 형성할 수 있다. 따라서, 본 발명은 액침 노광 공정에 적절하게 사용할 수 있고, 그의 생산성 향상 및 형성되는 레지스트 패턴의 품질 향상을 도모할 수 있다.As described above, according to the liquid-sensitive exposure-sensitive radiation-sensitive resin composition and the resist pattern forming method of the present invention, a resist pattern with few development defects can be formed while increasing the speed of scan exposure. Therefore, this invention can be used suitably for a liquid immersion exposure process, and can improve the productivity and the quality of the resist pattern formed.
<액침 노광용 감방사선성 수지 조성물><Radiation Resin Composition for Immersion Exposure>
상기 액침 노광용 감방사선성 수지 조성물은 [A] 중합체 및 [B] 산 발생체를 함유한다. 상기 액침 노광용 감방사선성 수지 조성물은 적합 성분으로서, [C] 중합체, [D] 산 확산 제어체 및 [E] 용매를 함유할 수도 있고, 본 발명의 효과를 손상시키지 않는 범위에서 그 밖의 임의 성분을 함유할 수도 있다. 이하, 각 성분에 대하여 설명한다.The radiation sensitive resin composition for immersion exposure contains the [A] polymer and the [B] acid generator. The radiation sensitive resin composition for immersion exposure may contain, as a suitable component, a [C] polymer, a [D] acid diffusion controller and an [E] solvent, and other optional components within a range that does not impair the effects of the present invention. It may contain. Hereinafter, each component is demonstrated.
<[A] 중합체><[A] polymer>
[A] 중합체는 구조 단위 (I)을 갖는 중합체이다. [A] 중합체는 표면 소수화 중합체로서 기능한다. 「표면 소수화 중합체」란, 액침 노광용 감방사선성 수지 조성물에 함유시킴으로써, 형성되는 레지스트막의 표층에 편재화되는 경향을 갖는 부성분의 중합체를 말한다. 이러한 [A] 중합체는 레지스트막을 형성했을 때 그의 표층에 편재화되어 레지스트막 표면을 소수화할 수 있다. 그 결과, 액침 노광에 있어서의 고속 스캔 등을 가능하게 할 수 있다.The polymer [A] is a polymer having a structural unit (I). The polymer [A] functions as a surface hydrophobic polymer. A "surface hydrophobization polymer" means the polymer of the subcomponent which has a tendency to be localized in the surface layer of the resist film formed by containing in the radiation sensitive resin composition for immersion exposure. Such a polymer [A] can be localized in the surface layer thereof when forming a resist film to hydrophobize the surface of the resist film. As a result, high-speed scan etc. in liquid immersion exposure can be enabled.
상기 표면 소수화 중합체로서의 기능을 높이는 관점에서, [A] 중합체의 불소 원자 함유율은 베이스 중합체의 불소 원자 함유율보다 높은 것이 바람직하다. 베이스 중합체로서는, 예를 들어 후술하는 [C] 중합체 등을 들 수 있다. [A] 중합체의 불소 원자 함유율로서는 5질량% 이상이 바람직하고, 7질량% 이상이 보다 바람직하고, 10질량% 이상이 더 바람직하다. 중합체의 불소 원자 함유율(질량%)은 13C-NMR로 중합체의 구조를 해석하고, 얻어진 구조로부터 산출할 수 있다.From the viewpoint of enhancing the function as the surface hydrophobic polymer, the fluorine atom content of the polymer [A] is preferably higher than the fluorine atom content of the base polymer. As a base polymer, the [C] polymer mentioned later, etc. are mentioned, for example. As a fluorine atom content rate of a polymer (A), 5 mass% or more is preferable, 7 mass% or more is more preferable, and 10 mass% or more is more preferable. The fluorine atom content rate (mass%) of a polymer can be computed from the structure obtained by analyzing the structure of a polymer by 13 C-NMR.
[A] 중합체는 구조 단위 (I) 이외에도, 산 해리성기를 포함하는 구조 단위 (II)를 갖는 것이 바람직하고, 불소 원자를 포함하는 구조 단위 (III)을 갖고 있을 수도 있고, 구조 단위 (I) 내지 (III) 이외의 그 밖의 구조 단위를 갖고 있을 수도 있다. [A] 중합체는 이들 각 구조 단위를 1종 또는 2종 이상 갖고 있을 수도 있다. 이하, 각 구조 단위에 대하여 설명한다.[A] The polymer preferably has a structural unit (II) containing an acid dissociable group in addition to the structural unit (I), and may have a structural unit (III) containing a fluorine atom, and the structural unit (I) It may have other structural units other than (III). The polymer (A) may have one, two or more of these structural units. Hereinafter, each structural unit is demonstrated.
[구조 단위 (I)][Structural Unit (I)]
구조 단위 (I)은 상기 화학식 (1)로 표현되는 구조 단위이다. [A] 중합체가 구조 단위 (I)을 갖고, -COOR3기와는 별도로 -C(R1)(ORA)(CF3)으로 표현되는 기 (a)를 가짐으로써, 상기 액침 노광용 감방사선성 수지 조성물은 레지스트막의 후퇴 접촉각을 액침 노광시에는 보다 크고, 현상 후에는 보다 작게 할 수 있으며, 현상 결함의 발생을 억제할 수 있다.Structural unit (I) is a structural unit represented by the said General formula (1). [A] The radiation sensitive for liquid immersion exposure by having the structural unit (I) and having a group (a) represented by -C (R 1 ) (OR A ) (CF 3 ) separately from the -COOR 3 group The resin composition can make the receding contact angle of the resist film larger during immersion exposure and smaller after development, and can suppress the occurrence of development defects.
상기 액침 노광용 감방사선성 수지 조성물이 구조 단위 (I)을 가짐으로써 상기 효과를 발휘하는 이유에 대해서는 반드시 명확하지는 않지만, 예를 들어 이하와 같이 추정할 수 있다. 즉, [A] 중합체가 갖는 -C(R1)(ORA)(CF3)으로 표현되는 기 (a)는 불소 원자를 갖고 있어 [A] 중합체의 높은 소수성에 기여한다. 한편, [A] 중합체는 알칼리 현상액의 작용에 의해 그 구조의 일부가 가수분해되거나 하여 친수성이 높아진다. 특히, RA가 수소 원자 또는 염기 해리성기일 경우, 알칼리 현상에 있어서의 OH기가, 이 기의 α-탄소에 결합되어 있는 트리플루오로메틸기의 전자 구인성에 의해 높은 산성도를 가지므로, [A] 중합체는 높은 알칼리 가용성을 나타낸다. 또한, 구조 단위 (I)에 있어서, 이 기 (a)는 -COOR3기와는 다른 상기 특정한 위치에 존재한다. 이러한 특정한 분자 구조에 기인하여 상기 소수성, 친수성 및 알칼리 가용성이 효과적으로 발휘된다고 생각되며, 그 결과 상기 액침 노광용 감방사선성 수지 조성물로 형성되는 레지스트막 표면의 후퇴 접촉각을 액침 노광시에는 종래보다 높일 수 있고, 현상 후에는 크게 저하시킬 수 있다. 또한, 현상 후에 있어서 후퇴 접촉각이 보다 작아짐으로써, 현상액 및 린스액과 레지스트막과의 접촉이 보다 효과적으로 되기 때문에 현상 결함의 발생이 억제된다.Although the reason why the said radiation sensitive resin composition for liquid immersion exposure exhibits the said effect by having a structural unit (I) is not necessarily clear, For example, it can estimate as follows. That is, the group (a) represented by -C (R 1 ) (OR A ) (CF 3 ) possessed by the [A] polymer has a fluorine atom and contributes to high hydrophobicity of the [A] polymer. On the other hand, a part of the structure of the polymer [A] is hydrolyzed by the action of the alkaline developer, thereby increasing the hydrophilicity. In particular, when R A is a hydrogen atom or a base dissociable group, since the OH group in alkali development has high acidity due to electron withdrawing properties of the trifluoromethyl group bonded to the α-carbon of this group, the polymer [A] Indicates high alkali solubility. In addition, in the structural unit (I), this group (a) exists in the said specific position different from -COOR <3> group. It is believed that the hydrophobicity, hydrophilicity and alkali solubility are effectively exerted due to this specific molecular structure. As a result, the receding contact angle on the surface of the resist film formed of the radiation-sensitive resin composition for immersion exposure can be higher than that during the conventional immersion exposure. After development, it can fall large. In addition, since the receding contact angle becomes smaller after development, the contact between the developer, the rinse solution, and the resist film becomes more effective, so that the occurrence of development defects is suppressed.
상기 화학식 (1) 중, R1은 수소 원자 또는 탄소수 1 내지 20의 1가의 유기기이다. R2는 단결합, 탄소수 1 내지 20의 2가의 쇄상 탄화수소기, 탄소수 3 내지 20의 2가의 지환식 탄화수소기, 또는 이들 중의 1종 또는 2종 이상과 -O-를 조합한 기이다. R3은 수소 원자 또는 탄소수 1 내지 20의 1가의 유기기이다. RA는 수소 원자 또는 탄소수 1 내지 20의 1가의 유기기이다.In said Formula (1), R <1> is a hydrogen atom or a C1-C20 monovalent organic group. R 2 is a single bond, a divalent linear hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, a divalent alicyclic hydrocarbon group having 3 to 20 carbon atoms, or a combination of one or two or more of them with -O-. R 3 is a hydrogen atom or a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms. R A is a hydrogen atom or a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms.
R1 및 R3으로 표현되는 탄소수 1 내지 20의 1가의 유기기로서는, 1가의 쇄상 탄화수소기, 1가의 지환식 탄화수소기, 1가의 방향족 탄화수소기 또는 이들 중 1종 또는 2종 이상과 -O-, -CO-, -OCO-, -COO-, -S- 등의 헤테로 원자를 포함하는 연결기를 조합한 기 등을 들 수 있다. 이들 기가 갖는 수소 원자의 일부 또는 전부는 불소 원자, 히드록시기, 카르복시기, 아미노기, 시아노기 등으로 치환되어 있을 수도 있다.Examples of the monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms represented by R 1 and R 3 include a monovalent chain hydrocarbon group, a monovalent alicyclic hydrocarbon group, a monovalent aromatic hydrocarbon group, or one or two or more thereof and -O- The group which combined the coupling group containing hetero atoms, such as -CO-, -OCO-, -COO-, -S-, etc. are mentioned. Some or all of the hydrogen atoms of these groups may be substituted with a fluorine atom, a hydroxy group, a carboxy group, an amino group, a cyano group, or the like.
상기 1가의 쇄상 탄화수소기로서는, 예를 들어As said monovalent chain hydrocarbon group, it is, for example
메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기 등의 알킬기;Alkyl groups, such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, and a butyl group;
에테닐기, 프로페닐기, 부테닐기 등의 알케닐기;Alkenyl groups such as ethenyl, propenyl and butenyl;
에티닐기, 프로피닐기, 부티닐기 등의 알키닐기 등을 들 수 있다.Alkynyl groups, such as an ethynyl group, a propynyl group, butynyl group, etc. are mentioned.
상기 1가의 지환식 탄화수소기로서는, 예를 들어As said monovalent alicyclic hydrocarbon group, it is, for example
시클로프로필기, 시클로부틸기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 노르보르닐기, 아다만틸기 등의 시클로알킬기;Cycloalkyl groups such as cyclopropyl group, cyclobutyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, norbornyl group and adamantyl group;
시클로프로페닐기, 시클로부테닐기, 시클로펜테닐기, 시클로헥세닐기, 노르보르네닐기 등의 시클로알케닐기 등을 들 수 있다.Cycloalkenyl groups, such as a cyclopropenyl group, a cyclobutenyl group, a cyclopentenyl group, a cyclohexenyl group, and a norbornenyl group, etc. are mentioned.
상기 1가의 방향족 탄화수소기로서는, 예를 들어As said monovalent aromatic hydrocarbon group, for example,
페닐기, 톨릴기, 크실릴기, 나프틸기, 안트릴기 등의 아릴기;Aryl groups such as phenyl group, tolyl group, xylyl group, naphthyl group and anthryl group;
벤질기, 페네틸기, 나프틸메틸기, 안트릴메틸기 등의 아르알킬기 등을 들 수 있다.Aralkyl groups, such as a benzyl group, a phenethyl group, a naphthyl methyl group, an anthryl methyl group, etc. are mentioned.
R1로서는, 형성되는 레지스트막 표면의 액침 노광시의 후퇴 접촉각을 향상시키는 관점에서, 수소 원자, 1가의 쇄상 탄화수소기, 1가의 지환식 탄화수소기, 1가의 불소화 쇄상 탄화수소기, 1가의 불소화 지환식 탄화수소기가 바람직하고, 수소 원자, 1가의 퍼플루오로알킬기가 보다 바람직하고, 수소 원자, 트리플루오로메틸기가 더 바람직하고, 트리플루오로메틸기가 특히 바람직하다.R 1 is a hydrogen atom, a monovalent chain hydrocarbon group, a monovalent alicyclic hydrocarbon group, a monovalent fluorinated chain hydrocarbon group, a monovalent fluorinated alicyclic type, from the viewpoint of improving the receding contact angle during liquid immersion exposure on the surface of the resist film formed. A hydrocarbon group is preferable, a hydrogen atom and a monovalent perfluoroalkyl group are more preferable, a hydrogen atom and a trifluoromethyl group are more preferable, and a trifluoromethyl group is especially preferable.
R3으로서는, 형성되는 레지스트막 표면의 액침 노광시의 후퇴 접촉각을 향상시키는 관점에서, 수소 원자, 1가의 쇄상 탄화수소기, 1가의 지환식 탄화수소기, 1가의 불소화 쇄상 탄화수소기, 1가의 불소화 지환식 탄화수소기가 바람직하고, 메틸기, 에틸기, 시클로헥실기, 헥사플루오로-2-프로필기가 보다 바람직하고, 헥사플루오로-2-프로필기가 더 바람직하다.R 3 is a hydrogen atom, a monovalent chain hydrocarbon group, a monovalent alicyclic hydrocarbon group, a monovalent fluorinated chain hydrocarbon group, or a monovalent fluorinated alicyclic type, from the viewpoint of improving the receding contact angle during liquid immersion exposure on the surface of the resist film formed. A hydrocarbon group is preferable, a methyl group, an ethyl group, a cyclohexyl group, and a hexafluoro-2-propyl group are more preferable, and a hexafluoro-2-propyl group is more preferable.
R2로 표현되는 탄소수 1 내지 20의 2가의 쇄상 탄화수소기로서는, 예를 들어 메탄디일기, 에탄디일기, 프로판디일기, 부탄디일기, 펜탄디일기, 헥산디일기, 옥탄디일기, 데칸디일기, 도데칸디일기, 테트라데칸디일기, 헥사데칸디일기, 옥타데칸디일기, 이코산디일기 등을 들 수 있다.Examples of the divalent chain hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms represented by R 2, for example, methane diyl, ethane diyl, propane-diyl, butane-diyl, pentane-diyl, hexane-diyl, octane-diyl group, decane-di A diary, a dodecanediyl group, a tetradecanediyl group, a hexadecanediyl group, an octadecanediyl group, an icosandiyl group, etc. are mentioned.
R2로 표현되는 탄소수 3 내지 20의 2가의 지환식 탄화수소기로서는, 시클로프로판디일기, 시클로부탄디일기, 시클로펜탄디일기, 시클로헥산디일기, 시클로옥탄디일기, 시클로데칸디일기 등을 들 수 있다.Examples of the divalent alicyclic hydrocarbon group having 3 to 20 carbon atoms represented by R 2 include a cyclopropanediyl group, a cyclobutanediyl group, a cyclopentanediyl group, a cyclohexanediyl group, a cyclooctanediyl group and a cyclodecanediyl group. Can be.
R2로 표현되는 상기 쇄상 탄화수소기 및 지환식 탄화수소기 중 1종 또는 2종 이상과 -O-를 조합한 기로서는, 예를 들어 메탄디일옥시기, 에탄디일옥시기, 프로판디일옥시기, 부탄디일옥시기, 펜탄디일옥시기, 헥산디일옥시기, 옥탄디일옥시기 등의 알칸디일옥시기; 메탄디일옥시메탄디일기, 메탄디일옥시에탄디일기, 메탄디일옥시(1,2-프로판디일)기, 메탄디일옥시부탄디일기, 메탄디일옥시시클로헥산디일기 등의 1개의 -O-를 포함하는 기; 프로판디일옥시에탄디일옥시에탄디일기 등의 2개 이상의 -O-를 포함하는 기 등을 들 수 있다.As a group which combined -O- with 1 type (s) or 2 or more types of the said linear hydrocarbon group and alicyclic hydrocarbon group represented by R <2> , For example, methanediyloxy group, an ethanediyloxy group, a propanediyloxy group, butane Alkanediyloxy groups, such as a diyloxy group, a pentanediyloxy group, a hexanediyloxy group, an octanediyloxy group; One -O- such as methanediyloxymethanediyl group, methanediyloxyethanediyl group, methanediyloxy (1,2-propanediyl) group, methanediyloxybutanediyl group, methanediyloxycyclohexanediyl group Containing group; And groups containing two or more —O—, such as propanediyloxyethanediyloxyethanediyl group.
R2로서는, 이들 중에서, 형성되는 레지스트막 표면의 액침 노광시의 후퇴 접촉각을 향상시키는 관점에서, 2가의 쇄상 탄화수소기, 2개의 2가의 쇄상 탄화수소기와 1개의 -O-를 조합한 기가 바람직하고, 탄소수가 1 내지 4인 2가의 쇄상 탄화수소기 또는 2개의 탄소수 1 내지 4의 2가의 쇄상 탄화수소기와 1개의 -O-를 조합한 기가 보다 바람직하고, 탄소수가 2 또는 3인 2가의 쇄상 탄화수소기 또는 2개의 탄소수가 1 내지 3인 2가의 쇄상 탄화수소기와 1개의 -O-를 조합한 기가 더 바람직하고, 에탄디일기, 메탄디일옥시에탄디일기, 메탄디일옥시(1,2-프로판디일)기가 특히 바람직하고, 메탄디일옥시에탄디일기, 메탄디일옥시(1,2-프로판디일)기가 더욱 특히 바람직하다.As R <2> , among these, the group which combined the divalent chain hydrocarbon group, two divalent chain hydrocarbon groups, and one -O- from a viewpoint of improving the receding contact angle at the time of immersion exposure of the formed resist film surface is preferable, More preferably, a divalent linear hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms or a combination of two 1 to 4 divalent linear hydrocarbon groups with 1 -O- is a divalent linear hydrocarbon group having 2 or 3 carbon atoms or 2 Groups combining a divalent chain hydrocarbon group having 1 to 3 carbon atoms and one -O- are more preferred, and an ethanediyl group, a methanediyloxyethanediyl group, and a methanediyloxy (1,2-propanediyl) group are particularly preferred. The methanediyloxyethanediyl group and the methanediyloxy (1,2-propanediyl) group are more particularly preferable.
상기 RA가 수소 원자인 경우, 상기 화학식 (1)에 있어서의 -C(R1)(OH)(CF3)으로서는, 예를 들어 2-히드록시-1,1,1,3,3,3-헥사플루오로-2-프로필기, 1-히드록시-2,2,2-트리플루오로에틸기, 2-히드록시-1,1,1,4,4,4-헥사플루오로-2-부틸기, 2-히드록시-1,1,1,3,3,4,4,4-옥타플루오로-2-부틸기 등을 들 수 있다. 이들 중에서, 2-히드록시-1,1,1,3,3,3-헥사플루오로-2-프로필기, 1-히드록시-2,2,2-트리플루오로에틸기가 바람직하고, 2-히드록시-1,1,1,3,3,3-헥사플루오로-2-프로필기가 보다 바람직하다.If the R A is a hydrogen atom, as the -C (R 1) (OH) (CF 3) In the above general formula (1), such as 2-hydroxy -1,1,1,3,3, 3-hexafluoro-2-propyl group, 1-hydroxy-2,2,2-trifluoroethyl group, 2-hydroxy-1,1,1,4,4,4-hexafluoro-2- Butyl group, 2-hydroxy-1,1,1,3,3,4,4,4-octafluoro-2-butyl group, etc. are mentioned. Among them, 2-hydroxy-1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2-propyl group and 1-hydroxy-2,2,2-trifluoroethyl group are preferable, and 2- More preferred are hydroxy-1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2-propyl groups.
RA로 표현되는 탄소수 1 내지 20의 1가의 유기기로서는, 예를 들어 상기 R1 및 R3으로서 예시한 1가의 유기기와 마찬가지의 기 등을 들 수 있다. 이들 중에서, RA로 표현되는 1가의 유기기로서는 1가의 탄화수소기, 아실기가 바람직하고, 알킬기, 아실기가 보다 바람직하고, 아실기가 더 바람직하다. 또한, 상기 1가의 유기기로서는 1가의 염기 해리성기도 바람직하다. 「염기 해리성기」란, 예를 들어 히드록시기의 수소 원자를 치환하는 기이며, 알칼리의 존재 하(예를 들어, 23℃의 2.38질량% 테트라메틸암모늄히드록시드(TMAH) 수용액 중)에서 해리되는 기를 말한다.As the monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms represented by R A, for example, there may be mentioned a monovalent group, and the like of an organic group and the like exemplified as R 1 and R 3. Among these, as the monovalent organic group represented by R A , a monovalent hydrocarbon group and an acyl group are preferable, an alkyl group and an acyl group are more preferable, and an acyl group is more preferable. Moreover, as said monovalent organic group, a monovalent base dissociable group is also preferable. A "base dissociable group" is group which substitutes the hydrogen atom of a hydroxy group, for example, and dissociates in presence of alkali (for example, in 2.38 mass% tetramethylammonium hydroxide (TMAH) aqueous solution of 23 degreeC). Say the flag.
상기 1가의 염기 해리성기로서는, 예를 들어 하기 화학식 (Ba-1)로 표현되는 기, 하기 화학식 (Ba-2)로 표현되는 기 등을 들 수 있다.As said monovalent base dissociable group, group represented by the following general formula (Ba-1), group represented by the following general formula (Ba-2), etc. are mentioned, for example.
상기 화학식 (Ba-1) 및 화학식 (Ba-2) 중, RBa는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 20의 1가의 탄화수소기이다. 이 탄화수소기가 갖는 수소 원자의 일부 또는 전부는 치환되어 있을 수도 있다.In the formulas (Ba-1) and (Ba-2), each of R Ba 's independently represents a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms. Some or all of the hydrogen atoms which this hydrocarbon group has may be substituted.
상기 RBa로 표현되는 탄소수 1 내지 20의 1가의 탄화수소기로서는, 예를 들어 탄소수 1 내지 20의 1가의 쇄상 탄화수소기, 탄소수 3 내지 20의 1가의 지환식 탄화수소기, 탄소수 6 내지 20의 1가의 방향족 탄화수소기 등을 들 수 있다.As a C1-C20 monovalent hydrocarbon group represented by said R Ba , a C1-C20 monovalent linear hydrocarbon group, a C3-C20 monovalent alicyclic hydrocarbon group, C6-C20 monovalent Aromatic hydrocarbon group etc. are mentioned.
상기 탄소수 1 내지 20의 1가의 쇄상 탄화수소기, 탄소수 3 내지 20의 1가의 지환식 탄화수소기, 탄소수 6 내지 20의 1가의 방향족 탄화수소기로서는, 예를 들어 상기 R1 및 R3으로서 예시한 각각의 기와 마찬가지의 것 등을 들 수 있다.As said C1-C20 monovalent chain hydrocarbon group, C3-C20 monovalent alicyclic hydrocarbon group, C6-C20 monovalent aromatic hydrocarbon group, each of the examples illustrated as said R <1> and R <3> is mentioned, for example. The same thing as group etc. are mentioned.
상기 RBa로 표현되는 1가의 탄화수소기의 치환기로서는, 예를 들어 불소 원자, 히드록시기, 아미노기, 머캅토기, 카르복시기, 시아노기, 알콕시기, 아실기, 아실옥시기 등을 들 수 있다.As a substituent of the monovalent hydrocarbon group represented by said R Ba , a fluorine atom, a hydroxyl group, an amino group, a mercapto group, a carboxy group, a cyano group, an alkoxy group, an acyl group, an acyloxy group, etc. are mentioned, for example.
상기 RBa로서는 1가의 쇄상 탄화수소기가 바람직하고, 탄소수 1 내지 5의 1가의 쇄상 탄화수소기가 보다 바람직하고, 메틸기가 더 바람직하다.As said R Ba, a monovalent chain hydrocarbon group is preferable, a C1-C5 monovalent chain hydrocarbon group is more preferable, and a methyl group is more preferable.
상기 화학식 (Ba-1)로 표현되는 기 및 화학식 (Ba-2)로 표현되는 기로서는, 예를 들어 하기 화학식으로 표현되는 기 등을 들 수 있다.Examples of the group represented by the general formula (Ba-1) and the group represented by the general formula (Ba-2) include groups represented by the following general formulas.
RA로서는 수소 원자, 1가의 염기 해리성기가 바람직하고, 수소 원자가 보다 바람직하다. RA를 상기 기로 함으로써 알칼리 현상 후에는 OH기가 되고, 이 기의 α-탄소에 결합되어 있는 트리플루오로메틸기의 전자 구인성에 의해 높은 산성도를 가지므로, [A] 중합체는 높은 알칼리 가용성을 나타낸다. 이에 의해, 현상 후의 레지스트막 표면의 후퇴 접촉각을 보다 작게 할 수 있다. 그 결과, 상기 액침 노광용 감방사선성 수지 조성물로 형성되는 레지스트 패턴에 있어서의 현상 결함의 발생을 보다 억제할 수 있다.As R A, a hydrogen atom and a monovalent base dissociable group are preferable, and a hydrogen atom is more preferable. Since R A is made into the said group, after alkali image development, it becomes an OH group and since it has high acidity by the electron withdrawing property of the trifluoromethyl group couple | bonded with the (alpha) -carbon of this group, [A] polymer shows high alkali solubility. Thereby, the receding contact angle of the resist film surface after image development can be made smaller. As a result, generation | occurrence | production of the developing defect in the resist pattern formed from the said radiation-sensitive resin composition for immersion exposure can be suppressed more.
구조 단위 (I)로서는, 예를 들어 하기 화학식 (1-1) 내지 (1-18)로 표현되는 구조 단위 등을 들 수 있다.As structural unit (I), the structural unit etc. which are represented by following General formula (1-1)-(1-18) are mentioned, for example.
이들 중에서도, 상기 화학식 (1-1) 내지 (1-9), (1-13) 및 (1-16)으로 표현되는 구조 단위가 바람직하고, 상기 화학식 (1-1), (1-2), (1-4), (1-5), (1-6) 및 (1-16)으로 표현되는 구조 단위가 보다 바람직하고, 상기 화학식 (1-4), (1-5) 및 (1-6)으로 표현되는 구조 단위가 더 바람직하다.Among these, the structural units represented by the formulas (1-1) to (1-9), (1-13) and (1-16) are preferable, and the formulas (1-1) and (1-2) More preferred are structural units represented by (1-4), (1-5), (1-6) and (1-16), and the above formulas (1-4), (1-5) and (1) More preferred is a structural unit represented by -6).
또한, 구조 단위 (I)로서는, 예를 들어 상기 화학식 (1-1) 내지 (1-18)로 표현되는 구조 단위 중의 -(CF3)2C-OH기의 수소 원자가 상기 화학식 (Ba-1) 또는 화학식 (Ba-2)로 표현되는 1가의 염기 해리성기로 치환된 구조 단위 등도 들 수 있다.Further, the structural unit (I) as, for example, in the structural unit represented by the above formula (1-1) to (1-18) - (CF 3) 2 hydrogen atoms of the C-OH group the formula (Ba-1 Or a structural unit substituted with a monovalent base dissociable group represented by the formula (Ba-2).
구조 단위 (I)의 함유 비율로서는, [A] 중합체를 구성하는 전체 구조 단위에 대하여 1몰% 이상 100몰% 이하가 바람직하고, 10몰% 이상 98몰% 이하가 보다 바람직하고, 30몰% 이상 95몰% 이하가 더 바람직하고, 60몰% 이상 90몰% 이하가 특히 바람직하다. [A] 중합체에 있어서의 구조 단위 (I)의 함유 비율을 상기 범위로 함으로써, 형성되는 레지스트막의 후퇴 접촉각을 액침 노광시에는 더 크게 하고, 현상 후에는 더 작게 할 수 있으며, 현상 결함의 발생을 더 억제할 수 있다.As content rate of a structural unit (I), 1 mol% or more and 100 mol% or less are preferable with respect to the total structural units which comprise a polymer [A], 10 mol% or more and 98 mol% or less are more preferable, 30 mol% 95 mol% or more is more preferable, and 60 mol% or more and 90 mol% or less are especially preferable. By setting the content ratio of the structural unit (I) in the polymer (A) within the above range, the receding contact angle of the formed resist film can be made larger during immersion exposure, and smaller after development, and development defects can be prevented. Can be further suppressed.
[A] 중합체는 후술하는 바와 같이, 구조 단위 (I)을 부여하는 단량체 외에, 필요에 따라 그 밖의 구조 단위를 부여하는 단량체와 함께 라디칼 중합시킴으로써 얻어진다. 구조 단위 (I)을 부여하는 화합물의 합성 방법은, R2가 -R2a-O-(CH2)n-인 하기 화합물 (i)인 경우에는 예를 들어 이하와 같다. R2가 -R2a-O-(CH2)n- 이외인 구조 단위 (I)을 부여하는 화합물로서는 공지된 화합물을 사용할 수 있다. 공지된 화합물로서는, 예를 들어 일본 특허 공개 제2002-220420호 공보, 일본 특허 공개 제2002-155112호 공보, 일본 특허 공개 제2005-107476호 공보 등에 기재된 화합물을 들 수 있다.As described later, the polymer (A) is obtained by radical polymerization with a monomer to which other structural units are added, in addition to the monomer to which the structural unit (I) is provided. Synthesis of a compound that gives the structural unit (I) is, R 2 is -R 2a -O- (CH 2) n - in the case of a compound (i) include, for example, as follows. R 2 is -R 2a -O- (CH 2) n - Examples of the compound that gives the structural unit (I) may be used other than the known compounds. As a well-known compound, the compound of Unexamined-Japanese-Patent No. 2002-220420, Unexamined-Japanese-Patent No. 2002-155112, Unexamined-Japanese-Patent No. 2005-107476, etc. are mentioned, for example.
상기 화학식 (i-a), (i-b) 및 (i) 중, R1은 수소 원자 또는 탄소수 1 내지 20의 1가의 유기기이다. R2a는 탄소수 1 내지 16의 2가의 쇄상 탄화수소기, 또는 이 쇄상 탄화수소기와 -O-를 조합한 기이다. R3은 수소 원자 또는 탄소수 1 내지 20의 1가의 유기기이다. RA는 수소 원자 또는 탄소수 1 내지 20의 1가의 유기기이다. X는 할로겐 원자이다. n은 1 내지 4의 정수이다.In said general formula (ia), (ib) and (i), R <1> is a hydrogen atom or a C1-C20 monovalent organic group. R <2a> is a C1-C16 bivalent linear hydrocarbon group or group which combined this linear hydrocarbon group with -O-. R 3 is a hydrogen atom or a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms. R A is a hydrogen atom or a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms. X is a halogen atom. n is an integer of 1-4.
상기 화학식 (i-a)로 표현되는 히드록시 화합물과 상기 화학식 (i-b)로 표현되는 할로알킬아크릴산에스테르 화합물을, 디클로로메탄 등의 용매 중, 트리에틸아민 등의 염기 화합물의 존재 하에서 반응시킴으로써, 상기 화학식으로 표현되는 화합물 (i)이 얻어진다. RA가 수소 원자인 경우, 화학식 (i-a)로 표현되는 화합물에 있어서, 2개의 히드록시기 중 CF3기에 인접하는 탄소 원자에 결합되는 히드록시기의 반응성이 낮으므로, 양호한 수율로 화합물 (i)을 얻을 수 있다. RA가 1가의 유기기인 화합물 (i)은 RA가 수소 원자인 화합물 (i)이 갖는 OH기를 ORA로 변환함으로써 합성할 수도 있다.The hydroxy compound represented by the formula (ia) and the haloalkyl acrylate ester compound represented by the formula (ib) are reacted in the presence of a base compound such as triethylamine in a solvent such as dichloromethane to the formula Compound (i) to be represented is obtained. When R A is a hydrogen atom, in the compound represented by the formula (ia), the compound (i) can be obtained with good yield since the reactivity of the hydroxy group bonded to the carbon atom adjacent to the CF 3 group among the two hydroxy groups is low. have. R A is a monovalent organic group Compound (i) can also be synthesized by converting the OH group with a compound (i) R A is a hydrogen atom in OR A.
상기 X로 표현되는 할로겐 원자로서는, 예를 들어 불소 원자, 할로겐 원자, 브롬 원자, 요오드 원자 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 반응 수율의 관점에서 브롬 원자가 바람직하다.As a halogen atom represented by said X, a fluorine atom, a halogen atom, a bromine atom, an iodine atom, etc. are mentioned, for example. Among these, a bromine atom is preferable from a viewpoint of reaction yield.
[구조 단위 (II)][Structural Unit (II)]
구조 단위 (II)는 산 해리성기를 포함하는 구조 단위이다. 「산 해리성기」란, 카르복시기, 히드록시기 등의 수소 원자를 치환하는 기이며, 산의 작용에 의해 해리되는 기를 말한다. [A] 중합체는 구조 단위 (II)를 가짐으로써, 노광부에 있어서의 현상액에 대한 용해 잔여물을 보다 억제할 수 있다. 그 결과, 상기 액침 노광용 감방사선성 수지 조성물에 의하면, 현상 결함의 발생을 더 억제할 수 있다.Structural unit (II) is a structural unit containing an acid dissociative group. An "acid dissociable group" is group which substitutes hydrogen atoms, such as a carboxy group and a hydroxyl group, and means the group dissociated by the effect | action of an acid. By having the structural unit (II), the polymer (A) can further suppress the dissolution residue in the developer in the exposed portion. As a result, according to the said radiation sensitive resin composition for immersion exposure, generation | occurrence | production of a development defect can be suppressed further.
구조 단위 (II)로서는, 예를 들어 하기 화학식 (2)로 표현되는 구조 단위 등을 들 수 있다.As structural unit (II), the structural unit represented by following General formula (2), etc. are mentioned, for example.
상기 화학식 (2) 중, R4는 수소 원자, 불소 원자, 메틸기 또는 트리플루오로메틸기이다. R5는 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 또는 탄소수 4 내지 20의 지환식 탄화수소기이다. R6 및 R7은 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 또는 탄소수 4 내지 20의 지환식 탄화수소기이거나, 또는 R6 및 R7이 서로 결합하여, 이들이 결합되어 있는 탄소 원자와 함께 2가의 환상기를 형성하고 있다.In said general formula (2), R <4> is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group, or a trifluoromethyl group. R 5 is an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms or an alicyclic hydrocarbon group having 4 to 20 carbon atoms. R 6 and R 7 are each independently an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms or an alicyclic hydrocarbon group having 4 to 20 carbon atoms, or R 6 and R 7 are bonded to each other to form a divalent cyclic ring together with the carbon atom to which they are bonded; Forming a group.
R4로서는 구조 단위 (II)를 부여하는 단량체의 공중합성의 관점에서, 수소 원자, 메틸기가 바람직하고, 메틸기가 보다 바람직하다.As R <4> , a hydrogen atom and a methyl group are preferable from a viewpoint of the copolymerizability of the monomer which gives a structural unit (II), and a methyl group is more preferable.
상기 R5 내지 R7로 표현되는 탄소수 1 내지 6의 알킬기로서는, 예를 들어 메틸기, 에틸기, n-프로필, i-프로필기, n-부틸기, i-부틸기, sec-부틸기, t-부틸기 등을 들 수 있다. 이들 중에서 메틸기, 에틸기, i-프로필기가 바람직하다.As a C1-C6 alkyl group represented by said R <5> -R <7> , for example, a methyl group, an ethyl group, n-propyl, i-propyl group, n-butyl group, i-butyl group, sec-butyl group, t- Butyl group etc. are mentioned. Among these, methyl group, ethyl group and i-propyl group are preferable.
상기 R5 내지 R7로 표현되는 탄소수 4 내지 20의 지환식 탄화수소기로서는, 예를 들어 시클로부틸기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 시클로옥틸기 등의 단환의 시클로알킬기; 노르보르닐기, 아다만틸기 등의 다환의 시클로알킬기 등을 들 수 있다. 이들 중에서, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 노르보르닐기, 아다만틸기가 바람직하다.As a C4-C20 alicyclic hydrocarbon group represented by said R <5> -R <7> , For example, Monocyclic cycloalkyl groups, such as a cyclobutyl group, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, a cyclooctyl group; Polycyclic cycloalkyl groups, such as a norbornyl group and an adamantyl group, etc. are mentioned. Among these, cyclopentyl group, cyclohexyl group, norbornyl group, and adamantyl group are preferable.
상기 R6 및 R7이 서로 결합하여 형성하는 2가의 환상기로서는, 예를 들어 시클로펜탄디일기, 시클로헥산디일기, 시클로옥탄디일기 등의 단환의 시클로알칸디일기; 노르보르난디일기, 아다만탄디일기 등의 다환의 시클로알칸디일기; 아자시클로펜탄디일기, 옥사시클로펜탄디일기 등의 단환의 2가의 지방족 복소환기; 아자노르보르난디일기, 옥사노르보르난디일기 등의 다환의 2가의 지방족 복소환기 등을 들 수 있다. 이들 중에서, 단환의 시클로알칸디일기, 다환의 시클로알칸디일기가 바람직하고, 시클로펜탄디일기, 시클로헥산디일기, 시클로옥탄디일기, 노르보르난디일기, 아다만탄디일기가 보다 바람직하고, 시클로펜탄디일기, 아다만탄디일기가 더 바람직하다.As a bivalent cyclic group which said R <6> and R <7> combines with each other, they form monocyclic cycloalkanediyl groups, such as a cyclopentanediyl group, a cyclohexanediyl group, and a cyclooctanediyl group; Polycyclic cycloalkanediyl groups such as norbornanediyl and adamantanediyl; Monocyclic divalent aliphatic heterocyclic groups such as an azacyclopentanediyl group and an oxacyclopentanediyl group; Polycyclic divalent aliphatic heterocyclic groups, such as an aza norbornanediyl group and an oxa norbornanediyl group, etc. are mentioned. Of these, a monocyclic cycloalkanediyl group and a polycyclic cycloalkanediyl group are preferable, a cyclopentanediyl group, a cyclohexanediyl group, a cyclooctanediyl group, a norbornanediyl group and an adamantanediyl group are more preferable, and a cyclo Pentanediyl group and an adamantanediyl group are more preferable.
구조 단위 (II)로서는, R6 및 R7이 서로 결합하여 형성하는 알칸디일기를 갖는 구조 단위가 바람직하고, 1-알킬-1-시클로알킬(메트)아크릴레이트에서 유래되는 구조 단위, 2-알킬-2-아다만틸(메트)아크릴레이트에서 유래되는 구조 단위가 보다 바람직하고, 1-알킬-1-시클로알킬(메트)아크릴레이트에서 유래되는 구조 단위가 더 바람직하고, 1-알킬-1-시클로펜틸(메트)아크릴레이트에서 유래되는 구조 단위가 특히 바람직하고, 1-메틸-1-시클로펜틸(메트)아크릴레이트에서 유래되는 구조 단위가 더욱 특히 바람직하다.As structural unit (II), the structural unit which has an alkanediyl group which R <6> and R <7> combines with each other, and is formed is preferable, and a structural unit derived from 1-alkyl-1-cycloalkyl (meth) acrylate, 2- The structural unit derived from alkyl-2-adamantyl (meth) acrylate is more preferable, the structural unit derived from 1-alkyl-1-cycloalkyl (meth) acrylate is more preferable, and 1-alkyl-1 The structural unit derived from -cyclopentyl (meth) acrylate is especially preferable, and the structural unit derived from 1-methyl-1-cyclopentyl (meth) acrylate is more especially preferable.
구조 단위 (II)를 부여하는 단량체로서는, 예를 들어 하기 화학식 (2-1) 내지 (2-11)로 표현되는 단량체 (이하, 「단량체 (2-1) 내지 (2-11)」이라고도 함) 등을 들 수 있다.As a monomer which gives a structural unit (II), it is a monomer represented by following General formula (2-1)-(2-11) (it is also called "monomer (2-1)-(2-11)" hereafter.) ), And the like.
상기 단량체 중, 단량체 (2-2), (2-3), (2-4), (2-9) 및 (2-10)이 바람직하고, 단량체 (2-2)가 보다 바람직하다.Among the above monomers, monomers (2-2), (2-3), (2-4), (2-9) and (2-10) are preferable, and monomer (2-2) is more preferable.
구조 단위 (II)의 함유 비율로서는, [A] 중합체를 구성하는 전체 구조 단위에 대하여 5몰% 이상 90몰% 이하가 바람직하고, 8몰% 이상 60몰% 이하가 보다 바람직하고, 10몰% 이상 40몰% 이하가 더 바람직하다. 구조 단위 (II)의 함유 비율을 상기 범위로 함으로써, 상기 액침 노광용 감방사선성 수지 조성물은 노광부에 있어서의 [A] 중합체의 현상액에 대한 용해 잔여물을 더 억제할 수 있고, 그 결과 현상 결함의 발생을 더 억제할 수 있다.As content rate of a structural unit (II), 5 mol% or more and 90 mol% or less are preferable with respect to the total structural units which comprise the [A] polymer, 8 mol% or more and 60 mol% or less are more preferable, 10 mol% 40 mol% or more is more preferable. By making the content rate of a structural unit (II) into the said range, the said liquid immersion exposure radiation sensitive resin composition can further suppress the melt | dissolution residue with respect to the developing solution of the polymer [A] in an exposure part, As a result, a development defect Can be further suppressed.
[구조 단위 (III)][Structural Unit (III)]
구조 단위 (III)은 불소 원자를 포함하는 구조 단위이다(단, 구조 단위 (I)에 해당하는 것을 제외한다). [A] 중합체는 구조 단위 (I)이 불소 원자를 함유하고 있으므로 구조 단위 (III)은 반드시 필요한 것은 아니지만, [A] 중합체는 구조 단위 (III)을 더 가짐으로써 불소 원자 함유율을 높일 수 있고, 그 결과 레지스트 표층으로의 편재화를 촉진시킬 수 있다.Structural unit (III) is a structural unit containing a fluorine atom (except corresponding to structural unit (I)). The polymer [A] does not necessarily require the structural unit (III) because the structural unit (I) contains a fluorine atom, but the polymer [A] can further increase the fluorine atom content by further having the structural unit (III). As a result, localization to the resist surface layer can be promoted.
상기 구조 단위 (III)으로서는, 예를 들어 상기 화학식 (3-1)로 표현되는 구조 단위(이하, 「구조 단위 (III-1)」이라고도 함), 화학식 (3-2)로 표현되는 구조 단위(이하, 「구조 단위 (III-2)」라고도 함), 화학식 (3-3)으로 표현되는 구조 단위(이하, 「구조 단위 (III-3)」이라고도 함) 등을 들 수 있다.As said structural unit (III), the structural unit represented by the said General formula (3-1) (henceforth also called "the structural unit (III-1)"), and the structural unit represented by General formula (3-2) (Hereinafter also referred to as "structural unit (III-2)"), a structural unit represented by the formula (3-3) (hereinafter also referred to as "structural unit (III-3)"), and the like.
상기 화학식 (3-1) 중, R8은 수소 원자, 불소 원자, 메틸기 또는 트리플루오로메틸기이다. R9는 불소 원자를 갖는 탄소수 1 내지 6의 직쇄상 또는 분지상의 알킬기, 또는 불소 원자를 갖는 탄소수 4 내지 20의 1가의 지환식 탄화수소기이다. 단, 상기 알킬기 및 지환식 탄화수소기가 갖는 수소 원자의 일부 또는 전부는 치환되어 있을 수도 있다.In said general formula (3-1), R <8> is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group, or a trifluoromethyl group. R <9> is a C1-C6 linear or branched alkyl group which has a fluorine atom, or a C4-C20 monovalent alicyclic hydrocarbon group which has a fluorine atom. However, one part or all part of the hydrogen atom which the said alkyl group and alicyclic hydrocarbon group have may be substituted.
상기 화학식 (3-2) 중, R10은 수소 원자, 불소 원자, 메틸기 또는 트리플루오로메틸기이다. R11은 (k+1)가의 연결기이다. k는 1 내지 3의 정수이다. X는 불소 원자를 갖는 2가의 연결기이다. R12는 수소 원자 또는 1가의 유기기이다. 단, k가 2 또는 3인 경우, 복수개의 X 및 R12는 각각 동일할 수도 상이할 수도 있다.In said general formula (3-2), R <10> is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group, or a trifluoromethyl group. R 11 is a (k + 1) valence group. k is an integer of 1-3. X is a divalent linking group having a fluorine atom. R 12 is a hydrogen atom or a monovalent organic group. However, when k is 2 or 3, some X and R <12> may be same or different, respectively.
상기 화학식 (3-3) 중, R13은 수소 원자, 불소 원자, 메틸기 또는 트리플루오로메틸기이다. R14는 (m+1)가의 불소 원자를 갖지 않는 연결기이다. m은 1 내지 3의 정수이다. A1은 -COO-이다. R15는 적어도 1개의 불소 원자를 포함하는 1가의 탄화수소기이다. 단, m이 2 또는 3인 경우, 복수개의 A1 및 R15는 각각 동일할 수도 상이할 수도 있다.In said general formula (3-3), R <13> is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group, or a trifluoromethyl group. R <14> is a coupling group which does not have a (m + 1) valent fluorine atom. m is an integer of 1-3. A 1 is -COO-. R 15 is a monovalent hydrocarbon group containing at least one fluorine atom. However, when m is 2 or 3, some A <1> and R <15> may be same or different, respectively.
상기 R9로 표현되는 불소 원자를 갖는 탄소수 1 내지 6의 직쇄상 또는 분지상의 알킬기로서는, 예를 들어 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기 등의 탄소수 1 내지 6의 직쇄상 또는 분지상의 알킬기가 갖는 수소 원자의 일부 또는 전부를 불소 원자로 치환한 기 등을 들 수 있다.As a C1-C6 linear or branched alkyl group which has a fluorine atom represented by said R <9> , For example, C1-C6 linear or branched alkyl groups, such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, etc. The group etc. which substituted one part or all part of the hydrogen atom which has the thing with the fluorine atom are mentioned.
상기 R9로 표현되는 불소 원자를 갖는 탄소수 4 내지 20의 1가의 지환식 탄화수소기로서는, 예를 들어 시클로부틸기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 시클로옥틸기, 노르보르닐기, 아다만틸기, 시클로펜틸메틸기, 시클로헥실메틸기 등의 탄소수 4 내지 20의 1가의 지환식 탄화수소기가 갖는 수소 원자의 일부 또는 전부를 불소 원자로 치환한 기 등을 들 수 있다.As a C4-C20 monovalent alicyclic hydrocarbon group which has a fluorine atom represented by said R <9> , For example, cyclobutyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, cyclooctyl group, norbornyl group, adamantyl group, The group etc. which substituted one part or all part of the hydrogen atom which C4-C20 monovalent alicyclic hydrocarbon group, such as a cyclopentylmethyl group and a cyclohexylmethyl group, substituted with the fluorine atom are mentioned.
상기 R11로 표현되는 (k+1)가의 연결기로서는, 예를 들어 탄소수 1 내지 30의 직쇄상 또는 분지상의 탄화수소기, 탄소수 3 내지 30의 지환식 탄화수소기, 탄소수 6 내지 30의 방향족 탄화수소기, 또는 이들 기와 -O-, -S-, -NH-, -CO- 및 -CS-로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 기를 조합한 기 등을 들 수 있다. 또한, 상기 (k+1)가의 연결기는 치환기를 갖고 있을 수도 있다.Examples of the (k + 1) valent linking group represented by R 11 include a linear or branched hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms, an alicyclic hydrocarbon group having 3 to 30 carbon atoms, and an aromatic hydrocarbon group having 6 to 30 carbon atoms. Or a group obtained by combining these groups with at least one group selected from the group consisting of -O-, -S-, -NH-, -CO- and -CS-. In addition, the (k + 1) -valent linking group may have a substituent.
상기 탄소수 1 내지 30의 직쇄상 또는 분지상의 탄화수소기로서는, 예를 들어 메탄, 에탄, 프로판, 부탄, 펜탄, 헥산, 헵탄, 데칸, 이코산, 트리아콘탄 등의 탄화수소기로부터 (k+1)개의 수소 원자를 제거한 기 등을 들 수 있다.Examples of the linear or branched hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms include (k + 1) from hydrocarbon groups such as methane, ethane, propane, butane, pentane, hexane, heptane, decane, icosane and triacontane. And groups in which) hydrogen atoms are removed.
상기 탄소수 3 내지 30의 지환식 탄화수소기로서는, 예를 들어As said C3-C30 alicyclic hydrocarbon group, it is, for example
시클로프로판, 시클로부탄, 시클로펜탄, 시클로헥산, 시클로헵탄, 시클로옥탄, 시클로데칸, 메틸시클로헥산, 에틸시클로헥산 등의 단환식 포화 탄화수소;Monocyclic saturated hydrocarbons such as cyclopropane, cyclobutane, cyclopentane, cyclohexane, cycloheptane, cyclooctane, cyclodecane, methylcyclohexane and ethylcyclohexane;
시클로부텐, 시클로펜텐, 시클로헥센, 시클로헵텐, 시클로옥텐, 시클로데센, 시클로펜타디엔, 시클로헥사디엔, 시클로옥타디엔, 시클로데카디엔 등의 단환식 불포화 탄화수소;Monocyclic unsaturated hydrocarbons such as cyclobutene, cyclopentene, cyclohexene, cycloheptene, cyclooctene, cyclodecene, cyclopentadiene, cyclohexadiene, cyclooctadiene, cyclodecadiene;
비시클로[2.2.1]헵탄, 비시클로[2.2.2]옥탄, 트리시클로[5.2.1.02,6]데칸, 트리시클로[3.3.1.13,7]데칸, 테트라시클로[6.2.1.13,6.02,7]도데칸, 아다만탄 등의 다환식 포화 탄화수소;Bicyclo [2.2.1] heptane, bicyclo [2.2.2] octane, tricyclo [5.2.1.0 2,6 ] decane, tricyclo [3.3.1.1 3,7 ] decane, tetracyclo [6.2.1.1 3, 6.0 2,7] dodecane, adamantane polycyclic saturated hydrocarbons, such as carbon;
비시클로[2.2.1]헵텐, 비시클로[2.2.2]옥텐, 트리시클로[5.2.1.02,6]데센, 트리시클로[3.3.1.13,7]데센, 테트라시클로[6.2.1.13,6.02,7]도데센 등의 다환식 탄화수소로부터 (k+1)개의 수소 원자를 제거한 기 등을 들 수 있다.Bicyclo [2.2.1] heptene, bicyclo [2.2.2] octene, tricyclo [5.2.1.0 2,6 ] decene, tricyclo [3.3.1.1 3,7 ] decene, tetracyclo [6.2.1.1 3, 6.0 2,7] dodecene, etc. the removal of the group from a cyclic hydrocarbon (k + 1) hydrogen atoms of the like can be given.
상기 탄소수 6 내지 30의 방향족 탄화수소기로서는, 예를 들어 벤젠, 나프탈렌, 페난트렌, 안트라센, 테트라센, 펜타센, 피렌, 피센, 톨루엔, 크실렌, 에틸벤젠, 메시틸렌, 쿠멘 등의 방향족 탄화수소로부터 (k+1)개의 수소 원자를 제거한 기 등을 들 수 있다.As said C6-C30 aromatic hydrocarbon group, For example, from aromatic hydrocarbons, such as benzene, naphthalene, phenanthrene, anthracene, tetracene, pentacene, pyrene, pisene, toluene, xylene, ethylbenzene, mesitylene, cumene, The group remove | excluding k + 1) hydrogen atom, etc. are mentioned.
상기 X로 표현되는 불소 원자를 갖는 2가의 연결기로서는, 예를 들어 불소 원자를 갖는 탄소수 1 내지 20의 2가의 직쇄상 탄화수소기, 이 기와 카르보닐기를 조합한 2가의 기 등을 들 수 있다. 상기 X로서는, 예를 들어 하기 화학식 (X-1) 내지 (X-7)로 표현되는 기 등을 들 수 있다.As a bivalent coupling group which has a fluorine atom represented by said X, the C1-C20 bivalent linear hydrocarbon group which has a fluorine atom, the bivalent group which combined this group and the carbonyl group, etc. are mentioned, for example. As said X, group etc. which are represented by following General formula (X-1)-(X-7) are mentioned, for example.
X로서는, 이들 중에서 상기 화학식 (X-7)로 표현되는 기가 바람직하다.As X, group represented by the said general formula (X-7) among these is preferable.
상기 R12로 표현되는 1가의 유기기로서는, 예를 들어 탄소수 1 내지 30의 직쇄상 또는 분지상의 탄화수소기, 탄소수 3 내지 30의 지환식 탄화수소기, 탄소수 6 내지 30의 방향족 탄화수소기, 또는 이들 기와 산소 원자, 황 원자, 에테르기, 에스테르기, 카르보닐기, 이미노기 및 아미드기로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 기를 조합한 기 등을 들 수 있다.Examples of the monovalent organic group represented by R 12 include a linear or branched hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms, an alicyclic hydrocarbon group having 3 to 30 carbon atoms, an aromatic hydrocarbon group having 6 to 30 carbon atoms, or these The group which combined 1 or more types chosen from the group which consists of group, an oxygen atom, a sulfur atom, an ether group, ester group, a carbonyl group, an imino group, and an amide group, etc. are mentioned.
상기 R14로 표현되는 (m+1)가의 불소 원자를 갖지 않는 연결기로서는, 예를 들어 탄소수 1 내지 30의 직쇄상 또는 분지상의 탄화수소기, 탄소수 3 내지 30의 지환식 탄화수소기, 탄소수 6 내지 30의 방향족 탄화수소기, 또는 탄소수 1 내지 30의 탄화수소기와 -CO-, -COO-, -OCO-, -O-, -NR-, -CS-, -S-, -SO- 및 -SO2-로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 기를 조합한 기 등을 들 수 있다. 상기 R13으로 표현되는 (m+1)가의 불소 원자를 갖지 않는 연결기로서는, 예를 들어 상기 R11로 표현되는 (k+1)가의 연결기로서 예시한 기 중, 불소 원자를 갖지 않는 것과 마찬가지의 기 등을 들 수 있다.As a linking group which does not have a (m + 1) valent fluorine atom represented by said R <14> , For example, a C1-C30 linear or branched hydrocarbon group, C3-C30 alicyclic hydrocarbon group, C6-C6 An aromatic hydrocarbon group of 30 or a hydrocarbon group of 1 to 30 carbon atoms -CO-, -COO-, -OCO-, -O-, -NR-, -CS-, -S-, -SO- and -SO 2- The group etc. which combined 1 or more types chosen from the group which consists of these are mentioned. As a linking group which does not have a (m + 1) valent fluorine atom represented by said R <13> , it is the same as that which does not have a fluorine atom among the groups illustrated as a (k + 1) valent coupling group represented by said R <11> , for example. And the like can be mentioned.
상기 R15로 표현되는 적어도 1개의 불소 원자를 포함하는 1가의 탄화수소기로서는, 예를 들어 불소화 알킬기, 불소화 지환식 탄화수소기, 불소화 방향족 탄화수소기 등을 들 수 있다.As a monovalent hydrocarbon group containing at least 1 fluorine atom represented by said R <15> , a fluorinated alkyl group, a fluorinated alicyclic hydrocarbon group, a fluorinated aromatic hydrocarbon group, etc. are mentioned, for example.
구조 단위 (III-1)을 부여하는 단량체로서는, 예를 들어 트리플루오로메틸(메트)아크릴레이트, 2,2,2-트리플루오로에틸(메트)아크릴레이트, 퍼플루오로에틸(메트)아크릴레이트, 퍼플루오로n-프로필(메트)아크릴레이트, 퍼플루오로i-프로필(메트)아크릴레이트, 퍼플루오로n-부틸(메트)아크릴레이트, 퍼플루오로i-부틸(메트)아크릴레이트, 퍼플루오로t-부틸(메트)아크릴레이트, 퍼플루오로시클로헥실(메트)아크릴레이트, 2-(1,1,1,3,3,3-헥사플루오로)프로필(메트)아크릴레이트, 1-(2,2,3,3,4,4,5,5-옥타플루오로)펜틸(메트)아크릴레이트, 1-(2,2,3,3,4,4,5,5-옥타플루오로)헥실(메트)아크릴레이트, 퍼플루오로시클로헥실메틸(메트)아크릴레이트, 1-(2,2,3,3,3-펜타플루오로)프로필(메트)아크릴레이트, 1-(2,2,3,3,4,4,4-헵타플루오로)펜타(메트)아크릴레이트, 1-(3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9,10,10,10-헵타데카플루오로)데실(메트)아크릴레이트, 1-(5-트리플루오로메틸-3,3,4,4,5,6,6,6-옥타플루오로)헥실(메트)아크릴레이트 등을 들 수 있다.As a monomer which gives a structural unit (III-1), for example, trifluoromethyl (meth) acrylate, 2,2,2- trifluoroethyl (meth) acrylate, and perfluoroethyl (meth) acryl Laterate, perfluoro n-propyl (meth) acrylate, perfluoro i-propyl (meth) acrylate, perfluoro n-butyl (meth) acrylate, perfluoro i-butyl (meth) acrylate, Perfluoro t-butyl (meth) acrylate, perfluorocyclohexyl (meth) acrylate, 2- (1,1,1,3,3,3-hexafluoro) propyl (meth) acrylate, 1 -(2,2,3,3,4,4,5,5-octafluoro) pentyl (meth) acrylate, 1- (2,2,3,3,4,4,5,5-octafluoro Ro) hexyl (meth) acrylate, perfluorocyclohexylmethyl (meth) acrylate, 1- (2,2,3,3,3-pentafluoro) propyl (meth) acrylate, 1- (2, 2,3,3,4,4,4-heptafluoro) penta (meth) acrylate, 1- (3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8, 9,9,1 0,10,10-heptadecafluoro) decyl (meth) acrylate, 1- (5-trifluoromethyl-3,3,4,4,5,6,6,6-octafluoro) hexyl ( Meth) acrylate, and the like.
구조 단위 (III-2)를 부여하는 단량체로서는, 예를 들어 (메트)아크릴산2-(1-에톡시카르보닐-1,1-디플루오로)부틸에스테르, (메트)아크릴산2-(1-t-부톡시카르보닐-1,1-디플루오로)부틸에스테르, (메트)아크릴산(1,1,1-트리플루오로-2-트리플루오로메틸-2-히드록시-3-프로필)에스테르, (메트)아크릴산(1,1,1-트리플루오로-2-트리플루오로메틸-2-히드록시-4-부틸)에스테르, (메트)아크릴산(1,1,1-트리플루오로-2-트리플루오로메틸-2-히드록시-4-시클로헥실-4-부틸)에스테르, (메트)아크릴산(1,1,1-트리플루오로-2-트리플루오로메틸-2-히드록시-5-펜틸)에스테르, (메트)아크릴산(1,1,1-트리플루오로-2-트리플루오로메틸-2-히드록시-4-펜틸)에스테르, (메트)아크릴산2-{[5-(1',1',1'-트리플루오로-2'-트리플루오로메틸-2'-히드록시)프로필]비시클로[2.2.1]헵틸}에스테르 등을 들 수 있다. 이들 중, (메트)아크릴산2-(1-t-부톡시카르보닐-1,1-디플루오로)부틸에스테르 및 (메트)아크릴산2-(1-에톡시카르보닐-1,1-디플루오로)부틸에스테르가 바람직하다.As a monomer which gives a structural unit (III-2), it is (meth) acrylic acid 2- (1-ethoxycarbonyl-1,1-difluoro) butyl ester, (meth) acrylic acid 2- (1- t-butoxycarbonyl-1,1-difluoro) butyl ester, (meth) acrylic acid (1,1,1-trifluoro-2-trifluoromethyl-2-hydroxy-3-propyl) ester , (Meth) acrylic acid (1,1,1-trifluoro-2-trifluoromethyl-2-hydroxy-4-butyl) ester, (meth) acrylic acid (1,1,1-trifluoro-2 -Trifluoromethyl-2-hydroxy-4-cyclohexyl-4-butyl) ester, (meth) acrylic acid (1,1,1-trifluoro-2-trifluoromethyl-2-hydroxy-5 -Pentyl) ester, (meth) acrylic acid (1,1,1-trifluoro-2-trifluoromethyl-2-hydroxy-4-pentyl) ester, (meth) acrylic acid 2-{[5- (1 ', 1', 1'-trifluoro-2'-trifluoromethyl-2'-hydroxy) propyl] bicyclo [2.2.1] heptyl} ester and the like. Among them, (meth) acrylic acid 2- (1-t-butoxycarbonyl-1,1-difluoro) butyl ester and (meth) acrylic acid 2- (1-ethoxycarbonyl-1,1-difluoro Butyl ester is preferred.
구조 단위 (III-3)을 부여하는 단량체로서는, 예를 들어 (메트)아크릴산2-(1,1,1,3,3,3-헥사플루오로-2-프로폭시카르보닐)노르보르난락토닐에스테르, (메트)아크릴산2-(2,2,2-트리플루오로에톡시카르보닐)노르보르난락토닐에스테르, (메트)아크릴산4-(1,1,1,3,3,3-헥사플루오로-2-프로폭시카르보닐)시클로헥실에스테르, (메트)아크릴산4-(2,2,2-트리플루오로에톡시카르보닐)시클로헥실에스테르 등을 들 수 있다.As a monomer which gives a structural unit (III-3), it is (meth) acrylic acid 2- (1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2- propoxycarbonyl) norbornane lacto, for example. Nylester, (meth) acrylic acid 2- (2,2,2-trifluoroethoxycarbonyl) norbornanelactonyl ester, (meth) acrylic acid 4- (1,1,1,3,3,3- Hexafluoro-2-propoxycarbonyl) cyclohexyl ester, (meth) acrylic acid 4- (2,2,2-trifluoroethoxycarbonyl) cyclohexyl ester, and the like.
구조 단위 (III)으로서는, 예를 들어 하기 화학식 (3-1-1) 내지 (3-1-6), 화학식 (3-2-1) 내지 (3-2-3) 및 화학식 (3-3-1)로 표현되는 구조 단위 등을 들 수 있다.As the structural unit (III), for example, the following formulas (3-1-1) to (3-1-6), formulas (3-2-1) to (3-2-3) and formulas (3-3) The structural unit represented by -1), etc. are mentioned.
상기 화학식 (3-1-1) 내지 (3-1-6) 중, R8은 상기 화학식 (3-1)과 동의이다. 상기 화학식 (3-2-1) 내지 (3-2-3) 중, R10은 상기 화학식 (3-2)과 동의이다. 상기 화학식 (3-3-1) 중, R13은 상기 화학식 (3-3)과 동의이다.In said general formula (3-1-1)-(3-1-6), R <8> is synonymous with said general formula (3-1). R <10> is synonymous with the said General formula (3-2) in the said General formula (3-2-1)-(3-2-3). R <13> is synonymous with the said General formula (3-3) in the said General formula (3-3-1).
이들 중에서도, 상기 화학식 (3-1-1)로 표현되는 구조 단위, 화학식 (3-1-3)으로 표현되는 구조 단위가 바람직하다.Among these, the structural unit represented by the said General formula (3-1-1) and the structural unit represented by General formula (3-1-3) are preferable.
구조 단위 (III)의 함유 비율로서는, [A] 중합체를 구성하는 전체 구조 단위에 대하여 0몰% 이상 90몰% 이하가 바람직하고, 0몰% 이상 50몰% 이하가 보다 바람직하다.As content rate of a structural unit (III), 0 mol% or more and 90 mol% or less are preferable with respect to the total structural units which comprise [A] polymer, and 0 mol% or more and 50 mol% or less are more preferable.
[A] 중합체는 구조 단위 (I) 내지 (III) 이외의 그 밖의 구조 단위를 1종 이상 갖고 있을 수도 있다. 그 밖의 구조 단위의 함유 비율로서는 30몰% 이하가 바람직하고, 20몰% 이하가 보다 바람직하다.The polymer (A) may have one or more types of other structural units other than the structural units (I) to (III). As content rate of another structural unit, 30 mol% or less is preferable and 20 mol% or less is more preferable.
[A] 중합체의 함유량으로서는, 상기 액침 노광용 감방사선성 수지 조성물의 전체 고형분에 대하여 0.1질량% 이상 50질량% 이하가 바람직하고, 0.1질량% 이상 20질량% 이하가 보다 바람직하고, 0.5질량% 이상 15질량% 이하가 더 바람직하고, 1질량% 이상 10질량% 이하가 특히 바람직하다.As content of the polymer (A), 0.1 mass% or more and 50 mass% or less are preferable with respect to the total solid of the said radiation-sensitive resin composition for immersion exposure, 0.1 mass% or more and 20 mass% or less are more preferable, 0.5 mass% or more 15 mass% or less is more preferable, and 1 mass% or more and 10 mass% or less are especially preferable.
[A] 중합체의 함유량으로서는, 후술하는 [C] 중합체 100질량부에 대하여 0.1질량부 이상 20질량부 이하가 바람직하고, 0.5질량부 이상 15질량부 이하가 보다 바람직하고, 1질량부 이상 10질량부 이하가 더 바람직하다.As content of a polymer, 0.1 mass part or more and 20 mass parts or less are preferable with respect to 100 mass parts of [C] polymers mentioned later, 0.5 mass parts or more and 15 mass parts or less are more preferable, 1 mass part or more and 10 mass parts or less Part or less is more preferable.
<[A] 중합체의 합성 방법><Synthesis method of polymer [A]>
[A] 중합체는 예를 들어 소정의 각 구조 단위를 부여하는 단량체를, 라디칼 중합 개시제를 사용하여 적당한 용매 중에서 중합시킴으로써 합성할 수 있다.The polymer (A) can be synthesized, for example, by polymerizing a monomer giving each of the predetermined structural units in a suitable solvent using a radical polymerization initiator.
중합 반응의 방법으로서는, 예를 들어 단량체 및 라디칼 개시제를 함유하는 용액을, 반응 용매 또는 단량체를 함유하는 용액에 적하하여 중합 반응시키는 방법; 단량체를 함유하는 용액과, 라디칼 개시제를 함유하는 용액을 각각 별도로, 반응 용매 또는 단량체를 함유하는 용액에 적하하여 중합 반응시키는 방법; 각각의 단량체를 함유하는 복수종의 용액과, 라디칼 개시제를 함유하는 용액을 각각 별도로, 반응 용매 또는 단량체를 함유하는 용액에 적하하여 중합 반응시키는 방법 등을 들 수 있다.As a method of a polymerization reaction, for example, the method of carrying out the polymerization reaction by dropwise adding the solution containing a monomer and a radical initiator to the reaction solvent or the solution containing a monomer; A method in which a solution containing a monomer and a solution containing a radical initiator are respectively added dropwise to a reaction solvent or a solution containing a monomer and polymerized; The method etc. which carry out the polymerization reaction by dripping several types of solution containing each monomer and the solution containing a radical initiator separately to the reaction solvent or the solution containing a monomer, etc. are mentioned.
상기 라디칼 개시제로서는, 예를 들어 2,2'-아조비스이소부티로니트릴(AIBN), 2,2'-아조비스(4-메톡시-2,4-디메틸발레로니트릴), 2,2'-아조비스(2-시클로프로필프로피오니트릴), 2,2'-아조비스(2,4-디메틸발레로니트릴), 2,2'-아조비스이소부티르산디메틸 등을 들 수 있다. 이들 라디칼 개시제는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.Examples of the radical initiator include 2,2'-azobisisobutyronitrile (AIBN), 2,2'-azobis (4-methoxy-2,4-dimethylvaleronitrile) and 2,2 '. -Azobis (2-cyclopropyl propionitrile), 2,2'- azobis (2,4-dimethylvaleronitrile), 2,2'- azobisisobutyrate dimethyl, etc. are mentioned. These radical initiators can be used in mixture of 2 or more type.
상기 중합에 사용되는 용매로서는, 예를 들어As a solvent used for the said superposition | polymerization, for example,
n-펜탄, n-헥산, n-헵탄, n-옥탄, n-노난, n-데칸 등의 알칸류;alkanes such as n-pentane, n-hexane, n-heptane, n-octane, n-nonane and n-decane;
시클로헥산, 시클로헵탄, 시클로옥탄, 데칼린, 노르보르난 등의 시클로알칸류;Cycloalkanes such as cyclohexane, cycloheptane, cyclooctane, decalin and norbornane;
벤젠, 톨루엔, 크실렌, 에틸벤젠, 쿠멘 등의 방향족 탄화수소류;Aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, xylene, ethylbenzene and cumene;
클로로부탄류, 브로모헥산류, 디클로로에탄류, 헥사메틸렌디브로마이드, 클로로벤젠 등의 할로겐화 탄화수소류;Halogenated hydrocarbons such as chlorobutane, bromohexane, dichloroethane, hexamethylene dibromide and chlorobenzene;
아세트산에틸, 아세트산n-부틸, 아세트산i-부틸, 프로피온산메틸 등의 포화 카르복실산 에스테르류;Saturated carboxylic acid esters such as ethyl acetate, n-butyl acetate, i-butyl acetate and methyl propionate;
아세톤, 2-부타논, 4-메틸-2-펜타논, 2-헵타논 등의 케톤류;Ketones such as acetone, 2-butanone, 4-methyl-2-pentanone and 2-heptanone;
테트라히드로푸란, 디메톡시에탄류, 디에톡시에탄류 등의 에테르류;Ethers such as tetrahydrofuran, dimethoxyethanes and diethoxyethanes;
메탄올, 에탄올, 1-프로판올, 2-프로판올, 4-메틸-2-펜탄올 등의 알코올류 등을 들 수 있다. 또한, 이들 용매는 2종 이상을 병용할 수도 있다.Alcohol, such as methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, and 4-methyl- 2-pentanol, etc. are mentioned. In addition, these solvent can also use 2 or more types together.
[A] 중합체를 합성하기 위한 중합 반응에 있어서는, 분자량을 조정하기 위해서 분자량 조정제를 사용할 수 있다. 분자량 조정제로서는, 예를 들어 클로로포름, 4브롬화탄소 등의 할로겐화 탄화수소류; n-헥실머캅탄, n-옥틸머캅탄, n-도데실머캅탄, t-도데실머캅탄, 티오글리콜산 등의 머캅탄류; 디메틸크산토겐술피드, 디이소프로필크산토겐디술피드 등의 크산토겐류; 테르피놀렌, α-메틸스티렌 이량체 등을 들 수 있다.In the polymerization reaction for synthesizing the polymer (A), a molecular weight modifier can be used to adjust the molecular weight. As a molecular weight modifier, For example, Halogenated hydrocarbons, such as chloroform and carbon tetrabromide; mercaptans such as n-hexyl mercaptan, n-octyl mercaptan, n-dodecyl mercaptan, t-dodecyl mercaptan and thioglycolic acid; Xanthogens such as dimethyl xanthogen sulfide and diisopropyl xanthogen disulfide; Terpinolene, the (alpha) -methylstyrene dimer, etc. are mentioned.
상기 중합에 있어서의 반응 온도로서는 통상 40℃ 내지 150℃이며, 바람직하게는 50℃ 내지 120도이다. 반응 시간으로서는 통상 1시간 내지 48시간이며, 바람직하게는 1시간 내지 24시간이다.As reaction temperature in the said superposition | polymerization, it is 40 degreeC-150 degreeC normally, Preferably it is 50 degreeC-120 degree | times. The reaction time is usually 1 hour to 48 hours, preferably 1 hour to 24 hours.
중합 반응에 의해 얻어진 중합체는 재침전법에 의해 회수할 수 있다. 재침 용매로서는 알코올계 용매 등을 사용할 수 있다.The polymer obtained by the polymerization reaction can be recovered by the reprecipitation method. As the reprecipitation solvent, an alcohol solvent or the like can be used.
[A] 중합체의 겔 투과 크로마토그래피(GPC)에 의한 폴리스티렌 환산 중량 평균 분자량(Mw)으로서는 1,000 이상 50,000 이하가 바람직하고, 2,000 이상 30,000 이하가 보다 바람직하고, 3,000 이상 15,000 이하가 더 바람직하고, 3,000 이상 10,000 이하가 특히 바람직하다. [A] 중합체의 Mw를 상기 범위로 함으로써, [A] 중합체의 레지스트막 표층으로의 편재화를 촉진시킬 수 있고, 그 결과 상기 액침 노광용 감방사선성 수지 조성물은, 형성되는 레지스트막의 후퇴 접촉각을 액침 노광시에는 보다 크게 하고, 현상 후에는 보다 작게 할 수 있다.As polystyrene reduced weight average molecular weight (Mw) by gel permeation chromatography (GPC) of the polymer (A), 1,000 or more and 50,000 or less are preferable, 2,000 or more and 30,000 or less are more preferable, 3,000 or more and 15,000 or less are more preferable, 3,000 10,000 or more are especially preferable. By setting Mw of the polymer (A) in the above range, localization of the polymer (A) to the resist film surface layer can be promoted, and as a result, the radiation-sensitive resin composition for immersion exposure immerses the receding contact angle of the resist film formed. It can make it larger at the time of exposure, and can make it smaller after image development.
[A] 중합체의 Mw와 GPC법에 의한 폴리스티렌 환산 수 평균 분자량(Mn)의 비(Mw/Mn)로서는 1 이상 5 이하가 바람직하고, 1 이상 3 이하가 보다 바람직하고, 1 이상 2 이하가 더 바람직하고, 1.2 이상 1.6 이하가 특히 바람직하다.As ratio (Mw / Mn) of Mw of a polymer and polystyrene conversion number average molecular weight (Mn) by GPC method, 1 or more and 5 or less are preferable, 1 or more and 3 or less are more preferable, 1 or more and 2 or less It is preferable and 1.2 or more and 1.6 or less are especially preferable.
또한, 본 명세서에 있어서의 중합체의 Mw 및 Mn은 하기 조건에 의한 GPC에 의해 측정한 것이다.In addition, Mw and Mn of the polymer in this specification are measured by GPC by the following conditions.
칼럼: G2000HXL 2개, G3000HXL 1개 및 G4000HXL 1개(도소제)Columns: 2 G2000HXL, 1 G3000HXL, and 1 G4000HXL (Sold)
이동상: 테트라히드로푸란Mobile phase: tetrahydrofuran
칼럼 온도: 40℃Column temperature: 40 ℃
유속: 1.0mL/분Flow rate: 1.0mL / min
시료 농도: 1.0질량%Sample concentration: 1.0 mass%
시료 주입량: 100μLSample injection volume: 100 μL
검출기: 시차 굴절계Detector: parallax refractometer
표준 물질: 단분산 폴리스티렌Standard material: monodisperse polystyrene
<[B] 산 발생체><[B] acid generator>
[B] 산 발생체는 노광에 의해 산을 발생하고, 그 산에 의해 [A] 중합체 및 후술하는 [C] 중합체 등이 갖는 산 해리성기를 해리시키고, 카르복실기를 발생시킨다. 그 결과, 이들 중합체의 극성이 증대하고, 노광부에 있어서의 중합체가 알칼리 현상액에 대하여 가용이 된다. 상기 액침 노광용 감방사선성 수지 조성물에 있어서의 [B] 산 발생체의 함유 형태로서는, 후술하는 바와 같은 화합물의 형태(이하, 적절히 「[B] 산 발생제」라고 함)일 수도, 중합체의 일부로서 삽입된 형태일 수도, 이들 양쪽의 형태일 수도 있다.An acid generator (B) generates an acid by exposure, dissociates the acid dissociable group which the [A] polymer, the polymer [C] mentioned later, etc. have by this acid, and produces | generates a carboxyl group. As a result, the polarity of these polymers increases, and the polymer in the exposed portion becomes soluble to the alkaline developer. As a containing form of the acid generator [B] in the radiation sensitive resin composition for liquid immersion exposure, the form of the compound (hereinafter referred to as "[B] acid generator" as appropriate) may also be a part of a polymer. It may be in the form inserted as, or both.
[B] 산 발생제로서는, 예를 들어 오늄염 화합물, N-술포닐옥시이미드 화합물, 할로겐 함유 화합물, 디아조케톤 화합물 등을 들 수 있다.Examples of the acid generator (B) include an onium salt compound, an N-sulfonyloxyimide compound, a halogen-containing compound, a diazoketone compound, and the like.
오늄염 화합물로서는, 예를 들어 술포늄염, 테트라히드로티오페늄염, 요오도늄염, 포스포늄염, 디아조늄염, 피리디늄염 등을 들 수 있다.As an onium salt compound, a sulfonium salt, tetrahydrothiophenium salt, an iodonium salt, a phosphonium salt, a diazonium salt, a pyridinium salt, etc. are mentioned, for example.
술포늄염으로서는, 예를 들어 트리페닐술포늄트리플루오로메탄술포네이트, 트리페닐술포늄노나플루오로-n-부탄술포네이트, 트리페닐술포늄퍼플루오로-n-옥탄술포네이트, 트리페닐술포늄2-비시클로[2.2.1]헵트-2-일-1,1,2,2-테트라플루오로에탄술포네이트, 트리페닐술포늄2-(1-아다만틸)-1,1-디플루오로에탄술포네이트, 4-시클로헥실페닐디페닐술포늄트리플루오로메탄술포네이트, 4-시클로헥실페닐디페닐술포늄노나플루오로-n-부탄술포네이트, 4-시클로헥실페닐디페닐술포늄퍼플루오로-n-옥탄술포네이트, 4-시클로헥실페닐디페닐술포늄2-비시클로[2.2.1]헵트-2-일-1,1,2,2-테트라플루오로에탄술포네이트, 4-메탄술포닐페닐디페닐술포늄트리플루오로메탄술포네이트, 4-메탄술포닐페닐디페닐술포늄노나플루오로-n-부탄술포네이트, 4-메탄술포닐페닐디페닐술포늄퍼플루오로-n-옥탄술포네이트, 4-메탄술포닐페닐디페닐술포늄2-비시클로[2.2.1]헵트-2-일-1,1,2,2-테트라플루오로에탄술포네이트, 트리페닐술포늄1,1,2,2-테트라플루오로-6-(1-아다만틸카르보닐옥시)-헥산-1-술포네이트 등을 들 수 있다.As the sulfonium salt, for example, triphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate, triphenylsulfonium nonafluoro-n-butanesulfonate, triphenylsulfonium perfluoro-n-octanesulfonate, triphenylsulfonium 2-bicyclo [2.2.1] hept-2-yl-1,1,2,2-tetrafluoroethanesulfonate, triphenylsulfonium 2- (1-adamantyl) -1,1-difluoro Roethanesulfonate, 4-cyclohexylphenyldiphenylsulfoniumtrifluoromethanesulfonate, 4-cyclohexylphenyldiphenylsulfonium nonafluoro-n-butanesulfonate, 4-cyclohexylphenyldiphenylsulfonium purple Fluoro-n-octanesulfonate, 4-cyclohexylphenyldiphenylsulfonium 2-bicyclo [2.2.1] hept-2-yl-1,1,2,2-tetrafluoroethanesulfonate, 4- Methanesulfonylphenyldiphenylsulfoniumtrifluoromethanesulfonate, 4-methanesulfonylphenyldiphenylsulfonium nonafluoro-n-butanesulfonate, 4-methanesulfonylphenyldiphenylsulfo Perfluoro-n-octanesulfonate, 4-methanesulfonylphenyldiphenylsulfonium2-bicyclo [2.2.1] hept-2-yl-1,1,2,2-tetrafluoroethanesulfonate, Triphenylsulfonium 1,1,2,2-tetrafluoro-6- (1-adamantylcarbonyloxy) -hexane-1-sulfonate, and the like.
테트라히드로티오페늄염으로서는, 예를 들어 1-(4-n-부톡시나프탈렌-1-일)테트라히드로티오페늄트리플루오로메탄술포네이트, 1-(4-n-부톡시나프탈렌-1-일)테트라히드로티오페늄노나플루오로-n-부탄술포네이트, 1-(4-n-부톡시나프탈렌-1-일)테트라히드로티오페늄퍼플루오로-n-옥탄술포네이트, 1-(4-n-부톡시나프탈렌-1-일)테트라히드로티오페늄2-비시클로[2.2.1]헵트-2-일-1,1,2,2-테트라플루오로에탄술포네이트, 1-(6-n-부톡시나프탈렌-2-일)테트라히드로티오페늄트리플루오로메탄술포네이트, 1-(6-n-부톡시나프탈렌-2-일)테트라히드로티오페늄노나플루오로-n-부탄술포네이트, 1-(6-n-부톡시나프탈렌-2-일)테트라히드로티오페늄퍼플루오로-n-옥탄술포네이트, 1-(6-n-부톡시나프탈렌-2-일)테트라히드로티오페늄2-비시클로[2.2.1]헵토-2-일-1,1,2,2-테트라플루오로에탄술포네이트, 1-(3,5-디메틸-4-히드록시페닐)테트라히드로티오페늄트리플루오로메탄술포네이트, 1-(3,5-디메틸-4-히드록시페닐)테트라히드로티오페늄노나플루오로-n-부탄술포네이트, 1-(3,5-디메틸-4-히드록시페닐)테트라히드로티오페늄퍼플루오로-n-옥탄술포네이트, 1-(3,5-디메틸-4-히드록시페닐)테트라히드로티오페늄2-비시클로[2.2.1]헵트-2-일-1,1,2,2-테트라플루오로에탄술포네이트 등을 들 수 있다.As the tetrahydrothiophenium salt, for example, 1- (4-n-butoxynaphthalen-1-yl) tetrahydrothiopheniumtrifluoromethanesulfonate and 1- (4-n-butoxynaphthalene-1- 1) tetrahydrothiopheniumnonafluoro-n-butanesulfonate, 1- (4-n-butoxynaphthalen-1-yl) tetrahydrothiopheniumperfluoro-n-octanesulfonate, 1- ( 4-n-butoxynaphthalen-1-yl) tetrahydrothiophenium2-bicyclo [2.2.1] hept-2-yl-1,1,2,2-tetrafluoroethanesulfonate, 1- ( 6-n-butoxynaphthalen-2-yl) tetrahydrothiopheniumtrifluoromethanesulfonate, 1- (6-n-butoxynaphthalen-2-yl) tetrahydrothiopheniumnonafluoro-n- Butanesulfonate, 1- (6-n-butoxynaphthalen-2-yl) tetrahydrothiopheniumperfluoro-n-octanesulfonate, 1- (6-n-butoxynaphthalen-2-yl) tetra Hydrothiophenium2-bicyclo [2.2.1] hepto-2-yl-1,1,2,2-tetrafluoroethanesulfonei , 1- (3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl) tetrahydrothiopheniumtrifluoromethanesulfonate, 1- (3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl) tetrahydrothiophenium nona Fluoro-n-butanesulfonate, 1- (3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl) tetrahydrothiopheniumperfluoro-n-octanesulfonate, 1- (3,5-dimethyl-4- Hydroxyphenyl) tetrahydrothiophenium 2-bicyclo [2.2.1] hept-2-yl-1,1,2,2-tetrafluoroethanesulfonate, and the like.
요오도늄염으로서는, 예를 들어 디페닐요오도늄트리플루오로메탄술포네이트, 디페닐요오도늄노나플루오로-n-부탄술포네이트, 디페닐요오도늄퍼플루오로-n-옥탄술포네이트, 디페닐요오도늄2-비시클로[2.2.1]헵트-2-일-1,1,2,2-테트라플루오로에탄술포네이트, 비스(4-t-부틸페닐)요오도늄트리플루오로메탄술포네이트, 비스(4-t-부틸페닐)요오도늄노나플루오로-n-부탄술포네이트, 비스(4-t-부틸페닐)요오도늄퍼플루오로-n-옥탄술포네이트, 비스(4-t-부틸페닐)요오도늄2-비시클로[2.2.1]헵트-2-일-1,1,2,2-테트라플루오로에탄술포네이트 등을 들 수 있다.Examples of iodonium salts include diphenyl iodonium trifluoromethanesulfonate, diphenyl iodonium nonafluoro-n-butanesulfonate, diphenyl iodonium perfluoro-n-octane sulfonate, Diphenyliodonium 2-bicyclo [2.2.1] hept-2-yl-1,1,2,2-tetrafluoroethanesulfonate, bis (4-t-butylphenyl) iodoniumtrifluoro Methanesulfonate, bis (4-t-butylphenyl) iodonium nonafluoro-n-butanesulfonate, bis (4-t-butylphenyl) iodonium perfluoro-n-octanesulfonate, bis ( 4-t-butylphenyl) iodonium 2-bicyclo [2.2.1] hept-2-yl-1,1,2,2-tetrafluoroethanesulfonate etc. are mentioned.
N-술포닐옥시이미드 화합물로서는, 예를 들어 N-(트리플루오로메탄술포닐옥시)비시클로[2.2.1]헵트-5-엔-2,3-디카르복시이미드, N-(노나플루오로-n-부탄술포닐옥시)비시클로[2.2.1]헵트-5-엔-2,3-디카르복시이미드, N-(퍼플루오로-n-옥탄술포닐옥시)비시클로[2.2.1]헵트-5-엔-2,3-디카르복시이미드, N-(2-비시클로[2.2.1]헵트-2-일-1,1,2,2-테트라플루오로에탄술포닐옥시)비시클로[2.2.1]헵트-5-엔-2,3-디카르복시이미드 등을 들 수 있다.Examples of the N-sulfonyloxyimide compound include N- (trifluoromethanesulfonyloxy) bicyclo [2.2.1] hept-5-ene-2,3-dicarboxyimide and N- (nonnafluoro -n-butanesulfonyloxy) bicyclo [2.2.1] hept-5-ene-2,3-dicarboxyimide, N- (perfluoro-n-octanesulfonyloxy) bicyclo [2.2.1] Hept-5-ene-2,3-dicarboxyimide, N- (2-bicyclo [2.2.1] hept-2-yl-1,1,2,2-tetrafluoroethanesulfonyloxy) bicyclo [2.2.1] hept-5-ene-2,3-dicarboxyimide, and the like.
이들 중에서 오늄염 화합물이 바람직하고, 술포늄염이 보다 바람직하고, 트리페닐술포늄퍼플루오로알칸술포네이트가 더 바람직하고, 트리페닐술포늄노나-n-부탄술포네이트가 특히 바람직하다.Among these, an onium salt compound is preferable, a sulfonium salt is more preferable, triphenylsulfonium perfluoroalkanesulfonate is more preferable, and triphenylsulfonium nona-n-butanesulfonate is particularly preferable.
[B] 산 발생체의 함유량으로서는, [B] 산 발생체가 산 발생제인 경우의 함유량으로서는, 상기 액침 노광용 감방사선성 수지 조성물의 감도 및 현상성을 확보하는 관점에서, [A] 중합체 100질량부에 대하여 0.5질량부 이상 20,000질량부 이하가 바람직하고, 5질량부 이상 10,000질량부 이하가 보다 바람직하고, 10질량부 이상 1,000질량부 이하가 더 바람직하고, 50질량부 이상 500질량부 이하가 특히 바람직하다.[B] As content of an acid generator, as content when the [B] acid generator is an acid generator, 100 mass parts of [A] polymers from a viewpoint of ensuring the sensitivity and developability of the radiation sensitive resin composition for immersion exposure. 0.5 mass parts or more and 20,000 mass parts or less are preferable, 5 mass parts or more and 10,000 mass parts or less are more preferable, 10 mass parts or more and 1,000 mass parts or less are more preferable, 50 mass parts or more and 500 mass parts or less are especially preferable. desirable.
또한, [B] 산 발생제의 함유량으로서는, 상기 액침 노광용 감방사선성 수지 조성물의 감도 및 현상성을 확보하는 관점에서, 후술하는 [C] 중합체 100질량부에 대하여 0.1질량부 이상 20질량부 이하가 바람직하고, 0.5질량부 이상 17질량부 이하가 보다 바람직하고, 1질량부 이상 15질량부 이하가 더 바람직하다.Moreover, as content of the [B] acid generator, 0.1 mass part or more and 20 mass parts or less with respect to 100 mass parts of [C] polymers mentioned later from a viewpoint of ensuring the sensitivity and developability of the radiation sensitive resin composition for immersion exposure. It is preferable, 0.5 mass part or more and 17 mass parts or less are more preferable, and 1 mass part or more and 15 mass parts or less are more preferable.
[B] 산 발생제의 함유량을 상기 범위로 함으로써, 상기 액침 노광용 감방사선성 수지 조성물의 감도 및 현상성을 향상시킬 수 있다. [B] 산 발생체는 1종 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.By making content of the acid generator (B) into the said range, the sensitivity and developability of the radiation sensitive resin composition for immersion exposure can be improved. The acid generator (B) can be used individually by 1 type or in mixture of 2 or more types.
<[C] 중합체><[C] polymer>
[C] 중합체는, [A] 중합체보다 불소 원자 함유율이 작은 중합체이며, 산 해리성기를 갖는 중합체이다. [C] 중합체는 상기 액침 노광용 감방사선성 수지 조성물에 있어서 베이스 중합체가 되는 중합체이다. 또한 「베이스 중합체」란, 감방사선성 수지 조성물로 형성되는 레지스트막을 구성하는 중합체의 주성분이 되는 중합체를 말하며, 바람직하게는 레지스트막을 구성하는 전체 중합체에 대하여 50질량% 이상을 차지하는 중합체를 말한다.The polymer [C] is a polymer having a smaller content of fluorine atoms than the polymer [A] and a polymer having an acid dissociable group. The polymer (C) is a polymer that becomes a base polymer in the radiation-sensitive resin composition for liquid immersion exposure. In addition, a "base polymer" means the polymer which becomes a main component of the polymer which comprises the resist film formed from a radiation sensitive resin composition, Preferably it means the polymer which occupies 50 mass% or more with respect to the whole polymer which comprises a resist film.
[C] 중합체의 불소 원자 함유율은 [A] 중합체의 불소 원자 함유율보다 작기 때문에, [A] 중합체가 형성되는 레지스트막 표층에 효과적으로 편재화될 수 있고, 그 결과 상기 액침 노광용 감방사선성 수지 조성물은, 형성되는 레지스트막의 후퇴 접촉각을 액침 노광시에는 보다 크게 하고, 현상 후에는 보다 작게 할 수 있다.Since the content of the fluorine atom of the polymer [C] is smaller than the content of the fluorine atom of the polymer [A], it can be effectively localized in the resist film surface layer on which the [A] polymer is formed, and as a result, the radiation-sensitive resin composition for immersion exposure is The receding contact angle of the formed resist film can be made larger during immersion exposure and smaller after development.
[C] 중합체의 불소 원자 함유율로서는 5질량% 미만이 바람직하고, 3질량% 이하가 보다 바람직하고, 1질량% 이하가 더 바람직하다.As a fluorine atom content rate of [C] polymer, less than 5 mass% is preferable, 3 mass% or less is more preferable, and 1 mass% or less is more preferable.
[C] 중합체는 산 해리성기를 포함하는 구조 단위(이하, 「구조 단위 (C-II)」라고도 함)를 갖고, 이 구조 단위 이외에도, 예를 들어 락톤 구조, 환상 카르보네이트 구조 및 술톤 구조로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 구조를 갖는 구조 단위(이하, 「구조 단위 (IV)」라고도 함)를 갖는 것이 바람직하고, 이들 구조 단위 이외의 그 밖의 구조 단위를 갖고 있을 수도 있다. [C] 중합체는 각 구조 단위를 1종 또는 2종 이상 갖고 있을 수도 있다. 이하, 각 구조 단위에 대하여 설명한다.[C] The polymer has a structural unit containing an acid dissociable group (hereinafter also referred to as "structural unit (C-II)"), and in addition to this structural unit, for example, a lactone structure, a cyclic carbonate structure, and a sultone structure It is preferable to have a structural unit (henceforth "structural unit (IV)") which has at least 1 sort (s) of structure chosen from the group which consists of these, and may have other structural units other than these structural units. The polymer (C) may have one or two or more structural units. Hereinafter, each structural unit is demonstrated.
[구조 단위 (C-II)][Structural Unit (C-II)]
[C] 중합체는 구조 단위 (C-II)를 가짐으로써, [B] 산 발생체로부터 발생하는 산의 작용에 의해, 산 해리성기가 해리되어 카르복실기 등이 발생된다. 그 결과, [C] 중합체는 극성이 변화되고, 알칼리 현상액에 대한 용해성이 변화된다.The polymer [C] has a structural unit (C-II), whereby the acid dissociable group is dissociated by the action of an acid generated from the acid generator [B] to generate a carboxyl group or the like. As a result, the polymer [C] has a changed polarity and a change in solubility in an alkaline developer.
구조 단위 (C-II)로서는 산 해리성기를 갖는 한 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 상술한 [A] 중합체에 있어서의 구조 단위 (II) 등을 들 수 있다.Although it does not specifically limit as a structural unit (C-II) as long as it has an acid dissociable group, For example, the structural unit (II) in the polymer [A] mentioned above, etc. are mentioned.
구조 단위 (C-II)로서는, 1-알킬-1-시클로알킬(메트)아크릴레이트에서 유래되는 구조 단위, 2-알킬-2-아다만틸(메트)아크릴레이트에서 유래되는 구조 단위가 바람직하고, 1-알킬-1-시클로펜틸(메트)아크릴레이트에서 유래되는 구조 단위, 2-알킬-2-아다만틸(메트)아크릴레이트에서 유래되는 구조 단위가 보다 바람직하고, 1-메틸-1-시클로펜틸(메트)아크릴레이트에서 유래되는 구조 단위, 1-에틸-1-시클로펜틸(메트)아크릴레이트에서 유래되는 구조 단위, 1-i-프로필-1-시클로펜틸(메트)아크릴레이트에서 유래되는 구조 단위, 2-메틸-2-아다만틸(메트)아크릴레이트에서 유래되는 구조 단위, 2-에틸-2-아다만틸(메트)아크릴레이트에서 유래되는 구조 단위가 더 바람직하다.As a structural unit (C-II), the structural unit derived from 1-alkyl-1-cycloalkyl (meth) acrylate, and the structural unit derived from 2-alkyl-2-adamantyl (meth) acrylate are preferable, The structural unit derived from 1-alkyl-1-cyclopentyl (meth) acrylate and the structural unit derived from 2-alkyl-2-adamantyl (meth) acrylate are more preferable, and 1-methyl-1- Structural unit derived from cyclopentyl (meth) acrylate, Structural unit derived from 1-ethyl-1-cyclopentyl (meth) acrylate, and derived from 1-i-propyl-1-cyclopentyl (meth) acrylate The structural unit derived from a structural unit, 2-methyl-2-adamantyl (meth) acrylate, and the structural unit derived from 2-ethyl-2-adamantyl (meth) acrylate are more preferable.
구조 단위 (C-II)를 부여하는 단량체로서는, 상기 [A] 중합체의 구조 단위 (II)를 부여하는 단량체로서 예시한 것 중에서, 단량체 (2-2), (2-3), (2-4), (2-9) 및 (2-10)이 바람직하다.As a monomer which gives a structural unit (C-II), in the thing illustrated as a monomer which gives the structural unit (II) of the said [A] polymer, monomer (2-2), (2-3), (2- 4), (2-9) and (2-10) are preferred.
구조 단위 (C-II)의 함유 비율로서는, [C] 중합체를 구성하는 전체 구조 단위에 대하여 10몰% 이상 90몰% 이하가 바람직하고, 30몰% 이상 80몰% 이하가 보다 바람직하고, 40몰% 이상 70몰% 이하가 더 바람직하다. 구조 단위 (C-II)의 함유 비율을 상기 범위로 함으로써, 상기 액침 노광용 감방사선성 수지 조성물의 패턴 형성성을 향상시킬 수 있다.As content rate of a structural unit (C-II), 10 mol% or more and 90 mol% or less are preferable with respect to the total structural units which comprise a [C] polymer, More preferably, 30 mol% or more and 80 mol% or less, 40 More preferably, mol% or more and 70 mol% or less. By making the content rate of a structural unit (C-II) into the said range, the pattern formation property of the radiation sensitive resin composition for immersion exposure can be improved.
[구조 단위 (IV)][Structural Unit (IV)]
구조 단위 (IV)는 락톤 구조, 환상 카르보네이트 구조 및 술톤 구조로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 구조를 포함하는 구조 단위이다. [C] 중합체가 구조 단위 (IV)를 가짐으로써, 상기 액침 노광용 감방사선성 수지 조성물로 형성되는 레지스트막의 기판에 대한 밀착성 등을 높일 수 있다.Structural unit (IV) is a structural unit containing at least 1 sort (s) of structure chosen from the group which consists of a lactone structure, a cyclic carbonate structure, and a sultone structure. When a polymer (C) has a structural unit (IV), adhesiveness with respect to the board | substrate of the resist film formed from the said radiation sensitive resin composition for immersion exposure can be improved.
구조 단위 (IV)를 부여하는 단량체로서는, 예를 들어 하기 화학식 (4-1) 내지 (4-14)로 표현되는 단량체 등을 들 수 있다.As a monomer which gives a structural unit (IV), the monomer etc. which are represented by following General formula (4-1)-(4-14) are mentioned, for example.
상기 단량체 중, 단량체 (4-1), 단량체 (4-2), 단량체 (4-3)이 바람직하고, 단량체 (4-1)이 보다 바람직하다.Among the above monomers, monomer (4-1), monomer (4-2) and monomer (4-3) are preferable, and monomer (4-1) is more preferable.
구조 단위 (IV)의 함유 비율로서는, [C] 중합체를 구성하는 전체 구조 단위에 대하여 10몰% 이상 80몰% 이하가 바람직하고, 20몰% 이상 70몰% 이하가 보다 바람직하고, 30몰% 이상 60몰% 이하가 더 바람직하다. 구조 단위 (IV)의 함유 비율을 상기 범위로 함으로써, 상기 액침 노광용 감방사선성 수지 조성물로 형성되는 레지스트막의 기판과의 밀착성을 높일 수 있다.As content rate of a structural unit (IV), 10 mol% or more and 80 mol% or less are preferable with respect to the total structural units which comprise a [C] polymer, 20 mol% or more and 70 mol% or less are more preferable, 30 mol% More than 60 mol% or less is more preferable. By making the content rate of a structural unit (IV) into the said range, adhesiveness with the board | substrate of the resist film formed from the said radiation sensitive resin composition for immersion exposure can be improved.
[그 밖의 구조 단위][Other structural units]
[C] 중합체는 구조 단위 (C-II) 및 구조 단위 (IV) 이외의 그 밖의 구조 단위로서, 예를 들어 극성기를 포함하는 구조 단위 등을 갖고 있을 수도 있다. 극성기로서는, 예를 들어 카르복시기, 히드록시기, 시아노기, 니트로기, 술폰아미드기 등을 들 수 있다. 이들 중에서 카르복시기, 히드록시기가 바람직하다. 그 밖의 구조 단위의 함유 비율로서는, [C] 중합체를 구성하는 전체 구조 단위에 대하여 30몰% 이하가 바람직하고, 20몰% 이하가 보다 바람직하다.[C] The polymer may have, for example, a structural unit containing a polar group as other structural units other than the structural unit (C-II) and the structural unit (IV). As a polar group, a carboxy group, a hydroxyl group, a cyano group, a nitro group, a sulfonamide group, etc. are mentioned, for example. Of these, carboxyl groups and hydroxyl groups are preferred. As content rate of another structural unit, 30 mol% or less is preferable with respect to the total structural unit which comprises [C] polymer, and 20 mol% or less is more preferable.
[C] 중합체의 함유량으로서는, [A] 중합체 100질량부에 대하여 500질량부 이상 10,000질량부 이하가 바람직하고, 700질량부 이상 7,000질량부 이하가 보다 바람직하고, 1,000질량부 이상 4,000질량부 이하가 더 바람직하다.As content of the [C] polymer, 500 mass parts or more and 10,000 mass parts or less are preferable with respect to 100 mass parts of [A] polymers, 700 mass parts or more and 7,000 mass parts or less are more preferable, 1,000 mass parts or more and 4,000 mass parts or less More preferred.
[C] 중합체의 함유량으로서는, 상기 액침 노광용 감방사선성 수지 조성물의 전체 고형분에 대하여 70질량% 이상이 바람직하고, 75질량% 이상이 보다 바람직하고, 80질량% 이상이 더 바람직하다.As content of the polymer (C), 70 mass% or more is preferable with respect to the total solid of the radiation sensitive resin composition for immersion exposure, 75 mass% or more is more preferable, and 80 mass% or more is more preferable.
<[C] 중합체의 합성 방법><Synthesis method of polymer [C]>
[C] 중합체는 소정의 구조 단위를 부여하는 단량체를 사용하고, 상술한 [A] 중합체의 합성 방법과 마찬가지의 방법으로 합성할 수 있다.The polymer [C] can be synthesized by the same method as the synthesis method of the polymer [A] described above, using a monomer giving a predetermined structural unit.
[C] 중합체의 Mw로서는 1,000 이상 50,000 이하가 바람직하고, 2,000 이상 30,000 이하가 보다 바람직하고, 3,000 이상 15,000 이하가 더 바람직하고, 3,000 이상 10,000 이하가 특히 바람직하다. [C] 중합체의 Mw를 상기 특정 범위로 함으로써, 상기 액침 노광용 감방사선성 수지 조성물은 감도, 해상성 등의 리소그래피 성능을 향상시킬 수 있다.As Mw of a polymer (C), 1,000 or more and 50,000 or less are preferable, 2,000 or more and 30,000 or less are more preferable, 3,000 or more and 15,000 or less are more preferable, 3,000 or more and 10,000 or less are especially preferable. By making Mw of a polymer (C) into the said specific range, the said radiation sensitive resin composition for immersion exposure can improve lithographic performance, such as a sensitivity and a resolution.
[C] 중합체의 Mw/Mn으로서는 1 이상 5 이하가 바람직하고, 1 이상 3 이하가 보다 바람직하고, 1 이상 2 이하가 더 바람직하고, 1.2 이상 1.6 이하가 특히 바람직하다. [C] 중합체의 Mw/Mn을 상기 범위로 함으로써, 상기 액침 노광용 감방사선성 수지 조성물은 감도, 해상성 등의 리소그래피 성능을 향상시킬 수 있다.As Mw / Mn of [C] polymer, 1 or more and 5 or less are preferable, 1 or more and 3 or less are more preferable, 1 or more and 2 or less are more preferable, 1.2 or more and 1.6 or less are especially preferable. By setting Mw / Mn of the polymer (C) in the above range, the radiation sensitive resin composition for immersion exposure can improve lithography performance such as sensitivity and resolution.
<[D] 산 확산 제어체><[D] acid diffusion control body>
상기 액침 노광용 감방사선성 수지 조성물은 [D] 산 확산 제어체를 더 함유하는 것이 바람직하다. [D] 산 확산 제어제는 노광에 의해 [B] 산 발생체로부터 발생하는 산의 레지스트막 중에 있어서의 확산 현상을 제어하고, 비노광 영역에 있어서의 바람직하지 않은 화학 반응을 억제하는 효과를 발휘한다. 따라서, 상기 액침 노광용 감방사선성 수지 조성물은 [D] 산 확산 제어체를 더 함유함으로써, 상술한 후퇴 접촉각 등의 특성을 유지하면서, 해상성 등의 리소그래피 성능을 향상시킬 수 있다. 상기 액침 노광용 감방사선성 수지 조성물에 있어서의 [D] 산 확산 제어체의 함유 형태로서는, 후술하는 바와 같은 화합물의 형태(이하, 적절히 「[D] 산 확산 제어제」라고 함)일 수도, 중합체의 일부로서 삽입된 형태일 수도, 이들 양쪽의 형태일 수도 있다.It is preferable that the said radiation sensitive resin composition for immersion exposure further contains the [D] acid diffusion control body. The acid diffusion control agent (D) controls the diffusion phenomenon in the resist film of the acid generated from the acid generator [B] by exposure, and exhibits an effect of suppressing undesirable chemical reaction in the non-exposed areas. do. Therefore, the said liquid immersion exposure radiation sensitive resin composition can further contain the [D] acid diffusion control body, and can improve lithographic performances, such as resolution, while maintaining the characteristics, such as the receding contact angle mentioned above. As a containing form of the [D] acid diffusion controller in the radiation sensitive resin composition for liquid immersion exposure, it may be a form of a compound (hereinafter referred to as "[D] acid diffusion control agent" as appropriate) as described later. It may be in the form of being inserted as a part of or both of them.
[D] 산 확산 제어제로서는, 예를 들어 N-t-알콕시카르보닐기 함유 아미노 화합물, 3급 아민 화합물, 4급 암모늄 히드록시드 화합물 등을 들 수 있다.Examples of the acid diffusion control agent (D) include N-t-alkoxycarbonyl group-containing amino compounds, tertiary amine compounds, quaternary ammonium hydroxide compounds and the like.
N-t-알콕시카르보닐기 함유 아미노 화합물로서는, 예를 들어 N-t-부톡시카르보닐디-n-옥틸아민, N-t-아밀옥시카르보닐디-n-옥틸아민, N-t-부톡시카르보닐디-n-노닐아민, N-t-아밀옥시카르보닐디-n-노닐아민, N-t-부톡시카르보닐디-n-데실아민, N-t-아밀옥시카르보닐디-n-데실아민, N-t-부톡시카르보닐디시클로헥실아민, N-t-아밀옥시카르보닐디시클로헥실아민, N-t-부톡시카르보닐-1-아다만틸아민, N-t-아밀옥시카르보닐-1-아다만틸아민, N-t-부톡시카르보닐-2-아다만틸아민, N-t-아밀옥시카르보닐-2-아다만틸아민, N-t-부톡시카르보닐-N-메틸-1-아다만틸아민, N-t-아밀옥시카르보닐-N-메틸-1-아다만틸아민, (S)-(-)-1-(t-부톡시카르보닐)-2-피롤리딘메탄올, (S)-(-)-1-(t-아밀옥시카르보닐)-2-피롤리딘메탄올, (R)-(+)-1-(t-부톡시카르보닐)-2-피롤리딘메탄올, (R)-(+)-1-(t-아밀옥시카르보닐)-2-피롤리딘메탄올, N-t-부톡시카르보닐-4-히드록시피페리딘, N-t-아밀옥시카르보닐-4-히드록시피페리딘, N-t-부톡시카르보닐피롤리딘, N-t-아밀옥시카르보닐피롤리딘, N,N'-디-t-부톡시카르보닐피페라진, N,N'-디-t-아밀옥시카르보닐피페라진, N,N-디-t-부톡시카르보닐-1-아다만틸아민, N,N-디-t-아밀옥시카르보닐-1-아다만틸아민, N-t-부톡시카르보닐-4,4'-디아미노디페닐메탄, N-t-아밀옥시카르보닐-4,4'-디아미노디페닐메탄, N,N'-디-t-부톡시카르보닐헥사메틸렌디아민, N,N'-디-t-아밀옥시카르보닐헥사메틸렌디아민, N,N,N',N'-테트라-t-부톡시카르보닐헥사메틸렌디아민, N,N,N',N'-테트라-t-아밀옥시카르보닐헥사메틸렌디아민, N,N'-디-t-부톡시카르보닐-1,7-디아미노헵탄, N,N'-디-t-아밀옥시카르보닐-1,7-디아미노헵탄, N,N'-디-t-부톡시카르보닐-1,8-디아미노옥탄, N,N'-디-t-아밀옥시카르보닐-1,8-디아미노옥탄, N,N'-디-t-부톡시카르보닐-1,9-디아미노노난, N,N'-디-t-아밀옥시카르보닐-1,9-디아미노노난, N,N'-디-t-부톡시카르보닐-1,10-디아미노데칸, N,N'-디-t-아밀옥시카르보닐-1,10-디아미노데칸, N,N'-디-t-부톡시카르보닐-1,12-디아미노도데칸, N,N'-디-t-아밀옥시카르보닐-1,12-디아미노도데칸, N,N'-디-t-부톡시카르보닐-4,4'-디아미노디페닐메탄, N,N'-디-t-아밀옥시카르보닐-4,4'-디아미노디페닐메탄, N-t-부톡시카르보닐벤즈이미다졸, N-t-부톡시카르보닐벤즈이미다졸, N-t-아밀옥시카르보닐-2-메틸벤즈이미다졸, N-t-부톡시카르보닐-2-페닐벤즈이미다졸, N-t-아밀옥시카르보닐-2-페닐벤즈이미다졸 등을 들 수 있다.Examples of the Nt-alkoxycarbonyl group-containing amino compound include Nt-butoxycarbonyldi-n-octylamine, Nt-amyloxycarbonyldi-n-octylamine, and Nt-butoxycarbonyldi-n-nonylamine , Nt-amyloxycarbonyldi-n-nonylamine, Nt-butoxycarbonyldi-n-decylamine, Nt-amyloxycarbonyldi-n-decylamine, Nt-butoxycarbonyldicyclohexylamine , Nt-amyloxycarbonyldicyclohexylamine, Nt-butoxycarbonyl-1-adamantylamine, Nt-amyloxycarbonyl-1-adamantylamine, Nt-butoxycarbonyl-2-a Monomethylamine, Nt-amyloxycarbonyl-2-adamantylamine, Nt-butoxycarbonyl-N-methyl-1-adamantylamine, Nt-amyloxycarbonyl-N-methyl-1-a Monodylamine, (S)-(-)-1- (t-butoxycarbonyl) -2-pyrrolidinemethanol, (S)-(-)-1- (t-amyloxycarbonyl) -2 -Pyrrolidinemethanol, (R)-(+)-1- (t-butoxycarbonyl) -2-pyrrolidinemethanol, (R)-(+)-1- (t-amyloxycarbono ) -2-pyrrolidinemethanol, Nt-butoxycarbonyl-4-hydroxypiperidine, Nt-amyloxycarbonyl-4-hydroxypiperidine, Nt-butoxycarbonylpyrrolidine, Nt Amyloxycarbonylpyrrolidine, N, N'-di-t-butoxycarbonylpiperazine, N, N'-di-t-amyloxycarbonylpiperazine, N, N-di-t-part Oxycarbonyl-1-adamantylamine, N, N-di-t-amyloxycarbonyl-1-adamantylamine, Nt-butoxycarbonyl-4,4'-diaminodiphenylmethane, Nt Amyloxycarbonyl-4,4'-diaminodiphenylmethane, N, N'-di-t-butoxycarbonylhexamethylenediamine, N, N'-di-t-amyloxycarbonylhexamethylenediamine , N, N, N ', N'-tetra-t-butoxycarbonylhexamethylenediamine, N, N, N', N'-tetra-t-amyloxycarbonylhexamethylenediamine, N, N'- Di-t-butoxycarbonyl-1,7-diaminoheptane, N, N'-di-t-amyloxycarbonyl-1,7-diaminoheptane, N, N'-di-t-butoxy Carbonyl-1,8-diaminooctane, N, N'-di-t-a Oxycarbonyl-1,8-diaminooctane, N, N'-di-t-butoxycarbonyl-1,9-diaminononane, N, N'-di-t-amyloxycarbonyl-1 , 9-diaminononane, N, N'-di-t-butoxycarbonyl-1,10-diaminodecane, N, N'-di-t-amyloxycarbonyl-1,10-diamino Decane, N, N'-di-t-butoxycarbonyl-1,12-diaminododecane, N, N'-di-t-amyloxycarbonyl-1,12-diaminododecane, N, N'-di-t-butoxycarbonyl-4,4'-diaminodiphenylmethane, N, N'-di-t-amyloxycarbonyl-4,4'-diaminodiphenylmethane, Nt- Butoxycarbonylbenzimidazole, Nt-butoxycarbonylbenzimidazole, Nt-amyloxycarbonyl-2-methylbenzimidazole, Nt-butoxycarbonyl-2-phenylbenzimidazole, Nt-amyloxy Carbonyl-2-phenyl benzimidazole etc. are mentioned.
상기 3급 아민 화합물로서는, 예를 들어As said tertiary amine compound, it is, for example
트리에틸아민, 트리-n-프로필아민, 트리-n-부틸아민, 트리-n-펜틸아민, 트리-n-헥실아민, 트리-n-헵틸아민, 트리-n-옥틸아민, 시클로헥실디메틸아민, 디시클로헥실메틸아민, 트리시클로헥실아민 등의 트리(시클로)알킬아민류;Triethylamine, tri-n-propylamine, tri-n-butylamine, tri-n-pentylamine, tri-n-hexylamine, tri-n-heptylamine, tri-n-octylamine, cyclohexyldimethylamine Tri (cyclo) alkylamines such as dicyclohexylmethylamine and tricyclohexylamine;
아닐린, N-메틸아닐린, N,N-디메틸아닐린, 2-메틸아닐린, 3-메틸아닐린, 4-메틸아닐린, 4-니트로아닐린, 2,6-디메틸아닐린, 2,6-디이소프로필아닐린 등의 방향족 아민류;Aniline, N-methylaniline, N, N-dimethylaniline, 2-methylaniline, 3-methylaniline, 4-methylaniline, 4-nitroaniline, 2,6-dimethylaniline, 2,6-diisopropylaniline, etc. Aromatic amines;
트리에탄올아민, N,N-디(히드록시에틸)아닐린 등의 알칸올아민류;Alkanolamines such as triethanolamine and N, N-di (hydroxyethyl) aniline;
N,N,N',N'-테트라메틸에틸렌디아민, N,N,N',N'-테트라키스(2-히드록시프로필)에틸렌디아민, 1,3-비스[1-(4-아미노페닐)-1-메틸에틸]벤젠테트라메틸렌디아민, 비스(2-디메틸아미노에틸)에테르, 비스(2-디에틸아미노에틸)에테르 등을 들 수 있다.N, N, N ', N'-tetramethylethylenediamine, N, N, N', N'-tetrakis (2-hydroxypropyl) ethylenediamine, 1,3-bis [1- (4-aminophenyl ) -1-methylethyl] benzene tetramethylenediamine, bis (2-dimethylaminoethyl) ether, bis (2-diethylaminoethyl) ether, etc. are mentioned.
상기 4급 암모늄 히드록시드 화합물로서는, 예를 들어 테트라-n-프로필암모늄히드록시드, 테트라-n-부틸암모늄히드록시드 등을 들 수 있다.As said quaternary ammonium hydroxide compound, tetra-n-propylammonium hydroxide, tetra-n-butylammonium hydroxide, etc. are mentioned, for example.
이들 중에서 N-t-알콕시카르보닐기 함유 아미노 화합물이 바람직하고, N-t-알콕시카르보닐기 함유 환상 아민 화합물이 보다 바람직하고, N-t-알콕시카르보닐-4-히드록시피페리딘이 더 바람직하고, N-t-아밀옥시카르보닐-4-히드록시피페리딘이 특히 바람직하다.Among these, Nt-alkoxycarbonyl group-containing amino compounds are preferable, Nt-alkoxycarbonyl group-containing cyclic amine compounds are more preferable, Nt-alkoxycarbonyl-4-hydroxypiperidine is more preferable, and Nt-amyloxycarbonyl 4-hydroxypiperidine is particularly preferred.
[D] 산 확산 제어제로서는, 노광에 의해 분해되어 산 확산 제어성으로서의 염기성을 상실하는 오늄염 화합물을 사용할 수도 있다. 이러한 오늄염 화합물로서는, 예를 들어 하기 화학식 (5-1)로 표현되는 술포늄염 화합물, 화학식 (5-2)로 표현되는 요오도늄염 화합물 등을 들 수 있다.As the acid diffusion control agent (D), an onium salt compound that decomposes upon exposure and loses basicity as acid diffusion controllability may be used. As such an onium salt compound, the sulfonium salt compound represented by following General formula (5-1), the iodonium salt compound represented by General formula (5-2), etc. are mentioned, for example.
상기 화학식 (5-1) 및 화학식 (5-2) 중, R16 내지 R20은 각각 독립적으로 수소 원자, 알킬기, 알콕시기, 히드록시기 또는 할로겐 원자이다. Z- 및 E-는 OH-, R21-COO-, R21-SO3 - 또는 하기 화학식 (6)으로 표현되는 음이온이다. R21은 각각 독립적으로, 알킬기, 아릴기 또는 아르알킬기이다.In said Formula (5-1) and Formula (5-2), R <16> -R <20> is respectively independently a hydrogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, a hydroxy group, or a halogen atom. Z - and E - is an anion, or to represent by formula (6) is OH -, R 21 -COO -, R 21 -SO 3. R 21 is each independently an alkyl group, an aryl group, or an aralkyl group.
상기 술포늄염 화합물 및 요오도늄염 화합물로서는, 예를 들어 트리페닐술포늄히드록시드, 트리페닐술포늄아세테이트, 트리페닐술포늄살리실레이트, 디페닐-4-히드록시페닐술포늄히드록시드, 디페닐-4-히드록시페닐술포늄아세테이트, 디페닐-4-히드록시페닐술포늄살리실레이트, 비스(4-t-부틸페닐)요오도늄히드록시드, 비스(4-t-부틸페닐)요오도늄아세테이트, 비스(4-t-부틸페닐)요오도늄히드록시드, 비스(4-t-부틸페닐)요오도늄아세테이트, 비스(4-t-부틸페닐)요오도늄살리실레이트, 4-t-부틸페닐-4-히드록시페닐요오도늄히드록시드, 4-t-부틸페닐-4-히드록시페닐요오도늄아세테이트, 4-t-부틸페닐-4-히드록시페닐요오도늄살리실레이트, 비스(4-t-부틸페닐)요오도늄10-캄포술포네이트, 디페닐요오도늄10-캄포술포네이트, 트리페닐술포늄10-캄포술포네이트, 4-t-부톡시페닐·디페닐술포늄10-캄포술포네이트 등을 들 수 있다.Examples of the sulfonium salt compound and iodonium salt compound include triphenylsulfonium hydroxide, triphenylsulfonium acetate, triphenylsulfonium salicylate, diphenyl-4-hydroxyphenylsulfonium hydroxide, Diphenyl-4-hydroxyphenylsulfonium acetate, diphenyl-4-hydroxyphenylsulfonium salicylate, bis (4-t-butylphenyl) iodonium hydroxide, bis (4-t-butylphenyl Iodonium acetate, bis (4-t-butylphenyl) iodonium hydroxide, bis (4-t-butylphenyl) iodonium acetate, bis (4-t-butylphenyl) iodonium salicylate 4-t-butylphenyl-4-hydroxyphenyl iodonium hydroxide, 4-t-butylphenyl-4-hydroxyphenyl iodonium acetate, 4-t-butylphenyl-4-hydroxyphenyl Iodonium salicylate, bis (4-t-butylphenyl) iodonium 10-camphorsulfonate, diphenyliodonium 10-camphorsulfonate, triphenylsulfonium 10-camphorsulfonate, 4-t -Butoxyphenyl diphenylsulfonium 10-camphorsulfonate, etc. are mentioned.
[D] 산 확산 제어체의 함유량으로서는, [D] 산 확산 제어체가 [D] 산 확산 제어제인 경우, [A] 중합체 100질량부에 대하여 20,000질량부 이하가 바람직하고, 5질량부 이상 10,000질량부 이하가 보다 바람직하고, 10질량부 이상 1,000질량부 이하가 더 바람직하고, 50질량부 이상 500질량부 이하가 특히 바람직하다.As content of the [D] acid diffusion control body, when [D] acid diffusion control body is an [D] acid diffusion control agent, 20,000 mass parts or less are preferable with respect to 100 mass parts of [A] polymers, 5 mass parts or more and 10,000 mass parts Part or less is more preferable, 10 mass parts or more and 1,000 mass parts or less are more preferable, 50 mass parts or more and 500 mass parts or less are especially preferable.
또한, [D] 산 확산 제어제의 함유량으로서는, [C] 중합체 100질량부에 대하여 0.1질량부 이상 20질량부 이하가 바람직하고, 0.5질량부 이상 17질량부 이하가 보다 바람직하고, 1질량부 이상 15질량부 이하가 더 바람직하다.Moreover, as content of the [D] acid diffusion control agent, 0.1 mass part or more and 20 mass parts or less are preferable with respect to 100 mass parts of [C] polymers, 0.5 mass part or more and 17 mass parts or less are more preferable, 1 mass part 15 mass parts or more are more preferable.
[D] 산 확산 제어제의 함유량을 상기 범위로 함으로써, 상기 액침 노광용 감방사선성 수지 조성물로부터 얻어지는 레지스트 패턴의 형상이 향상된다. [D] 산 확산 제어제는 1종 또는 2종 이상을 사용할 수도 있다.By making content of the acid diffusion control agent (D) into the said range, the shape of the resist pattern obtained from the said radiation sensitive resin composition for immersion exposure improves. The acid diffusion control agent (D) may be used alone or in combination of two or more.
<[E] 용매><[E] solvent>
상기 액침 노광용 감방사선성 수지 조성물은 통상 [E] 용매를 함유한다. [E] 용매로서는, [A] 중합체, [B] 산 발생체, [C] 중합체, [D] 산 확산 제어체, 필요에 따라 함유되는 그 밖의 임의 성분을 용해 또는 분산시킬 수 있으면, 특별히 한정되지 않는다. [E] 용매로서는, 예를 들어 알코올류, 에테르류, 케톤류, 아미드류, 에스테르류 등을 들 수 있다. [E] 용매는 1종 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.The radiation sensitive resin composition for liquid immersion exposure usually contains the solvent [E]. [E] The solvent is particularly limited as long as it can dissolve or disperse the [A] polymer, the [B] acid generator, the [C] polymer, the [D] acid diffusion controller and other optional components contained as necessary. It doesn't work. Examples of the solvent (E) include alcohols, ethers, ketones, amides, esters, and the like. The solvent (E) may be used alone or in combination of two or more thereof.
알코올류로서는, 예를 들어As alcohols, for example
메탄올, 에탄올, n-프로판올, iso-프로판올, n-부탄올, iso-부탄올, sec-부탄올, tert-부탄올, n-펜탄올, iso-펜탄올, 2-메틸부탄올, sec-펜탄올, tert-펜탄올, 3-메톡시부탄올, n-헥산올, 2-메틸펜탄올, sec-헥산올, 2-에틸부탄올, sec-헵탄올, 3-헵탄올, n-옥탄올, 2-에틸헥산올, sec-옥탄올, n-노닐알코올, 2,6-디메틸-4-헵탄올, n-데칸올, sec-운데실알코올, 트리메틸노닐알코올, sec-테트라데실알코올, sec-헵타데실알코올, 푸르푸릴알코올, 페놀, 시클로헥산올, 메틸시클로헥산올, 3,3,5-트리메틸시클로헥산올, 벤질알코올, 디아세톤알코올 등의 모노알코올류;Methanol, ethanol, n-propanol, iso-propanol, n-butanol, iso-butanol, sec-butanol, tert-butanol, n-pentanol, iso-pentanol, 2-methylbutanol, sec-pentanol, tert- Pentanol, 3-methoxybutanol, n-hexanol, 2-methylpentanol, sec-hexanol, 2-ethylbutanol, sec-heptanol, 3-heptanol, n-octanol, 2-ethylhexanol , sec-octanol, n-nonyl alcohol, 2,6-dimethyl-4-heptanol, n-decanol, sec-undecyl alcohol, trimethylnonyl alcohol, sec- tetradecyl alcohol, sec-heptadecyl alcohol, green Monoalcohols such as furyl alcohol, phenol, cyclohexanol, methylcyclohexanol, 3,3,5-trimethylcyclohexanol, benzyl alcohol and diacetone alcohol;
에틸렌글리콜, 1,2-프로필렌글리콜, 1,3-부틸렌글리콜, 2,4-펜탄디올, 2-메틸-2,4-펜탄디올, 2,5-헥산디올, 2,4-헵탄디올, 2-에틸-1,3-헥산디올, 디에틸렌글리콜, 디프로필렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 트리프로필렌글리콜 등의 다가 알코올류;Ethylene glycol, 1,2-propylene glycol, 1,3-butylene glycol, 2,4-pentanediol, 2-methyl-2,4-pentanediol, 2,5-hexanediol, 2,4-heptanediol, Polyhydric alcohols such as 2-ethyl-1,3-hexanediol, diethylene glycol, dipropylene glycol, triethylene glycol, tripropylene glycol;
에틸렌글리콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 에틸렌글리콜모노프로필에테르, 에틸렌글리콜모노부틸에테르, 에틸렌글리콜모노헥실에테르, 에틸렌글리콜모노페닐에테르, 에틸렌글리콜모노-2-에틸부틸에테르, 디에틸렌글리콜모노메틸에테르, 디에틸렌글리콜모노에틸에테르, 디에틸렌글리콜모노프로필에테르, 디에틸렌글리콜모노부틸에테르, 디에틸렌글리콜모노헥실에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 프로필렌글리콜모노에틸에테르, 프로필렌글리콜모노프로필에테르, 프로필렌글리콜모노부틸에테르, 디프로필렌글리콜모노메틸에테르, 디프로필렌글리콜모노에틸에테르, 디프로필렌글리콜모노프로필에테르 등의 다가 알코올 부분 에테르류 등을 들 수 있다.Ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monopropyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, ethylene glycol monohexyl ether, ethylene glycol monophenyl ether, ethylene glycol mono-2-ethylbutyl ether, diethylene glycol mono Methyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monopropyl ether, diethylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol monohexyl ether, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monopropyl ether, propylene Polyhydric alcohol partial ethers, such as glycol monobutyl ether, dipropylene glycol monomethyl ether, dipropylene glycol monoethyl ether, and dipropylene glycol monopropyl ether, etc. are mentioned.
에테르류로서는, 예를 들어As ethers, for example
디에틸에테르, 디프로필에테르, 디부틸에테르 등의 디알킬에테르류;Dialkyl ethers such as diethyl ether, dipropyl ether and dibutyl ether;
디페닐에테르, 아니솔 등의 방향환 함유 에테르류;Aromatic ring-containing ethers such as diphenyl ether and anisole;
테트라히드로푸란, 테트라히드로피란 등의 환상 에테르류 등을 들 수 있다.Cyclic ethers, such as tetrahydrofuran and tetrahydropyran, etc. are mentioned.
케톤류로서는, 예를 들어As ketones, for example
아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸-n-프로필케톤, 메틸-n-부틸케톤, 디에틸케톤, 메틸-iso-부틸케톤, 메틸-n-펜틸케톤, 에틸-n-부틸케톤, 메틸-n-헥실케톤, 디-iso-부틸케톤, 트리메틸노나논 등의 쇄상 케톤류;Acetone, methyl ethyl ketone, methyl-n-propyl ketone, methyl-n-butyl ketone, diethyl ketone, methyl-iso-butyl ketone, methyl-n-pentyl ketone, ethyl-n-butyl ketone, methyl-n-hexyl Chain ketones such as ketones, di-iso-butyl ketones and trimethyl nonanones;
시클로펜타논, 시클로헥사논, 시클로헵타논, 시클로옥타논, 메틸시클로헥사논 등의 환상케톤류;Cyclic ketones such as cyclopentanone, cyclohexanone, cycloheptanone, cyclooctanone and methylcyclohexanone;
2,4-펜탄디온, 아세토닐아세톤 등의 디케톤류;Diketones such as 2,4-pentanedione and acetonyl acetone;
아세토페논 등의 방향환 함유 케톤류를 들 수 있다.Aromatic ring containing ketones, such as acetophenone, are mentioned.
아미드류로서는, 예를 들어As amides, for example
N-메틸포름아미드, N,N-디메틸포름아미드, N,N-디에틸포름아미드, 아세트아미드, N-메틸아세트아미드, N,N-디메틸아세트아미드, N-메틸프로피온아미드 등의 쇄상 아미드류;Chain amides such as N-methylformamide, N, N-dimethylformamide, N, N-diethylformamide, acetamide, N-methylacetamide, N, N-dimethylacetamide, and N-methylpropionamide ;
N,N'-디메틸이미다졸리디논, N-메틸피롤리돈 등의 환상 아미드류 등을 들 수 있다.Cyclic amides, such as N, N'- dimethyl imidazolidinone and N-methylpyrrolidone, etc. are mentioned.
에스테르류로서는, 예를 들어As esters, for example
아세트산메틸, 아세트산에틸, 아세트산n-프로필, 아세트산iso-프로필, 아세트산n-부틸, 아세트산iso-부틸, 아세트산sec-부틸, 아세트산n-펜틸, 아세트산sec-펜틸, 아세트산3-메톡시부틸, 아세트산메틸펜틸, 아세트산2-에틸부틸, 아세트산2-에틸헥실, 아세트산벤질, 아세트산시클로헥실, 아세트산메틸시클로헥실, 아세트산n-노닐, 아세토아세트산메틸, 아세토아세트산에틸 등의 아세트산 에스테르류;Methyl acetate, ethyl acetate, n-propyl acetate, iso-propyl acetate, n-butyl acetate, iso-butyl acetate, sec-butyl acetate, n-pentyl acetate, sec-pentyl acetate, 3-methoxybutyl acetate, methyl acetate Acetic acid esters such as pentyl, 2-ethylbutyl acetate, 2-ethylhexyl acetate, benzyl acetate, cyclohexyl acetate, methylcyclohexyl acetate, n-nonyl acetate, methyl acetoacetate and ethyl acetoacetate;
아세트산에틸렌글리콜모노메틸에테르, 아세트산에틸렌글리콜모노에틸에테르, 아세트산디에틸렌글리콜모노메틸에테르, 아세트산디에틸렌글리콜모노에틸에테르, 아세트산디에틸렌글리콜모노-n-부틸에테르, 아세트산프로필렌글리콜모노메틸에테르, 아세트산프로필렌글리콜모노에틸에테르, 아세트산프로필렌글리콜모노프로필에테르, 아세트산프로필렌글리콜모노부틸에테르, 아세트산디프로필렌글리콜모노메틸에테르, 아세트산디프로필렌글리콜모노에틸에테르 등의 다가 알코올 부분 에테르의 아세트산에스테르류;Ethylene Glycol Monomethyl Ether, Ethylene Glycol Monoethyl Ether, Diethylene Glycol Monomethyl Ether, Diethylene Glycol Monoethyl Acetate, Diethylene Glycol Mono-n-butyl Ether, Propylene Glycol Monomethyl Ether, Propylene Acetate Acetate esters of polyhydric alcohol partial ethers, such as glycol monoethyl ether, propylene glycol monopropyl ether, propylene glycol monobutyl ether, dipropylene glycol monomethyl ether, and dipropylene glycol monoethyl ether;
디아세트산글리콜, 아세트산메톡시트리글리콜, 프로피온산에틸, 프로피온산n-부틸, 프로피온산iso-아밀, 옥살산디에틸, 옥살산디-n-부틸, 락트산메틸, 락트산에틸, 락트산n-부틸, 락트산n-아밀, 말론산디에틸, 프탈산디메틸, 프탈산디에틸 등;Glycol diacetate, methoxytriglycol acetate, ethyl propionate, n-butyl propionate, iso-amyl propionate, diethyl oxalate, di-n-butyl oxalate, methyl lactate, ethyl lactate, n-butyl lactate, n-amyl lactate, Diethyl malonate, dimethyl phthalate, diethyl phthalate and the like;
γ-부티로락톤, γ-발레로락톤 등의 락톤류;lactones such as γ-butyrolactone and γ-valerolactone;
디에틸카르보네이트, 프로필렌카르보네이트 등의 카르보네이트류 등을 들 수 있다.Carbonates, such as diethyl carbonate and a propylene carbonate, etc. are mentioned.
탄화수소류로서는, 예를 들어As hydrocarbons, for example
n-펜탄, iso-펜탄, n-헥산, iso-헥산, n-헵탄, iso-헵탄, 2,2,4-트리메틸펜탄, n-옥탄, iso-옥탄, 시클로헥산, 메틸시클로헥산 등의 지방족 탄화수소류;aliphatic such as n-pentane, iso-pentane, n-hexane, iso-hexane, n-heptane, iso-heptane, 2,2,4-trimethylpentane, n-octane, iso-octane, cyclohexane, methylcyclohexane Hydrocarbons;
벤젠, 톨루엔, 크실렌, 메시틸렌, 에틸벤젠, 트리메틸벤젠, 메틸에틸벤젠, n-프로필벤젠, iso-프로필벤젠, 디에틸벤젠, iso-부틸벤젠, 트리에틸벤젠, 디-iso-프로필벤젠, n-아밀나프탈렌 등의 방향족 탄화수소류 등을 들 수 있다.Benzene, toluene, xylene, mesitylene, ethylbenzene, trimethylbenzene, methylethylbenzene, n-propylbenzene, iso-propylbenzene, diethylbenzene, iso-butylbenzene, triethylbenzene, di-iso-propylbenzene, n Aromatic hydrocarbons, such as amyl naphthalene, etc. are mentioned.
이들 중, 에스테르류, 케톤류가 바람직하고, 다가 알코올 부분 에테르의 아세트산 에스테르류, 환상 케톤류, 락톤류가 보다 바람직하고, 아세트산프로필렌글리콜모노메틸에테르, 시클로헥사논, γ-부티로락톤이 더 바람직하다.Of these, esters and ketones are preferable, acetic acid esters of cyclic alcohol partial ethers, cyclic ketones, and lactones are more preferable, and propylene glycol monomethyl ether, cyclohexanone, and γ-butyrolactone are more preferable. .
<그 밖의 임의 성분><Other optional ingredients>
상기 액침 노광용 감방사선성 수지 조성물은 상기 [A] 내지 [E] 성분 이외에도, 예를 들어 계면 활성제, 증감제 등의 그 밖의 임의 성분을 함유할 수도 있다. 상기 액침 노광용 감방사선성 수지 조성물은 그 밖의 임의 성분을 각각 1종 또는 2종 이상 함유할 수도 있다.The said radiation sensitive resin composition for immersion exposure may contain other arbitrary components, such as surfactant and a sensitizer, in addition to the said [A]-[E] component. The said radiation sensitive resin composition for immersion exposure may contain 1 type (s) or 2 or more types of other arbitrary components, respectively.
[계면 활성제][Surfactants]
계면 활성제는 상기 액침 노광용 감방사선성 수지 조성물의 도포성, 스트리에이션, 현상성 등을 개량하는 효과를 발휘한다. 계면 활성제로서는, 예를 들어 폴리옥시에틸렌라우릴에테르, 폴리옥시에틸렌스테아릴에테르, 폴리옥시에틸렌올레일에테르, 폴리옥시에틸렌n-옥틸페닐에테르, 폴리옥시에틸렌n-노닐페닐에테르, 폴리에틸렌글리콜디라우레이트, 폴리에틸렌글리콜디스테아레이트 등의 비이온계 계면 활성제를 들 수 있다. 시판품으로서는, 예를 들어 KP341(신에쯔 가가꾸 고교제), 폴리플로우 No.75, 폴리플로우 No. 95(이상, 교에샤 가가꾸제), 에프톱 EF301, 에프톱 EF303, 에프톱 EF352(이상, 토켐 프로덕츠제), 메가페이스 F171, 동 F173(이상, DIC제), 플로라드 FC430, 동 FC431(이상, 스미또모 쓰리엠제), 아사히가드 AG710, 서플론 S-382, 동 SC-101, 동 SC-102, 동 SC-103, 동 SC-104, 동 SC-105, 동 SC-106(이상, 아사히 가라스제) 등을 들 수 있다.Surfactant has the effect of improving the coating property, striation, developability, etc. of the radiation sensitive resin composition for liquid immersion exposure. As surfactant, For example, polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene stearyl ether, polyoxyethylene oleyl ether, polyoxyethylene n-octylphenyl ether, polyoxyethylene n-nonylphenyl ether, polyethyleneglycol dilau And nonionic surfactants such as polyethylene glycol distearate and the like. As a commercial item, it is KP341 (Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. make), polyflow No.75, polyflow No., for example. 95 (above, Kyoesha Chemical Co., Ltd.), F-Top EF301, F-Top EF303, F-Top EF352 (above, made by Tochem Products), Mega Face F171, East F173 (More, made by DIC), Florade FC430, East FC431 (Above, Sumitomo 3M), Asahi Guard AG710, Suplon S-382, East SC-101, East SC-102, East SC-103, East SC-104, East SC-105, East SC-106 And Asahi Glass Co., Ltd.) may be mentioned.
[증감제][Sensitizer]
증감제는 [B] 산 발생체의 생성량을 증가시키는 작용을 나타내는 것이며, 상기 액침 노광용 감방사선성 수지 조성물의 「겉보기 감도」를 향상시키는 효과를 발휘한다. 증감제로서는, 예를 들어 카르바졸류, 아세토페논류, 벤조페논류, 나프탈렌류, 페놀류, 비아세틸, 에오신, 로즈벤갈, 피렌류, 안트라센류, 페노티아진류 등을 들 수 있다.A sensitizer exhibits the effect | action which increases the production | generation amount of an acid generator [B], and exhibits the effect which improves the "apparent sensitivity" of the said radiation sensitive resin composition for immersion exposure. Examples of the sensitizer include carbazoles, acetophenones, benzophenones, naphthalenes, phenols, biacetyl, eosin, rosebengal, pyrenes, anthracenes, phenothiazines, and the like.
<액침 노광용 감방사선성 수지 조성물의 제조 방법><The manufacturing method of the radiation sensitive resin composition for immersion exposure>
상기 액침 노광용 감방사선성 수지 조성물은, 예를 들어 [A] 중합체, [B] 산 발생체, [C] 중합체, [D] 산 확산 제어제, [E] 용매, 및 필요에 따라서 그 밖의 임의 성분을 소정의 비율로 혼합함으로써 제조할 수 있다. 이 경우, 얻어진 혼합액을 공경 0.20㎛ 정도의 필터로 여과하는 것이 바람직하다. 상기 액침 노광용 감방사선성 수지 조성물의 고형분 농도로서는 0.1질량% 이상 50질량%가 바람직하고, 0.5질량% 이상 30질량% 이하가 보다 바람직하고, 1질량% 이상 10질량% 이하가 더 바람직하다.The radiation sensitive resin composition for liquid immersion exposure may be, for example, a polymer [A], an acid generator [B], a polymer [C], an acid diffusion control agent, an solvent [E], and optionally any other. It can manufacture by mixing a component by predetermined ratio. In this case, it is preferable to filter the obtained liquid mixture with the filter of about 0.20 micrometer in pore size. As solid content concentration of the radiation sensitive resin composition for immersion exposure, 0.1 mass% or more and 50 mass% are preferable, 0.5 mass% or more and 30 mass% or less are more preferable, and 1 mass% or more and 10 mass% or less are more preferable.
<감방사선성 수지 조성물><Radiation Resin Composition>
본 발명의 감방사선성 수지 조성물은,The radiation sensitive resin composition of the present invention,
[A] 상기 화학식 (1)로 표현되는 구조 단위를 갖는 중합체,[A] a polymer having a structural unit represented by the formula (1),
[B] 감방사선성 산 발생체, 및[B] a radiation sensitive acid generator, and
[C] [A] 중합체보다 불소 원자 함유율이 작은 중합체[C] A polymer having a lower content of fluorine atoms than a polymer [A]
를 함유하고,Containing,
이 [C] 중합체가 산 해리성기를 갖는다.This [C] polymer has an acid dissociable group.
상기 감방사선성 수지 조성물에 의하면, 레지스트막 표면의 후퇴 접촉각을 보다 크게 하고, 현상 후에는 보다 작게 할 수 있으며, 현상 결함의 발생을 억제할 수 있다.According to the said radiation sensitive resin composition, the receding contact angle of the resist film surface can be made larger, it can be made smaller after image development, and generation | occurrence | production of a development defect can be suppressed.
<레지스트 패턴 형성 방법><Resist Pattern Forming Method>
상기 레지스트 패턴 형성 방법은,The resist pattern forming method,
상기 액침 노광용 감방사선성 수지 조성물로 레지스트막을 형성하는 공정(이하, 「레지스트막 형성 공정」이라고도 함),A step of forming a resist film from the above-mentioned liquid immersion exposure radiation sensitive resin composition (hereinafter also referred to as a "resist film forming step"),
액침 노광용 액체를 통하여 상기 레지스트막을 액침 노광하는 공정(이하, 「액침 노광 공정」이라고도 함), 및A step of immersion exposing the resist film through a liquid for immersion exposure (hereinafter also referred to as "immersion exposure process"), and
상기 액침 노광된 레지스트막을 현상하는 공정(이하, 「현상 공정」이라고도 함)Process of developing the said immersion exposed resist film (henceforth a "development process")
을 갖는다.Has
상기 레지스트 패턴 형성 방법에 의하면, 상술한 액침 노광용 감방사선성 수지 조성물을 사용하므로, 스캔 노광의 고속화를 도모하면서 현상 결함이 적은 레지스트 패턴을 형성할 수 있다. 이하, 각 공정에 대하여 설명한다.According to the said resist pattern formation method, since the above-mentioned radiation sensitive resin composition for immersion exposure is used, the resist pattern with few developing defects can be formed, while speeding up scanning exposure. Hereinafter, each process is demonstrated.
[레지스트막 형성 공정][Resist Film Forming Step]
본 공정에서는 상기 액침 노광용 감방사선성 수지 조성물을 사용하여, 기판 상에 레지스트막을 형성한다. 기판으로서는, 예를 들어 실리콘 웨이퍼, 알루미늄으로 피복된 웨이퍼 등의 종래 공지된 기판을 사용할 수 있다. 또한, 예를 들어 일본 특허 공고 (평)6-12452호 공보나, 일본 특허 공개 (소)59-93448호 공보 등에 개시되어 있는 유기계 또는 무기계의 하층 반사 방지막을 기판 상에 형성할 수도 있다.In this process, a resist film is formed on a board | substrate using the said radiation sensitive resin composition for immersion exposure. As the substrate, for example, a conventionally known substrate such as a silicon wafer or a wafer coated with aluminum can be used. For example, an organic or inorganic lower layer antireflection film disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 6-12452, Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-93448, or the like may be formed on a substrate.
도포 방법으로서는, 예를 들어 회전 도포(스핀 코팅), 유연 도포, 롤 도포 등을 들 수 있다. 또한, 형성되는 레지스트막의 막 두께로서는 10㎚ 이상 300㎚ 이하가 바람직하고, 30㎚ 이상 200㎚ 이하가 보다 바람직하고, 50㎚ 이상 150㎚ 이하가 더 바람직하다.As a coating method, rotational coating (spin coating), casting | flow_spread coating, roll coating, etc. are mentioned, for example. Moreover, as a film thickness of the resist film formed, 10 nm or more and 300 nm or less are preferable, 30 nm or more and 200 nm or less are more preferable, 50 nm or more and 150 nm or less are more preferable.
상기 액침 노광용 감방사선성 수지 조성물을 도포한 후, 필요에 따라 소프트 베이킹(SB)에 의해 도막 내의 용매를 휘발시킬 수도 있다. SB 온도로서는 상기 액침 노광용 감방사선성 수지 조성물의 배합 조성에 따라 적절히 선택되지만, 30℃ 내지 200℃가 바람직하고, 50℃ 내지 150℃가 보다 바람직하다. SB 시간으로서는 5초 내지 600초가 바람직하고, 10초 내지 300초가 보다 바람직하다.After apply | coating the said radiation sensitive resin composition for liquid immersion exposure, you may volatilize the solvent in a coating film by soft baking (SB) as needed. Although it selects suitably as SB temperature according to the compounding composition of the radiation sensitive resin composition for immersion exposure, 30 to 200 degreeC is preferable and 50 to 150 degreeC is more preferable. As SB time, 5 second-600 second are preferable, and 10 second-300 second are more preferable.
[노광 공정]Exposure process
본 공정에서는 액침 노광용 액체를 통하여 상기 노광 공정에서 형성된 레지스트막을 액침 노광한다. 이 액침 노광은 소정의 마스크 및 액침 노광용 액체를 통하여 행한다. 이 액침 노광용 액체로서는, 예를 들어 물, 불소계 불활성 액체 등을 들 수 있다. 액침 노광용 액체는 노광 파장에 대하여 투명하며, 막 상에 투영되는 광학상의 왜곡을 최소한에 그치도록 굴절률의 온도 계수가 가능한 한 작은 액체가 바람직하다. 노광 광원이 ArF 엑시머 레이저 광(파장 193㎚)인 경우, 상술한 관점 외에도, 입수의 용이성, 취급의 용이성과 같은 점으로부터 물이 바람직하다. 물을 사용하는 경우, 물의 표면 장력을 감소시킴과 동시에, 계면 활성력을 증대시키는 첨가제를 아주 적은 비율로 첨가할 수도 있다. 이 첨가제는 웨이퍼 상의 레지스트막을 용해시키지 않으며, 렌즈의 하면의 광학 코팅에 대한 영향을 무시할 수 있는 것이 바람직하다. 사용하는 물로서는 증류수가 바람직하다.In this step, the resist film formed in the exposure step is immersed through a liquid for immersion exposure. This immersion exposure is performed through a predetermined mask and a liquid for immersion exposure. As this liquid immersion exposure liquid, water, a fluorine-type inert liquid, etc. are mentioned, for example. The liquid for immersion exposure is transparent with respect to the exposure wavelength, and a liquid whose temperature coefficient of refractive index is as small as possible so as to minimize distortion of the optical image projected on the film is preferable. In the case where the exposure light source is ArF excimer laser light (wavelength 193 nm), in addition to the above-described viewpoints, water is preferable from the viewpoints of availability and ease of handling. In the case of using water, an additive which reduces the surface tension of the water and at the same time increases the surface active force may be added in a very small proportion. It is preferable that this additive does not dissolve the resist film on the wafer and can ignore the influence on the optical coating on the lower surface of the lens. As water to be used, distilled water is preferable.
노광에 사용되는 방사선으로서는 [B] 산 발생체의 종류에 따라 적절히 선택되지만, 예를 들어 자외선, 원자외선, X선, γ선 등의 전자파; 전자선, α선 등의 하전 입자선 등을 들 수 있다. 이들 중에서 원자외선이 바람직하고, ArF 엑시머 레이저 광, KrF 엑시머 레이저 광(파장 248㎚)이 보다 바람직하고, ArF 엑시머 레이저 광이 보다 바람직하다. 노광량 등의 노광 조건은 상기 액침 노광용 감방사선성 수지 조성물의 배합 조성이나 첨가제의 종류 등에 따라서 적절히 선택된다. 상기 레지스트 패턴 형성 방법에 있어서는 노광 공정을 복수회 가질 수도 있고, 복수회의 노광은 동일한 광원을 사용할 수도, 다른 광원을 사용할 수도 있지만, 1회째의 노광에는 ArF 엑시머 레이저 광을 사용하는 것이 바람직하다.As radiation used for exposure, although it selects suitably according to the kind of [B] acid generator, For example, electromagnetic waves, such as an ultraviolet-ray, an ultraviolet-ray, X-rays, (gamma) rays; Charged particle beams, such as an electron beam and an alpha ray, etc. are mentioned. Among these, far ultraviolet rays are preferable, ArF excimer laser light and KrF excimer laser light (wavelength 248 nm) are more preferable, and ArF excimer laser light is more preferable. Exposure conditions, such as an exposure amount, are suitably selected according to the compounding composition of the said radiation sensitive resin composition for immersion exposure, the kind of additive, etc. In the said resist pattern formation method, you may have an exposure process in multiple times, and the several times of exposure may use the same light source, or may use another light source, but it is preferable to use ArF excimer laser light for the 1st exposure.
상기 노광 후에는 노광 후 베이킹(PEB)을 행하는 것이 바람직하다. PEB를 행함으로써, 상기 액침 노광용 감방사선성 수지 조성물 중의 중합체의 산 해리성기의 해리 반응을 원활하게 진행시킬 수 있다. PEB 온도로서는 30℃ 이상 200℃ 이하가 바람직하고, 50℃ 이상 150℃ 이하가 보다 바람직하다. PEB 온도 30℃ 미만에서는, 상기 해리 반응이 원활하게 진행되지 않는 경우가 있다. PEB 온도가 200℃를 초과하면, [B] 산 발생체로부터 발생하는 산이 미노광부에까지 확산되어 양호한 패턴이 얻어지기 어려운 경우가 있다.It is preferable to perform post-exposure baking (PEB) after the said exposure. By performing PEB, the dissociation reaction of the acid dissociable group of the polymer in the radiation-sensitive resin composition for immersion exposure can be smoothly advanced. As PEB temperature, 30 degreeC or more and 200 degrees C or less are preferable, and 50 degreeC or more and 150 degrees C or less are more preferable. If it is less than 30 degreeC of PEB temperature, the said dissociation reaction may not progress smoothly. When PEB temperature exceeds 200 degreeC, the acid generate | occur | produces from an [B] acid generator may diffuse to an unexposed part, and a favorable pattern may be hard to be obtained.
[현상 공정][Developing process]
본 공정에서는 상기 노광 공정에서 액침 노광된 레지스트막을 현상한다. 현상액으로서는, 예를 들어 수산화나트륨, 수산화칼륨, 탄산나트륨, 규산나트륨, 메타규산나트륨, 암모니아수, 에틸아민, n-프로필아민, 디에틸아민, 디-n-프로필아민, 트리에틸아민, 메틸디에틸아민, 에틸디메틸아민, 트리에탄올아민, 테트라메틸암모늄히드록시드(TMAH), 피롤, 피페리딘, 콜린, 1,8-디아자비시클로-[5.4.0]-7-운데센, 1,5-디아자비시클로-[4.3.0]-5-노넨 등의 알칼리성 화합물 중 적어도 1종을 용해시킨 알칼리 수용액이 바람직하다. 이 알칼리 수용액의 농도로서는 10질량% 이하가 바람직하다.In this step, the resist film immersed and exposed in the exposure step is developed. As a developing solution, for example, sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, sodium silicate, sodium metasilicate, ammonia water, 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, 1,5-dia Alkali aqueous solution which melt | dissolved at least 1 sort (s) of alkaline compounds, such as zacyclocyclo- [4.3.0] -5-nonene, is preferable. As a density | concentration of this aqueous alkali solution, 10 mass% or less is preferable.
현상 방법으로서는, 예를 들어 현상액이 채워진 조(槽) 중에 기판을 일정 시간 침지시키는 방법(디핑법), 기판 표면에 현상액을 표면 장력에 의해 돋우고 일정 시간 정지시킴으로써 현상하는 방법(퍼들법), 기판 표면에 현상액을 분무하는 방법(스프레이법), 일정 속도로 회전하고 있는 기판 상에 일정 속도로 현상액 도출 노즐을 스캔하면서 현상액을 계속 도출시키는 방법(다이내믹 디스펜스법) 등을 들 수 있다As the developing method, for example, a method of immersing a substrate in a bath filled with a developer for a predetermined time (the dipping method), a method of raising the developer by raising the surface of the substrate by surface tension and stopping for a certain time (puddle method), a substrate A method of spraying a developer onto a surface (spray method), a method of continuously deriving a developer while scanning a developer extracting nozzle at a constant speed on a substrate rotated at a constant speed, and the like (dynamic dispensing method).
상기 현상 후에는 린스액으로 린스하는 것이 바람직하다. 이 린스액으로서는 물이 바람직하다. 상기 액침 노광용 감방사선성 수지 조성물을 사용한 경우, 현상 후의 후퇴 접촉각이 보다 작아지므로, 현상액 및 린스액이 레지스트막 표면과 양호하게 접촉할 수 있고, 그 결과 현상 결함의 발생이 효과적으로 억제된다.It is preferable to rinse with a rinse liquid after the said image development. As this rinse liquid, water is preferable. When the above-mentioned radiation-sensitive resin composition for immersion exposure is used, since the receding contact angle after development becomes smaller, the developer and the rinse solution can be in good contact with the surface of the resist film, and as a result, the occurrence of development defects is effectively suppressed.
<실시예><Example>
이하, 본 발명을 실시예에 의해 더 구체적으로 설명하겠지만, 본 발명은 이들 실시예로 한정되는 것은 아니다. 각종 물성값의 측정 방법을 이하에 나타낸다.Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further more concretely, this invention is not limited to these Examples. The measuring method of various physical property values is shown below.
[1H-NMR 분석 및 13C-NMR 분석][ 1 H-NMR analysis and 13 C-NMR analysis]
1H-NMR 분석 및 13C-NMR 분석은 핵자기 공명 장치(JNM-ECX400, 닛본 덴시제)를 사용하고, 측정 용매로서 CDCl3을 사용하여, 테트라메틸실란(TMS)을 내부 표준으로 하여 측정하였다. 1 H-NMR analysis and 13 C-NMR analysis were carried out using a nuclear magnetic resonance apparatus (JNM-ECX400, manufactured by Nippon Denshi), and using tetramethylsilane (TMS) as an internal standard using CDCl 3 as a measurement solvent. It was.
[Mw 및 Mn 측정][Mw and Mn measurement]
중합체의 Mw 및 Mn은 하기 조건에 의한 겔 투과 크로마토그래피(GPC)에 의해 측정하였다.Mw and Mn of the polymer were measured by gel permeation chromatography (GPC) under the following conditions.
GPC칼럼: G2000HXL 2개, G3000HXL 1개, G4000HXL 1개(도소제)GPC column: 2 G2000HXL, 1 G3000HXL, 1 G4000HXL (made of plastic)
용출 용매: 테트라히드로푸란Elution solvent: tetrahydrofuran
유량: 1.0mL/분Flow rate: 1.0 mL / min
칼럼 온도: 40℃Column temperature: 40 ℃
표준 물질: 단분산 폴리스티렌Standard material: monodisperse polystyrene
검출기: 시차 굴절계Detector: parallax refractometer
<화합물의 합성>Synthesis of Compound
[합성예 1]Synthesis Example 1
적하 깔때기 및 응축기를 구비하고 건조시킨 1L의 3구 반응기에, 1,1,1-트리플루오로-2-트리플루오로메틸-2,4-부탄디올 120.9g, 트리에틸아민 62.9g 및 디클로로메탄 200mL를 투입하고, 빙욕으로 0℃까지 냉각시켰다. 이어서, 2-(브로모메틸)아크릴산에틸 100.0g을 30분간에 걸쳐 적하하였다. 적하 종료 후, 실온에서 3시간 교반하였다. 그 후, 침전물을 여과에 의해 제거하고, 얻어진 여과액에 1N 염산 200mL를 첨가하여 반응을 정지시켰다. 얻어진 유기층을 물 및 포화 식염수로 순차 세정하였다. 계속해서, 유기층을 무수 황산마그네슘으로 건조시키고 나서 감압 농축하였다. 그 후, 감압 증류에 의해 정제를 행하여, 하기 화학식 (S-1)로 표현되는 화합물 137.8g(수율 82%)을 합성하였다.In a 1 L three-necked reactor equipped with a dropping funnel and a condenser, 120.9 g of 1,1,1-trifluoro-2-trifluoromethyl-2,4-butanediol, 62.9 g of triethylamine and 200 mL of dichloromethane Was added and cooled to 0 ° C. in an ice bath. Subsequently, 100.0 g of 2- (bromomethyl) acrylate was dripped over 30 minutes. After completion of the dropwise addition, the mixture was stirred at room temperature for 3 hours. Thereafter, the precipitate was removed by filtration, and 200 mL of 1N hydrochloric acid was added to the obtained filtrate to stop the reaction. The obtained organic layer was washed sequentially with water and brine. Then, the organic layer was dried over anhydrous magnesium sulfate and concentrated under reduced pressure. Thereafter, purification was carried out by distillation under reduced pressure to synthesize 137.8 g (yield 82%) of the compound represented by the following general formula (S-1).
1H-NMR 데이터를 이하에 나타낸다. 1 H-NMR data is shown below.
1H-NMR(CDCl3)δ: 1.31(t,3H), 2.27-2.30(m,2H), 3.89-3.91(m,2H), 4.22-4.28(m,4H), 5.81(s,1H), 6.37(s,1H) 1 H-NMR (CDCl 3 ) δ: 1.31 (t, 3H), 2.27-2.30 (m, 2H), 3.89-3.91 (m, 2H), 4.22-4.28 (m, 4H), 5.81 (s, 1H) , 6.37 (s, 1H)
[합성예 2]Synthesis Example 2
합성예 1에 있어서, 2-(브로모메틸)아크릴산에틸 100.0g 대신에 2-(브로모메틸)아크릴산메틸 92.7g을 사용한 것 이외에는 합성예 1과 마찬가지로 조작하여, 하기 화학식 (S-2)로 표현되는 화합물 124.1g을 합성하였다(수율 77%).In the synthesis example 1, it carried out similarly to the synthesis example 1 except having used 92.7 g of methyl 2- (bromomethyl) acrylates instead of 100.0g of 2- (bromomethyl) acrylates, and it is represented by following General formula (S-2) 124.1 g of the compound to be expressed were synthesized (yield 77%).
1H-NMR 데이터를 이하에 나타낸다. 1 H-NMR data is shown below.
1H-NMR(CDCl3)δ: 2.29-2.32(m,3H), 3.90-3.93(m,2H), 4.23-4.30(m,4H), 5.83(s,1H), 6.35(s,1H) 1 H-NMR (CDCl 3 ) δ: 2.29-2.32 (m, 3H), 3.90-3.93 (m, 2H), 4.23-4.30 (m, 4H), 5.83 (s, 1H), 6.35 (s, 1H)
[합성예 3]Synthesis Example 3
적하 깔때기 및 응축기를 구비하고 건조시킨 1L의 3구 반응기에, 메타크릴산 1,1,1,3,3,3-헥사플루오로이소프로필 23.6g, N,N'-디브로모-N,N'-1,2-에틸렌비스(2,5-디메틸벤젠술폰아미드) 55.4g 및 디벤조일퍼옥시드 24.2g을 테트라클로로에탄 1,000mL에 용해시키고, 실온에서 1시간 교반하였다. 그 후, 반응액에 물 1,000mL를 첨가하여 반응을 정지시켰다. 얻어진 유기층을 포화 식염수로 세정하였다. 계속해서, 유기층을 무수 황산마그네슘으로 건조시키고 나서 감압 농축하여, 전구체 22.0g(수율 70%)을 얻었다. 이어서, 적하 깔때기 및 응축기를 구비하고 건조시킨 1L의 3구 반응기에, 1,1,1-트리플루오로-2-트리플루오로메틸-2,4-부탄디올 14.8g, 트리에틸아민 7.1g, 디클로로메탄 200mL를 첨가하고, 빙욕으로 0℃까지 냉각시켰다. 그리고 나서, 상기 합성한 전구체 22.0g을 30분간에 걸쳐 적하하였다. 적하 종료 후, 실온에서 3시간 교반하였다. 그 후, 침전물을 여과에 의해 제거하고, 얻어진 여과액에 1N 염산 200mL를 첨가하여 반응을 정지시켰다. 얻어진 유기층을 물 및 포화 식염수로 순차 세정하였다. 계속해서, 유기층을 무수 황산마그네슘으로 건조시킨 후, 감압 농축하고 나서 감압 증류에 의한 정제를 행하여, 하기 화학식 (S-3)으로 표현되는 화합물 25.0g(수율 80%)을 합성하였다.In a 1 L three-necked reactor equipped with a dropping funnel and a condenser, 23.6 g of 1,1,1,3,3,3-hexafluoroisopropyl methacrylic acid, N, N'-dibromo-N, 55.4 g of N'-1,2-ethylenebis (2,5-dimethylbenzenesulfonamide) and 24.2 g of dibenzoylperoxide were dissolved in 1,000 mL of tetrachloroethane and stirred at room temperature for 1 hour. Thereafter, 1,000 mL of water was added to the reaction solution to stop the reaction. The obtained organic layer was washed with saturated brine. Then, the organic layer was dried over anhydrous magnesium sulfate and concentrated under reduced pressure to obtain 22.0 g of a precursor (yield 70%). Subsequently, 14.8 g of 1,1,1-trifluoro-2-trifluoromethyl-2,4-butanediol, 7.1 g of triethylamine, and dichloro were dried in a 1 L three-necked reactor equipped with a dropping funnel and a condenser. 200 mL of methane was added and cooled to 0 ° C. in an ice bath. Then, 22.0 g of the synthesized precursor was added dropwise over 30 minutes. After completion of the dropwise addition, the mixture was stirred at room temperature for 3 hours. Thereafter, the precipitate was removed by filtration, and 200 mL of 1N hydrochloric acid was added to the obtained filtrate to stop the reaction. The obtained organic layer was washed sequentially with water and brine. Subsequently, the organic layer was dried over anhydrous magnesium sulfate, concentrated under reduced pressure, and then purified by distillation under reduced pressure to synthesize 25.0 g (yield 80%) of the compound represented by the following general formula (S-3).
1H-NMR 데이터를 이하에 나타낸다. 1 H-NMR data is shown below.
1H-NMR(CDCl3)δ: 3.85(S,1H), 3.90-3.93(m,2H), 4.23-4.30(m,4H), 5.83(s,1H), 6.35(s,1H) 1 H-NMR (CDCl 3 ) δ: 3.85 (S, 1H), 3.90-3.93 (m, 2H), 4.23-4.30 (m, 4H), 5.83 (s, 1H), 6.35 (s, 1H)
[합성예 4]Synthesis Example 4
합성예 1에 있어서, 1,1,1-트리플루오로-2-트리플루오로메틸-2,4-부탄디올 120.9g 대신에 1,1,1-트리플루오로-2-트리플루오로메틸-2,4-펜탄디올 128.9g을 사용한 것 이외에는 합성예 1과 마찬가지로 조작하여, 하기 화학식 (S-4)로 표현되는 화합물 20.6g을 합성하였다(수율 75%).1,1,1-trifluoro-2-trifluoromethyl-2 in place of 120.9 g of 1,1,1-trifluoro-2-trifluoromethyl-2,4-butanediol in Synthesis Example 1 Except for using 128.9 g of, 4-pentanediol, the same procedure as in Synthesis Example 1 was performed to synthesize 20.6 g of the compound represented by the following formula (S-4) (yield 75%).
1H-NMR 데이터를 이하에 나타낸다. 1 H-NMR data is shown below.
1H-NMR(CDCl3)δ: 1.31(t,3H), 1.50(t,3H), 2.27-2.30(m,2H), 3.54(q,1H), 3.89-3.91(m,2H), 4.22-4.28(m,2H), 5.81(s,1H), 6.37(s,1H) 1 H-NMR (CDCl 3 ) δ: 1.31 (t, 3H), 1.50 (t, 3H), 2.27-2.30 (m, 2H), 3.54 (q, 1H), 3.89-3.91 (m, 2H), 4.22 -4.28 (m, 2H), 5.81 (s, 1H), 6.37 (s, 1H)
[합성예 5]Synthesis Example 5
합성예 3에 있어서, 메타크릴산1,1,1,3,3,3-헥사플루오로이소프로필 23.6g 대신에 메타크릴산시클로헥실 16.8g, 1,1,1-트리플루오로-2-트리플루오로메틸-2,4-부탄디올 14.8g 대신에 1,1,1-트리플루오로-2-트리플루오로메틸-2,4-펜탄디올 15.8g을 사용한 것 이외에는 합성예 3과 마찬가지로 조작하여, 하기 화학식 (S-5)로 표현되는 화합물 27.4g을 합성하였다(수율 70%).16.8 g of cyclohexyl methacrylate, 1,1,1-trifluoro-2- instead of 23.6 g of methacrylic acid 1,1,1,3,3,3-hexafluoroisopropyl in Synthesis Example 3 The same procedure as in Synthesis Example 3 was repeated except that 15.8 g of 1,1,1-trifluoro-2-trifluoromethyl-2,4-pentanediol was used instead of 14.8 g of trifluoromethyl-2,4-butanediol. , 27.4 g of compounds represented by the following formula (S-5) were synthesized (yield 70%).
1H-NMR 데이터를 이하에 나타낸다. 1 H-NMR data is shown below.
1H-NMR(CDCl3)δ: 1.21-1.56(m,10H), 2.27-2.30(m,2H), 3.89-3.91(m,2H), 4.12-4.20(m,1H), 4.22-4.28(m,4H), 5.81(s,1H), 6.37(s,1H) 1 H-NMR (CDCl 3 ) δ: 1.21-1.56 (m, 10H), 2.27-2.30 (m, 2H), 3.89-3.91 (m, 2H), 4.12-4.20 (m, 1H), 4.22-4.28 ( m, 4H), 5.81 (s, 1H), 6.37 (s, 1H)
<[A] 중합체의 합성><Synthesis of polymer [A]>
[A] 중합체의 합성에 사용한 단량체를 이하에 나타낸다.The monomer used for the synthesis | combination of [A] polymer is shown below.
[합성예 6] (중합체 (A-1)의 합성)Synthesis Example 6 (Synthesis of Polymer (A-1))
상기 화합물 (S-1) 8.77g(80몰%), 화합물 (M-2) 1.23g(20몰%)을 10g의 2-부타논에 용해시키고, AIBN 0.42g을 더 용해시켜 단량체 용액을 제조하였다. 계속해서, 20g의 2-부타논을 넣은 100mL의 3구 플라스크를 30분 질소 퍼징한 후, 교반하면서 80℃로 가열하고, 상기 제조한 단량체 용액을 적하 깔때기로 3시간에 걸쳐 적하하였다. 적하 개시를 중합 반응의 개시 시간으로고 하여, 중합 반응을 6시간 실시하였다. 중합 반응 종료 후, 중합 반응 용액을 수냉하여 30℃ 이하로 냉각시켰다. 200g의 메탄올 중에 냉각시킨 중합 반응 용액을 투입하고, 석출된 백색 분말을 여과분별하였다. 여과분별한 백색 분말을 40g의 메탄올로 2회 세정한 후, 여과분별하고, 50℃에서 17시간 건조시켜서 백색 분말상의 중합체 (A-1)을 합성하였다(6.2g, 수율 62%). 중합체 (A-1)의 Mw는 4,500이며, Mw/Mn은 1.43이었다. 13C-NMR 분석의 결과, (S-1)에서 유래되는 구조 단위, (M-2)에서 유래되는 구조 단위의 함유 비율은 각각 77.9몰% 및 22.1몰%이었다.8.77 g (80 mol%) of the compound (S-1) and 1.23 g (20 mol%) of the compound (M-2) were dissolved in 10 g of 2-butanone, and 0.42 g of AIBN was further dissolved to prepare a monomer solution. It was. Subsequently, a 100 mL three-necked flask containing 20 g of 2-butanone was purged with nitrogen for 30 minutes, heated to 80 ° C while stirring, and the prepared monomer solution was added dropwise over 3 hours with a dropping funnel. The dropping start was regarded as the start time of the polymerization reaction, and the polymerization reaction was performed for 6 hours. After completion | finish of a polymerization reaction, the polymerization reaction solution was cooled by water and cooled to 30 degrees C or less. The polymerization reaction solution cooled in 200 g of methanol was thrown in, and the precipitated white powder was separated by filtration. The white powder separated by filtration was washed twice with 40 g of methanol, then filtered and dried at 50 ° C. for 17 hours to synthesize white powdery polymer (A-1) (6.2 g, yield 62%). Mw of the polymer (A-1) was 4,500 and Mw / Mn was 1.43. As a result of 13 C-NMR analysis, the content ratio of the structural unit derived from (S-1) and the structural unit derived from (M-2) was 77.9 mol% and 22.1 mol%, respectively.
[합성예 7 내지 13](중합체 (A-2) 내지 (A-6) 및 (CA-1) 및 (CA-2)의 합성)Synthesis Examples 7 to 13 (Synthesis of Polymers (A-2) to (A-6) and (CA-1) and (CA-2))
표 1에 나타내는 종류 및 양의 화합물을 사용한 것 이외에는 합성예 6과 마찬가지로 조작하여, 각 중합체를 합성하였다. 합성한 중합체 중의 각 구조 단위의 함유 비율, Mw 및 Mw/Mn을 표 1에 함께 나타낸다.Each polymer was synthesize | combined similarly to the synthesis example 6 except having used the kind and quantity of the compound shown in Table 1. Table 1 shows the content ratios, Mw and Mw / Mn of each structural unit in the synthesized polymer.
<[C] 중합체의 합성><Synthesis of polymer [C]>
[합성예 14]Synthesis Example 14
상기 화합물 (M-1) 43.1g(50몰%), 화합물 (M-6) 56.9g(50몰%)을 100g의 2-부타논에 용해시키고, AIBN 4.21g을 더 용해시켜 단량체 용액을 제조하였다. 계속해서, 200g의 2-부타논을 넣은 1,000mL의 3구 플라스크를 30분 질소 퍼징한 후, 교반하면서 80℃로 가열하고, 상기 제조한 단량체 용액을 적하 깔때기로 3시간에 걸쳐 적하하였다. 적하 개시를 중합 반응의 개시 시간으로 하여, 중합 반응을 6시간 실시하였다. 중합 반응 종료 후, 중합 반응 용액을 수냉하여 30℃ 이하로 냉각시켰다. 2,000g의 메탄올 중에 냉각시킨 중합 반응 용액을 투입하고, 석출된 백색 분말을 여과분별하였다. 여과분별한 백색 분말을 400g의 메탄올로 2회 세정한 후, 여과분별하고, 50℃에서 17시간 건조시켜서 백색 분말상의 중합체 (C-1)을 합성하였다(62.3g, 수율 62%). 중합체 (C-1)의 Mw는 5,500이며, Mw/Mn은 1.41이었다. 13C-NMR 분석의 결과, (M-1)에서 유래되는 구조 단위 및 (M-6)에서 유래되는 구조 단위의 함유 비율은 각각 48.2몰% 및 51.8몰%였다.43.1 g (50 mol%) of the compound (M-1) and 56.9 g (50 mol%) of the compound (M-6) were dissolved in 100 g of 2-butanone, and 4.21 g of AIBN was further dissolved to prepare a monomer solution. It was. Subsequently, a 1,000 mL three-necked flask containing 200 g of 2-butanone was purged with nitrogen for 30 minutes, then heated to 80 ° C while stirring, and the monomer solution prepared above was added dropwise with a dropping funnel over 3 hours. The dropping start was regarded as the start time of the polymerization reaction, and the polymerization reaction was performed for 6 hours. After completion | finish of a polymerization reaction, the polymerization reaction solution was cooled by water and cooled to 30 degrees C or less. The polymerization reaction solution cooled in 2,000 g of methanol was thrown in, and the precipitated white powder was separated by filtration. The filtered white powder was washed twice with 400 g of methanol, filtered and dried at 50 ° C. for 17 hours to synthesize white powdery polymer (C-1) (62.3 g, yield 62%). Mw of the polymer (C-1) was 5,500, and Mw / Mn was 1.41. As a result of 13 C-NMR analysis, the content ratios of the structural unit derived from (M-1) and the structural unit derived from (M-6) were 48.2 mol% and 51.8 mol%, respectively.
[합성예 15 및 16]Synthesis Examples 15 and 16
표 2에 나타내는 종류 및 양의 화합물을 사용한 것 이외에는 합성예 14와 마찬가지로 조작하여, 각 중합체를 합성하였다. 합성한 중합체의 각 구조 단위의 함유 비율, Mw 및 Mw/Mn을 표 2에 함께 나타낸다.Each polymer was synthesize | combined similarly to the synthesis example 14 except having used the kind and amount of the compound shown in Table 2. The content rate, Mw, and Mw / Mn of each structural unit of the synthesized polymer are shown together in Table 2.
<액침 노광용 감방사선성 수지 조성물의 제조><Production of radiation sensitive resin composition for immersion exposure>
액침 노광용 감방사선성 수지 조성물의 제조에 사용한 각 성분을 하기에 나타낸다.Each component used for manufacture of the radiation sensitive resin composition for liquid immersion exposure is shown below.
[[B] 산 발생제][[B] acid generator]
B-1: 트리페닐술포늄노나플루오로-n-부탄술포네이트(하기 화학식 (B-1)로 표현되는 화합물)B-1: triphenylsulfonium nonafluoro-n-butanesulfonate (compound represented by the following formula (B-1))
[[D] 산 확산 제어제][[D] Acid Diffusion Control Agents]
D-1: N-t-아밀옥시카르보닐-4-히드록시피페리딘(하기 화학식 (D-1)로 표현되는 화합물)D-1: N-t-amyloxycarbonyl-4-hydroxypiperidine (compound represented by the following formula (D-1))
[[E] 용매][[E] solvent]
E-1: 아세트산프로필렌글리콜모노메틸에테르E-1: Propylene Glycol Monomethyl Ether
E-2: 시클로헥사논E-2: cyclohexanone
E-3: γ-부티로락톤E-3: γ-butyrolactone
[실시예 1](액침 노광용 감방사선성 수지 조성물 (J-1)의 제조)Example 1 Preparation of Radiation Sensitive Resin Composition (J-1) for Liquid Immersion Exposure
[A] 중합체로서의 (A-1) 5질량부, [C] 중합체로서의 (C-1) 100질량부, [B] 산 발생제로서의 (B-1) 9.9질량부, [D] 산 확산 제어제로서의 (D-1) 7.9질량부 및 [E] 용매로서의 (E-1) 2,590질량부, (E-2) 1,110질량부 및 (E-3) 200질량부를 혼합하고, 얻어진 혼합액을 공경 0.20㎛의 필터로 여과하여 액침 노광용 감방사선성 수지 조성물 (J-1)을 제조하였다.[A] 5 parts by mass of (A-1) as polymer, [C] 100 parts by mass of (C-1) as polymer, [9.9] parts of (B-1) as acid generator, [D] acid diffusing agent 7.9 parts by mass of (D-1) as yesterday and 2,590 parts by mass of (E-1), 1,110 parts by mass of (E-2) and 200 parts by mass of (E-3) as solvents for [E]. Filtration was carried out with the filter of micrometers, and the radiation sensitive resin composition (J-1) for liquid immersion exposure was produced.
[실시예 2 내지 8 및 비교예 1 및 2](액침 노광용 감방사선성 수지 조성물 (J-2) 내지 (J-8) 및 (CJ-1) 및 (CJ-2)의 제조)[Examples 2 to 8 and Comparative Examples 1 and 2] (Preparation of the radiation sensitive resin compositions (J-2) to (J-8) and (CJ-1) and (CJ-2) for immersion exposure)
표 3에 나타내는 종류 및 배합량의 각 성분을 사용한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 조작하여, 각 액침 노광용 감방사선성 수지 조성물을 제조하였다.Except having used each component of the kind and compounding quantity shown in Table 3, it operated like Example 1, and produced the radiation sensitive resin composition for each immersion exposure.
<평가><Evaluation>
제조한 각 액침 노광용 감방사선성 수지 조성물을 사용하여 기판 상에 레지스트막을 형성하였다. 기판은 후퇴 접촉각의 측정시에는 8인치 실리콘 웨이퍼로 하고, 현상 결함수의 측정시에는 하층 반사 방지막(ARC66, 닛산 가가꾸제)을 형성한 12인치 실리콘 웨이퍼로 하였다. 형성한 각 레지스트막에 대하여 이하의 평가를 행하였다. 평가 결과를 표 3에 함께 나타낸다.The resist film was formed on the board | substrate using each produced radiation sensitive resin composition for immersion exposure. The substrate was an 8-inch silicon wafer when measuring the receding contact angle, and a 12-inch silicon wafer where an underlayer antireflection film (ARC66, manufactured by Nissan Chemical Co., Ltd.) was formed when measuring the number of developing defects. The following evaluation was performed about each formed resist film. The evaluation results are shown in Table 3 together.
[후퇴 접촉각][Retraction contact angle]
형성한 레지스트막에 대해서, 실온 23℃, 습도 45%, 상압의 환경 하에서, 접촉각계(DSA-10, 크루스(KRUS)제)를 사용하여, 이하의 순서대로 후퇴 접촉각을 측정하였다.With respect to the formed resist film, the receding contact angle was measured in the following order using a contact angle meter (DSA-10, manufactured by KRUS) under an environment of room temperature 23 ° C., humidity 45%, and normal pressure.
DSA-10의 바늘을 측정 전에 아세톤과 이소프로필알코올로 세정하고, 계속하여 바늘에 물을 주입하고, 웨이퍼 스테이지 상에 레지스트막을 형성한 웨이퍼를 세팅한다. 레지스트막 표면과 바늘의 선단 거리가 1㎜ 이하가 되도록 스테이지의 높이를 조정하고, 이어서 바늘로부터 물을 배출하여 레지스트막 상에 25μL의 물방울을 형성한 후, 바늘에 의해 물방울을 10μL/분의 속도로 180초간 흡인함과 동시에, 접촉각을 매초 측정하였다. 접촉각이 안정된 시점부터 합계 20점의 접촉각에 대하여 평균값을 산출하여 후퇴 접촉각(°)으로 하였다.The needle of DSA-10 is washed with acetone and isopropyl alcohol before measurement, water is subsequently poured into the needle, and a wafer on which a resist film is formed on the wafer stage is set. The height of the stage is adjusted so that the tip distance between the surface of the resist film and the needle is 1 mm or less, and then water is discharged from the needle to form 25 μL of water droplets on the resist film, and then the water droplet is discharged by the needle at a speed of 10 μL / min. The contact angle was measured every second while sucking for 180 seconds. Since the contact angle was stabilized, the average value was computed about the contact angle of 20 points in total, and it was set as the receding contact angle (degree).
(SB 후의 후퇴 접촉각)(Retraction contact angle after SB)
8인치 실리콘 웨이퍼 상에, 각 액침 노광용 감방사선성 수지 조성물을 도포한 후, 100℃에서 60초간 SB를 행하여 막 두께 110㎚의 레지스트막을 형성하였다. 이 레지스트막 표면에 있어서의 후퇴 접촉각을 「SB 후의 후퇴 접촉각」으로 하였다.After apply | coating each radiation sensitive resin composition for immersion exposure on an 8-inch silicon wafer, SB was performed at 100 degreeC for 60 second, and the resist film of a film thickness of 110 nm was formed. The receding contact angle on the resist film surface was referred to as "retreating contact angle after SB".
(현상 후의 후퇴 접촉각)(Retreat contact angle after development)
8인치 실리콘 웨이퍼 상에, 각 액침 노광용 감방사선성 수지 조성물을 도포한 후, 100℃에서 60초간 SB를 행하여 막 두께 110㎚의 레지스트막을 형성하였다. 이어서, 현상 장치(클린 트랙 ACT8, 도쿄 일렉트론제)의 GP 노즐에 의해 2.38질량%의 테트라메틸암모늄히드록시드 수용액에 의해 30초간 현상하고, 15초간 순수(純水)에 의해 린스한 후, 2,000rpm으로 액 털기 건조시킨 후의 레지스트막 표면의 후퇴 접촉각을 「현상 후의 후퇴 접촉각」으로 하였다.After apply | coating each radiation sensitive resin composition for immersion exposure on an 8-inch silicon wafer, SB was performed at 100 degreeC for 60 second, and the resist film of a film thickness of 110 nm was formed. Subsequently, after developing for 30 second by 2.38 mass% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution with the GP nozzle of the developing apparatus (Clean Track ACT8, Tokyo Electron make), and rinsing with pure water for 15 second, it was 2,000, The receding contact angle on the surface of the resist film after liquid-drying at rpm was set to "retreating contact angle after development".
[현상 결함수][Defective defects]
하층 반사 방지막(ARC66, 닛산 가가꾸제)을 형성한 12인치 실리콘 웨이퍼 상에, 각 액침 노광용 감방사선성 수지 조성물을 도포한 후, 100℃에서 60초간 SB를 행하여 막 두께 110㎚의 레지스트막을 형성하였다. 이어서, 이 레지스트막을 ArF 엑시머 레이저 액침 노광 장치(NSR S610C, 니콘(NIKON)제)를 사용하여, NA=1.3, ratio=0.812, Crosspole의 조건에 의해, 선폭 55㎚의 라인 앤드 스페이스 형성용의 마스크 패턴을 개재하여 노광하였다. 노광 후, 120℃에서 60초간 PEB를 행하였다. 그 후, 2.38질량%의 테트라메틸암모늄히드록시드 수용액에 의해 현상하고, 수세, 건조시켜 포지티브형의 레지스트 패턴을 형성하였다. 이때, 폭 55㎚의 라인 앤드 스페이스를 형성하는 노광량을 최적 노광량으로 하였다. 이 최적 노광량으로 웨이퍼 전체면에 선폭 55㎚의 라인 앤 스페이스를 형성하고, 현상 결함 검사용 웨이퍼로 하였다. 또한, 레지스트 패턴의 측장에는 주사형 전자 현미경(S-9380, 히타치 하이테크놀러지즈제)을 사용하였다. 상기 얻어진 현상 결함 검사용 웨이퍼 상의 현상 결함수를, 결함 검사 장치(KLA2810, KLA-텐코르(Tencor)제)를 사용하여 측정하였다. 측정된 결함을, 레지스트 유래라고 판단되는 것과 외부 유래의 이물질로 분류하였다. 분류 후, 레지스트 유래라고 판단되는 것의 수를 합계하여 「현상 결함수」로 하였다. 현상 결함수의 수치를 표 3에 나타낸다. 상기 액침 노광용 감방사선성 수지 조성물의 현상 결함 억제성은, 현상 결함수가 50개/웨이퍼 미만인 경우에는 「양호」라고, 50개/웨이퍼 이상인 경우에는 「불량」이라고 판단할 수 있다.After applying the radiation-sensitive resin composition for liquid immersion exposure on the 12-inch silicon wafer on which the lower layer antireflection film (ARC66, manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.) was formed, SB was performed at 100 ° C. for 60 seconds to form a resist film having a thickness of 110 nm. It was. Subsequently, the resist film was formed using an ArF excimer laser immersion exposure apparatus (NSR S610C, manufactured by Nikon) under a condition of NA = 1.3, ratio = 0.812, and Crosspole, for line and space formation having a line width of 55 nm. It exposed through the pattern. After exposure, PEB was performed at 120 ° C. for 60 seconds. Then, it developed by 2.38 mass% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution, and it washed with water and dried, and formed the positive resist pattern. At this time, the exposure amount which forms the line and space of width 55nm was made into the optimal exposure amount. At this optimum exposure amount, a line and space having a line width of 55 nm was formed on the entire wafer surface to form a wafer for developing defect inspection. In addition, the scanning electron microscope (S-9380, Hitachi High-Technologies Corporation) was used for side length measurement of a resist pattern. The number of developing defects on the obtained developing defect inspection wafer was measured using a defect inspection apparatus (KLA2810, manufactured by KLA-Tencor). The measured defect was classified into the thing judged that it originated from a resist, and the foreign material of external origin. After the classification, the number of those judged to be derived from the resist was summed up to "development defect number". The numerical value of the image development defect number is shown in Table 3. The development defect suppression property of the radiation-sensitive resin composition for immersion exposure can be determined to be "good" when the number of developing defects is less than 50 / wafer, and "bad" when it is 50 / wafer or more.
표 3의 결과로부터 명백해진 바와 같이, 실시예의 액침 노광용 감방사선성 수지 조성물을 사용한 경우에는, 비교예의 것과 비교하여 후퇴 접촉각이 SB 후에는 보다 크고, 현상 후에 있어서는 크게 저하되어 있는 것을 확인할 수 있고, 액침 노광시와 현상 후에 있어서의 후퇴 접촉각 변화가 우수한 것을 알았다. 또한, 실시예의 액침 노광용 감방사선성 수지 조성물에 따르면, 현상 결함이 매우 발생하기 어려운 것을 알았다.As apparent from the results of Table 3, when the radiation-sensitive resin composition for immersion exposure of the example was used, it was confirmed that the receding contact angle was larger after SB and significantly decreased after development, compared with that of the comparative example. It was found that the receding contact angle change at the time of immersion exposure and after development was excellent. Moreover, according to the radiation sensitive resin composition for liquid immersion exposure of the Example, it turned out that image development defect is very hard to generate | occur | produce.
본 발명의 액침 노광용 감방사선성 수지 조성물 및 레지스트 패턴 형성 방법에 따르면, 스캔 노광의 고속화를 도모하면서 현상 결함이 적은 레지스트 패턴을 형성할 수 있다. 따라서, 본 발명은 액침 노광 공정에 적절하게 사용할 수 있고, 그의 생산성 향상 및 형성되는 레지스트 패턴의 품질 향상을 도모할 수 있다.According to the radiation-sensitive resin composition for a liquid immersion exposure and the method of forming a resist pattern of the present invention, a resist pattern with few development defects can be formed while increasing the speed of scan exposure. Therefore, this invention can be used suitably for a liquid immersion exposure process, and can improve the productivity and the quality of the resist pattern formed.
Claims (6)
[B] 감방사선성 산 발생체, 및
[C] [A] 중합체보다 불소 원자 함유율이 작은 중합체
를 함유하고,
이 [C] 중합체가 산 해리성기를 갖는 것인 액침 노광용 감방사선성 수지 조성물.
(화학식 (1) 중, R1은 수소 원자 또는 탄소수 1 내지 20의 1가의 유기기이고, R2는 단결합, 탄소수 1 내지 20의 2가의 쇄상 탄화수소기, 탄소수 3 내지 20의 2가의 지환식 탄화수소기, 또는 이들 중의 1종 또는 2종 이상과 -O-를 조합한 기이고, R3은 수소 원자 또는 탄소수 1 내지 20의 1가의 유기기이고, RA는 수소 원자 또는 탄소수 1 내지 20의 1가의 유기기임)[A] a polymer having a structural unit represented by the following formula (1),
[B] a radiation sensitive acid generator, and
[C] A polymer having a lower content of fluorine atoms than a polymer [A]
Containing,
The radiation sensitive resin composition for liquid immersion exposure in which this [C] polymer has an acid dissociable group.
(In formula (1), R <1> is a hydrogen atom or a C1-C20 monovalent organic group, R <2> is a single bond, a C1-C20 bivalent linear hydrocarbon group, a C3-C20 bivalent alicyclic type It is a hydrocarbon group or group which combined 1 or 2 or more types, and -O-, R <3> is a hydrogen atom or a C1-C20 monovalent organic group, R <A> is a hydrogen atom or a C1-C20 Monovalent organic group)
[B] 감방사선성 산 발생체, 및
[C] [A] 중합체보다 불소 원자 함유율이 작은 중합체
를 함유하고,
이 [C] 중합체가 산 해리성기를 갖는 것인 감방사선성 수지 조성물.
(화학식 (1) 중, R1은 수소 원자 또는 탄소수 1 내지 20의 1가의 유기기이고, R2는 단결합, 탄소수 1 내지 20의 2가의 쇄상 탄화수소기, 탄소수 3 내지 20의 2가의 지환식 탄화수소기, 또는 이들 중의 1종 또는 2종 이상과 -O-를 조합한 기이고, R3은 수소 원자 또는 탄소수 1 내지 20의 1가의 유기기이고, RA는 수소 원자 또는 탄소수 1 내지 20의 1가의 유기기임)[A] a polymer having a structural unit represented by the following formula (1),
[B] a radiation sensitive acid generator, and
[C] A polymer having a lower content of fluorine atoms than a polymer [A]
Containing,
A radiation sensitive resin composition in which this [C] polymer has an acid dissociable group.
(In formula (1), R <1> is a hydrogen atom or a C1-C20 monovalent organic group, R <2> is a single bond, a C1-C20 bivalent linear hydrocarbon group, a C3-C20 bivalent alicyclic type It is a hydrocarbon group or the group which combined 1 or 2 or more types of these, and -O-, R <3> is a hydrogen atom or a C1-C20 monovalent organic group, R <A> is a hydrogen atom or C1-C20 Monovalent organic group)
액침 노광용 액체를 통하여 상기 레지스트막을 액침 노광하는 공정, 및
상기 액침 노광된 레지스트막을 현상하는 공정
을 갖는 레지스트 패턴 형성 방법.Forming a resist film from the radiation sensitive resin composition for liquid immersion exposure according to claim 1,
Immersing the resist film through a liquid for liquid immersion exposure, and
Developing the immersion-exposed resist film
Resist pattern forming method having a.
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