JP2005314572A - Radiosensitive resin composition - Google Patents

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智樹 永井
Daisuke Shimizu
大輔 清水
Kentaro Goto
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a radiosensitive resin composition superior in resolution and LEF resistance as a chemically amplified resist sensitive to a far ultraviolet ray, and a copolymer useful for the radiosensitive resin composition. <P>SOLUTION: This copolymer comprises a repeating unit obtained by copolymerizing a specific acrylic acid derivative as a monomer, a repeating unit obtained by using a specific hydroxy styrene derivative or obtained by using a compound that produces a hydroxy styrene derivative through hydrolysis as a monomer, and a repeating unit obtained by using a hydroxy styrene derivative as a monomer. The copolymer has a weight average molecular weight of 3,000-100,000 in terms of polystyrene as measured by gel permeation chromatography. The radiosensitive resin composition comprises the copolymer. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は共重合体およびこの共重合体を酸解離性基含有樹脂とする感放射線性樹脂組成物に関し、特にKrFエキシマレーザー、ArFエキシマレーザー、F2エキシマレーザー、EUV等の(極)遠紫外線、シンクロトロン放射線等のX線、電子線等の荷電粒子線の如き各種の放射線による微細加工に適した化学増幅型レジストとして使用される感放射線性樹脂組成物に関する。 The present invention relates to a copolymer and a radiation-sensitive resin composition comprising the copolymer as an acid-dissociable group-containing resin, and particularly (extreme) far ultraviolet rays such as KrF excimer laser, ArF excimer laser, F 2 excimer laser, EUV and the like. The present invention relates to a radiation-sensitive resin composition used as a chemically amplified resist suitable for microfabrication by various types of radiation such as X-rays such as synchrotron radiation and charged particle beams such as electron beams.

集積回路素子の製造に代表される微細加工の分野においては、より高い集積度を得るために、最近では約200nm以下のレベルでの微細加工が可能なフォトリソグラフィー技術が必要とされている。
約200nm以下のレベルにおける微細加工を可能とする短波長の放射線の利用が検討されており、このような短波長の放射線としては、例えば、水銀灯の輝線スペクトルやエキシマレーザー等の遠紫外線、X線、電子線等が挙げられる。これらのうち特に、KrFエキシマレーザー(波長248nm)、ArFエキシマレーザー(波長193nm)あるいはF2エキシマレーザー(波長157nm)、EUV(波長13nm等、極紫外線)、電子線等が注目されている。
短波長の放射線に適した感放射線性樹脂組成物として、酸解離性官能基を有する成分と放射線照射(以下、「露光」という)により酸を発生する感放射線性酸発生剤との間の化学増幅効果を利用した感放射線性組成物が数多く提案されている。
化学増幅型感放射線性組成物としては、例えば、カルボン酸のt−ブチルエステル基またはフェノールのt−ブチルカーボナート基を有する樹脂と感放射線性酸発生剤とを含有する組成物が提案されている(特許文献1)。この組成物は、露光により発生した酸の作用により、樹脂中に存在するt−ブチルエステル基あるいはt−ブチルカーボナート基が解離して、該樹脂がカルボキシル基やフェノール性水酸基からなる酸性基を形成し、その結果、レジスト被膜の露光領域がアルカリ現像液に易溶性となる現象を利用したものである。
In the field of microfabrication represented by the manufacture of integrated circuit elements, in order to obtain a higher degree of integration, recently, a photolithography technique capable of microfabrication at a level of about 200 nm or less is required.
The use of short-wavelength radiation capable of microfabrication at a level of about 200 nm or less has been studied. Examples of such short-wavelength radiation include a far-ray ultraviolet ray such as an emission line spectrum of a mercury lamp, an excimer laser, and an X-ray. And electron beam. Of these, KrF excimer laser (wavelength 248 nm), ArF excimer laser (wavelength 193 nm), F 2 excimer laser (wavelength 157 nm), EUV (wavelength 13 nm, etc., extreme ultraviolet rays), electron beams, and the like are attracting attention.
As a radiation-sensitive resin composition suitable for short-wave radiation, the chemistry between a component having an acid-dissociable functional group and a radiation-sensitive acid generator that generates an acid upon irradiation (hereinafter referred to as “exposure”) Many radiation-sensitive compositions utilizing the amplification effect have been proposed.
As the chemically amplified radiation-sensitive composition, for example, a composition containing a resin having a t-butyl ester group of carboxylic acid or a t-butyl carbonate group of phenol and a radiation-sensitive acid generator has been proposed. (Patent Document 1). In this composition, a t-butyl ester group or t-butyl carbonate group existing in the resin is dissociated by the action of an acid generated by exposure, and the resin has an acidic group composed of a carboxyl group or a phenolic hydroxyl group. As a result, it utilizes the phenomenon that the exposed area of the resist film becomes readily soluble in an alkali developer.

ところで、フォトリソグラフィプロセスの微細化が急速に進むにつれ、フォトレジストに求められる特性要求が益々厳しいものとなっている。そのため、エキシマ光に対して高い透明性を有するばかりでなく、優れたドライエッチング耐性を有するレジスト用として、特定の脂環式炭化水素基を側鎖に含む共重合体(特許文献2)、少なくとも約125立方オングストロームの分子容を有する第三エステル脂環式基を含む繰返し単位とフェノール基の繰返し単位とを含む解像度に優れた共重合体(特許文献3)、特定の脂肪族環状炭化水素基を側鎖に有する繰返し単位を複数組み合わせた共重合体(特許文献4)が知られている。
しかしながら、フォトリソグラフィプロセスの微細化がより進むにつれ、微細な領域のレジストを露光するときに、マスクパターン形状に補正を加え、ほかの露光領域の影響によるレジストパターンの変形を防ぐためのいわゆる光近接効果補正を行なうことが困難になってきている。すなわち、パターンレイアウトの幾何学的な修正を行ない製造プロセスで生じる系統的な歪みを補正することがパターンの微細化により困難となっている。
例えば、ラインエンドフォアショートニングと呼ばれるパターン形状の変化がみられるが、この現象は光近接効果補正で対処できないという問題がある。
ラインパターンの一例を図1に示す。図1(a)はパターンの平面図を、図1(b)はB−B断面図を示す。基板1上に形成されたレジストパターン2の厚さtがパターンの先端2a方向に薄くなる現象がラインエンドフォアショートニングである。この現象はSEMなどで、図1に示す長さaの閾値を測定することで判定できる。この欠陥が発生するとエッチング不良となり加工精度が不安定になり、欠線などの可能性が生じる。従来はハンマーヘッド形状などパターンレイアウトの幾何学的な修正で対処できたが、パターンの微細化で対処困難となってきている。
特公平2−27660号公報 特開平10−161313号公報 特開2001−194792号公報 特開2002−303978号公報
By the way, as the miniaturization of the photolithography process proceeds rapidly, the characteristic requirements required for the photoresist are becoming increasingly severe. Therefore, as a resist having not only high transparency to excimer light but also excellent dry etching resistance, a copolymer containing a specific alicyclic hydrocarbon group in the side chain (Patent Document 2), at least Copolymer excellent in resolution containing a repeating unit containing a tertiary ester alicyclic group having a molecular volume of about 125 cubic angstroms and a repeating unit of a phenol group (Patent Document 3), a specific aliphatic cyclic hydrocarbon group There is known a copolymer (Patent Document 4) in which a plurality of repeating units each having a side chain are combined.
However, as the photolithographic process is further miniaturized, so-called optical proximity is used to correct the mask pattern shape and prevent deformation of the resist pattern due to the influence of other exposure areas when exposing a fine area resist. It has become difficult to perform effect correction. That is, it is difficult to correct the systematic distortion generated in the manufacturing process by performing geometric correction of the pattern layout due to the miniaturization of the pattern.
For example, there is a change in pattern shape called line end foreshortening, but this phenomenon has a problem that it cannot be dealt with by optical proximity correction.
An example of a line pattern is shown in FIG. FIG. 1A is a plan view of the pattern, and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along the line BB. A phenomenon in which the thickness t of the resist pattern 2 formed on the substrate 1 becomes thinner in the direction of the tip 2a of the pattern is line end foreshortening. This phenomenon can be determined by measuring the threshold value of the length a shown in FIG. When this defect occurs, the etching becomes defective and the processing accuracy becomes unstable, and there is a possibility of a broken line. Conventionally, it can be dealt with by geometric correction of the pattern layout such as the shape of the hammerhead, but it has become difficult to deal with it by miniaturization of the pattern.
JP-B-2-27660 JP-A-10-161313 JP 2001-194792 A JP 2002-303978 A

本発明は、このような問題に対処するためになされたもので、例えばKrFエキシマレーザー、ArFエキシマレーザーあるいはF2エキシマレーザーに代表される遠紫外線に感応する化学増幅型レジストとして、解像度およびラインエンドフォアショートニング耐性(以下、「LEF耐性」と略称する)に優れた感放射線性樹脂組成物、およびこの感放射線性樹脂組成物に使用できる共重合体の提供を目的とする。 The present invention has been made to cope with such problems. For example, as a chemically amplified resist sensitive to far ultraviolet rays typified by KrF excimer laser, ArF excimer laser or F 2 excimer laser, resolution and line end are proposed. It aims at providing the radiation sensitive resin composition excellent in foreshortening tolerance (henceforth abbreviated as "LEF tolerance"), and the copolymer which can be used for this radiation sensitive resin composition.

本発明の共重合体は、下記式(1)、式(2)および式(3)でそれぞれ表される繰返し単位の中から選ばれる少なくとも1つの繰返し単位、下記式(4)で表される繰返し単位、および下記式(5)で表される繰返し単位を含むことを特徴とする。
式(1)、式(2)および式(3)において、R1は水素原子またはメチル基を表し、R2は炭素数1〜8の直鎖状または分岐状の1価のアルキル基を表す。
式(4)において、R3は1価の有機基を表し、kは1〜3の整数、lは0〜2の整数を表す。
式(5)において、R4は酸解離性基を表す。
The copolymer of the present invention is represented by the following formula (4), at least one repeating unit selected from repeating units represented by the following formula (1), formula (2) and formula (3). It includes a repeating unit and a repeating unit represented by the following formula (5).
In Formula (1), Formula (2), and Formula (3), R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group, and R 2 represents a linear or branched monovalent alkyl group having 1 to 8 carbon atoms. .
In Formula (4), R 3 represents a monovalent organic group, k represents an integer of 1 to 3, and l represents an integer of 0 to 2.
In the formula (5), R 4 represents an acid dissociable group.

本発明の感放射線性樹脂組成物は、アルカリ不溶性またはアルカリ難溶性であって酸の作用によりアルカリ易溶性となる酸解離性基含有樹脂(A)と、感放射線性酸発生剤(B)とを含有し、酸解離性基含有樹脂(A)が上記式(1)、式(2)および式(3)でそれぞれ表される繰返し単位の中から選ばれる少なくとも1つの繰返し単位、下記式(4)で表される繰返し単位、および下記式(5)で表される繰返し単位を含む共重合体であることを特徴とする。   The radiation-sensitive resin composition of the present invention comprises an acid-dissociable group-containing resin (A) that is insoluble or hardly soluble in alkali and easily soluble in alkali by the action of an acid, and a radiation-sensitive acid generator (B). Wherein the acid dissociable group-containing resin (A) is selected from the repeating units represented by the above formula (1), formula (2) and formula (3), respectively, 4) and a copolymer containing a repeating unit represented by the following formula (5).

本発明の共重合体は、式(1)、式(2)および式(3)でそれぞれ表される繰返し単位の中から選ばれる少なくとも1つの繰返し単位と、式(4)で表される繰返し単位と、式(5)で表される繰返し単位とを含む組み合わせとするので、この共重合体を樹脂として用いたレジストにおいて、ラインパターンの先端部分で露光強度の違いにより生じるレジスト溶解速度を調整することができる。そのため、ラインエンドフォアショートニング現象を抑えることができる。   The copolymer of the present invention comprises at least one repeating unit selected from repeating units respectively represented by formula (1), formula (2) and formula (3), and a repeating unit represented by formula (4) Because it is a combination including a unit and a repeating unit represented by formula (5), the resist dissolution rate caused by the difference in exposure intensity at the tip of the line pattern is adjusted in a resist using this copolymer as a resin. can do. Therefore, the line end foreshortening phenomenon can be suppressed.

式(1)、式(2)および式(3)において、R2は炭素数1〜8の直鎖状または分岐状の1価のアルキル基である。
1価のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、2−メチルプロピル基、1−メチルプロピル基、t−ブチル基、n−ヘプチル基、n−ヘキシル基、n−オクチル基等が挙げられる。
本発明においてLEF耐性を向上させるために好適な1価のアルキル基は、メチル基、エチル基、i−プロピル基が挙げられる。
In Formula (1), Formula (2), and Formula (3), R 2 is a linear or branched monovalent alkyl group having 1 to 8 carbon atoms.
Examples of the monovalent alkyl group include methyl group, ethyl group, n-propyl group, i-propyl group, n-butyl group, 2-methylpropyl group, 1-methylpropyl group, t-butyl group, n- A heptyl group, n-hexyl group, n-octyl group, etc. are mentioned.
Examples of the monovalent alkyl group suitable for improving LEF resistance in the present invention include a methyl group, an ethyl group, and an i-propyl group.

式(4)において、R3の1価の有機基としては、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、2−メチルプロピル基、1−メチルプロピル基、t−ブチル基等の炭素原子数1〜12の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基;メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、i−プロポキシ基、n−ブトキシ基、2−メチルプロポキシ基、1−メチルプロポキシ基、t−ブトキシ基等の炭素原子数1〜12の直鎖状もしくは分岐状のアルコキシル基などが挙げられる。これらの中で好ましくは、メチル基、エチル基、n−ブチル基、t−ブチルである。
また、式(4)におけるkは1〜3の整数、好ましくは1であり、lは0〜2の整数、好ましくは0である。
In the formula (4), examples of the monovalent organic group for R 3 include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an i-propyl group, an n-butyl group, a 2-methylpropyl group, and a 1-methylpropyl group. A straight-chain or branched alkyl group having 1 to 12 carbon atoms such as a group, t-butyl group; methoxy group, ethoxy group, n-propoxy group, i-propoxy group, n-butoxy group, 2-methylpropoxy group A linear or branched alkoxyl group having 1 to 12 carbon atoms such as a group, 1-methylpropoxy group, t-butoxy group and the like. Of these, methyl, ethyl, n-butyl and t-butyl are preferred.
Moreover, k in Formula (4) is an integer of 1-3, Preferably it is 1, l is an integer of 0-2, Preferably it is 0.

式(5)において、R4は酸解離性基であり、置換メチル基、1−置換エチル基、1−分岐アルキル基、トリオルガノシリル基、トリオルガノゲルミル基、アルコキシカルボニル基、アシル基、または環式酸解離性基を表す。
置換メチル基としては、例えば、メトキシメチル基、メチルチオメチル基、エトキシメチル基、エチルチオメチル基、メトキシエトキシメチル基、ベンジルオキシメチル基、ベンジルチオメチル基、フェナシル基、ブロモフェナシル基、メトキシフェナシル基、メチルチオフェナシル基、α−メチルフェナシル基、シクロプロピルメチル基、ベンジル基、ジフェニルメチル基、トリフェニルメチル基、ブロモベンジル基、ニトロベンジル基、メトキシベンジル基、メチルチオベンジル基、エトキシベンジル基、エチルチオベンジル基、ピペロニル基、メトキシカルボニルメチル基、エトキシカルボニルメチル基、n−プロポキシカルボニルメチル基、i−プロポキシカルボニルメチル基、n−ブトキシカルボニルメチル基、t−ブトキシカルボニルメチル基、アダマンチルメチル基等が挙げられる。
In the formula (5), R 4 is an acid dissociable group, and is a substituted methyl group, 1-substituted ethyl group, 1-branched alkyl group, triorganosilyl group, triorganogermyl group, alkoxycarbonyl group, acyl group, or Represents a cyclic acid dissociable group.
Examples of the substituted methyl group include a methoxymethyl group, a methylthiomethyl group, an ethoxymethyl group, an ethylthiomethyl group, a methoxyethoxymethyl group, a benzyloxymethyl group, a benzylthiomethyl group, a phenacyl group, a bromophenacyl group, and a methoxyphenacyl group. Methylthiophenacyl group, α-methylphenacyl group, cyclopropylmethyl group, benzyl group, diphenylmethyl group, triphenylmethyl group, bromobenzyl group, nitrobenzyl group, methoxybenzyl group, methylthiobenzyl group, ethoxybenzyl group, Ethylthiobenzyl group, piperonyl group, methoxycarbonylmethyl group, ethoxycarbonylmethyl group, n-propoxycarbonylmethyl group, i-propoxycarbonylmethyl group, n-butoxycarbonylmethyl group, t-butoxycar Nirumechiru group, adamantylmethyl group and the like.

1−置換エチル基としては、例えば、1−メトキシエチル基、1−メチルチオエチル基、1,1−ジメトキシエチル基、1−エトキシエチル基、1−エチルチオエチル基、1,1−ジエトキシエチル基、1−エトキシプロピル基、1−プロポキシエチル基、1−シクロヘキシルオキシエチル基、1−フェノキシエチル基、1−フェニルチオエチル基、1,1−ジフェノキシエチル基、1−ベンジルオキシエチル基、1−ベンジルチオエチル基、1−シクロプロピルエチル基、1−フェニルエチル基、1,1−ジフェニルエチル基、1−メトキシカルボニルエチル基、1−エトキシカルボニルエチル基、1−n−プロポキシカルボニルエチル基、1−イソプロポキシカルボニルエチル基、1−n−ブトキシカルボニルエチル基、1−t−ブトキシカルボニルエチル基等が挙げられる。   Examples of the 1-substituted ethyl group include 1-methoxyethyl group, 1-methylthioethyl group, 1,1-dimethoxyethyl group, 1-ethoxyethyl group, 1-ethylthioethyl group, 1,1-diethoxyethyl. Group, 1-ethoxypropyl group, 1-propoxyethyl group, 1-cyclohexyloxyethyl group, 1-phenoxyethyl group, 1-phenylthioethyl group, 1,1-diphenoxyethyl group, 1-benzyloxyethyl group, 1-benzylthioethyl group, 1-cyclopropylethyl group, 1-phenylethyl group, 1,1-diphenylethyl group, 1-methoxycarbonylethyl group, 1-ethoxycarbonylethyl group, 1-n-propoxycarbonylethyl group 1-isopropoxycarbonylethyl group, 1-n-butoxycarbonylethyl group, 1-t-butoxy Carbonyl ethyl group, and the like.

1−分岐アルキル基としては、例えば、i−プロピル基、sec−ブチル基、t−ブチル基、1,1−ジメチルプロピル基、1−メチルブチル基、1,1−ジメチルブチル基等が挙げられる。
トリオルガノシリル基としては、例えば、トリメチルシリル基、エチルジメチルシリル基、メチルジエチルシリル基、トリエチルシリル基、i−プロピルジメチルシリル基、メチルジ−i−プロピルシリル基、トリ−i−プロピルシリル基、t−ブチルジメチルシリル基、メチルジ−t−ブチルシリル基、トリ−t−ブチルシリル基、フェニルジメチルシリル基、メチルジフェニルシリル基、トリフェニルシリル基等のトリカルビルシリル基が挙げられる。
トリオルガノゲルミル基としては、例えば、トリメチルゲルミル基、エチルジメチルゲルミル基、メチルジエチルゲルミル基、トリエチルゲルミル基、イソプロピルジメチルゲルミル基、メチルジ−i−プロピルゲルミル基、トリ−i−プロピルゲルミル基、t−ブチルジメチルゲルミル基、メチルジ−t−ブチルゲルミル基、トリ−t−ブチルゲルミル基、フェニルジメチルゲルミル基、メチルジフェニルゲルミル基、トリフェニルゲルミル基等のトリカルビルゲルミル基が挙げられる。
アルコキシカルボニル基としては、例えば、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、i−プロポキシカルボニル基、t−ブトキシカルボニル基等が挙げられる。
Examples of the 1-branched alkyl group include i-propyl group, sec-butyl group, t-butyl group, 1,1-dimethylpropyl group, 1-methylbutyl group, 1,1-dimethylbutyl group and the like.
Examples of the triorganosilyl group include trimethylsilyl group, ethyldimethylsilyl group, methyldiethylsilyl group, triethylsilyl group, i-propyldimethylsilyl group, methyldi-i-propylsilyl group, tri-i-propylsilyl group, t Examples include tricarbylsilyl groups such as -butyldimethylsilyl group, methyldi-t-butylsilyl group, tri-t-butylsilyl group, phenyldimethylsilyl group, methyldiphenylsilyl group, and triphenylsilyl group.
Examples of the triorganogermyl group include trimethylgermyl group, ethyldimethylgermyl group, methyldiethylgermyl group, triethylgermyl group, isopropyldimethylgermyl group, methyldi-i-propylgermyl group, tri-i- Tricarbylgermyl such as propylgermyl group, t-butyldimethylgermyl group, methyldi-t-butylgermyl group, tri-t-butylgermyl group, phenyldimethylgermyl group, methyldiphenylgermyl group, triphenylgermyl group Groups.
Examples of the alkoxycarbonyl group include methoxycarbonyl group, ethoxycarbonyl group, i-propoxycarbonyl group, t-butoxycarbonyl group and the like.

アシル基としては、例えば、アセチル基、プロピオニル基、ブチリル基、ヘプタノイル基、ヘキサノイル基、バレリル基、ピバロイル基、イソバレリル基、ラウロイル基、ミリストイル基、パルミトイル基、ステアロイル基、オキサリル基、マロニル基、スクシニル基、グルタリル基、アジポイル基、ピペロイル基、スベロイル基、アゼラオイル基、セバコイル基、アクリロイル基、プロピオロイル基、メタクリロイル基、クロトノイル基、オレオイル基、マレオイル基、フマロイル基、メサコノイル基、カンホロイル基、ベンゾイル基、フタロイル基、イソフタロイル基、テレフタロイル基、ナフトイル基、トルオイル基、ヒドロアトロポイル基、アトロポイル基、シンナモイル基、フロイル基、テノイル基、ニコチノイル基、イソニコチノイル基、p−トルエンスルホニル基、メシル基等が挙げられる。
環式酸解離性基としては、例えば、シクロプロピル基、シクロペンチル基、1−メチルシクロペンチル基、1−エチルシクロペンチル基、シクロヘキシル基、1−メチルシクロヘキシル基、1−エチルシクロヘキシル基、4−メトキシシクロヘキシル基、シクロヘキセニル基、テトラヒドロピラニル基、テトラヒドロフラニル基、テトラヒドロチオピラニル基、テトラヒドロチオフラニル基、3−ブロモテトラヒドロピラニル基、4−メトキシテトラヒドロピラニル基、4−メトキシテトラヒドロチオピラニル基、3−テトラヒドロチオフェン−1,1−ジオキシド基、ノルボルニル基、メチルノルボルニル基、エチルノルボルニル基、イソボルニル基、トリシクロデカニル基、ジシクロペンテニル基、アダマンチル基、2−メチル−2−アダマンチル基、2−エチル−2−アダマンチル基等が挙げられる。
Examples of the acyl group include acetyl group, propionyl group, butyryl group, heptanoyl group, hexanoyl group, valeryl group, pivaloyl group, isovaleryl group, lauroyl group, myristoyl group, palmitoyl group, stearoyl group, oxalyl group, malonyl group, succinyl group. Group, glutaryl group, adipoyl group, piperoyl group, suberoyl group, azelaoil group, sebacoyl group, acryloyl group, propioroyl group, methacryloyl group, crotonoyl group, oleoyl group, maleoyl group, fumaroyl group, mesaconoyl group, camphoroyl group, benzoyl group , Phthaloyl group, isophthaloyl group, terephthaloyl group, naphthoyl group, toluoyl group, hydroatropoyl group, atropoyl group, cinnamoyl group, furoyl group, thenoyl group, nicotinoyl group, isonicoti Yl group, p- toluenesulfonyl group, mesyl group, and the like.
Examples of the cyclic acid dissociable group include a cyclopropyl group, a cyclopentyl group, a 1-methylcyclopentyl group, a 1-ethylcyclopentyl group, a cyclohexyl group, a 1-methylcyclohexyl group, a 1-ethylcyclohexyl group, and a 4-methoxycyclohexyl group. , Cyclohexenyl group, tetrahydropyranyl group, tetrahydrofuranyl group, tetrahydrothiopyranyl group, tetrahydrothiofuranyl group, 3-bromotetrahydropyranyl group, 4-methoxytetrahydropyranyl group, 4-methoxytetrahydrothiopyranyl group 3-tetrahydrothiophene-1,1-dioxide group, norbornyl group, methylnorbornyl group, ethylnorbornyl group, isobornyl group, tricyclodecanyl group, dicyclopentenyl group, adamantyl group, 2-methyl-2 -A Manchiru group, 2-ethyl-2-adamantyl group, and the like.

これらの1価の酸解離性基のうち、t−ブチル基、ベンジル基、1−メトキシエチル基、1−エトキシエチル基、トリメチルシリル基、t−ブトキシカルボニル基、t−ブトキシカルボニルメチル基、テトラヒドロピラニル基、テトラヒドロフラニル基、テトラヒドロチオピラニル基、テトラヒドロチオフラニル基、2−メチル−2−アダマンチル基等が好ましい。   Among these monovalent acid dissociable groups, t-butyl, benzyl, 1-methoxyethyl, 1-ethoxyethyl, trimethylsilyl, t-butoxycarbonyl, t-butoxycarbonylmethyl, tetrahydropyrani And the like, preferred are a sulfur group, a tetrahydrofuranyl group, a tetrahydrothiopyranyl group, a tetrahydrofuranyl group, a 2-methyl-2-adamantyl group, and the like.

本発明の共重合体において、式(1)、式(2)および式(3)で表される繰返し単位は、それぞれ対応するアクリル酸誘導体を単量体として用いることにより、式(4)で表される繰返し単位は、対応するヒドロキシスチレン誘導体を単量体として用いることにより、あるいは加水分解することによりヒドロキシスチレン誘導体が得られる化合物を単量体として用いることにより、式(5)で表される繰返し単位は、ヒドロキシスチレン誘導体を単量体として用いることにより、それぞれ得られる。   In the copolymer of the present invention, the repeating units represented by the formula (1), the formula (2) and the formula (3) are each represented by the formula (4) by using a corresponding acrylic acid derivative as a monomer. The repeating unit represented can be represented by the formula (5) by using a corresponding hydroxystyrene derivative as a monomer, or by using a compound that can be hydrolyzed to obtain a hydroxystyrene derivative as a monomer. Each repeating unit can be obtained by using a hydroxystyrene derivative as a monomer.

式(4)で表される繰返し単位を生成する単量体の中で好ましい単量体はp−ヒドロキシスチレンである。また、p−アセトキシスチレン、p−(1−エトキシエトキシ)スチレンを用いて共重合体とした後、側鎖の加水分解反応により、p−ヒドロキシスチレンを単量体とする繰返し単位が生成する。   Among the monomers that generate the repeating unit represented by the formula (4), a preferred monomer is p-hydroxystyrene. Moreover, after making into a copolymer using p-acetoxystyrene and p- (1-ethoxyethoxy) styrene, the repeating unit which uses p-hydroxystyrene as a monomer produces | generates by the hydrolysis reaction of a side chain.

式(5)で表される繰返し単位を生成する単量体の中で好ましい単量体を例示すれば、p−(t−ブトキシ)スチレン、p−(t−ブトキシカルボニルオキシ)スチレン、p−(1−エトキシエトキシ)スチレン、p−(テトラヒドロピラニルオキシ)スチレンが挙げられる。   Examples of preferred monomers that generate the repeating unit represented by the formula (5) include p- (t-butoxy) styrene, p- (t-butoxycarbonyloxy) styrene, p- (1-ethoxyethoxy) styrene and p- (tetrahydropyranyloxy) styrene are mentioned.

本発明の共重合体は、式(1)、式(2)、式(3)、式(1)および式(2)、式(2)および式(3)、式(1)および式(3)、式(1)および式(2)および式(3)の7つの組み合わせを生じる単量体に対して、それぞれ式(4)および式(5)の組み合わせを生じる単量体を用いて得られる共重合体である。
本発明において、ラインエンドフォアショートニング現象を抑えることができる好ましい共重合体は、式(2)と式(4)と式(5)との組み合わせになる共重合体である。
The copolymer of the present invention has the formula (1), formula (2), formula (3), formula (1) and formula (2), formula (2) and formula (3), formula (1) and formula ( 3), for monomers that yield the seven combinations of formula (1) and formulas (2) and (3), using monomers that yield the combinations of formula (4) and formula (5) respectively. The resulting copolymer.
In the present invention, a preferable copolymer capable of suppressing the line end foreshortening phenomenon is a copolymer having a combination of the formula (2), the formula (4), and the formula (5).

共重合体において、式(1)、式(2)および式(3)でそれぞれ表される繰返し単位の中から選ばれる少なくとも1つの繰返し単位(以下、繰返し単位Aと略称する)、下記式(4)で表される繰返し単位(以下、繰返し単位Bと略称する)、および下記式(5)で表される繰返し単位(以下、繰返し単位Cと略称する)の割合は、全繰返し単位の合計に対して、繰返し単位Aが1〜40モル%、好ましくは2〜30モル%、さらに好ましくは3〜25モル%であり、繰返し単位Bが35〜95モル%、好ましくは40〜90モル%、さらに好ましくは50〜80モル%であり、繰返し単位Cが1〜40モル%、好ましくは2〜35モル%、さらに好ましくは3〜30モル%である。
繰返し単位Aが1モル%未満であるとLEF耐性が悪化する傾向があり、40モル%をこえるとエッチング耐性が悪化する傾向がある。繰返し単位Bが35モル%未満であると基板密着性が悪化する傾向があり、95モル%をこえると解像度が低下する傾向がある。繰返し単位Cが1モル%未満であると露光余裕が悪化する傾向があり、40モル%をこえるとLEF耐性が悪化する傾向がある。
In the copolymer, at least one repeating unit (hereinafter abbreviated as repeating unit A) selected from repeating units represented by formula (1), formula (2) and formula (3), The ratio of the repeating unit represented by 4) (hereinafter abbreviated as repeating unit B) and the repeating unit represented by the following formula (5) (hereinafter abbreviated as repeating unit C) is the sum of all repeating units. The repeating unit A is 1 to 40 mol%, preferably 2 to 30 mol%, more preferably 3 to 25 mol%, and the repeating unit B is 35 to 95 mol%, preferably 40 to 90 mol%. More preferably, it is 50 to 80 mol%, and the repeating unit C is 1 to 40 mol%, preferably 2 to 35 mol%, more preferably 3 to 30 mol%.
When the repeating unit A is less than 1 mol%, the LEF resistance tends to deteriorate, and when it exceeds 40 mol%, the etching resistance tends to deteriorate. If the repeating unit B is less than 35 mol%, the substrate adhesion tends to deteriorate, and if it exceeds 95 mol%, the resolution tends to decrease. If the repeating unit C is less than 1 mol%, the exposure margin tends to deteriorate, and if it exceeds 40 mol%, the LEF resistance tends to deteriorate.

本発明の共重合体は、さらに、非酸解離性化合物に由来する繰り返し単位を含有することができる。該非酸解離性化合物の例としては、スチレン、α−メチルスチレン、4−メチルスチレン、2−メチルスチレン、3−メチルスチレン、イソボロニルアクリレート、トリシクロデカニル(メタ)アクリレート、テトラシクロドデセニル(メタ)アクリレート等が挙げられる。これらのうち、スチレン、α−メチルスチレン、4−メチルスチレン、2−メチルスチレン、3−メチルスチレン、トリシクロデカニルアクリレートが好ましい。
これら非酸解離性化合物に由来する繰り返し単位は、解像性能とドライエッチング耐性とのバランスを考慮すると、通常、20モル%以下である。
The copolymer of the present invention can further contain a repeating unit derived from a non-acid dissociable compound. Examples of the non-acid dissociable compound include styrene, α-methylstyrene, 4-methylstyrene, 2-methylstyrene, 3-methylstyrene, isobornyl acrylate, tricyclodecanyl (meth) acrylate, and tetracyclodode. Examples include senyl (meth) acrylate. Of these, styrene, α-methylstyrene, 4-methylstyrene, 2-methylstyrene, 3-methylstyrene, and tricyclodecanyl acrylate are preferable.
The repeating unit derived from these non-acid dissociable compounds is usually 20 mol% or less in consideration of the balance between resolution performance and dry etching resistance.

共重合体の合成方法は、特に限定されないが、例えば、公知のラジカル重合またはアニオン重合により得られる。また、側鎖のヒドロキシスチレン単位は、得られた共重合体を有機溶媒中で塩基または酸の存在下でアセトキシ基等の加水分解を行なうことにより、各繰返し単位を有する共重合体が得られる。   The method for synthesizing the copolymer is not particularly limited, and can be obtained, for example, by known radical polymerization or anionic polymerization. Further, the side chain hydroxystyrene unit is obtained by hydrolyzing an acetoxy group or the like in the presence of a base or an acid in an organic solvent to obtain a copolymer having each repeating unit. .

ラジカル重合は、例えば次のようにして実施することができる。窒素雰囲気下、適当な有機溶媒中で、ラジカル重合開始剤の存在下に、単量体および必要により他の単量体を攪拌下に例えば50〜200℃に加熱することにより実施される。ラジカル重合開始剤としては、例えば2,2'−アゾビスイソブチロニトリル、2,2'−アゾビス−(2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2'−アゾビス−(4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル)2,2'−アゾビスメチルブチロニトリル、2,2'−アゾビスシクロヘキサンカルボニトリル、シアノメチルエチルアゾホルムアミド、2,2'−アゾビス(2,4−ジメチルプロピオン酸メチル)、2,2'−アゾビスシアノバレリック酸などのアゾ化合物;過酸化ベンゾイル、ラウロイルペルオキシド、1,1'−ビス−(t−ブチルペルオキシ)シクロヘキサン、3,5,5−トリメチルヘキサノイルパーオキシド、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエートなどの有機過酸化物ならびに過酸化水素が挙げられる。また重合助剤として、2,2,6,6−テトラメチル−1−ピペリジニルオキシ、沃素、メルカプタン、スチレンダイマー等を添加することもできる。   The radical polymerization can be performed, for example, as follows. The reaction is carried out by heating the monomer and, if necessary, another monomer to 50 to 200 ° C. with stirring in a nitrogen atmosphere in a suitable organic solvent in the presence of a radical polymerization initiator. As the radical polymerization initiator, for example, 2,2′-azobisisobutyronitrile, 2,2′-azobis- (2,4-dimethylvaleronitrile), 2,2′-azobis- (4-methoxy-2) , 4-Dimethylvaleronitrile) 2,2′-azobismethylbutyronitrile, 2,2′-azobiscyclohexanecarbonitrile, cyanomethylethylazoformamide, 2,2′-azobis (2,4-dimethylpropionic acid) Methyl), 2,2′-azobiscyanovaleric acid and other azo compounds; benzoyl peroxide, lauroyl peroxide, 1,1′-bis- (t-butylperoxy) cyclohexane, 3,5,5-trimethylhexanoyl Examples include peroxides, organic peroxides such as t-butylperoxy-2-ethylhexanoate, and hydrogen peroxide. Further, 2,2,6,6-tetramethyl-1-piperidinyloxy, iodine, mercaptan, styrene dimer or the like can be added as a polymerization aid.

また、アニオン重合は例えば次のようにして実施することができる。窒素雰囲気下、適当な有機溶媒中で、アニオン重合開始剤の存在下に、単量体を攪拌下に例えば−100℃〜50℃の温度に維持することにより実施される。アニオン重合開始剤として、例えばn−ブチルリチウム、s−ブチルリチウム、t−ブチルリチウム、エチルリチウム、エチルナトリウム、1,1−ジフェニルヘキシルリチウム、1,1−ジフェニル−3−メチルペンチルリチウム等の有機アルカリ金属が用いられる。
さらに、上記重合体の合成においては、重合開始剤を用いずに、加熱により重合反応を行なうこと、並びに、カチオン重合を行なうことも可能である。
Moreover, anionic polymerization can be implemented as follows, for example. It is carried out by maintaining the monomer under stirring in a suitable organic solvent in the presence of an anionic polymerization initiator at a temperature of, for example, -100 ° C to 50 ° C. Examples of the anionic polymerization initiator include organic compounds such as n-butyllithium, s-butyllithium, t-butyllithium, ethyllithium, ethylsodium, 1,1-diphenylhexyllithium, 1,1-diphenyl-3-methylpentyllithium, etc. Alkali metals are used.
Furthermore, in the synthesis of the above polymer, it is possible to carry out a polymerization reaction by heating without using a polymerization initiator and to carry out cationic polymerization.

得られた重合体の側鎖を加水分解することでヒドロキシスチレン単位が導入できる。この加水分解の反応に用いられる酸としては、例えば、p−トルエンスルホン酸およびその水和物、メタンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸、マロン酸、蓚酸、1,1,1−フルオロ酢酸などの有機酸;硫酸、塩酸、リン酸、臭化水素酸などの無機酸;あるいはピリジニウムp−トルエンスルホネート、アンモニウムp−トルエンスルホネート、4−メチルピリジニウムp−トルエンスルホネートの如き塩が挙げられる。
さらに、塩基としては、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム等の無機塩基;トリエチルアミン、N−メチル−2−ピロリドン、ピペリジン、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド等の有機塩基等が挙げられる。
Hydroxystyrene units can be introduced by hydrolyzing the side chain of the obtained polymer. Examples of the acid used in the hydrolysis reaction include p-toluenesulfonic acid and its hydrate, methanesulfonic acid, trifluoromethanesulfonic acid, malonic acid, succinic acid, and 1,1,1-fluoroacetic acid. Acids; inorganic acids such as sulfuric acid, hydrochloric acid, phosphoric acid, hydrobromic acid; or salts such as pyridinium p-toluenesulfonate, ammonium p-toluenesulfonate, 4-methylpyridinium p-toluenesulfonate.
Furthermore, examples of the base include inorganic bases such as potassium hydroxide, sodium hydroxide, sodium carbonate and potassium carbonate; organic bases such as triethylamine, N-methyl-2-pyrrolidone, piperidine and tetramethylammonium hydroxide.

上記重合および加水分解に用いられる適当な有機溶剤としては、アセトン、メチルエチルケトン、メチルアミルケトン等のケトン類;ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン(THF)等のエーテル類;メタノール、エタノール、プロパノール、等のアルコール類;ヘキサン、ヘプタン、オクタン等の脂肪族炭化水素類;ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類;クロロホルム、ブロモホルム、塩化メチレン、臭化メチレン、四塩化炭素等のハロゲン化アルキル類;酢酸エチル、酢酸ブチル、乳酸エチル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、セロソルブ類等のエステル類;ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、ヘキサメチルホスホロアミド等の非プロトン性極性溶剤類等が挙げられる。これらのうち、特に好適なものとしては、アセトン、メチルアミルケトン、メチルエチルケトン、テトラヒドロフラン、メタノール、エタノール、プロパノール、酢酸エチル、酢酸ブチル、乳酸エチル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等が挙げられる。   Suitable organic solvents used for the polymerization and hydrolysis include ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, and methyl amyl ketone; ethers such as diethyl ether and tetrahydrofuran (THF); alcohols such as methanol, ethanol, and propanol; Aliphatic hydrocarbons such as hexane, heptane and octane; aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene and xylene; halogenated alkyls such as chloroform, bromoform, methylene chloride, methylene bromide and carbon tetrachloride; ethyl acetate, Esters such as butyl acetate, ethyl lactate, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, cellosolves; non-prototypes such as dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, hexamethylphosphoramide Sex polar solvent such like. Among these, particularly preferred are acetone, methyl amyl ketone, methyl ethyl ketone, tetrahydrofuran, methanol, ethanol, propanol, ethyl acetate, butyl acetate, ethyl lactate, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, and the like. .

上記重合における反応温度は、開始剤種により異なる。上記アニオン重合においてアルキルリチウムを用いる場合は−100〜50℃が好ましく、さらに好ましくは−78〜30℃が好ましい。ラジカル重合においてアゾ系開始剤やパーオキサイド系開始剤を用いる場合は、開始剤の半減期が10分から30時間程度になる温度が好ましく、さらに好ましくは開始剤の半減期が30分から10時間程度になる温度である。
反応時間としては、開始剤種や反応温度により異なるが、開始剤が50%以上消費される反応時間が望ましく、多くの場合、0.5〜24時間程度である。
The reaction temperature in the polymerization varies depending on the type of initiator. When alkyl lithium is used in the anionic polymerization, it is preferably -100 to 50 ° C, more preferably -78 to 30 ° C. In the case of using an azo initiator or peroxide initiator in radical polymerization, a temperature at which the initiator half-life is about 10 minutes to about 30 hours is preferable, and more preferably, the initiator half-life is about 30 minutes to about 10 hours. Temperature.
The reaction time varies depending on the type of initiator and the reaction temperature, but the reaction time during which 50% or more of the initiator is consumed is desirable, and in many cases, about 0.5 to 24 hours.

共重合体の、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)で測定したポリスチレン換算重量平均分子量(以下、「Mw」ともいう)は、好ましくは3,000〜100,000、さらに好ましくは5,000〜60,000、特に好ましくは8,000〜40,000であり、Mwと、GPCで測定したポリスチレン換算数平均分子量(以下、「Mn」ともいう)との比(Mw/Mn)は、通常、1〜5である。
共重合体は、アルカリ不溶性またはアルカリ難溶性であって酸の作用によりアルカリ易溶性となる酸解離性基含有樹脂として使用することができる。
The polystyrene-reduced weight average molecular weight (hereinafter also referred to as “Mw”) of the copolymer measured by gel permeation chromatography (GPC) is preferably 3,000 to 100,000, more preferably 5,000 to 60. The ratio (Mw / Mn) between Mw and polystyrene-equivalent number average molecular weight (hereinafter also referred to as “Mn”) measured by GPC is usually 1 ~ 5.
The copolymer can be used as an acid-dissociable group-containing resin which is insoluble in alkali or hardly soluble in alkali and easily soluble in alkali by the action of an acid.

露光により酸を発生する感放射線性酸発生剤(以下、「酸発生剤」という)としては、(1)スルホンイミド化合物、(2)ジスルホニルメタン化合物、(3)オニウム塩化合物、(4)スルホン化合物、(5)スルホン酸エステル化合物、(6)ジアゾメタン化合物等が挙げられる。
以下に、これらの酸発生剤の例を示す。
(1)スルホンイミド化合物
スルホンイミド化合物としては、例えば、下記式(6)で表される。
上記式(6)において、R6は1価の有機基を表し、R5は2価の有機基を表す。
1価の有機基としては、置換もしくは非置換の直鎖または分岐アルキル基、置換もしくは非置換の環式アルキル基、置換もしくは非置換のアリール基、パーフルオロアルキル基等が、2価の有機基としては、置換もしくは非置換のアルキレン基、置換もしくは非置換のアルケニレン基、置換もしくは非置換のフェニレン基等が挙げられる。
Radiation-sensitive acid generators (hereinafter referred to as “acid generators”) that generate acids upon exposure include (1) sulfonimide compounds, (2) disulfonylmethane compounds, (3) onium salt compounds, (4) Examples include sulfone compounds, (5) sulfonic acid ester compounds, and (6) diazomethane compounds.
Examples of these acid generators are shown below.
(1) Sulfonimide compound As a sulfonimide compound, it represents with following formula (6), for example.
In the above formula (6), R 6 represents a monovalent organic group, and R 5 represents a divalent organic group.
Examples of the monovalent organic group include a divalent organic group such as a substituted or unsubstituted linear or branched alkyl group, a substituted or unsubstituted cyclic alkyl group, a substituted or unsubstituted aryl group, and a perfluoroalkyl group. Examples thereof include a substituted or unsubstituted alkylene group, a substituted or unsubstituted alkenylene group, a substituted or unsubstituted phenylene group, and the like.

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

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

(2)ジスルホニルメタン化合物としては、例えば、下記式(7)で表される。
式中、R7およびR8は相互に独立に直鎖状もしくは分岐状の1価の脂肪族炭化水素基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基またはヘテロ原子を有する1価の他の有機基を表し、XおよびYは相互に独立にアリール基、水素原子、直鎖状もしくは分岐状の1価の脂肪族炭化水素基またはヘテロ原子を有する1価の他の有機基を表し、かつXおよびYの少なくとも一方がアリール基であるか、もしくはXとYが相互に連結して少なくとも1個の不飽和結合を有する単環または多環を形成しているか、もしくはXとYが相互に連結して下記式(7−1)で表される基を形成している。
ただし、X'およびY'は相互に独立に水素原子、ハロゲン原子、直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、シクロアルキル基、アリール基またはアラルキル基を示すか、もしくは同一のもしくは異なる炭素原子に結合したX'とY'が相互に連結して炭素単環構造を形成しており、複数存在するX'およびY'はそれぞれ相互に同一でも異なってもよく、rは2〜10の整数である。
(2) As a disulfonylmethane compound, it represents with following formula (7), for example.
In the formula, R 7 and R 8 are each independently a linear or branched monovalent aliphatic hydrocarbon group, cycloalkyl group, aryl group, aralkyl group or other monovalent organic group having a hetero atom. X and Y each independently represent an aryl group, a hydrogen atom, a linear or branched monovalent aliphatic hydrocarbon group or another monovalent organic group having a hetero atom, and X and At least one of Y is an aryl group, or X and Y are connected to each other to form a monocyclic or polycyclic ring having at least one unsaturated bond, or X and Y are connected to each other; Thus, a group represented by the following formula (7-1) is formed.
X ′ and Y ′ each independently represent a hydrogen atom, a halogen atom, a linear or branched alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group or an aralkyl group, or bonded to the same or different carbon atoms. X ′ and Y ′ are connected to each other to form a carbon monocyclic structure, and a plurality of X ′ and Y ′ may be the same or different from each other, and r is an integer of 2 to 10. .

(3)オニウム塩化合物
オニウム塩化合物としては、例えば、ヨードニウム塩、スルホニウム塩、ホスホニウム塩、ジアゾニウム塩、アンモニウム塩、ピリジニウム塩等が挙げられる。
オニウム塩化合物の具体例としては、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムノナフルオロブタンスルホネート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムトリフルオロメタンスルホネート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムパーフルオロオクタンスルホネート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムp−トルエンスルホネート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウム10−カンファースルホネート、4−トリフルオロメチルベンゼンスルホネート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムパーフルオロベンゼンスルホネート、ジフェニルヨードニウムノナフルオロブタンスルホネート、ジフェニルヨードニウムトリフルオロメタンスルホネート、ジフェニルヨードニウムパーフルオロオクタンスルホネート、ジフェニルヨードニウムp−トルエンスルホネート、ジフェニルヨードニウムベンゼンスルホネート、ジフェニルヨードニウム10−カンファースルホネート、ジフェニルヨードニウム4−トリフルオロメチルベンゼンスルホネート、ジフェニルヨードニウムパーフルオロベンゼンスルホネート、トリフェニルスルホニウムノナフルオロブタンスルホネート、トリフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、トリフェニルスルホニウムパーフルオロオクタンスルホネート、トリフェニルスルホニウムp−トルエンスルホネート、トリフェニルスルホニウムベンゼンスルホネート、トリフェニルスルホニウム10−カンファースルホネート、トリフェニルスルホニウム4−トリフルオロメチルベンゼンスルホネート、トリフェニルスルホニウムパーフルオロベンゼンスルホネート、4−ヒドロキシフェニル・ジフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、トリ(p−メトキシフェニル)スルホニウムノナフルオロブタンスルホネート、トリ(p−メトキシフェニル)スルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、トリ(p−メトキシフェニル)スルホニウムパーフルオロオクタンスルホネート、トリ(p−メトキシフェニル)スルホニウムp−トルエンスルホネート、トリ(p−メトキシフェニル)スルホニウムベンゼンスルホネート、トリ(p−メトキシフェニル)スルホニウム10−カンファースルホネート、ビス(p−フルオロフェニル)ヨードニウムトリフルオロメタンスルホネート、ビス(p−フルオロフェニル)ヨードニウムノナフルオロメタンスルホネート、ビス(p−フルオロフェニル)ヨードニウムカンファースルホネート、(p−フルオロフェニル)(フェニル)ヨードニウムトリフルオロメタンスルホネート、トリス(p−フルオロフェニル)スルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、トリス(p−フルオロフェニル)スルホニウムp−トルエンスルホネート、(p−フルオロフェニル)ジフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート等が挙げられる。
(3) Onium salt compound Examples of the onium salt compound include iodonium salts, sulfonium salts, phosphonium salts, diazonium salts, ammonium salts, and pyridinium salts.
Specific examples of the onium salt compound include bis (4-t-butylphenyl) iodonium nonafluorobutanesulfonate, bis (4-t-butylphenyl) iodonium trifluoromethanesulfonate, and bis (4-t-butylphenyl) iodonium perfluoro. Octanesulfonate, bis (4-t-butylphenyl) iodonium p-toluenesulfonate, bis (4-t-butylphenyl) iodonium 10-camphorsulfonate, 4-trifluoromethylbenzenesulfonate, bis (4-t-butylphenyl) Iodonium perfluorobenzenesulfonate, diphenyliodonium nonafluorobutanesulfonate, diphenyliodonium trifluoromethanesulfonate, diphenyliodonium perfluoroocta Sulfonate, diphenyliodonium p-toluenesulfonate, diphenyliodoniumbenzenesulfonate, diphenyliodonium 10-camphorsulfonate, diphenyliodonium4-trifluoromethylbenzenesulfonate, diphenyliodonium perfluorobenzenesulfonate, triphenylsulfonium nonafluorobutanesulfonate, triphenylsulfonium trifluorate Lomethanesulfonate, triphenylsulfonium perfluorooctanesulfonate, triphenylsulfonium p-toluenesulfonate, triphenylsulfoniumbenzenesulfonate, triphenylsulfonium 10-camphorsulfonate, triphenylsulfonium 4-trifluoromethylbenzenesulfonate , Triphenylsulfonium perfluorobenzenesulfonate, 4-hydroxyphenyl diphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate, tri (p-methoxyphenyl) sulfonium nonafluorobutanesulfonate, tri (p-methoxyphenyl) sulfonium trifluoromethanesulfonate, tri (p-methoxy) Phenyl) sulfonium perfluorooctanesulfonate, tri (p-methoxyphenyl) sulfonium p-toluenesulfonate, tri (p-methoxyphenyl) sulfoniumbenzenesulfonate, tri (p-methoxyphenyl) sulfonium 10-camphorsulfonate, bis (p-fluoro) Phenyl) iodonium trifluoromethanesulfonate, bis (p-fluorophenyl) iodonium Nonafluoromethanesulfonate, bis (p-fluorophenyl) iodonium camphorsulfonate, (p-fluorophenyl) (phenyl) iodonium trifluoromethanesulfonate, tris (p-fluorophenyl) sulfonium trifluoromethanesulfonate, tris (p-fluorophenyl) sulfonium Examples include p-toluenesulfonate, (p-fluorophenyl) diphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate, and the like.

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

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

(6)ジアゾメタン化合物
ジアゾメタン化合物としては、例えば、下記式(8)で表される化合物が挙げられる。
式中、R9およびR10は相互に独立にアルキル基、アリール基、ハロゲン置換アルキル基、ハロゲン置換アリール基等の1価の基を示す。
(6) Diazomethane compound As a diazomethane compound, the compound represented by following formula (8) is mentioned, for example.
In the formula, R 9 and R 10 each independently represent a monovalent group such as an alkyl group, an aryl group, a halogen-substituted alkyl group, or a halogen-substituted aryl group.

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

上記酸発生剤の中で好ましい酸発生剤を以下に例示する。
ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムトリフルオロメタンスルホネート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムパーフルオロ−n−ブタンスルホネート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムp−トルエンスルホネート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウム10−カンファースルホネート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウム2−トリフルオロメチルベンゼンスルホネート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウム4−トリフルオロメチルベンゼンスルホネート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウム2,4−ジフルオロベンゼンスルホネート、トリフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、トリフェニルスルホニウムパーフルオロ−n−ブタンスルホネート、トリフェニルスルホニウムp−トルエンスルホネート、トリフェニルスルホニウム10−カンファースルホネート、トリフェニルスルホニウム2−トリフルオロメチルベンゼンスルホネート、トリフェニルスルホニウム4−トリフルオロベンゼンスルホネート、トリフェニルスルホニウム2,4−ジフルオロメチルベンゼンスルホネート、N−(トリフルオロメタンスルホニルオキシ)スクシンイミド、N−(トリフルオロメタンスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(10−カンファースルホニルオキシ)スクシンイミド、N−(10−カンファースルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミドおよびN−{(5−メチル−5−カルボキシメタンビシクロ[2.2.1]ヘプタ−2−イル)スルホニルオキシ}スクシンイミド、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムパーフルオロオクタンスルホネート、ジフェニルヨードニウムノナフルオロブタンスルホネート、ジフェニルヨードニウムトリフルオロメタンスルホネート、ジフェニルヨードニウムパーフルオロオクタンスルホネート、ジフェニルヨードニウム10−カンファースルホネート、トリフェニルスルホニウムパーフルオロオクタンスルホネート、トリ(p−メトキシフェニル)スルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、トリ(p−メトキシフェニル)スルホニウム10−カンファースルホネート、ビス(p−フルオロフェニル)ヨードニウムトリフルオロメタンスルホネート、ビス(p−フルオロフェニル)ヨードニウムノナフルオロメタンスルホネート、ビス(p−フルオロフェニル)ヨードニウムカンファースルホネート、(p−フルオロフェニル)(フェニル)ヨードニウムトリフルオロメタンスルホネート、トリス(p−フルオロフェニル)スルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、トリス(p−フルオロフェニル)スルホニウムp−トルエンスルホネート、(p−フルオロフェニル)ジフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、N−{(5−メチル−5−カルボキシメタンビシクロ[2.2.1]ヘプタ−2−イル)スルホニルオキシ}スクシンイミド、N−(ノナフルオロブチルスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(p−トルエンスルホニルオキシ)スクシンイミド、N−(ベンゼンスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、ビス(シクロヘキサンスルホニル)ジアゾメタン、ビス(3,3−ジメチル−1,5−ジオキサスピロ[5.5]ドデカン−8−スルホニル)ジアゾメタン、ビス(1,4−ジオキサスピロ[4.5]デカン−7−スルホニル)ジアゾメタン、ビス(t−ブチルスルホニル)ジアゾメタンの群から選ばれる少なくとも1種を用いるのが好ましい。
Among the acid generators, preferred acid generators are exemplified below.
Bis (4-t-butylphenyl) iodonium trifluoromethanesulfonate, bis (4-t-butylphenyl) iodonium perfluoro-n-butanesulfonate, bis (4-t-butylphenyl) iodonium p-toluenesulfonate, bis (4 -T-butylphenyl) iodonium 10-camphorsulfonate, bis (4-t-butylphenyl) iodonium 2-trifluoromethylbenzenesulfonate, bis (4-tert-butylphenyl) iodonium 4-trifluoromethylbenzenesulfonate, bis ( 4-t-butylphenyl) iodonium 2,4-difluorobenzenesulfonate, triphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate, triphenylsulfonium perfluoro-n-butanesulfonate, Riphenylsulfonium p-toluenesulfonate, triphenylsulfonium 10-camphorsulfonate, triphenylsulfonium 2-trifluoromethylbenzenesulfonate, triphenylsulfonium 4-trifluorobenzenesulfonate, triphenylsulfonium 2,4-difluoromethylbenzenesulfonate, N -(Trifluoromethanesulfonyloxy) succinimide, N- (trifluoromethanesulfonyloxy) bicyclo [2.2.1] hept-5-ene-2,3-dicarboximide, N- (10-camphorsulfonyloxy) succinimide, N- (10-camphorsulfonyloxy) bicyclo [2.2.1] hept-5-ene-2,3-dicarboximide and N-{(5-methyl-5-carboxy) Boxymethanebicyclo [2.2.1] hept-2-yl) sulfonyloxy} succinimide, bis (4-tert-butylphenyl) iodonium perfluorooctane sulfonate, diphenyliodonium nonafluorobutanesulfonate, diphenyliodonium trifluoromethanesulfonate, Diphenyliodonium perfluorooctanesulfonate, diphenyliodonium 10-camphorsulfonate, triphenylsulfonium perfluorooctanesulfonate, tri (p-methoxyphenyl) sulfonium trifluoromethanesulfonate, tri (p-methoxyphenyl) sulfonium 10-camphorsulfonate, bis (p -Fluorophenyl) iodonium trifluoromethanesulfonate, bis (p-fluoro Rophenyl) iodonium nonafluoromethanesulfonate, bis (p-fluorophenyl) iodonium camphorsulfonate, (p-fluorophenyl) (phenyl) iodonium trifluoromethanesulfonate, tris (p-fluorophenyl) sulfonium trifluoromethanesulfonate, tris (p-fluoro) Phenyl) sulfonium p-toluenesulfonate, (p-fluorophenyl) diphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate, N-{(5-methyl-5-carboxymethanebicyclo [2.2.1] hept-2-yl) sulfonyloxy} succinimide N- (nonafluorobutylsulfonyloxy) bicyclo [2.2.1] hept-5-ene-2,3-dicarboximide, N- (p-toluenesulfonyl) Oxy) succinimide, N- (benzenesulfonyloxy) bicyclo [2.2.1] hept-5-ene-2,3-dicarboximide, bis (cyclohexanesulfonyl) diazomethane, bis (3,3-dimethyl-1, At least selected from the group of 5-dioxaspiro [5.5] dodecan-8-sulfonyl) diazomethane, bis (1,4-dioxaspiro [4.5] decan-7-sulfonyl) diazomethane, bis (t-butylsulfonyl) diazomethane One type is preferably used.

本発明において、酸発生剤の使用量は、樹脂成分100重量部に対して、好ましくは0.1〜20重量部、さらに好ましくは0.5〜15重量部である。また本発明において酸発生剤は2種以上を混合して用いることができる。   In this invention, the usage-amount of an acid generator becomes like this. Preferably it is 0.1-20 weight part with respect to 100 weight part of resin components, More preferably, it is 0.5-15 weight part. In the present invention, two or more acid generators can be mixed and used.

本発明の感放射線性樹脂組成物には、アルカリ可溶性樹脂、酸拡散制御剤、その他の添加剤を配合できる。
アルカリ可溶性樹脂としては、例えば、ポリ(p−ヒドロキシスチレン)、部分水素添加ポリ(p−ヒドロキシスチレン)、ポリ(m−ヒドロキシスチレン)、ポリ(m−ヒドロキシスチレン)、(p−ヒドロキシスチレン)(m−ヒドロキシスチレン)共重合体、(p−ヒドロキシスチレン)(スチレン)共重合体、ノボラック樹脂、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸、等が挙げられる。これらの樹脂のMwとしては1000〜1000000が好ましく、さらに好ましくは2000〜100000である。これらのアルカリ可溶性樹脂は、単独でまたは2種以上を混合して用いることができる。
アルカリ可溶性樹脂の配合量は、重合体成分(A)100重量部当たり、好ましくは30重量部以下である。
The radiation-sensitive resin composition of the present invention can contain an alkali-soluble resin, an acid diffusion controller, and other additives.
Examples of the alkali-soluble resin include poly (p-hydroxystyrene), partially hydrogenated poly (p-hydroxystyrene), poly (m-hydroxystyrene), poly (m-hydroxystyrene), and (p-hydroxystyrene) ( m-hydroxystyrene) copolymer, (p-hydroxystyrene) (styrene) copolymer, novolac resin, polyvinyl alcohol, polyacrylic acid, and the like. As Mw of these resin, 1000-1 million are preferable, More preferably, it is 2000-100000. These alkali-soluble resins can be used alone or in admixture of two or more.
The blending amount of the alkali-soluble resin is preferably 30 parts by weight or less per 100 parts by weight of the polymer component (A).

酸拡散制御剤は、露光により酸発生剤から生じた酸のレジスト被膜中における拡散現象を制御し、非露光領域での好ましくない化学反応を抑制する作用を有する。このような酸拡散制御剤を使用することにより、組成物の貯蔵安定性が向上し、またレジストとして解像度が向上するとともに、PEDの変動によるレジストパターンの線幅変化を抑えることができ、プロセス安定性に極めて優れたものとなる。
酸拡散制御剤としては、レジストパターンの形成工程中の露光や加熱処理により塩基性が変化しない含窒素有機化合物が好ましい。
このような含窒素有機化合物としては、例えば、下記式(9)で表される化合物(以下、「含窒素化合物(I)」という。)、同一分子内に窒素原子を2個有するジアミノ化合物(以下、「含窒素化合物(II)」という)、窒素原子を3個以上有するジアミノ重合体(以下、「含窒素化合物(III)」という)、アミド基含有化合物、ウレア化合物、含窒素複素環化合物等が挙げられる。
式中、R11は、相互に同一でも異なってもよく、水素原子、アルキル基、アリール基またはアラルキル基(アルキル基、アリール基、アラルキル基等の水素原子が、例えば、ヒドロキシ基など、官能基で置換されている場合を含む。
The acid diffusion control agent controls the diffusion phenomenon in the resist film of the acid generated from the acid generator by exposure, and has an action of suppressing an undesirable chemical reaction in the non-exposed region. By using such an acid diffusion control agent, the storage stability of the composition is improved, the resolution of the resist is improved, and the change of the line width of the resist pattern due to the fluctuation of PED can be suppressed, thereby stabilizing the process. It is extremely excellent in properties.
As the acid diffusion controller, a nitrogen-containing organic compound whose basicity does not change by exposure or heat treatment in the resist pattern forming step is preferable.
As such a nitrogen-containing organic compound, for example, a compound represented by the following formula (9) (hereinafter referred to as “nitrogen-containing compound (I)”), a diamino compound having two nitrogen atoms in the same molecule ( Hereinafter referred to as “nitrogen-containing compound (II)”, diamino polymer having 3 or more nitrogen atoms (hereinafter referred to as “nitrogen-containing compound (III)”), amide group-containing compound, urea compound, nitrogen-containing heterocyclic compound Etc.
In the formula, R 11 may be the same as or different from each other, and a hydrogen atom, an alkyl group, an aryl group, or an aralkyl group (a hydrogen atom such as an alkyl group, an aryl group, or an aralkyl group is a functional group such as a hydroxy group) Including the case where it is replaced with.

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

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

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

また酸拡散制御剤として、酸解離性基を持つ塩基前駆体を用いることもできる。具体的にはN―(t−ブトキシカルボニル)ピペリジン、N―(t−ブトキシカルボニル)イミダゾール、N―(t−ブトキシカルボニル)ベンズイミダゾール、N―(t−ブトキシカルボニル)2フェニルベンズイミダゾール、N―(t−ブトキシカルボニル)ジオクチルアミン、N―(t−ブトキシカルボニル)ジエタノールアミン、N―(t−ブトキシカルボニル)ジシクロヘキシルアミン、N―(t−ブトキシカルボニル)ジフェニルアミン等が挙げられる。   A base precursor having an acid dissociable group can also be used as the acid diffusion controller. Specifically, N- (t-butoxycarbonyl) piperidine, N- (t-butoxycarbonyl) imidazole, N- (t-butoxycarbonyl) benzimidazole, N- (t-butoxycarbonyl) 2-phenylbenzimidazole, N- (T-Butoxycarbonyl) dioctylamine, N- (t-butoxycarbonyl) diethanolamine, N- (t-butoxycarbonyl) dicyclohexylamine, N- (t-butoxycarbonyl) diphenylamine and the like can be mentioned.

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

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

本発明の感放射線性樹脂組成物は、その使用に際して、全固形分の濃度が、例えば0.〜50重量%、好ましくは1〜40重量%になるように、溶剤に均一に溶解したのち、例えば孔径200nm程度のフィルターでろ過することにより、組成物溶液として調製される。
上記組成物溶液の調製に使用される溶剤としては、例えば、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノ−n−プロピルエーテルアセテート、エチレングリコールモノ−n−ブチルエーテルアセテート等のエチレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類;プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノ−n−プロピルエーテル、プロピレングリコールモノ−n−ブチルエーテル等のプロピレングリコールモノアルキルエーテル類;プロピレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールジエチルエーテル、プロピレングリコールジ−n−プロピルエーテル、プロピレングリコールジ−n−ブチルエーテル等のプロピレングリコールジアルキルエーテル類;プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノ−n−プロピルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノ−n−ブチルエーテルアセテート等のプロピレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類;乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸n−プロピル、乳酸i−プロピル等の乳酸エステル類;ぎ酸n−アミル、ぎ酸i−アミル、酢酸エチル、酢酸n−プロピル、酢酸i−プロピル、酢酸n−ブチル、酢酸i−ブチル、酢酸n−アミル、酢酸i−アミル、プロピオン酸i−プロピル、プロピオン酸n−ブチル、プロピオン酸i−ブチル等の脂肪族カルボン酸エステル類;ヒドロキシ酢酸エチル、2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオン酸エチル、2−ヒドロキシ−3−メチル酪酸メチル、メトキシ酢酸エチル、エトキシ酢酸エチル、3−メトキシプロピオン酸メチル、3−メトキシプロピオン酸エチル、3−エトキシプロピオン酸メチル、3−エトキシプロピオン酸エチル、3−メトキシブチルアセテート、3−メチル−3−メトキシブチルアセテート、3−メチル−3−メトキシブチルプロピオネート、3−メチル−3−メトキシブチルブチレート、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル等の他のエステル類;トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類;メチルエチルケトン、メチルプロピルケトン、メチルブチルケトン、2−ヘプタノン、3−ヘプタノン、4−ヘプタノン、シクロヘキサノン等のケトン類;N−メチルホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、N−メチルアセトアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドン等のアミド類;γ−ブチロラクン等のラクトン類が挙げられる。
これらの溶剤は、単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。
When the radiation-sensitive resin composition of the present invention is used, the total solid content is, for example, 0. It is prepared as a composition solution by uniformly dissolving in a solvent so as to be ˜50 wt%, preferably 1 to 40 wt%, and then filtering through a filter having a pore size of about 200 nm, for example.
Examples of the solvent used for the preparation of the composition solution include ethylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol monoethyl ether acetate, ethylene glycol mono-n-propyl ether acetate, ethylene glycol mono-n-butyl ether acetate and the like. Glycol monoalkyl ether acetates; propylene glycol monoalkyl ethers such as propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, propylene glycol mono-n-propyl ether, propylene glycol mono-n-butyl ether; propylene glycol dimethyl ether, propylene glycol diethyl Ether, propylene glycol di-n-propyl ether, propylene Propylene glycol dialkyl ethers such as recall di-n-butyl ether; propylene glycol monoalkyl such as propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monoethyl ether acetate, propylene glycol mono-n-propyl ether acetate, propylene glycol mono-n-butyl ether acetate Ether acetates; lactate esters such as methyl lactate, ethyl lactate, n-propyl lactate, i-propyl lactate; n-amyl formate, i-amyl formate, ethyl acetate, n-propyl acetate, i-propyl acetate, Aliphatic carboxylates such as n-butyl acetate, i-butyl acetate, n-amyl acetate, i-amyl acetate, i-propyl propionate, n-butyl propionate and i-butyl propionate Ethyl hydroxyacetate, ethyl 2-hydroxy-2-methylpropionate, methyl 2-hydroxy-3-methylbutyrate, ethyl methoxyacetate, ethyl ethoxyacetate, methyl 3-methoxypropionate, ethyl 3-methoxypropionate, Methyl 3-ethoxypropionate, ethyl 3-ethoxypropionate, 3-methoxybutyl acetate, 3-methyl-3-methoxybutyl acetate, 3-methyl-3-methoxybutylpropionate, 3-methyl-3-methoxybutyl Other esters such as butyrate, methyl acetoacetate, ethyl acetoacetate, methyl pyruvate, ethyl pyruvate; aromatic hydrocarbons such as toluene, xylene; methyl ethyl ketone, methyl propyl ketone, methyl butyl ketone, 2-heptanone, 3-heptanone, 4 Ketones such as heptanone and cyclohexanone; amides such as N-methylformamide, N, N-dimethylformamide, N-methylacetamide, N, N-dimethylacetamide and N-methylpyrrolidone; lactones such as γ-butyrolacun Can be mentioned.
These solvents can be used alone or in admixture of two or more.

本発明の感放射線性樹脂組成物からレジストパターンを形成する際には、前述したようにして調製された組成物溶液を、回転塗布、流延塗布、ロール塗布等の適宜の塗布手段によって、例えば、シリコンウエハー、アルミニウムで被覆されたウエハー等の基板上に塗布することにより、レジスト被膜を形成し、場合により予め70℃〜160℃程度の温度で加熱処理(以下、「PB」という)を行なった後、所定のマスクパターンを介して露光する。その際に使用される放射線として、酸発生剤の種類に応じ、例えば、F2エキシマレーザー(波長157nm)、ArFエキシマレーザー(波長193nm)やKrFエキシマレーザー(波長248nm)等の遠紫外線、シンクロトロン放射線等のX線、電子線等の荷電粒子線を適宜選択し使用する。また、露光量等の露光条件は、感放射線性樹脂組成物の配合組成、各添加剤の種類等に応じて、適宜選定される。本発明においては、KrFエキシマレーザー(波長248nm)等の遠紫外線が好適に用いられる。 When forming a resist pattern from the radiation-sensitive resin composition of the present invention, the composition solution prepared as described above is applied by appropriate coating means such as spin coating, cast coating, roll coating, etc. A resist film is formed by coating on a substrate such as a silicon wafer or a wafer coated with aluminum, and a heat treatment (hereinafter referred to as “PB”) is performed at a temperature of about 70 ° C. to 160 ° C. in some cases. After that, exposure is performed through a predetermined mask pattern. The radiation used in this case depends on the type of the acid generator, for example, far ultraviolet rays such as F 2 excimer laser (wavelength 157 nm), ArF excimer laser (wavelength 193 nm), KrF excimer laser (wavelength 248 nm), and synchrotron. X-rays such as radiation, and charged particle beams such as electron beams are appropriately selected and used. Moreover, exposure conditions, such as exposure amount, are suitably selected according to the compounding composition of a radiation sensitive resin composition, the kind of each additive, etc. In the present invention, far ultraviolet rays such as KrF excimer laser (wavelength 248 nm) are preferably used.

本発明においては、高精度の微細パターンを安定して形成するために、露光後に、70〜160℃の温度で30秒以上加熱処理(以下、「PEB」という)を行なうことが好ましい。この場合、露光後ベークの温度が70℃未満では、基板の種類による感度のばらつきが広がるおそれがある。
その後、アルカリ現像液で10〜50℃、10〜200秒、好ましくは15〜30℃、15〜100秒、特に好ましくは20〜25℃、15〜90秒の条件で現像することにより所定のレジストパターンを形成させる。
アルカリ現像液としては、例えば、テトラアルキルアンモニウムヒドロキシド類などのアルカリ性化合物を、通常、1〜10重量%、好ましくは1〜5重量%、特に好ましくは1〜3重量%の濃度となるよう溶解したアルカリ性水溶液が使用される。
また、上記アルカリ性水溶液からなる現像液には、例えばメタノール、エタノール等の水溶性有機溶剤や界面活性剤を適宜添加することもできる。なお、レジストパターンの形成に際しては、環境雰囲気中に含まれる塩基性不純物等の影響を防止するため、レジスト被膜上に保護膜を設けることもできる。
In the present invention, in order to stably form a high-precision fine pattern, it is preferable to perform a heat treatment (hereinafter referred to as “PEB”) for 30 seconds or more at a temperature of 70 to 160 ° C. after exposure. In this case, if the post-exposure baking temperature is less than 70 ° C., there is a possibility that the variation in sensitivity depending on the type of the substrate is widened.
Thereafter, the resist is developed with an alkali developer at 10 to 50 ° C. for 10 to 200 seconds, preferably 15 to 30 ° C., 15 to 100 seconds, particularly preferably 20 to 25 ° C. and 15 to 90 seconds. A pattern is formed.
As an alkaline developer, for example, an alkaline compound such as a tetraalkylammonium hydroxide is usually dissolved in a concentration of 1 to 10% by weight, preferably 1 to 5% by weight, particularly preferably 1 to 3% by weight. Alkaline aqueous solution is used.
In addition, a water-soluble organic solvent such as methanol or ethanol or a surfactant can be appropriately added to the developer composed of the alkaline aqueous solution. In forming the resist pattern, a protective film can be provided on the resist film in order to prevent the influence of basic impurities contained in the environmental atmosphere.

実施例1
p−アセトキシスチレン103g、下記式(2−1)で表される単量体30g、p−t−ブトキシスチレン15g、アゾビスイソブチロニトリル(以下、AIBNと略称する)8gおよびt−ドデシルメルカプタン1gを、プロピレングリコールモノメチルエーテル200gに溶解したのち、窒素雰囲気下、反応温度を70℃に保持して、16時間重合させた。重合後、反応溶液を大量のn−ヘキサン中に滴下して、生成共重合体を凝固精製した。
次いで、この共重合体に、再度プロピレングリコールモノメチルエーテル150gを加えたのち、さらにメタノール300g、トリエチルアミン80g、水15gを加えて、沸点にて還流させながら、8時間加水分解反応を行なった。反応後、溶剤およびトリエチルアミンを減圧留去し、得られた共重合体をアセトンに溶解したのち、大量の水中に滴下して凝固させ、生成した白色粉末をろ過して、減圧下50℃で一晩乾燥した。
Example 1
103 g of p-acetoxystyrene, 30 g of a monomer represented by the following formula (2-1), 15 g of pt-butoxystyrene, 8 g of azobisisobutyronitrile (hereinafter abbreviated as AIBN), and t-dodecyl mercaptan After 1 g was dissolved in 200 g of propylene glycol monomethyl ether, polymerization was carried out for 16 hours while maintaining the reaction temperature at 70 ° C. in a nitrogen atmosphere. After the polymerization, the reaction solution was dropped into a large amount of n-hexane to coagulate and purify the resulting copolymer.
Next, 150 g of propylene glycol monomethyl ether was added to the copolymer, and then 300 g of methanol, 80 g of triethylamine, and 15 g of water were further added, and a hydrolysis reaction was performed for 8 hours while refluxing at the boiling point. After the reaction, the solvent and triethylamine were distilled off under reduced pressure, and the obtained copolymer was dissolved in acetone, then dripped into a large amount of water to solidify, and the resulting white powder was filtered and filtered at 50 ° C. under reduced pressure. Dried overnight.

得られた共重合体は、Mwが18,000、Mw/Mnが2.0であり、13C−NMR分析の結果、p−ヒドロキシスチレンと下記式(2−1)で表される単量体とp−t−ブトキシスチレンの共重合モル比が75:15:10であった。この共重合体を、樹脂(A−1)とする。
樹脂(A−1)および以下の各実施例および参考合成例で得た各重合体のMwおよびMnの測定は、東ソー(株)社製GPCカラム(G2000HXL2本、G3000HXL1本、G4000HXL1本)を用い、流量1.0ミリリットル/分、溶出溶剤テトラヒドロフラン、カラム温度40℃の分析条件で、単分散ポリスチレンを標準とするゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定した。
The obtained copolymer has Mw of 18,000 and Mw / Mn of 2.0. As a result of 13 C-NMR analysis, p-hydroxystyrene and a monomer represented by the following formula (2-1) are used. The copolymer molar ratio of the product and pt-butoxystyrene was 75:15:10. This copolymer is referred to as “resin (A-1)”.
Measurement of Resin (A-1) and the following Mw and Mn of the polymers obtained in the Examples and Reference Synthesis Examples, Tosoh Co., Ltd. GPC column (G2000H XL 2 present, one G3000H XL, G4000H The measurement was performed by gel permeation chromatography (GPC) using monodisperse polystyrene as a standard under the analysis conditions of a flow rate of 1.0 ml / min, an elution solvent tetrahydrofuran, and a column temperature of 40 ° C.

実施例2
実施例1と同様の方法で、以下に示す単量体を用いて共重合体を合成し、それぞれ樹脂(A−2)〜樹脂(A−9)とした。なお、樹脂(A−3)および樹脂(A−4)については、対応する対応する共重合体にエチルビニルエーテルおよびブトキシカルボニル基を付加させる一般的な方法で行なった。
Example 2
Copolymers were synthesized in the same manner as in Example 1 using the monomers shown below to obtain resins (A-2) to (A-9), respectively. In addition, about the resin (A-3) and the resin (A-4), it carried out by the general method of adding an ethyl vinyl ether and a butoxycarbonyl group to a corresponding corresponding copolymer.

樹脂(A−2):p−ヒドロキシスチレン/上記式(1−1)で表される単量体/p−t−ブトキシスチレン=70/20/10(共重合モル比)、Mw=16,000、Mw/Mn=1.8の共重合体。
樹脂(A−3):p−ヒドロキシスチレン/上記式(3−1)で表される単量体/p−(1−エトキシエトキシ)スチレン=70/15/15(共重合モル比)、Mw=21,000、Mw/Mn=2.1の共重合体。
樹脂(A−4):p−ヒドロキシスチレン/上記式(2−2)で表される単量体/t−ブトキシカルボニルオキシスチレン=70/15/15(共重合モル比)、Mw=21,000、Mw/Mn=2.1の共重合体。
樹脂(A−5):p−ヒドロキシスチレン/上記式(2−3)で表される単量体/p−t−ブトキシスチレン=70/20/10(共重合モル比)、Mw=17,000、Mw/Mn=1.8の共重合体。
樹脂(A−6):p−ヒドロキシスチレン/上記式(1−1)で表される単量体/上記式(2−1)で表される単量体/p−t−ブトキシスチレン=70/10/10/10(共重合モル比)、Mw=19,000、Mw/Mn=2.2の共重合体。
樹脂(A−7):p−ヒドロキシスチレン/上記式(2−1)で表される単量体/上記式(3−1)で表される単量体/p−t−ブトキシスチレン=70/10/5/15(共重合モル比)、Mw=18,000、Mw/Mn=2.0の共重合体。
樹脂(A−8):p−ヒドロキシスチレン/上記式(1−1)で表される単量体/上記式(3−1)で表される単量体/p−t−ブトキシスチレン=70/20/5/5(共重合モル比)、Mw=17,000、Mw/Mn=2.2の共重合体。
樹脂(A−9):p−ヒドロキシスチレン/上記式(1−1)で表される単量体/上記式(2−1)で表される単量体/上記式(3−1)で表される単量体/p−t−ブトキシスチレン=70/10/5/5/10(共重合モル比)、Mw=17,000、Mw/Mn=2.3の共重合体。
Resin (A-2): p-hydroxystyrene / monomer represented by the above formula (1-1) / pt-butoxystyrene = 70/20/10 (copolymerization molar ratio), Mw = 16, 000, Mw / Mn = 1.8 copolymer.
Resin (A-3): p-hydroxystyrene / monomer represented by the above formula (3-1) / p- (1-ethoxyethoxy) styrene = 70/15/15 (copolymerization molar ratio), Mw = 21,000, Mw / Mn = 2.1 copolymer.
Resin (A-4): p-hydroxystyrene / monomer represented by the above formula (2-2) / t-butoxycarbonyloxystyrene = 70/15/15 (copolymerization molar ratio), Mw = 21, 000, Mw / Mn = 2.1 copolymer.
Resin (A-5): p-hydroxystyrene / monomer represented by the above formula (2-3) / pt-butoxystyrene = 70/20/10 (copolymerization molar ratio), Mw = 17, 000, Mw / Mn = 1.8 copolymer.
Resin (A-6): p-hydroxystyrene / monomer represented by the above formula (1-1) / monomer represented by the above formula (2-1) / pt-butoxystyrene = 70 / 10/10/10 (copolymer molar ratio), Mw = 19000, Mw / Mn = 2.2.
Resin (A-7): p-hydroxystyrene / monomer represented by the above formula (2-1) / monomer represented by the above formula (3-1) / pt-butoxystyrene = 70 / 10/5/15 (copolymerization molar ratio), Mw = 18,000, Mw / Mn = 2.0.
Resin (A-8): p-hydroxystyrene / monomer represented by the above formula (1-1) / monomer represented by the above formula (3-1) / pt-butoxystyrene = 70 / 20/5/5 (copolymerization molar ratio), Mw = 17,000, Mw / Mn = 2.2.
Resin (A-9): p-hydroxystyrene / monomer represented by the above formula (1-1) / monomer represented by the above formula (2-1) / in the above formula (3-1) Copolymers represented by monomers / pt-butoxystyrene = 70/10/5/5/10 (copolymerization molar ratio), Mw = 17,000, and Mw / Mn = 2.3.

参考合成例1
実施例1と同様の方法で、以下に示す単量体を用いて共重合体を合成し、それぞれ樹脂(A−10)〜樹脂(A−11)とした。
樹脂(A−10):p−ヒドロキシスチレン/上記式(2−1)で表される単量体=75/25(共重合モル比)、Mw=17,000、Mw/Mn=2.0の共重合体。
樹脂(A−11):p−ヒドロキシスチレン/p−t−ブトキシスチレン=70/30(共重合モル比)、Mw=18,000、Mw/Mn=2.1の共重合体。
Reference synthesis example 1
Copolymers were synthesized in the same manner as in Example 1 using the monomers shown below to obtain resins (A-10) to (A-11), respectively.
Resin (A-10): p-hydroxystyrene / monomer represented by the above formula (2-1) = 75/25 (copolymerization molar ratio), Mw = 17,000, Mw / Mn = 2.0 Copolymer.
Resin (A-11): p-hydroxystyrene / pt-butoxystyrene = 70/30 (copolymerization molar ratio), Mw = 18,000, Mw / Mn = 2.1 copolymer.

実施例3〜実施例11および比較例1〜比較例2
表1(但し、部は重量に基づく)に示す各成分を表1に示した量で混合して均一溶液としたのち、孔径200nmのメンブランフィルターでろ過して、組成物溶液を調製した。以下の操作は東京エレクトロン社製クリーントラックACT−8内で行なった。日産化学社製DUV42を60nmになるようにスピンコートして190℃で60秒間ベークしたシリコンウエハー上に、上記組成物溶液をスピンコートした後、表2に示す条件でPBを行なって、膜厚270nmのレジスト被膜を形成した。
次いで、(株)ニコン製スキャナーNSR−S203B(開口数0.68、σ0.75、2/3輪帯照明)を用いて、8%ハーフトーンマスクを用いて露光したのち、表2に示す条件でPEBを行なった。その後、2.38重量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液を用い、23℃で30秒間、E3ノズルを用いてパドル法により現像したのち、純水で水洗し、乾燥して、レジストパターンを形成した。各レジストの評価結果を、表2に示す。
Examples 3 to 11 and Comparative Examples 1 to 2
The components shown in Table 1 (where parts are based on weight) were mixed in the amounts shown in Table 1 to obtain a uniform solution, and then filtered through a membrane filter having a pore size of 200 nm to prepare a composition solution. The following operation was performed in a clean truck ACT-8 manufactured by Tokyo Electron. The composition solution was spin-coated on a silicon wafer spin-coated with Nissan Chemical Co. DUV42 at 60 nm and baked at 190 ° C. for 60 seconds, and then PB was performed under the conditions shown in Table 2 to obtain a film thickness. A 270 nm resist film was formed.
Next, using a Nikon scanner NSR-S203B (numerical aperture 0.68, σ 0.75, 2/3 annular illumination), using an 8% halftone mask, the conditions shown in Table 2 were obtained. PEB was performed. Thereafter, a 2.38 wt% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution was used and developed by a paddle method using an E3 nozzle at 23 ° C. for 30 seconds, followed by washing with pure water and drying to form a resist pattern. Table 2 shows the evaluation results of each resist.

表1中の酸発生剤(B)、酸拡散制御剤(C)および溶剤(D)は、下記のとおりである。
酸発生剤(B):
B−1:ジフェニルヨードニウム 10−カンファースルホネート
B−2:ジフェニル ヨードニウムトリフルオロメタンスルホネート
B−3:N−(トリフルオロメタンスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド
B−4:ビス(シクロヘキシルスルホニル)ジアゾメタン
B−5:ビス(t-ブチルスルホニル)ジアゾメタン
B−6:トリフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート
酸拡散制御剤(C):
C−1:トリ−n−オクチルアミン
C−2:トリエタノールアミン
C−3:2−フェニルピリジン
C−4:2−フェニルベンズイミダゾール
溶剤(D):
D−1:乳酸エチル
D−2:3−エトキシプロピオン酸エチル
D−3:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート
The acid generator (B), acid diffusion controller (C) and solvent (D) in Table 1 are as follows.
Acid generator (B):
B-1: Diphenyliodonium 10-camphorsulfonate B-2: Diphenyliodonium trifluoromethanesulfonate B-3: N- (trifluoromethanesulfonyloxy) bicyclo [2.2.1] hept-5-ene-2,3-di Carboximide B-4: Bis (cyclohexylsulfonyl) diazomethane B-5: Bis (t-butylsulfonyl) diazomethane B-6: Triphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate diffusion control agent (C):
C-1: tri-n-octylamine C-2: triethanolamine C-3: 2-phenylpyridine C-4: 2-phenylbenzimidazole solvent (D):
D-1: Ethyl lactate D-2: Ethyl 3-ethoxypropionate D-3: Propylene glycol monomethyl ether acetate

ここで、各レジストの評価は下記の要領で実施した。
(1)感度:
シリコンウエハー上に形成したレジスト被膜に露光して、直ちにPEBを行ない、その後アルカリ現像し、水洗し、乾燥して、レジストパターンを形成したとき、線幅160nm、ライン・アンド・スペースパターン(1L1S)を1対1の線幅に形成する露光量を最適露光量とし、この最適露光量により感度を評価した。
(2)解像度:
上記最適露光量における加工可能な最小寸法を解像度とした。
(3)ラインエンドフォアショートニング(LEF):
116nmのライン・アンド・スペースパターン(1L1S)を最適露光量で露光し、走査型電子顕微鏡にて観察した。観察結果を図2に示す。先端の白く見える部分の長さ(a)を測定して、25本ラインの中央の15本の平均値をLEF値とした。
Here, each resist was evaluated in the following manner.
(1) Sensitivity:
The resist film formed on the silicon wafer is exposed to light, immediately subjected to PEB, then developed with alkali, washed with water and dried to form a resist pattern. When a resist pattern is formed, a line width of 160 nm, a line and space pattern (1L1S) The exposure amount for forming a line width of 1: 1 was set as the optimum exposure amount, and the sensitivity was evaluated based on the optimum exposure amount.
(2) Resolution:
The minimum dimension that can be processed at the optimum exposure amount was defined as the resolution.
(3) Line end foreshortening (LEF):
A 116 nm line and space pattern (1L1S) was exposed with an optimal exposure amount, and observed with a scanning electron microscope. The observation results are shown in FIG. The length (a) of the white portion at the tip was measured, and the average value of the center of the 25 lines was taken as the LEF value.

本発明の感放射線性樹脂組成物は、活性放射線、例えばKrFエキシマレーザー、ArFエキシマレーザーあるいはF2エキシマレーザーに代表される遠紫外線に感応する化学増幅型レジストとして、解像度およびLEF耐性に優れた感放射線性樹脂組成物を提供でき、今後ますます微細化が進行するとみられる集積回路素子の製造に代表される微細加工の分野で極めて好適に使用することができる。 The radiation-sensitive resin composition of the present invention is a chemically amplified resist that is sensitive to actinic radiation, for example, far ultraviolet rays typified by KrF excimer laser, ArF excimer laser, or F 2 excimer laser. A radiation resin composition can be provided, and can be used very suitably in the field of microfabrication represented by the manufacture of integrated circuit elements that are expected to be increasingly miniaturized in the future.

ラインパターンの模式図である。It is a schematic diagram of a line pattern. ラインパターンの走査型電子顕微鏡写真である。It is a scanning electron micrograph of a line pattern.

符号の説明Explanation of symbols

1 基板
2 レジストパターン
1 Substrate 2 Resist pattern

Claims (2)

下記式(1)、式(2)および式(3)でそれぞれ表される繰返し単位の中から選ばれる少なくとも1つの繰返し単位、下記式(4)で表される繰返し単位、および下記式(5)で表される繰返し単位を含み、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーで測定したポリスチレン換算重量平均分子量が3,000〜100,000であることを特徴とする共重合体。
(式(1)、式(2)および式(3)において、R1は水素原子またはメチル基を表し、R2は炭素数1〜8の直鎖状または分岐状の1価のアルキル基を表す。)
(式(4)において、R3は1価の有機基を表し、kは1〜3の整数、lは0〜2の整数を表す。)
(式(5)において、R4は酸解離性基を表す。)
At least one repeating unit selected from repeating units represented by the following formula (1), formula (2) and formula (3), a repeating unit represented by the following formula (4), and the following formula (5) And a polystyrene-converted weight average molecular weight measured by gel permeation chromatography is 3,000 to 100,000.
(In Formula (1), Formula (2), and Formula (3), R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group, and R 2 represents a linear or branched monovalent alkyl group having 1 to 8 carbon atoms. Represents.)
(In the formula (4), R 3 represents a monovalent organic group, k represents an integer of 1 to 3, and l represents an integer of 0 to 2.)
(In the formula (5), R 4 represents an acid dissociable group.)
アルカリ不溶性またはアルカリ難溶性であって酸の作用によりアルカリ易溶性となる酸解離性基含有樹脂(A)と、感放射線性酸発生剤(B)とを含有する感放射線性樹脂組成物であって、
前記酸解離性基含有樹脂(A)が請求項1記載の共重合体であることを特徴とする感放射線性樹脂組成物。
A radiation-sensitive resin composition comprising an acid-dissociable group-containing resin (A) that is insoluble in alkali or hardly soluble in alkali and easily soluble in alkali by the action of an acid, and a radiation-sensitive acid generator (B). And
The radiation-sensitive resin composition, wherein the acid-dissociable group-containing resin (A) is the copolymer according to claim 1.
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