JP2008145667A - Positive resist composition for liquid immersion exposure and method of forming resist pattern - Google Patents

Positive resist composition for liquid immersion exposure and method of forming resist pattern Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a positive resist composition for liquid immersion exposure that can form a resist film having a high surface hydrophobicity and excelling in lithography performance, and a method of forming a resist pattern. <P>SOLUTION: The positive resist composition for liquid immersion exposure comprises (A) resin component whose alkali solubility is increased by the action of an acid; (B) acid generator component capable of generating an acid when exposed to light; and (C) resin component containing a fluorine atom but not having any acid dissociative group, wherein the resin component (A) contains (A1) resin having (a) constituent unit derived from acrylic acid but not containing a fluorine atom, and wherein the resin component (C) contains (C1) noncircular-principal chain resin and (C2) circular-principal-chain resin. The method of forming a resist pattern includes a step of forming a resist film on a support using the resist composition; a step of subjecting the resist film to liquid immersion exposure; and a step of forming a resist pattern by developing the resist film. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、液浸露光(Liquid Immersion Lithography)に用いられる液浸露光用ポジ型レジスト組成物およびレジストパターン形成方法に関する。   The present invention relates to a positive resist composition for liquid immersion exposure and a method for forming a resist pattern, which are used for liquid immersion lithography.

リソグラフィー技術においては、例えば基板の上にレジスト材料からなるレジスト膜を形成し、該レジスト膜に対し、所定のパターンが形成されたマスクを介して、光、電子線等の放射線にて選択的露光を行い、現像処理を施すことにより、前記レジスト膜に所定形状のレジストパターンを形成する工程が行われる。
半導体素子の微細化に伴い、露光光源の短波長化と投影レンズの高開口数(高NA)化が進み、現在では193nmの波長を有するArFエキシマレーザーを光源とするNA=0.84の露光機が開発されている。露光光源の短波長化に伴い、レジスト材料には、露光光源に対する感度、微細な寸法のパターンを再現できる解像性等のリソグラフィー特性の向上が求められる。このような要求を満たすレジスト材料として、酸の作用によりアルカリ可溶性が変化するベース樹脂と、露光により酸を発生する酸発生剤とを含有する化学増幅型レジストが用いられている。
現在、ArFエキシマレーザーリソグラフィー等において使用される化学増幅型レジストのベース樹脂としては、193nm付近における透明性に優れることから、(メタ)アクリル酸エステルから誘導される構成単位を主鎖に有する樹脂(アクリル系樹脂)などが一般的に用いられている。ここで、「(メタ)アクリル酸」とは、α位に水素原子が結合したアクリル酸と、α位にメチル基が結合したメタクリル酸の一方あるいは両方を意味する。「(メタ)アクリル酸エステル」とは、α位に水素原子が結合したアクリル酸エステルと、α位にメチル基が結合したメタクリル酸エステルの一方あるいは両方を意味する。
「(メタ)アクリレート」とは、α位に水素原子が結合したアクリレートと、α位にメチル基が結合したメタクリレートの一方あるいは両方を意味する。
In lithography technology, for example, a resist film made of a resist material is formed on a substrate, and the resist film is selectively exposed to radiation such as light or an electron beam through a mask on which a predetermined pattern is formed. And a development process is performed to form a resist pattern having a predetermined shape on the resist film.
Along with the miniaturization of semiconductor elements, the wavelength of an exposure light source has been shortened and the projection lens has a high numerical aperture (high NA). A machine has been developed. Along with the shortening of the wavelength of the exposure light source, the resist material is required to be improved in lithography characteristics such as sensitivity to the exposure light source and resolution capable of reproducing a pattern with a fine dimension. As a resist material satisfying such requirements, a chemically amplified resist containing a base resin whose alkali solubility is changed by the action of an acid and an acid generator that generates an acid upon exposure is used.
Currently, as a base resin for a chemically amplified resist used in ArF excimer laser lithography and the like, a resin having a structural unit derived from a (meth) acrylate ester in the main chain because of its excellent transparency near 193 nm ( Acrylic resin) is generally used. Here, “(meth) acrylic acid” means one or both of acrylic acid having a hydrogen atom bonded to the α-position and methacrylic acid having a methyl group bonded to the α-position. “(Meth) acrylic acid ester” means one or both of an acrylic acid ester having a hydrogen atom bonded to the α-position and a methacrylic acid ester having a methyl group bonded to the α-position.
“(Meth) acrylate” means one or both of an acrylate having a hydrogen atom bonded to the α-position and a methacrylate having a methyl group bonded to the α-position.

解像性の更なる向上のための手法の1つとして、露光機の対物レンズと試料との間に、空気よりも高屈折率の液体(液浸媒体)を介在させて露光(浸漬露光)を行うリソグラフィー法、所謂、液浸リソグラフィー(Liquid Immersion Lithography。以下、液浸露光という。)が知られている(たとえば非特許文献1参照。)。
液浸露光によれば、同じ露光波長の光源を用いても、より短波長の光源を用いた場合や高NAレンズを用いた場合と同様の高解像性を達成でき、しかも焦点深度幅の低下もないといわれている。また、液浸露光は、既存の露光装置を用いて行うことができる。そのため、液浸露光は、低コストで、高解像性で、かつ焦点深度幅にも優れるレジストパターンの形成を実現できると予想され、多額な設備投資を必要とする半導体素子の製造において、コスト的にも、解像度等のリソグラフィー特性的にも、半導体産業に多大な効果を与えるものとして大変注目されている。
液浸露光は、あらゆるパターン形状の形成において有効であり、更に、現在検討されている位相シフト法、変形照明法などの超解像技術と組み合わせることも可能であるとされている。現在、液浸露光技術としては、主に、ArFエキシマレーザーを光源とする技術が活発に研究されている。また、現在、液浸媒体としては、主に水が検討されている。
As one of the methods for further improving the resolution, exposure (immersion exposure) is performed by interposing a liquid (immersion medium) having a higher refractive index than air between the objective lens of the exposure machine and the sample. A so-called immersion lithography (hereinafter referred to as “immersion exposure”) is known (for example, see Non-Patent Document 1).
According to immersion exposure, even when a light source having the same exposure wavelength is used, the same high resolution as when using a light source with a shorter wavelength or using a high NA lens can be achieved, and the depth of focus can be reduced. It is said that there is no decline. Moreover, immersion exposure can be performed using an existing exposure apparatus. For this reason, immersion exposure is expected to be able to form resist patterns with low cost, high resolution, and excellent depth of focus. In particular, in terms of lithography characteristics such as resolution, the semiconductor industry is attracting a great deal of attention.
Immersion exposure is effective in forming all pattern shapes, and can be combined with super-resolution techniques such as the phase shift method and the modified illumination method that are currently being studied. Currently, as an immersion exposure technique, a technique mainly using an ArF excimer laser as a light source is being actively researched. Currently, water is mainly studied as an immersion medium.

近年、含フッ素化合物について、その撥水性、透明性等の特性が着目され、様々な分野での研究開発が活発に行われている。たとえばレジスト材料分野では、現在、ポジ型の化学増幅型レジストのベース樹脂として用いるために、含フッ素高分子化合物に、メトキシメチル基、tert−ブチル基、tert−ブチルオキシカルボニル基等の酸不安定性基を導入することが行われている。しかし、かかるフッ素系高分子化合物をポジ型レジスト組成物のベース樹脂として用いた場合、露光後にアウトガスが多く生成したり、ドライエッチングガスへの耐性(エッチング耐性)が充分でない等の欠点がある。
最近、エッチング耐性に優れた含フッ素高分子化合物として、環状炭化水素基を含有する酸不安定性基を有する含フッ素高分子化合物が報告されている(例えば、非特許文献2参照)。
プロシーディングスオブエスピーアイイ(Proceedings of SPIE)、第5754巻,第119−128頁(2005年). Proceedings of SPIE−The International Society for Optical Engineering(2002),4690,76−83.
In recent years, with respect to fluorine-containing compounds, their water repellency, transparency and other characteristics have attracted attention, and research and development in various fields has been actively conducted. For example, in the field of resist materials, acid instability such as a methoxymethyl group, tert-butyl group, tert-butyloxycarbonyl group, etc. is added to a fluorine-containing polymer compound for use as a base resin of a positive chemically amplified resist. Introducing groups. However, when such a fluorine-based polymer compound is used as a base resin of a positive resist composition, there are disadvantages such as generation of a large amount of outgas after exposure and insufficient resistance to dry etching gas (etching resistance).
Recently, a fluorine-containing polymer compound having an acid labile group containing a cyclic hydrocarbon group has been reported as a fluorine-containing polymer compound having excellent etching resistance (see, for example, Non-Patent Document 2).
Proceedings of SPIE, 5754, 119-128 (2005). Proceedings of SPIE-The International Society for Optical Engineering (2002), 4690, 76-83.

液浸露光においては、通常のリソグラフィー特性(感度、解像性、エッチング耐性等)に加えて、液浸露光技術に対応した特性を有するレジスト材料が求められる。
具体例を挙げると、液浸媒体が水である場合において、非特許文献1に記載されているようなスキャン式の液浸露光機を用いて浸漬露光を行う場合には、液浸媒体がレンズの移動に追随して移動する水追随性が求められる。水追随性が低いと、露光スピードが低下するため、生産性に影響を与えることが懸念される。
また、浸漬露光時にはレジスト膜やレンズに液浸媒体が接触するため、レジストに含まれる物質が液浸媒体中へ溶出することなどにより、レジスト膜が変質してその性能が低下したり、溶出した物質によって液浸媒体の屈折率が局所的に変化したり、溶出した物質がレンズ表面を汚染したりして、リソグラフィー特性に悪影響を与えることが考えられる。すなわち、感度が劣化したり、得られるレジストパターンがT−トップ形状となったり、レジストパターンの表面荒れや膨潤が生じる等の問題が予想される。
In immersion exposure, in addition to normal lithography characteristics (sensitivity, resolution, etching resistance, etc.), a resist material having characteristics corresponding to the immersion exposure technique is required.
As a specific example, when the immersion medium is water and the immersion exposure is performed using a scanning immersion exposure machine as described in Non-Patent Document 1, the immersion medium is a lens. Water tracking is required to follow the movement of the water. If the water followability is low, the exposure speed is lowered, and there is a concern that the productivity is affected.
In addition, since the immersion medium comes into contact with the resist film and the lens during immersion exposure, the resist film changes in quality due to elution of the substance contained in the resist into the immersion medium, and the performance is degraded or eluted. It is conceivable that the refractive index of the immersion medium is locally changed by the substance, or the eluted substance contaminates the lens surface to adversely affect the lithography characteristics. That is, problems such as deterioration in sensitivity, a resulting resist pattern having a T-top shape, and surface roughness and swelling of the resist pattern are expected.

このような水追随性や物質溶出等の問題は、レジスト膜の疎水性を高める(疎水化する)ことによって解決できると考えられるが、その一方で、単にレジスト膜を疎水化しても、リソグラフィー特性に対する悪影響がみられ、たとえば解像性や感度の低下、スカム発生量の増大等が生じる傾向がある。
このように、液浸露光においては、適度な疎水性を有する材料開発が重要課題になる。
しかしながら、現在、リソグラフィー特性と、液浸露光等に必要とされる特性とを両立した材料は、ほとんど知られていない。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、膜表面の疎水性が高く、かつリソグラフィー特性も良好なレジスト膜を形成できる液浸露光用ポジ型レジスト組成物およびレジストパターン形成方法を提供することを目的とする。
Such problems such as water follow-up and substance elution can be solved by increasing the hydrophobicity of the resist film (hydrophobing). For example, there is a tendency that, for example, a decrease in resolution and sensitivity, an increase in the amount of scum, and the like occur.
Thus, in immersion exposure, the development of materials having moderate hydrophobicity becomes an important issue.
However, there are currently few known materials that satisfy both lithography characteristics and characteristics required for immersion exposure.
The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a positive resist composition for immersion exposure and a method for forming a resist pattern, which can form a resist film with high hydrophobicity on the film surface and good lithography characteristics. The purpose is to provide.

上記課題を解決する本発明の第一の態様は、酸の作用によりアルカリ溶解性が増大する樹脂成分(A)、露光により酸を発生する酸発生剤成分(B)、およびフッ素原子を含有しかつ酸解離性基を有さない樹脂成分(C)を含有する液浸露光用ポジ型レジスト組成物であって、前記樹脂成分(A)が、アクリル酸から誘導される構成単位(a)を有し、かつフッ素原子を含有しない樹脂(A1)を含有し、前記樹脂成分(C)が、非主鎖環状型の樹脂(C1)と、主鎖環状型の樹脂(C2)とを含有することを特徴とする液浸露光用ポジ型レジスト組成物である。   A first aspect of the present invention that solves the above-mentioned problems contains a resin component (A) whose alkali solubility is increased by the action of an acid, an acid generator component (B) that generates an acid upon exposure, and a fluorine atom. And a positive resist composition for immersion exposure containing a resin component (C) having no acid-dissociable group, wherein the resin component (A) comprises a structural unit (a) derived from acrylic acid. The resin component (C1) contains a non-main chain cyclic resin (C1) and a main chain cyclic resin (C2). A positive resist composition for immersion exposure.

また、本発明の第二の態様は、前記本発明の第一の態様の液浸露光用ポジ型レジスト組成物を用いて支持体上にレジスト膜を形成する工程、前記レジスト膜を浸漬露光する工程、および前記レジスト膜を現像してレジストパターンを形成する工程を含むレジストパターン形成方法である。   The second aspect of the present invention includes a step of forming a resist film on a support using the positive resist composition for immersion exposure according to the first aspect of the present invention, and the resist film is subjected to immersion exposure. A resist pattern forming method including a step and a step of developing the resist film to form a resist pattern.

本明細書および特許請求の範囲において、「アルキル基」は、特に断りがない限り、直鎖、分岐鎖および環状の1価の飽和炭化水素基を包含するものとする。
「低級アルキル基」は、炭素原子数1〜5のアルキル基である。
「アルキレン基」は、特に断りがない限り、直鎖、分岐鎖および環状の2価の飽和炭化水素基を包含するものとする。
「構成単位」とは、高分子化合物(重合体、共重合体)を構成するモノマー単位(単量体単位)を意味する。
「露光」は放射線の照射全般を含む概念とする。
In the present specification and claims, unless otherwise specified, the “alkyl group” includes linear, branched and cyclic monovalent saturated hydrocarbon groups.
A “lower alkyl group” is an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms.
The “alkylene group” includes linear, branched and cyclic divalent saturated hydrocarbon groups unless otherwise specified.
The “structural unit” means a monomer unit (monomer unit) constituting a polymer compound (polymer, copolymer).
“Exposure” is a concept that includes radiation exposure in general.

本発明により、膜表面の疎水性、およびリソグラフィー特性に優れたレジスト膜を形成できる液浸露光用ポジ型レジスト組成物およびレジストパターン形成方法を提供できる。   INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, it is possible to provide a positive resist composition for immersion exposure and a resist pattern forming method capable of forming a resist film having excellent hydrophobicity on the film surface and lithography characteristics.

以下、本発明をより詳細に説明する。
≪液浸露光用ポジ型レジスト組成物≫
本発明の液浸露光用ポジ型レジスト組成物は、酸の作用によりアルカリ溶解性が増大する樹脂成分(A)(以下、(A)成分という。)、露光により酸を発生する酸発生剤成分(B)(以下、(B)成分という。)、およびフッ素原子を含有しかつ酸解離性基を有さない樹脂成分(C)(以下、(C)成分という。)を含むものである。
かかるポジ型レジスト組成物において、(A)成分は、露光前はアルカリ不溶性であり、露光により(B)成分から酸が発生すると、該酸が、(A)成分のアルカリ可溶性を増大させる。そのため、レジストパターンの形成において、当該ポジ型レジスト組成物を用いて得られるレジスト膜に対して選択的露光を行うと、露光部はアルカリ可溶性へ転じる一方で、未露光部はアルカリ不溶性のまま変化しないので、アルカリ現像を行うことにより、レジストパターンを形成することができる。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
≪Positive resist composition for immersion exposure≫
The positive resist composition for immersion exposure of the present invention comprises a resin component (A) whose alkali solubility is increased by the action of an acid (hereinafter referred to as component (A)), and an acid generator component which generates an acid upon exposure. (B) (hereinafter referred to as component (B)) and a resin component (C) containing a fluorine atom and having no acid-dissociable group (hereinafter referred to as component (C)).
In such a positive resist composition, the component (A) is insoluble in alkali before exposure, and when acid is generated from the component (B) by exposure, the acid increases alkali solubility of the component (A). Therefore, in the formation of a resist pattern, when selective exposure is performed on a resist film obtained using the positive resist composition, the exposed portion turns alkali-soluble while the unexposed portion remains alkali-insoluble. Therefore, a resist pattern can be formed by performing alkali development.

[樹脂(A1)]
樹脂(A1)は、アクリル酸から誘導される構成単位(a)を有し、かつフッ素原子を含有しない樹脂である。このようなものであれば、樹脂(A1)としては特に限定されず、これまで、化学増幅型ポジ型レジスト用のベース樹脂として提案されている、一種または二種以上の樹脂を使用することができる。
[Resin (A1)]
The resin (A1) has a structural unit (a) derived from acrylic acid and does not contain a fluorine atom. If it is such, it will not specifically limit as resin (A1), Until now, it is possible to use 1 type, or 2 or more types of resin proposed as a base resin for chemically amplified positive resists. it can.

[構成単位(a)]
樹脂(A1)において、アクリル酸から誘導される構成単位(a)は、フッ素原子を含有しないものである。
ここで、本明細書および特許請求の範囲において、「アクリル酸から誘導される構成単位」とは、アクリル酸のエチレン性二重結合が開裂して構成される構成単位を意味する。また、「アクリル酸」は、狭義のアクリル酸(CH=CHCOOH)、及びその水素原子の一部または全部が他の基または原子で置換された誘導体を含む概念とする。
アクリル酸の誘導体としては、たとえば、狭義のアクリル酸のα位の炭素原子に置換基(水素原子以外の原子または基)が結合しているα置換アクリル酸、これらのアクリル酸のカルボキシ基の水素原子が有機基で置換されたアクリル酸エステル等が挙げられる。
「有機基」とは炭素原子を含む基であり、アクリル酸エステルにおける有機基としては、特に限定されず、たとえば後述する構成単位(a1)〜(a4)等において挙げた構成単位において、アクリル酸エステルのエステル側鎖部に結合した基(酸解離性溶解抑制基、ラクトン含有環式基、極性基含有脂肪族炭化水素基、多環式の脂肪族炭化水素基等)が挙げられる。
アクリル酸のα位(α位の炭素原子)とは、特に断りがない限り、カルボニル基が結合している炭素原子のことである。
α置換アクリル酸の置換基としては、低級アルキル基、ハロゲン化低級アルキル基(ただし構成単位(a)においてはフッ素化低級アルキル基を除く。)等が挙げられる。
構成単位(a)において、α位の置換基としての低級アルキル基として、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基などの低級の直鎖状または分岐状のアルキル基が挙げられる。
α位の置換基としてのハロゲン化低級アルキル基としては、前記低級アルキル基の水素原子の一部または全部がフッ素原子以外のハロゲン原子、例えば、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等で置換された基が挙げられる。
[Structural unit (a)]
In the resin (A1), the structural unit (a) derived from acrylic acid does not contain a fluorine atom.
Here, in the present specification and claims, the “structural unit derived from acrylic acid” means a structural unit formed by cleavage of an ethylenic double bond of acrylic acid. The term “acrylic acid” includes a narrowly defined acrylic acid (CH 2 ═CHCOOH) and a derivative in which part or all of the hydrogen atoms are substituted with other groups or atoms.
Derivatives of acrylic acid include, for example, α-substituted acrylic acid in which a substituent (atom or group other than a hydrogen atom) is bonded to the α-position carbon atom of narrowly defined acrylic acid, or hydrogen of the carboxy group of these acrylic acids Acrylic esters in which atoms are substituted with organic groups.
The “organic group” is a group containing a carbon atom, and the organic group in the acrylate ester is not particularly limited. For example, in the structural units listed in the structural units (a1) to (a4) described later, acrylic acid And groups bonded to the ester side chain of the ester (acid dissociable, dissolution inhibiting group, lactone-containing cyclic group, polar group-containing aliphatic hydrocarbon group, polycyclic aliphatic hydrocarbon group, etc.).
The α-position (α-position carbon atom) of acrylic acid is a carbon atom to which a carbonyl group is bonded, unless otherwise specified.
Examples of the substituent of the α-substituted acrylic acid include a lower alkyl group, a halogenated lower alkyl group (however, the structural unit (a) excludes a fluorinated lower alkyl group).
In the structural unit (a), as the lower alkyl group as the substituent at the α-position, specifically, methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, tert-butyl group, pentyl And a lower linear or branched alkyl group such as a group, an isopentyl group and a neopentyl group.
As the halogenated lower alkyl group as a substituent at the α-position, part or all of the hydrogen atoms of the lower alkyl group are substituted with halogen atoms other than fluorine atoms, for example, chlorine atoms, bromine atoms, iodine atoms, etc. Groups.

構成単位(a)において、アクリル酸のα位に結合しているのは、水素原子、低級アルキル基、またはハロゲン化低級アルキル基(ただしフッ素化低級アルキル基を除く。)であることが好ましく、水素原子または低級アルキル基であることがより好ましく、工業上の入手の容易さから、水素原子またはメチル基であることが最も好ましい。
構成単位(a)として、より具体的には、下記一般式(a)で表される構成単位が挙げられる。
In the structural unit (a), the α-position of acrylic acid is preferably a hydrogen atom, a lower alkyl group, or a halogenated lower alkyl group (excluding a fluorinated lower alkyl group), A hydrogen atom or a lower alkyl group is more preferable, and a hydrogen atom or a methyl group is most preferable from the viewpoint of industrial availability.
More specifically, examples of the structural unit (a) include structural units represented by the following general formula (a).

Figure 2008145667
[式中、Rは水素原子、低級アルキル基、またはハロゲン化低級アルキル基(ただしフッ素化低級アルキル基を除く。)であり、Xは水素原子であるか、またはフッ素原子を含まない1価の有機基である。]
Figure 2008145667
[Wherein, R is a hydrogen atom, a lower alkyl group, or a halogenated lower alkyl group (excluding a fluorinated lower alkyl group), and X is a hydrogen atom or a monovalent group that does not contain a fluorine atom. Organic group. ]

Rの低級アルキル基またはハロゲン化低級アルキル基(ただしフッ素化低級アルキル基を除く。)は、上記α位の置換基としての低級アルキル基またはハロゲン化低級アルキル基(ただしフッ素化低級アルキル基を除く。)と同様のものが挙げられる。
Xの有機基としては、上述した「アクリル酸エステルにおける有機基」と同様のものが挙げられる。
The lower alkyl group or halogenated lower alkyl group of R (excluding the fluorinated lower alkyl group) is the lower alkyl group or halogenated lower alkyl group as the substituent at the α-position (excluding the fluorinated lower alkyl group). )).
Examples of the organic group for X include those similar to the above-mentioned “organic group in acrylic ester”.

樹脂(A1)は、構成単位(a)を、当該樹脂(A1)を構成する全構成単位の合計に対し、50〜100モル%の割合で含有することが好ましく、70〜100モル%含有することがより好ましい。特に、本発明の効果に特に優れることから、樹脂(A1)は、アクリル酸から誘導される構成単位(a)のみからなるものであることが好ましい。
ここで、「構成単位(a)のみからなる」とは、樹脂(A1)の主鎖が、構成単位(a)のみから構成されており、他の構成単位を含まないことを意味する。
The resin (A1) preferably contains the structural unit (a) in a proportion of 50 to 100 mol%, and preferably 70 to 100 mol% with respect to the total of all the structural units constituting the resin (A1). It is more preferable. In particular, since the effect of the present invention is particularly excellent, the resin (A1) is preferably composed only of the structural unit (a) derived from acrylic acid.
Here, “consisting only of the structural unit (a)” means that the main chain of the resin (A1) is composed of only the structural unit (a) and does not include other structural units.

・構成単位(a1)
本発明において、樹脂(A1)は、フッ素原子を有さず、かつ酸解離性溶解抑制基を含むアクリル酸エステルから誘導される構成単位(a1)を有することが好ましい。
ここで、本明細書および特許請求の範囲において、「アクリル酸エステルから誘導される構成単位」とは、アクリル酸エステルのエチレン性二重結合が開裂して構成される構成単位を意味する。
構成単位(a1)における酸解離性溶解抑制基は、解離前は樹脂(A1)全体をアルカリ不溶とするアルカリ溶解抑制性を有するとともに、解離後はこの樹脂(A1)全体をアルカリ可溶性へ変化させるものであれば、これまで、化学増幅型レジスト用のベース樹脂の酸解離性溶解抑制基として提案されているものを使用することができる。かかる酸解離性溶解抑制基としては、一般的には、(メタ)アクリル酸等におけるカルボキシ基と環状または鎖状の第3級アルキルエステルを形成する基;アルコキシアルキル基等のアセタール型酸解離性溶解抑制基などが広く知られている。なお、「(メタ)アクリル酸エステル」とは、α位に水素原子が結合したアクリル酸エステルと、α位にメチル基が結合したメタクリル酸エステルの一方あるいは両方を意味する。
・ Structural unit (a1)
In the present invention, the resin (A1) preferably has a structural unit (a1) that does not have a fluorine atom and is derived from an acrylate ester containing an acid dissociable, dissolution inhibiting group.
Here, in the present specification and claims, the “structural unit derived from an acrylate ester” means a structural unit formed by cleavage of an ethylenic double bond of an acrylate ester.
The acid dissociable, dissolution inhibiting group in the structural unit (a1) has an alkali dissolution inhibiting property that makes the entire resin (A1) insoluble in alkali before dissociation, and changes the entire resin (A1) to alkali soluble after dissociation. If it is a thing, the thing proposed so far as an acid dissociable, dissolution inhibiting group of the base resin for chemically amplified resists can be used. Such an acid dissociable, dissolution inhibiting group is generally a group that forms a cyclic or chain tertiary alkyl ester with a carboxy group in (meth) acrylic acid or the like; an acetal type acid dissociation property such as an alkoxyalkyl group Dissolution-inhibiting groups are widely known. The “(meth) acrylic acid ester” means one or both of an acrylic acid ester having a hydrogen atom bonded to the α-position and a methacrylic acid ester having a methyl group bonded to the α-position.

ここで、「第3級アルキルエステル」とは、カルボキシ基の水素原子が、鎖状または環状のアルキル基で置換されることによりエステルを形成しており、そのカルボニルオキシ基(−C(O)−O−)の末端の酸素原子に、前記鎖状または環状のアルキル基の第3級炭素原子が結合している構造を示す。この第3級アルキルエステルにおいては、酸が作用すると、酸素原子と第3級炭素原子との間で結合が切断される。
なお、前記鎖状または環状のアルキル基は置換基を有していてもよい。
以下、カルボキシ基と第3級アルキルエステルを構成することにより、酸解離性となっている基を、便宜上、「第3級アルキルエステル型酸解離性溶解抑制基」という。
第3級アルキルエステル型酸解離性溶解抑制基としては、脂肪族分岐鎖状酸解離性溶解抑制基、脂肪族環式基を含有する酸解離性溶解抑制基が挙げられる。
Here, the “tertiary alkyl ester” is an ester formed by replacing a hydrogen atom of a carboxy group with a chain or cyclic alkyl group, and the carbonyloxy group (—C (O)). A structure in which the tertiary carbon atom of the chain or cyclic alkyl group is bonded to the terminal oxygen atom of -O-). In this tertiary alkyl ester, when an acid acts, a bond is cut between an oxygen atom and a tertiary carbon atom.
The chain or cyclic alkyl group may have a substituent.
Hereinafter, a group that is acid dissociable by constituting a carboxy group and a tertiary alkyl ester is referred to as a “tertiary alkyl ester type acid dissociable, dissolution inhibiting group” for convenience.
Examples of the tertiary alkyl ester type acid dissociable, dissolution inhibiting group include an aliphatic branched acid dissociable, dissolution inhibiting group and an acid dissociable, dissolution inhibiting group containing an aliphatic cyclic group.

ここで、本特許請求の範囲及び明細書における「脂肪族」とは、芳香族に対する相対的な概念であって、芳香族性を持たない基、化合物等を意味するものと定義する。
「脂肪族分岐鎖状」とは、芳香族性を持たない分岐鎖状の構造を有することを示す。「脂肪族分岐鎖状酸解離性溶解抑制基」の構造は、炭素および水素からなる基(炭化水素基)であることに限定はされないが、炭化水素基であることが好ましい。また、「炭化水素基」は飽和または不飽和のいずれでもよいが、通常は飽和であることが好ましい。
脂肪族分岐鎖状酸解離性溶解抑制基としては、炭素数4〜8の第3級アルキル基が好ましく、具体的にはtert−ブチル基、tert−ペンチル基、tert−ヘプチル基等が挙げられる。
Here, “aliphatic” in the claims and the specification is a relative concept with respect to aromatics, and is defined to mean a group, a compound, or the like that does not have aromaticity.
“Aliphatic branched” means having a branched structure having no aromaticity. The structure of the “aliphatic branched acid dissociable, dissolution inhibiting group” is not limited to a group consisting of carbon and hydrogen (hydrocarbon group), but is preferably a hydrocarbon group. The “hydrocarbon group” may be either saturated or unsaturated, but is usually preferably saturated.
As the aliphatic branched acid dissociable, dissolution inhibiting group, a tertiary alkyl group having 4 to 8 carbon atoms is preferable, and specific examples include a tert-butyl group, a tert-pentyl group, and a tert-heptyl group. .

「脂肪族環式基」は、芳香族性を持たない単環式基または多環式基であることを示す。
構成単位(a1)における「脂肪族環式基」は、置換基を有していてもよいし、有していなくてもよい。置換基としては、炭素数1〜5の低級アルキル基、フッ素原子以外のハロゲン原子、フッ素原子以外のハロゲン原子で置換された炭素数1〜5のハロゲン化低級アルキル基、酸素原子(=O)、等が挙げられる。
「脂肪族環式基」の置換基を除いた基本の環の構造は、炭素および水素からなる基(炭化水素基)であることに限定はされないが、炭化水素基であることが好ましい。また、「炭化水素基」は飽和または不飽和のいずれでもよいが、通常は飽和であることが好ましい。「脂肪族環式基」は、多環式基であることが好ましい。
脂肪族環式基の具体例としては、例えば、低級アルキル基、フッ素原子以外のハロゲン原子またはハロゲン化アルキル基(ただしフッ素化アルキル基を除く。)で置換されていてもよいし、されていなくてもよいモノシクロアルカン、ビシクロアルカン、トリシクロアルカン、テトラシクロアルカンなどのポリシクロアルカンから1個以上の水素原子を除いた基などを例示できる。具体的には、シクロペンタン、シクロヘキサン等のモノシクロアルカンや、アダマンタン、ノルボルナン、イソボルナン、トリシクロデカン、テトラシクロドデカンなどのポリシクロアルカンから1個以上の水素原子を除いた基などが挙げられる。
脂肪族環式基を含有する酸解離性溶解抑制基としては、例えば環状のアルキル基の環骨格上に第3級炭素原子を有する基を挙げることができ、具体的には2−メチル−2−アダマンチル基や、2−エチル−2−アダマンチル基等が挙げられる。あるいは、下記一般式(a1”)で示す構成単位において、カルボニルオキシ基(−C(O)−O−)の酸素原子に結合した基の様に、アダマンチル基等の脂肪族環式基と、これに結合する、第3級炭素原子を有する分岐鎖状アルキレン基とを有する基が挙げられる。
The “aliphatic cyclic group” means a monocyclic group or a polycyclic group having no aromaticity.
The “aliphatic cyclic group” in the structural unit (a1) may or may not have a substituent. Examples of the substituent include a lower alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, a halogen atom other than a fluorine atom, a halogenated lower alkyl group having 1 to 5 carbon atoms substituted with a halogen atom other than a fluorine atom, and an oxygen atom (= O). , Etc.
The basic ring structure excluding the substituent of the “aliphatic cyclic group” is not limited to a group consisting of carbon and hydrogen (hydrocarbon group), but is preferably a hydrocarbon group. The “hydrocarbon group” may be either saturated or unsaturated, but is usually preferably saturated. The “aliphatic cyclic group” is preferably a polycyclic group.
Specific examples of the aliphatic cyclic group may or may not be substituted with, for example, a lower alkyl group, a halogen atom other than a fluorine atom, or a halogenated alkyl group (excluding a fluorinated alkyl group). Examples thereof include a group obtained by removing one or more hydrogen atoms from a polycycloalkane such as monocycloalkane, bicycloalkane, tricycloalkane, and tetracycloalkane. Specific examples include monocycloalkanes such as cyclopentane and cyclohexane, and groups obtained by removing one or more hydrogen atoms from polycycloalkanes such as adamantane, norbornane, isobornane, tricyclodecane, and tetracyclododecane.
Examples of the acid dissociable, dissolution inhibiting group containing an aliphatic cyclic group include a group having a tertiary carbon atom on the ring skeleton of a cyclic alkyl group. Specifically, 2-methyl-2 -Adamantyl group, 2-ethyl-2-adamantyl group, etc. are mentioned. Alternatively, in a structural unit represented by the following general formula (a1 ″), an aliphatic cyclic group such as an adamantyl group, such as a group bonded to an oxygen atom of a carbonyloxy group (—C (O) —O—); And a group having a branched alkylene group having a tertiary carbon atom bonded thereto.

Figure 2008145667
[式中、Rは上記と同じであり、R15、R16はアルキル基(直鎖、分岐鎖状のいずれでもよく、好ましくは炭素数1〜5である)を示す。]
Figure 2008145667
[Wherein, R is the same as described above, and R 15 and R 16 represent an alkyl group (which may be linear or branched, and preferably has 1 to 5 carbon atoms). ]

「アセタール型酸解離性溶解抑制基」は、一般的に、カルボキシ基、水酸基等のアルカリ可溶性基末端の水素原子と置換して酸素原子と結合している。そして、露光により酸が発生すると、この酸が作用して、アセタール型酸解離性溶解抑制基と、当該アセタール型酸解離性溶解抑制基が結合した酸素原子との間で結合が切断される。
アセタール型酸解離性溶解抑制基としては、たとえば、下記一般式(p1)で表される基が挙げられる。
The “acetal-type acid dissociable, dissolution inhibiting group” is generally bonded to an oxygen atom by substituting a hydrogen atom at the terminal of an alkali-soluble group such as a carboxy group or a hydroxyl group. When an acid is generated by exposure, the acid acts to break the bond between the acetal acid dissociable, dissolution inhibiting group and the oxygen atom to which the acetal acid dissociable, dissolution inhibiting group is bonded.
Examples of the acetal type acid dissociable, dissolution inhibiting group include a group represented by the following general formula (p1).

Figure 2008145667
[式中、R1’,R2’はそれぞれ独立して水素原子または低級アルキル基を表し、nは0〜3の整数を表し、Yは低級アルキル基または脂肪族環式基を表す。]
Figure 2008145667
[Wherein, R 1 ′ and R 2 ′ each independently represent a hydrogen atom or a lower alkyl group, n represents an integer of 0 to 3, and Y represents a lower alkyl group or an aliphatic cyclic group. ]

上記式中、nは、0〜2の整数であることが好ましく、0または1がより好ましく、0が最も好ましい。
1’,R2’の低級アルキル基としては、上記Rの低級アルキル基と同様のものが挙げられ、メチル基またはエチル基が好ましく、メチル基が最も好ましい。
本発明においては、R1’,R2’のうち少なくとも1つが水素原子であることが好ましい。すなわち、酸解離性溶解抑制基(p1)が、下記一般式(p1−1)で表される基であることが好ましい。
In the above formula, n is preferably an integer of 0 to 2, more preferably 0 or 1, and most preferably 0.
Examples of the lower alkyl group for R 1 ′ and R 2 ′ include the same lower alkyl groups as those described above for R. A methyl group or an ethyl group is preferable, and a methyl group is most preferable.
In the present invention, at least one of R 1 ′ and R 2 ′ is preferably a hydrogen atom. That is, the acid dissociable, dissolution inhibiting group (p1) is preferably a group represented by the following general formula (p1-1).

Figure 2008145667
[式中、R1’、n、Yは上記と同様である。]
Figure 2008145667
[Wherein, R 1 ′ , n and Y are the same as described above. ]

Yの低級アルキル基としては、上記Rの低級アルキル基と同様のものが挙げられる。
Yの脂肪族環式基としては、従来ArFレジスト等において多数提案されている単環又は多環式の脂肪族環式基の中から適宜選択して用いることができ、たとえば上記「脂肪族環式基」と同様のものが例示できる。
Examples of the lower alkyl group for Y include the same lower alkyl groups as those described above for R.
The aliphatic cyclic group for Y can be appropriately selected from monocyclic or polycyclic aliphatic cyclic groups conventionally proposed in a number of ArF resists and the like. For example, the above “aliphatic ring” Examples thereof are the same as those in the formula group.

また、アセタール型酸解離性溶解抑制基としては、下記一般式(p2)で示される基も挙げられる。   Examples of the acetal type acid dissociable, dissolution inhibiting group also include a group represented by the following general formula (p2).

Figure 2008145667
[式中、R17、R18はそれぞれ独立して直鎖状または分岐鎖状のアルキル基または水素原子であり、R19は直鎖状、分岐鎖状または環状のアルキル基である。または、R17およびR19がそれぞれ独立に直鎖状または分岐鎖状のアルキレン基であって、R17の末端とR19の末端とが結合して環を形成していてもよい。]
Figure 2008145667
[Wherein, R 17 and R 18 each independently represent a linear or branched alkyl group or a hydrogen atom, and R 19 represents a linear, branched or cyclic alkyl group. Alternatively, R 17 and R 19 may be each independently a linear or branched alkylene group, and the end of R 17 and the end of R 19 may be bonded to form a ring. ]

17、R18において、アルキル基の炭素数は好ましくは1〜15であり、直鎖状、分岐鎖状のいずれでもよく、エチル基、メチル基が好ましく、メチル基が最も好ましい。
特にR17、R18の一方が水素原子で、他方がメチル基であることが好ましい。
19は直鎖状、分岐鎖状または環状のアルキル基であり、炭素数は好ましくは1〜15であり、直鎖状、分岐鎖状又は環状のいずれでもよい。
19が直鎖状、分岐鎖状の場合は炭素数1〜5であることが好ましく、エチル基、メチル基がさらに好ましく、特にエチル基が最も好ましい。
19が環状の場合は炭素数4〜15であることが好ましく、炭素数4〜12であることがさらに好ましく、炭素数5〜10が最も好ましい。具体的には、フッ素原子以外のハロゲン原子またはハロゲン化アルキル基(ただしフッ素化アルキル基を除く。)で置換されていてもよいし、されていなくてもよいモノシクロアルカン、ビシクロアルカン、トリシクロアルカン、テトラシクロアルカンなどのポリシクロアルカンから1個以上の水素原子を除いた基などを例示できる。具体的には、シクロペンタン、シクロヘキサン等のモノシクロアルカンや、アダマンタン、ノルボルナン、イソボルナン、トリシクロデカン、テトラシクロドデカンなどのポリシクロアルカンから1個以上の水素原子を除いた基などが挙げられる。中でもアダマンタンから1個以上の水素原子を除いた基が好ましい。
また、上記式においては、R17及びR19がそれぞれ独立に直鎖状または分岐鎖状のアルキレン基(好ましくは炭素数1〜5のアルキレン基)であってR19の末端とR17の末端とが結合していてもよい。
この場合、R17とR19と、R19が結合した酸素原子と、該酸素原子およびR17が結合した炭素原子とにより環式基が形成されている。該環式基としては、4〜7員環が好ましく、4〜6員環がより好ましい。該環式基の具体例としては、テトラヒドロピラニル基、テトラヒドロフラニル基等が挙げられる。
In R 17 and R 18 , the alkyl group preferably has 1 to 15 carbon atoms, may be linear or branched, and is preferably an ethyl group or a methyl group, and most preferably a methyl group.
In particular, it is preferable that one of R 17 and R 18 is a hydrogen atom and the other is a methyl group.
R 19 is a linear, branched or cyclic alkyl group, preferably having 1 to 15 carbon atoms, and may be any of linear, branched or cyclic.
When R 19 is linear or branched, it preferably has 1 to 5 carbon atoms, more preferably an ethyl group or a methyl group, and most preferably an ethyl group.
When R 19 is cyclic, it preferably has 4 to 15 carbon atoms, more preferably 4 to 12 carbon atoms, and most preferably 5 to 10 carbon atoms. Specifically, a monocycloalkane, bicycloalkane, tricyclo which may or may not be substituted with a halogen atom other than a fluorine atom or a halogenated alkyl group (excluding a fluorinated alkyl group). Examples thereof include groups in which one or more hydrogen atoms have been removed from a polycycloalkane such as an alkane or tetracycloalkane. Specific examples include monocycloalkanes such as cyclopentane and cyclohexane, and groups obtained by removing one or more hydrogen atoms from polycycloalkanes such as adamantane, norbornane, isobornane, tricyclodecane, and tetracyclododecane. Among them, a group obtained by removing one or more hydrogen atoms from adamantane is preferable.
In the above formula, R 17 and R 19 are each independently a linear or branched alkylene group (preferably an alkylene group having 1 to 5 carbon atoms), and the end of R 19 and the end of R 17 And may be combined.
In this case, a cyclic group is formed by R 17 , R 19 , the oxygen atom to which R 19 is bonded, and the carbon atom to which the oxygen atom and R 17 are bonded. The cyclic group is preferably a 4-7 membered ring, and more preferably a 4-6 membered ring. Specific examples of the cyclic group include a tetrahydropyranyl group and a tetrahydrofuranyl group.

構成単位(a1)としては、下記一般式(a1−0−1)で表される構成単位および下記一般式(a1−0−2)で表される構成単位からなる群から選ばれる1種以上を用いることが好ましい。   As the structural unit (a1), one or more selected from the group consisting of structural units represented by the following general formula (a1-0-1) and structural units represented by the following general formula (a1-0-2): Is preferably used.

Figure 2008145667
[式中、Rは水素原子、低級アルキル基、またはハロゲン化低級アルキル基(ただしフッ素化低級アルキル基を除く。)を示し;Xは酸解離性溶解抑制基を示す。]
Figure 2008145667
[Wherein, R represents a hydrogen atom, a lower alkyl group, or a halogenated lower alkyl group (excluding a fluorinated lower alkyl group); X 1 represents an acid dissociable, dissolution inhibiting group. ]

Figure 2008145667
[式中、Rは水素原子、低級アルキル基、またはハロゲン化低級アルキル基(ただしフッ素化低級アルキル基を除く。)を示し;Xは酸解離性溶解抑制基を示し;Yはアルキレン基または脂肪族環式基を示す。]
Figure 2008145667
[Wherein, R represents a hydrogen atom, a lower alkyl group, or a halogenated lower alkyl group (excluding a fluorinated lower alkyl group); X 2 represents an acid dissociable, dissolution inhibiting group; Y 2 represents an alkylene group; Or an aliphatic cyclic group is shown. ]

一般式(a1−0−1)において、Rの低級アルキル基またはハロゲン化低級アルキル基は、上記アクリル酸エステルのα位に結合していてよい低級アルキル基またはハロゲン化低級アルキル基と同様である。
は、酸解離性溶解抑制基であれば特に限定することはなく、例えば上述した第3級アルキルエステル型酸解離性溶解抑制基、アセタール型酸解離性溶解抑制基などを挙げることができ、第3級アルキルエステル型酸解離性溶解抑制基が好ましい。
In general formula (a1-0-1), the lower alkyl group or halogenated lower alkyl group for R is the same as the lower alkyl group or halogenated lower alkyl group that may be bonded to the α-position of the acrylate ester. .
X 1 is not particularly limited as long as it is an acid dissociable, dissolution inhibiting group, and examples thereof include the above-described tertiary alkyl ester type acid dissociable, dissolution inhibiting group and acetal type acid dissociable, dissolution inhibiting group. A tertiary alkyl ester type acid dissociable, dissolution inhibiting group is preferred.

一般式(a1−0−2)において、Rは上記と同様である。
は、式(a1−0−1)中のXと同様である。
は好ましくは炭素数1〜4のアルキレン基又は2価の脂肪族環式基であり、該脂肪族環式基としては、水素原子が2個以上除かれた基が用いられる以外は前記「脂肪族環式基」の説明と同様のものを用いることができる。
In general formula (a1-0-2), R is the same as defined above.
X 2 is the same as X 1 in formula (a1-0-1).
Y 2 is preferably an alkylene group having 1 to 4 carbon atoms or a divalent aliphatic cyclic group, and the aliphatic cyclic group is the above except that a group in which two or more hydrogen atoms are removed is used. The thing similar to description of an "aliphatic cyclic group" can be used.

構成単位(a1)として、より具体的には、下記一般式(a1−1)〜(a1−4)で表される構成単位が挙げられる。   More specifically, examples of the structural unit (a1) include structural units represented by the following general formulas (a1-1) to (a1-4).

Figure 2008145667
[上記式中、X’は第3級アルキルエステル型酸解離性溶解抑制基を表し、Yは炭素数1〜5の低級アルキル基、または脂肪族環式基を表し;nは0〜3の整数を表し;mは0または1を表し;Rは前記と同じであり、R’、R’はそれぞれ独立して水素原子または炭素数1〜5の低級アルキル基を表す。]
Figure 2008145667
[In the above formula, X ′ represents a tertiary alkyl ester type acid dissociable, dissolution inhibiting group, Y represents a lower alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, or an aliphatic cyclic group; M represents 0 or 1; R is the same as defined above; R 1 ′ and R 2 ′ each independently represent a hydrogen atom or a lower alkyl group having 1 to 5 carbon atoms. ]

前記R’、R’は好ましくは少なくとも1つが水素原子であり、より好ましくは共に水素原子である。nは好ましくは0または1である。 At least one of R 1 ′ and R 2 ′ is preferably a hydrogen atom, more preferably a hydrogen atom. n is preferably 0 or 1.

X’は前記Xにおいて例示した第3級アルキルエステル型酸解離性溶解抑制基と同様のものである。
Yの脂肪族環式基については、上述の「脂肪族環式基」の説明において例示したものと同様のものが挙げられる。
X ′ is the same as the tertiary alkyl ester type acid dissociable, dissolution inhibiting group exemplified in X 1 above.
Examples of the aliphatic cyclic group for Y include the same groups as those exemplified above in the description of “aliphatic cyclic group”.

以下に、上記一般式(a1−1)〜(a1−4)で表される構成単位の具体例を示す。   Specific examples of the structural units represented by the general formulas (a1-1) to (a1-4) are shown below.

Figure 2008145667
Figure 2008145667

Figure 2008145667
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Figure 2008145667
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Figure 2008145667
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Figure 2008145667
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Figure 2008145667
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Figure 2008145667
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Figure 2008145667
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Figure 2008145667
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Figure 2008145667
Figure 2008145667

Figure 2008145667
Figure 2008145667

構成単位(a1)としては、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
構成単位(a1)としては、一般式(a1−1)で表される構成単位が好ましく、式(a1−1−1)〜式(a1−1−4)の構成単位を包括する下記一般式(a1−1−01)で表されるものや、式(a1−1−35)〜(a1−1−41)の構成単位を包括する下記一般式(a1−1−02)で表されるものがより好ましい。なかでも一般式(a1−1−01)で表されるものが特に好ましく、具体的には、(a1−1−1)〜(a1−1−4)で表される構成単位から選ばれる少なくとも1種を用いることが特に好ましい。
As the structural unit (a1), one type may be used alone, or two or more types may be used in combination.
The structural unit (a1) is preferably a structural unit represented by the general formula (a1-1), and includes the following general formulas including the structural units of the formulas (a1-1-1) to (a1-1-4). Represented by (a1-1-01) and represented by the following general formula (a1-1-02) including the structural units of formulas (a1-1-35) to (a1-1-41). Those are more preferred. Among these, those represented by the general formula (a1-1-01) are particularly preferable, and specifically, at least selected from structural units represented by (a1-1-1) to (a1-1-4). It is particularly preferable to use one type.

Figure 2008145667
[式中、Rは上記と同様であり、R11は低級アルキル基を示す。]
Figure 2008145667
[Wherein, R is the same as defined above, and R 11 represents a lower alkyl group. ]

Figure 2008145667
[式中、Rは上記と同様であり、R12は低級アルキル基を示し、hは1〜3の整数を表す。]
Figure 2008145667
[Wherein, R is the same as above, R 12 represents a lower alkyl group, and h represents an integer of 1 to 3.] ]

一般式(a1−1−01)において、Rについては上記と同様である。
11の低級アルキル基はRにおける低級アルキル基と同様であり、メチル基又はエチル基が好ましい。
In general formula (a1-1-01), R is the same as defined above.
The lower alkyl group for R 11 is the same as the lower alkyl group for R, and is preferably a methyl group or an ethyl group.

一般式(a1−1−02)において、Rについては上記と同様である。
12の低級アルキル基はRにおける低級アルキル基と同様であり、メチル基又はエチル基が好ましく、エチル基が最も好ましい。
hは1又は2が好ましく、2が最も好ましい。
In general formula (a1-1-02), R is the same as defined above.
The lower alkyl group for R 12 is the same as the lower alkyl group for R, preferably a methyl group or an ethyl group, and most preferably an ethyl group.
h is preferably 1 or 2, and most preferably 2.

樹脂(A1)中、構成単位(a1)の割合は、樹脂(A1)を構成する全構成単位に対し、10〜80モル%が好ましく、20〜70モル%がより好ましく、25〜50モル%がさらに好ましい。下限値以上とすることによって、レジスト組成物とした際に容易にパターンを得ることができ、上限値以下とすることにより他の構成単位とのバランスをとることができる。   In the resin (A1), the proportion of the structural unit (a1) is preferably 10 to 80 mol%, more preferably 20 to 70 mol%, and more preferably 25 to 50 mol% with respect to all the structural units constituting the resin (A1). Is more preferable. By setting it to the lower limit value or more, a pattern can be easily obtained when the resist composition is used, and by setting it to the upper limit value or less, it is possible to balance with other structural units.

・構成単位(a2)
樹脂(A1)は、構成単位(a1)に加えて、さらに、フッ素原子を有さず、かつラクトン含有環式基を含むアクリル酸エステルから誘導される構成単位(a2)を有することが好ましい。
ここで、ラクトン含有環式基とは、−O−C(O)−構造を含むひとつの環(ラクトン環)を含有する環式基を示す。ラクトン環をひとつ目の環として数え、ラクトン環のみの場合は単環式基、さらに他の環構造を有する場合は、その構造に関わらず多環式基と称する。
構成単位(a2)のラクトン環式基は、樹脂(A1)をレジスト膜の形成に用いた場合に、レジスト膜の基板への密着性を高めたり、水を含有する現像液との親和性を高めたりするうえで有効なものである。
・ Structural unit (a2)
In addition to the structural unit (a1), the resin (A1) preferably further has a structural unit (a2) that does not have a fluorine atom and is derived from an acrylate ester containing a lactone-containing cyclic group.
Here, the lactone-containing cyclic group refers to a cyclic group containing one ring (lactone ring) containing an —O—C (O) — structure. The lactone ring is counted as the first ring. When only the lactone ring is present, it is called a monocyclic group, and when it has another ring structure, it is called a polycyclic group regardless of the structure.
When the resin (A1) is used for forming a resist film, the lactone cyclic group of the structural unit (a2) increases the adhesion of the resist film to the substrate or has an affinity for a developer containing water. It is effective in raising.

構成単位(a2)としては、特に限定されることなく任意のものが使用可能である。
具体的には、ラクトン含有単環式基としては、γ−ブチロラクトンから水素原子1つを除いた基が挙げられる。また、ラクトン含有多環式基としては、ラクトン環を有するビシクロアルカン、トリシクロアルカン、テトラシクロアルカンから水素原子一つを除いた基が挙げられる。
As the structural unit (a2), any unit can be used without any particular limitation.
Specifically, examples of the lactone-containing monocyclic group include groups in which one hydrogen atom has been removed from γ-butyrolactone. Examples of the lactone-containing polycyclic group include groups in which one hydrogen atom has been removed from a bicycloalkane, tricycloalkane, or tetracycloalkane having a lactone ring.

構成単位(a2)の例として、より具体的には、下記一般式(a2−1)〜(a2−5)で表される構成単位が挙げられる。   More specifically, examples of the structural unit (a2) include structural units represented by general formulas (a2-1) to (a2-5) shown below.

Figure 2008145667
[式中、Rは上記と同様であり、R’は水素原子、低級アルキル基、または炭素数1〜5のアルコキシ基であり、mは0または1の整数であり、Aは炭素数1〜5のアルキレン基または酸素原子である。]
Figure 2008145667
[Wherein, R is as defined above, R ′ is a hydrogen atom, a lower alkyl group, or an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms, m is an integer of 0 or 1, and A is 1 to 1 carbon atoms] 5 alkylene group or an oxygen atom. ]

一般式(a2−1)〜(a2−5)におけるRは前記構成単位(a1)におけるRと同様である。
R’の低級アルキル基としては、前記構成単位(a1)におけるRの低級アルキル基と同じである。
Aの炭素数1〜5のアルキレン基として、具体的には、メチレン基、エチレン基、n−プロピレン基、イソプロピレン基等が挙げられる。
一般式(a2−1)〜(a2−5)中、R’は、工業上入手が容易であること等を考慮すると、水素原子が好ましい。
以下に、前記一般式(a2−1)〜(a2−5)の具体的な構成単位を例示する。
R in the general formulas (a2-1) to (a2-5) is the same as R in the structural unit (a1).
The lower alkyl group for R ′ is the same as the lower alkyl group for R in the structural unit (a1).
Specific examples of the alkylene group having 1 to 5 carbon atoms of A include a methylene group, an ethylene group, an n-propylene group, and an isopropylene group.
In general formulas (a2-1) to (a2-5), R ′ is preferably a hydrogen atom in view of industrial availability.
Below, the specific structural unit of the said general formula (a2-1)-(a2-5) is illustrated.

Figure 2008145667
Figure 2008145667

Figure 2008145667
Figure 2008145667

Figure 2008145667
Figure 2008145667

Figure 2008145667
Figure 2008145667

Figure 2008145667
Figure 2008145667

これらの中でも、一般式(a2−1)〜(a2−3)から選択される少なくとも1種以上を用いることが好ましい。具体的には、化学式(a2−1−1)、(a2−1−2)、(a2−2−1)、(a2−2−2)、(a2−3−1)、(a2−3−2)、(a2−3−9)及び(a2−3−10)から選択される少なくとも1種以上を用いることが好ましい。   Among these, it is preferable to use at least one selected from general formulas (a2-1) to (a2-3). Specifically, chemical formulas (a2-1-1), (a2-1-2), (a2-2-1), (a2-2-2), (a2-3-1), (a2-3) -2), at least one selected from (a2-3-9) and (a2-3-10) is preferably used.

構成単位(a2)としては、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
樹脂(A1)中の構成単位(a2)の割合は、樹脂(A1)を構成する全構成単位の合計に対して、5〜70モル%が好ましく、10〜60モル%がより好ましく、20〜50モル%がさらに好ましい。下限値以上とすることにより構成単位(a2)を含有させることによる効果が充分に得られ、上限値以下とすることにより他の構成単位とのバランスをとることができる。
As the structural unit (a2), one type may be used alone, or two or more types may be used in combination.
The proportion of the structural unit (a2) in the resin (A1) is preferably from 5 to 70 mol%, more preferably from 10 to 60 mol%, based on the total of all structural units constituting the resin (A1). 50 mol% is more preferable. By making it the lower limit value or more, the effect of containing the structural unit (a2) can be sufficiently obtained, and by making it the upper limit value or less, it is possible to balance with other structural units.

・構成単位(a3)
樹脂(A1)は、構成単位(a1)に加えて、または構成単位(a1)および(a2)に加えて、さらに、フッ素原子を有さず、かつ極性基含有脂肪族炭化水素基を含むアクリル酸エステルから誘導される構成単位(a3)を含有することが好ましい。
樹脂(A1)が構成単位(a3)を有することにより、(A)成分の親水性が高まり、現像液との親和性が高まって、露光部でのアルカリ溶解性が向上し、解像性の向上に寄与する。
極性基としては、水酸基、シアノ基、カルボキシ基等が挙げられ、特に水酸基が好ましい。
脂肪族炭化水素基としては、炭素数1〜10の直鎖状または分岐状の炭化水素基(好ましくはアルキレン基)や、多環式の脂肪族炭化水素基(多環式基)が挙げられる。該多環式基としては、例えばArFエキシマレーザー用レジスト組成物用の樹脂において、多数提案されているものの中から適宜選択して用いることができる。該多環式基の炭素数は7〜30であることが好ましい。
その中でも、水酸基、シアノ基またはカルボキシ基を含有する脂肪族多環式基を含むアクリル酸エステルから誘導される構成単位がより好ましい。該多環式基としては、ビシクロアルカン、トリシクロアルカン、テトラシクロアルカンなどから1個以上の水素原子を除いた基などを例示できる。具体的には、アダマンタン、ノルボルナン、イソボルナン、トリシクロデカン、テトラシクロドデカンなどのポリシクロアルカンから1個以上の水素原子を除いた基などが挙げられる。これらの多環式基の中でも、アダマンタンから2個以上の水素原子を除いた基、ノルボルナンから2個以上の水素原子を除いた基、テトラシクロドデカンから2個以上の水素原子を除いた基が工業上好ましい。
・ Structural unit (a3)
In addition to the structural unit (a1) or the structural units (a1) and (a2), the resin (A1) is an acrylic resin that does not have a fluorine atom and contains a polar group-containing aliphatic hydrocarbon group. It is preferable to contain the structural unit (a3) derived from an acid ester.
When the resin (A1) has the structural unit (a3), the hydrophilicity of the component (A) is increased, the affinity with the developer is increased, the alkali solubility in the exposed area is improved, and the resolution is improved. Contributes to improvement.
Examples of the polar group include a hydroxyl group, a cyano group, and a carboxy group, and a hydroxyl group is particularly preferable.
Examples of the aliphatic hydrocarbon group include a linear or branched hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms (preferably an alkylene group) and a polycyclic aliphatic hydrocarbon group (polycyclic group). . As the polycyclic group, for example, a resin for a resist composition for ArF excimer laser can be appropriately selected from among many proposed ones. The polycyclic group preferably has 7 to 30 carbon atoms.
Among these, a structural unit derived from an acrylate ester containing an aliphatic polycyclic group containing a hydroxyl group, a cyano group, or a carboxy group is more preferable. Examples of the polycyclic group include groups in which one or more hydrogen atoms have been removed from bicycloalkane, tricycloalkane, tetracycloalkane, or the like. Specific examples include groups in which one or more hydrogen atoms have been removed from a polycycloalkane such as adamantane, norbornane, isobornane, tricyclodecane, or tetracyclododecane. Among these polycyclic groups, there are groups in which two or more hydrogen atoms have been removed from adamantane, groups in which two or more hydrogen atoms have been removed from norbornane, and groups in which two or more hydrogen atoms have been removed from tetracyclododecane. Industrially preferable.

構成単位(a3)としては、極性基含有脂肪族炭化水素基における炭化水素基が炭素数1〜10の直鎖状または分岐状の炭化水素基のときは、アクリル酸のヒドロキシエチルエステルから誘導される構成単位が好ましく、該炭化水素基が多環式基のときは、下記式(a3−1)で表される構成単位、(a3−2)で表される構成単位等が好ましいものとして挙げられる。   The structural unit (a3) is derived from a hydroxyethyl ester of acrylic acid when the hydrocarbon group in the polar group-containing aliphatic hydrocarbon group is a linear or branched hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms. When the hydrocarbon group is a polycyclic group, preferred are a structural unit represented by the following formula (a3-1), a structural unit represented by (a3-2), and the like. It is done.

Figure 2008145667
[式中、Rは前記に同じであり、jは1〜3の整数であり、kは1〜3の整数である。]
Figure 2008145667
[Wherein, R is the same as defined above, j is an integer of 1 to 3, and k is an integer of 1 to 3. ]

式(a3−1)中、jは1又は2であることが好ましく、1であることがさらに好ましい。jが2の場合は、水酸基がアダマンチル基の3位と5位に結合しているものが好ましい。jが1の場合は、水酸基がアダマンチル基の3位に結合しているものが好ましい。
式(a3−2)中、kは1であることが好ましい。シアノ基はノルボルニル基の5位または6位に結合していることが好ましい。
In formula (a3-1), j is preferably 1 or 2, and more preferably 1. When j is 2, it is preferable that the hydroxyl group is bonded to the 3rd and 5th positions of the adamantyl group. When j is 1, it is preferable that the hydroxyl group is bonded to the 3-position of the adamantyl group.
In formula (a3-2), k is preferably 1. The cyano group is preferably bonded to the 5th or 6th position of the norbornyl group.

構成単位(a3)としては、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
樹脂(A1)中、構成単位(a3)の割合は、当該樹脂(A1)を構成する全構成単位に対し、5〜50モル%であることが好ましく、5〜40モル%がより好ましく、5〜25モル%がさらに好ましい。
As the structural unit (a3), one type may be used alone, or two or more types may be used in combination.
In the resin (A1), the proportion of the structural unit (a3) is preferably 5 to 50 mol%, more preferably 5 to 40 mol%, based on all structural units constituting the resin (A1). More preferred is ˜25 mol%.

・構成単位(a4)
樹脂(A1)は、本発明の効果を損なわない範囲で、上記構成単位(a1)〜(a3)以外の他の構成単位(a4)を含んでいてもよい。
構成単位(a4)は、フッ素原子を含まず、かつ上述の構成単位(a1)〜(a3)に分類されない他の構成単位であれば特に限定するものではなく、ArFエキシマレーザー用、KrFエキシマレーザー用(好ましくはArFエキシマレーザー用)等のレジスト用樹脂に用いられるものとして従来から知られている多数のものが使用可能である。
構成単位(a4)としては、例えば酸非解離性の脂肪族多環式基を含むアクリル酸エステルから誘導される構成単位などが好ましい。該多環式基は、例えば、前記の構成単位(a1)の場合に例示したものと同様のものを例示することができ、ArFエキシマレーザー用、KrFエキシマレーザー用(好ましくはArFエキシマレーザー用)等のレジスト組成物の樹脂成分に用いられるものとして従来から知られている多数のものが使用可能である。
特にトリシクロデカニル基、アダマンチル基、テトラシクロドデカニル基、イソボルニル基、ノルボルニル基から選ばれる少なくとも1種以上であると、工業上入手し易いなどの点で好ましい。これらの多環式基は、炭素数1〜5の直鎖又は分岐状のアルキル基を置換基として有していてもよい。
構成単位(a4)として、具体的には、下記一般式(a4−1)〜(a4−5)の構造のものを例示することができる。
・ Structural unit (a4)
The resin (A1) may contain other structural units (a4) other than the structural units (a1) to (a3) as long as the effects of the present invention are not impaired.
The structural unit (a4) is not particularly limited as long as the structural unit (a4) does not contain a fluorine atom and is not classified into the above-described structural units (a1) to (a3). For ArF excimer laser, KrF excimer laser A number of hitherto known materials can be used as those used for resist resins such as for use (preferably for ArF excimer laser).
As the structural unit (a4), for example, a structural unit derived from an acrylate ester containing a non-acid-dissociable aliphatic polycyclic group is preferable. Examples of the polycyclic group include those exemplified in the case of the structural unit (a1), and for ArF excimer laser and KrF excimer laser (preferably for ArF excimer laser). A number of hitherto known materials can be used for the resin component of the resist composition.
In particular, at least one selected from a tricyclodecanyl group, an adamantyl group, a tetracyclododecanyl group, an isobornyl group, and a norbornyl group is preferable in terms of industrial availability. These polycyclic groups may have a linear or branched alkyl group having 1 to 5 carbon atoms as a substituent.
Specific examples of the structural unit (a4) include those represented by the following general formulas (a4-1) to (a4-5).

Figure 2008145667
[式中、Rは前記と同じである。]
Figure 2008145667
[Wherein, R is the same as defined above. ]

構成単位(a4)としては、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
構成単位(a4)を樹脂(A1)に含有させる際には、樹脂(A1)を構成する全構成単位の合計に対して、構成単位(a4)を1〜30モル%、好ましくは10〜20モル%含有させると好ましい。
As the structural unit (a4), one type may be used alone, or two or more types may be used in combination.
When the structural unit (a4) is contained in the resin (A1), the structural unit (a4) is contained in an amount of 1 to 30 mol%, preferably 10 to 20 based on the total of all the structural units constituting the resin (A1). It is preferable to contain in mol%.

本発明において、樹脂(A1)は、少なくとも構成単位(a1)、(a2)および(a3)を有する共重合体であることが好ましく、係る共重合体としては、たとえば、上記構成単位(a1)、(a2)および(a3)からなる3元共重合体、上記構成単位(a1)、(a2)、(a3)および(a4)からなる4元共重合体等が例示できる。
本発明おいて、樹脂(A1)としては、特に下記一般式(A1−11)に示す3種の構成単位を含むものが好ましい。
In the present invention, the resin (A1) is preferably a copolymer having at least the structural units (a1), (a2) and (a3). Examples of such a copolymer include the structural unit (a1). , A terpolymer composed of (a2) and (a3), a quaternary copolymer composed of the structural units (a1), (a2), (a3) and (a4).
In the present invention, the resin (A1) is particularly preferably one containing three structural units represented by the following general formula (A1-11).

Figure 2008145667
[式中、R41,R43,R44はそれぞれ独立に水素原子、低級アルキル基、またはフッ素原子以外のハロゲン原子で水素原子が置換された低級アルキル基(ハロゲン化低級アルキル基)であり、R42は低級アルキル基である。]
Figure 2008145667
[Wherein R 41 , R 43 and R 44 are each independently a hydrogen atom, a lower alkyl group, or a lower alkyl group (halogenated lower alkyl group) in which a hydrogen atom is substituted with a halogen atom other than a fluorine atom, R42 is a lower alkyl group. ]

式(A1−11)中、R41,R43,R44の低級アルキル基は、上記Rの低級アルキル基と同様である。R41,R43,R44としては、水素原子または低級アルキル基が好ましく、水素原子またはメチル基が好ましい。
42の低級アルキル基は、上記Rの低級アルキル基と同様であり、メチル基またはエチル基が好ましく、メチル基が最も好ましい。
In formula (A1-11), the lower alkyl group for R 41 , R 43 , and R 44 is the same as the lower alkyl group for R above. R 41 , R 43 and R 44 are preferably a hydrogen atom or a lower alkyl group, and preferably a hydrogen atom or a methyl group.
The lower alkyl group for R 42 is the same as the lower alkyl group for R described above, and is preferably a methyl group or an ethyl group, and most preferably a methyl group.

樹脂(A1)は、各構成単位を誘導するモノマーを、例えばアゾビスイソブチロニトリル(AIBN)のようなラジカル重合開始剤を用いた公知のラジカル重合等によって重合させることによって得ることができる。   The resin (A1) can be obtained by polymerizing a monomer for deriving each structural unit by a known radical polymerization using a radical polymerization initiator such as azobisisobutyronitrile (AIBN).

(A)成分全体の質量平均分子量(Mw)(ゲルパーミエーションクロマトグラフィーによるポリスチレン換算基準)は、特に限定するものではないが、2000〜50000が好ましく、3000〜30000がより好ましく、5000〜20000が最も好ましい。この範囲の上限値以下であると、レジストとして用いるのに充分なレジスト溶剤への溶解性があり、この範囲の下限値以上であると、耐ドライエッチング性やレジストパターン断面形状が良好である。
また、(A)成分全体の分散度(Mw/Mn)は1.0〜5.0が好ましく、1.0〜3.0がより好ましく、1.2〜2.5が最も好ましい。
本発明の液浸露光用ポジ型レジスト組成物中、(A)成分の含有量は、形成しようとするレジスト膜厚等に応じて調整すればよい。
(A) Although the mass average molecular weight (Mw) (polystyrene conversion reference | standard by gel permeation chromatography) of the whole component is not specifically limited, 2000-50000 are preferable, 3000-30000 are more preferable, 5000-20000 are preferable. Most preferred. If it is below the upper limit of this range, it has sufficient solubility in a resist solvent to be used as a resist, and if it is above the lower limit of this range, dry etching resistance and resist pattern cross-sectional shape are good.
Moreover, 1.0-5.0 are preferable, as for the dispersity (Mw / Mn) of the whole (A) component, 1.0-3.0 are more preferable, and 1.2-2.5 are the most preferable.
In the positive resist composition for immersion exposure according to the present invention, the content of the component (A) may be adjusted according to the resist film thickness to be formed.

(A)成分中、樹脂(A1)は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用しても良い。
(A)成分中の樹脂(A1)の含有量は、50〜100質量%の範囲内であることが好ましく、75〜100質量%がより好ましく、80〜100質量%がさらに好ましい。樹脂(A1)の含有量が、50質量%以上であると、リソグラフィー特性が向上する。そして、特に本発明の効果に特に優れることから、(A)成分中の樹脂(A1)の含有量は、100質量%であることが最も好ましい。
In the component (A), the resin (A1) may be used alone or in combination of two or more.
The content of the resin (A1) in the component (A) is preferably in the range of 50 to 100% by mass, more preferably 75 to 100% by mass, and further preferably 80 to 100% by mass. When the content of the resin (A1) is 50% by mass or more, the lithography properties are improved. And since it is especially excellent in the effect of this invention especially, it is most preferable that content of resin (A1) in (A) component is 100 mass%.

<(B)成分>
(B)成分としては、特に限定されず、これまで化学増幅型レジスト用の酸発生剤として提案されているものを使用することができる。このような酸発生剤としては、これまで、ヨードニウム塩やスルホニウム塩などのオニウム塩系酸発生剤、オキシムスルホネート系酸発生剤、ビスアルキルまたはビスアリールスルホニルジアゾメタン類、ポリ(ビススルホニル)ジアゾメタン類などのジアゾメタン系酸発生剤、ニトロベンジルスルホネート系酸発生剤、イミノスルホネート系酸発生剤、ジスルホン系酸発生剤など多種のものが知られている。
<(B) component>
The component (B) is not particularly limited, and those that have been proposed as acid generators for chemically amplified resists can be used. Examples of such acid generators include onium salt acid generators such as iodonium salts and sulfonium salts, oxime sulfonate acid generators, bisalkyl or bisarylsulfonyldiazomethanes, and poly (bissulfonyl) diazomethanes. There are various known diazomethane acid generators, nitrobenzyl sulfonate acid generators, imino sulfonate acid generators, disulfone acid generators, and the like.

オニウム塩系酸発生剤としては、例えば下記一般式(b−0)で表される酸発生剤が挙げられる。   Examples of the onium salt acid generator include acid generators represented by the following general formula (b-0).

Figure 2008145667
[式中、R51は、直鎖、分岐鎖若しくは環状のアルキル基、または直鎖、分岐鎖若しくは環状のフッ素化アルキル基を表し;R52は、水素原子、水酸基、ハロゲン原子、直鎖若しくは分岐鎖状のアルキル基、直鎖若しくは分岐鎖状のハロゲン化アルキル基、または直鎖若しくは分岐鎖状のアルコキシ基であり;R53は置換基を有していてもよいアリール基であり;u”は1〜3の整数である。]
Figure 2008145667
[Wherein R 51 represents a linear, branched or cyclic alkyl group, or a linear, branched or cyclic fluorinated alkyl group; R 52 represents a hydrogen atom, a hydroxyl group, a halogen atom, linear or A branched alkyl group, a linear or branched halogenated alkyl group, or a linear or branched alkoxy group; R 53 is an optionally substituted aryl group; u "Is an integer from 1 to 3.]

一般式(b−0)において、R51は、直鎖、分岐鎖若しくは環状のアルキル基、または直鎖、分岐鎖若しくは環状のフッ素化アルキル基を表す。
前記直鎖若しくは分岐鎖状のアルキル基としては、炭素数1〜10であることが好ましく、炭素数1〜8であることがさらに好ましく、炭素数1〜4であることが最も好ましい。
前記環状のアルキル基としては、炭素数4〜12であることが好ましく、炭素数5〜10であることがさらに好ましく、炭素数6〜10であることが最も好ましい。
前記フッ素化アルキル基としては、炭素数1〜10であることが好ましく、炭素数1〜8であることがさらに好ましく、炭素数1〜4であることが最も好ましい。また、該フッ化アルキル基のフッ素化率(アルキル基中全水素原子の個数に対する置換したフッ素原子の個数の割合)は、好ましくは10〜100%、さらに好ましくは50〜100%であり、特に水素原子をすべてフッ素原子で置換したものが、酸の強度が強くなるので好ましい。
51としては、直鎖状のアルキル基またはフッ素化アルキル基であることが最も好ましい。
In General Formula (b-0), R 51 represents a linear, branched, or cyclic alkyl group, or a linear, branched, or cyclic fluorinated alkyl group.
The linear or branched alkyl group preferably has 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 8 carbon atoms, and most preferably 1 to 4 carbon atoms.
The cyclic alkyl group preferably has 4 to 12 carbon atoms, more preferably 5 to 10 carbon atoms, and most preferably 6 to 10 carbon atoms.
The fluorinated alkyl group preferably has 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 8 carbon atoms, and most preferably 1 to 4 carbon atoms. The fluorination rate of the fluorinated alkyl group (ratio of the number of substituted fluorine atoms to the total number of hydrogen atoms in the alkyl group) is preferably 10 to 100%, more preferably 50 to 100%, and particularly Those in which all hydrogen atoms are substituted with fluorine atoms are preferred because the strength of the acid is increased.
R 51 is most preferably a linear alkyl group or a fluorinated alkyl group.

52は、水素原子、水酸基、ハロゲン原子、直鎖若しくは分岐鎖状のアルキル基、直鎖若しくは分岐鎖状のハロゲン化アルキル基、または直鎖若しくは分岐鎖状のアルコキシ基である。
52において、ハロゲン原子としては、フッ素原子、臭素原子、塩素原子、ヨウ素原子などが挙げられ、フッ素原子が好ましい。
52において、アルキル基は、直鎖または分岐鎖状であり、その炭素数は好ましくは1〜5、特に1〜4、さらには1〜3であることが望ましい。
52において、ハロゲン化アルキル基は、アルキル基中の水素原子の一部または全部がハロゲン原子で置換された基である。ここでのアルキル基は、前記R52における「アルキル基」と同様のものが挙げられる。置換するハロゲン原子としては上記「ハロゲン原子」について説明したものと同様のものが挙げられる。ハロゲン化アルキル基において、水素原子の全個数の50〜100%がハロゲン原子で置換されていることが望ましく、全て置換されていることがより好ましい。
52において、アルコキシ基としては、直鎖状または分岐鎖状であり、その炭素数は好ましくは1〜5、特に1〜4、さらには1〜3であることが望ましい。
52としては、これらの中でも水素原子が好ましい。
R 52 represents a hydrogen atom, a hydroxyl group, a halogen atom, a linear or branched alkyl group, a linear or branched alkyl halide group, or a linear or branched alkoxy group.
In R 52 , examples of the halogen atom include a fluorine atom, a bromine atom, a chlorine atom, and an iodine atom, and a fluorine atom is preferable.
In R 52 , the alkyl group is linear or branched, and the carbon number thereof is preferably 1 to 5, particularly 1 to 4, and more preferably 1 to 3.
In R 52 , the halogenated alkyl group is a group in which part or all of the hydrogen atoms in the alkyl group are substituted with halogen atoms. Examples of the alkyl group herein are the same as the “alkyl group” in R 52 . Examples of the halogen atom to be substituted include the same as those described above for the “halogen atom”. In the halogenated alkyl group, it is desirable that 50 to 100% of the total number of hydrogen atoms are substituted with halogen atoms, and it is more preferable that all are substituted.
In R 52 , the alkoxy group is linear or branched, and the carbon number thereof is preferably 1 to 5, particularly 1 to 4, and more preferably 1 to 3.
Among these, R 52 is preferably a hydrogen atom.

53は置換基を有していてもよいアリール基であり、置換基を除いた基本環(母体環)の構造としては、ナフチル基、フェニル基、アントラセニル基などが挙げられ、本発明の効果やArFエキシマレーザーなどの露光光の吸収の観点から、フェニル基が望ましい。
置換基としては、水酸基、低級アルキル基(直鎖または分岐鎖状であり、その好ましい炭素数は5以下であり、特にメチル基が好ましい)などを挙げることができる。
53のアリール基としては、置換基を有しないものがより好ましい。
u”は1〜3の整数であり、2または3であることが好ましく、特に3であることが望ましい。
R 53 is an aryl group which may have a substituent, and examples of the structure of the basic ring (matrix ring) excluding the substituent include a naphthyl group, a phenyl group, an anthracenyl group, and the like. From the viewpoint of absorption of exposure light such as ArF excimer laser, a phenyl group is desirable.
Examples of the substituent include a hydroxyl group and a lower alkyl group (straight or branched chain, preferably having 5 or less carbon atoms, particularly preferably a methyl group).
As the aryl group for R 53, an aryl group having no substituent is more preferable.
u ″ is an integer of 1 to 3, preferably 2 or 3, and particularly preferably 3.

一般式(b−0)で表される酸発生剤の好ましいものは以下の様なものを挙げることができる。   Preferable examples of the acid generator represented by the general formula (b-0) include the following.

Figure 2008145667
Figure 2008145667

また一般式(b−0)で表される酸発生剤の他のオニウム塩系酸発生剤として、例えば下記一般式(b−1)または(b−2)で表される化合物が挙げられる。   Moreover, as an onium salt type acid generator other than the acid generator represented by general formula (b-0), the compound represented by the following general formula (b-1) or (b-2) is mentioned, for example.

Figure 2008145667
[式中、R”〜R”,R”〜R”は、それぞれ独立に、アリール基またはアルキル基を表し;R”は、直鎖、分岐または環状のアルキル基またはフッ素化アルキル基を表し;R”〜R”のうち少なくとも1つはアリール基を表し、R”〜R”のうち少なくとも1つはアリール基を表す。]
Figure 2008145667
[Wherein, R 1 ″ to R 3 ″ and R 5 ″ to R 6 ″ each independently represents an aryl group or an alkyl group; R 4 ″ represents a linear, branched or cyclic alkyl group or fluorinated group. Represents an alkyl group; at least one of R 1 ″ to R 3 ″ represents an aryl group, and at least one of R 5 ″ to R 6 ″ represents an aryl group.]

式(b−1)中、R”〜R”はそれぞれ独立にアリール基またはアルキル基を表す。R”〜R”のうち、少なくとも1つはアリール基を表す。R”〜R”のうち、2以上がアリール基であることが好ましく、R”〜R”のすべてがアリール基であることが最も好ましい。
”〜R”のアリール基としては、特に制限はなく、例えば、炭素数6〜20のアリール基であって、該アリール基は、その水素原子の一部または全部がアルキル基、アルコキシ基、ハロゲン原子等で置換されていてもよく、されていなくてもよい。アリール基としては、安価に合成可能なことから、炭素数6〜10のアリール基が好ましい。具体的には、たとえばフェニル基、ナフチル基が挙げられる。
前記アリール基の水素原子が置換されていても良いアルキル基としては、炭素数1〜5のアルキル基が好ましく、メチル基、エチル基、プロピル基、n−ブチル基、tert−ブチル基であることが最も好ましい。
前記アリール基の水素原子が置換されていても良いアルコキシ基としては、炭素数1〜5のアルコキシ基が好ましく、メトキシ基、エトキシ基が最も好ましい。
前記アリール基の水素原子が置換されていても良いハロゲン原子としては、フッ素原子であることが好ましい。
”〜R”のアルキル基としては、特に制限はなく、例えば炭素数1〜10の直鎖状、分岐状または環状のアルキル基等が挙げられる。解像性に優れる点から、炭素数1〜5であることが好ましい。具体的には、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、n−ペンチル基、シクロペンチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、ノニル基、デカニル基等が挙げられ、解像性に優れ、また安価に合成可能なことから好ましいものとして、メチル基を挙げることができる。
これらの中で、R”〜R”は、それぞれ、フェニル基またはナフチル基であることが最も好ましい。
In formula (b-1), R 1 ″ to R 3 ″ each independently represents an aryl group or an alkyl group. At least one of R 1 ″ to R 3 ″ represents an aryl group. Of R 1 ″ to R 3 ″, two or more are preferably aryl groups, and most preferably all of R 1 ″ to R 3 ″ are aryl groups.
The aryl group for R 1 ″ to R 3 ″ is not particularly limited, and is, for example, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, in which part or all of the hydrogen atoms are alkyl groups, alkoxy groups It may or may not be substituted with a group, a halogen atom or the like. The aryl group is preferably an aryl group having 6 to 10 carbon atoms because it can be synthesized at a low cost. Specific examples include a phenyl group and a naphthyl group.
The alkyl group that may be substituted for the hydrogen atom of the aryl group is preferably an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and is a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an n-butyl group, or a tert-butyl group. Is most preferred.
The alkoxy group that may be substituted with a hydrogen atom of the aryl group is preferably an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms, and most preferably a methoxy group or an ethoxy group.
The halogen atom that may be substituted for the hydrogen atom of the aryl group is preferably a fluorine atom.
The alkyl group for R 1 "~R 3", is not particularly limited, for example, a straight, include alkyl groups such as branched or cyclic. It is preferable that it is C1-C5 from the point which is excellent in resolution. Specific examples include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, an n-pentyl group, a cyclopentyl group, a hexyl group, a cyclohexyl group, a nonyl group, and a decanyl group. A methyl group is preferable because it is excellent in resolution and can be synthesized at low cost.
Among these, R 1 ″ to R 3 ″ are most preferably a phenyl group or a naphthyl group, respectively.

”は、直鎖、分岐または環状のアルキル基またはフッ素化アルキル基を表す。
前記直鎖または分岐のアルキル基としては、炭素数1〜10であることが好ましく、炭素数1〜8であることがさらに好ましく、炭素数1〜4であることが最も好ましい。
前記環状のアルキル基としては、前記R”で示したような環式基であって、炭素数4〜15であることが好ましく、炭素数4〜10であることがさらに好ましく、炭素数6〜10であることが最も好ましい。
前記フッ素化アルキル基としては、炭素数1〜10であることが好ましく、炭素数1〜8であることがさらに好ましく、炭素数1〜4であることが最も好ましい。また、該フッ化アルキル基のフッ素化率(アルキル基中のフッ素原子の割合)は、好ましくは10〜100%、さらに好ましくは50〜100%であり、特に水素原子をすべてフッ素原子で置換したものが、酸の強度が強くなるので好ましい。
”としては、直鎖または環状のアルキル基、またはフッ素化アルキル基であることが最も好ましい。
R 4 ″ represents a linear, branched or cyclic alkyl group or a fluorinated alkyl group.
The linear or branched alkyl group preferably has 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 8 carbon atoms, and most preferably 1 to 4 carbon atoms.
The cyclic alkyl group is a cyclic group as indicated by R 1 ″ and preferably has 4 to 15 carbon atoms, more preferably 4 to 10 carbon atoms, and 6 carbon atoms. Most preferably, it is -10.
The fluorinated alkyl group preferably has 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 8 carbon atoms, and most preferably 1 to 4 carbon atoms. The fluorination rate of the fluorinated alkyl group (ratio of fluorine atoms in the alkyl group) is preferably 10 to 100%, more preferably 50 to 100%. Particularly, all the hydrogen atoms are substituted with fluorine atoms. It is preferable because the strength of the acid is increased.
R 4 ″ is most preferably a linear or cyclic alkyl group or a fluorinated alkyl group.

式(b−2)中、R”〜R”はそれぞれ独立にアリール基またはアルキル基を表す。R”〜R”のうち、少なくとも1つはアリール基を表す。R”〜R”のすべてがアリール基であることが好ましい。
”〜R”のアリール基としては、R”〜R”のアリール基と同様のものが挙げられる。
”〜R”のアルキル基としては、R”〜R”のアルキル基と同様のものが挙げられる。
これらの中で、R”〜R”はすべてフェニル基であることが最も好ましい。
式(b−2)中のR”としては上記式(b−1)のR”と同様のものが挙げられる。
In formula (b-2), R 5 ″ to R 6 ″ each independently represents an aryl group or an alkyl group. At least one of R 5 ″ to R 6 ″ represents an aryl group. It is preferable that all of R 5 ″ to R 6 ″ are aryl groups.
As the aryl group for R 5 ″ to R 6 ″, the same as the aryl groups for R 1 ″ to R 3 ″ can be used.
As the alkyl group for R 5 ″ to R 6 ″, the same as the alkyl groups for R 1 ″ to R 3 ″ can be used.
Among these, it is most preferable that all of R 5 ″ to R 6 ″ are phenyl groups.
"As R 4 in the formula (b-1)" R 4 in the In the formula (b-2) include the same as.

式(b−1)、(b−2)で表されるオニウム塩系酸発生剤の具体例としては、ジフェニルヨードニウムのトリフルオロメタンスルホネートまたはノナフルオロブタンスルホネート、ビス(4−tert−ブチルフェニル)ヨードニウムのトリフルオロメタンスルホネートまたは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のトリフルオロメタンスルホネート、そのヘプタフルオロプロパンスルホネートまたはそのノナフルオロブタンスルホネート、トリ(4−メチルフェニル)スルホニウムのトリフルオロメタンスルホネート、そのヘプタフルオロプロパンスルホネートまたはそのノナフルオロブタンスルホネート、ジメチル(4−ヒドロキシナフチル)スルホニウムのトリフルオロメタンスルホネート、そのヘプタフルオロプロパンスルホネートまたはそのノナフルオロブタンスルホネート、モノフェニルジメチルスルホニウムのトリフルオロメタンスルホネート、そのヘプタフルオロプロパンスルホネートまたはそのノナフルオロブタンスルホネート、ジフェニルモノメチルスルホニウムのトリフルオロメタンスルホネート、そのヘプタフルオロプロパンスルホネートまたはそのノナフルオロブタンスルホネート、(4−メチルフェニル)ジフェニルスルホニウムのトリフルオロメタンスルホネート、そのヘプタフルオロプロパンスルホネートまたはそのノナフルオロブタンスルホネート、(4−メトキシフェニル)ジフェニルスルホニウムのトリフルオロメタンスルホネート、そのヘプタフルオロプロパンスルホネートまたはそのノナフルオロブタンスルホネート、トリ(4−tert−ブチル)フェニルスルホニウムのトリフルオロメタンスルホネート、そのヘプタフルオロプロパンスルホネートまたはそのノナフルオロブタンスルホネート、ジフェニル(1−(4−メトキシ)ナフチル)スルホニウムのトリフルオロメタンスルホネート、そのヘプタフルオロプロパンスルホネートまたはそのノナフルオロブタンスルホネート、ジ(1−ナフチル)フェニルスルホニウムのトリフルオロメタンスルホネート、そのヘプタフルオロプロパンスルホネートまたはそのノナフルオロブタンスルホネートなどが挙げられる。また、これらのオニウム塩のアニオン部がメタンスルホネート、n−プロパンスルホネート、n−ブタンスルホネート、n−オクタンスルホネートに置き換えたオニウム塩も用いることができる。   Specific examples of the onium salt acid generators represented by the formulas (b-1) and (b-2) include diphenyliodonium trifluoromethanesulfonate or nonafluorobutanesulfonate, bis (4-tert-butylphenyl) iodonium. Trifluoromethanesulfonate or nonafluorobutanesulfonate, triphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate, heptafluoropropanesulfonate or nonafluorobutanesulfonate, tri (4-methylphenyl) sulfonium trifluoromethanesulfonate, heptafluoropropanesulfonate or the same Nonafluorobutanesulfonate, dimethyl (4-hydroxynaphthyl) sulfonium trifluoromethanesulfonate, its heptaful Lopropanesulfonate or its nonafluorobutanesulfonate, trifluoromethanesulfonate of monophenyldimethylsulfonium, its heptafluoropropanesulfonate or its nonafluorobutanesulfonate, trifluoromethanesulfonate of diphenylmonomethylsulfonium, its heptafluoropropanesulfonate or its nonafluorobutanesulfonate (4-methylphenyl) diphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate, its heptafluoropropane sulfonate or its nonafluorobutane sulfonate, (4-methoxyphenyl) diphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate, its heptafluoropropane sulfonate or its nonafluorobutane sulfonate , Trifluoromethanesulfonate of tri (4-tert-butyl) phenylsulfonium, its heptafluoropropanesulfonate or its nonafluorobutanesulfonate, trifluoromethanesulfonate of diphenyl (1- (4-methoxy) naphthyl) sulfonium, its heptafluoropropane Sulfonate or its nonafluorobutane sulfonate, di (1-naphthyl) phenylsulfonium trifluoromethane sulfonate, its heptafluoropropane sulfonate or its nonafluorobutane sulfonate. In addition, onium salts in which the anion portion of these onium salts is replaced with methanesulfonate, n-propanesulfonate, n-butanesulfonate, or n-octanesulfonate can also be used.

また、前記一般式(b−1)又は(b−2)において、アニオン部を下記一般式(b−3)又は(b−4)で表されるアニオン部に置き換えたオニウム塩系酸発生剤も用いることができる(カチオン部は(b−1)又は(b−2)と同様)。   In addition, in the general formula (b-1) or (b-2), an onium salt-based acid generator in which the anion moiety is replaced with an anion moiety represented by the following general formula (b-3) or (b-4). Can also be used (the cation moiety is the same as (b-1) or (b-2)).

Figure 2008145667
[式中、X”は、少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換された炭素数2〜6のアルキレン基を表し;Y”、Z”は、それぞれ独立に、少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換された炭素数1〜10のアルキル基を表す。]
Figure 2008145667
[Wherein X ″ represents an alkylene group having 2 to 6 carbon atoms in which at least one hydrogen atom is substituted with a fluorine atom; Y ″ and Z ″ each independently represent at least one hydrogen atom as a fluorine atom; Represents an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms and substituted with

X”は、少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換された直鎖状または分岐状のアルキレン基であり、該アルキレン基の炭素数は2〜6であり、好ましくは炭素数3〜5、最も好ましくは炭素数3である。
Y”、Z”は、それぞれ独立に、少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換された直鎖状または分岐状のアルキル基であり、該アルキル基の炭素数は1〜10であり、好ましくは炭素数1〜7、より好ましくは炭素数1〜3である。
X”のアルキレン基の炭素数またはY”、Z”のアルキル基の炭素数は、上記炭素数の範囲内において、レジスト溶媒への溶解性も良好である等の理由により、小さいほど好ましい。
また、X”のアルキレン基またはY”、Z”のアルキル基において、フッ素原子で置換されている水素原子の数が多いほど、酸の強度が強くなり、また200nm以下の高エネルギー光や電子線に対する透明性が向上するので好ましい。該アルキレン基またはアルキル基中のフッ素原子の割合、すなわちフッ素化率は、好ましくは70〜100%、さらに好ましくは90〜100%であり、最も好ましくは、全ての水素原子がフッ素原子で置換されたパーフルオロアルキレン基またはパーフルオロアルキル基である。
X ″ is a linear or branched alkylene group in which at least one hydrogen atom is substituted with a fluorine atom, and the alkylene group has 2 to 6 carbon atoms, preferably 3 to 5 carbon atoms, Preferably it is C3.
Y ″ and Z ″ are each independently a linear or branched alkyl group in which at least one hydrogen atom is substituted with a fluorine atom, and the alkyl group has 1 to 10 carbon atoms, preferably It is C1-C7, More preferably, it is C1-C3.
The carbon number of the alkylene group of X ″ or the carbon number of the alkyl group of Y ″ and Z ″ is preferably as small as possible because the solubility in the resist solvent is good within the above carbon number range.
In addition, in the alkylene group of X ″ or the alkyl group of Y ″ and Z ″, the strength of the acid increases as the number of hydrogen atoms substituted with fluorine atoms increases, and high-energy light or electron beam of 200 nm or less The ratio of fluorine atoms in the alkylene group or alkyl group, that is, the fluorination rate is preferably 70 to 100%, more preferably 90 to 100%, and most preferably all. Are a perfluoroalkylene group or a perfluoroalkyl group in which a hydrogen atom is substituted with a fluorine atom.

本明細書において、オキシムスルホネート系酸発生剤とは、下記一般式(B−1)で表される基を少なくとも1つ有する化合物であって、放射線の照射によって酸を発生する特性を有するものである。この様なオキシムスルホネート系酸発生剤は、化学増幅型レジスト組成物用として多用されているので、任意に選択して用いることができる。   In this specification, the oxime sulfonate acid generator is a compound having at least one group represented by the following general formula (B-1), and has a property of generating an acid upon irradiation with radiation. is there. Such oxime sulfonate-based acid generators are frequently used for chemically amplified resist compositions, and can be arbitrarily selected and used.

Figure 2008145667
[式(B−1)中、R31、R32はそれぞれ独立に有機基を表す。]
Figure 2008145667
[In formula (B-1), R 31 and R 32 each independently represents an organic group. ]

31、R32の有機基は、炭素原子を含む基であり、炭素原子以外の原子(たとえば水素原子、酸素原子、窒素原子、硫黄原子、ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子等)等)を有していてもよい。
31の有機基としては、直鎖、分岐または環状のアルキル基またはアリール基が好ましい。これらのアルキル基、アリール基は置換基を有していても良い。該置換基としては、特に制限はなく、たとえばフッ素原子、炭素数1〜6の直鎖、分岐または環状のアルキル基等が挙げられる。ここで、「置換基を有する」とは、アルキル基またはアリール基の水素原子の一部または全部が置換基で置換されていることを意味する。
アルキル基としては、炭素数1〜20が好ましく、炭素数1〜10がより好ましく、炭素数1〜8がさらに好ましく、炭素数1〜6が特に好ましく、炭素数1〜4が最も好ましい。アルキル基としては、特に、部分的または完全にハロゲン化されたアルキル基(以下、ハロゲン化アルキル基ということがある)が好ましい。なお、部分的にハロゲン化されたアルキル基とは、水素原子の一部がハロゲン原子で置換されたアルキル基を意味し、完全にハロゲン化されたアルキル基とは、水素原子の全部がハロゲン原子で置換されたアルキル基を意味する。ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられ、特にフッ素原子が好ましい。すなわち、ハロゲン化アルキル基は、フッ素化アルキル基であることが好ましい。
アリール基は、炭素数4〜20が好ましく、炭素数4〜10がより好ましく、炭素数6〜10が最も好ましい。アリール基としては、特に、部分的または完全にハロゲン化されたアリール基が好ましい。なお、部分的にハロゲン化されたアリール基とは、水素原子の一部がハロゲン原子で置換されたアリール基を意味し、完全にハロゲン化されたアリール基とは、水素原子の全部がハロゲン原子で置換されたアリール基を意味する。
31としては、特に、置換基を有さない炭素数1〜4のアルキル基、または炭素数1〜4のフッ素化アルキル基が好ましい。
The organic groups of R 31 and R 32 are groups containing carbon atoms, and atoms other than carbon atoms (for example, hydrogen atoms, oxygen atoms, nitrogen atoms, sulfur atoms, halogen atoms (fluorine atoms, chlorine atoms, etc.), etc.) You may have.
As the organic group for R 31 , a linear, branched, or cyclic alkyl group or aryl group is preferable. These alkyl groups and aryl groups may have a substituent. There is no restriction | limiting in particular as this substituent, For example, a fluorine atom, a C1-C6 linear, branched or cyclic alkyl group etc. are mentioned. Here, “having a substituent” means that part or all of the hydrogen atoms of the alkyl group or aryl group are substituted with a substituent.
As an alkyl group, C1-C20 is preferable, C1-C10 is more preferable, C1-C8 is more preferable, C1-C6 is especially preferable, and C1-C4 is the most preferable. As the alkyl group, a partially or completely halogenated alkyl group (hereinafter sometimes referred to as a halogenated alkyl group) is particularly preferable. The partially halogenated alkyl group means an alkyl group in which a part of hydrogen atoms is substituted with a halogen atom, and the fully halogenated alkyl group means that all of the hydrogen atoms are halogen atoms. Means an alkyl group substituted with Examples of the halogen atom include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom, and a fluorine atom is particularly preferable. That is, the halogenated alkyl group is preferably a fluorinated alkyl group.
The aryl group preferably has 4 to 20 carbon atoms, more preferably 4 to 10 carbon atoms, and most preferably 6 to 10 carbon atoms. As the aryl group, a partially or completely halogenated aryl group is particularly preferable. The partially halogenated aryl group means an aryl group in which a part of hydrogen atoms is substituted with a halogen atom, and the fully halogenated aryl group means that all of the hydrogen atoms are halogen atoms. Means an aryl group substituted with.
R 31 is particularly preferably an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms or a fluorinated alkyl group having 1 to 4 carbon atoms which has no substituent.

32の有機基としては、直鎖、分岐または環状のアルキル基、アリール基またはシアノ基が好ましい。R32のアルキル基、アリール基としては、前記R31で挙げたアルキル基、アリール基と同様のものが挙げられる。
32としては、特に、シアノ基、置換基を有さない炭素数1〜8のアルキル基、または炭素数1〜8のフッ素化アルキル基が好ましい。
As the organic group for R 32 , a linear, branched, or cyclic alkyl group, aryl group, or cyano group is preferable. As the alkyl group and aryl group for R 32, the same alkyl groups and aryl groups as those described above for R 31 can be used.
R 32 is particularly preferably a cyano group, an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms having no substituent, or a fluorinated alkyl group having 1 to 8 carbon atoms.

オキシムスルホネート系酸発生剤として、さらに好ましいものとしては、下記一般式(B−2)または(B−3)で表される化合物が挙げられる。   More preferable examples of the oxime sulfonate-based acid generator include compounds represented by the following general formula (B-2) or (B-3).

Figure 2008145667
[式(B−2)中、R33は、シアノ基、置換基を有さないアルキル基またはハロゲン化アルキル基である。R34はアリール基である。R35は置換基を有さないアルキル基またはハロゲン化アルキル基である。]
Figure 2008145667
[In Formula (B-2), R 33 represents a cyano group, an alkyl group having no substituent, or a halogenated alkyl group. R 34 is an aryl group. R 35 represents an alkyl group having no substituent or a halogenated alkyl group. ]

Figure 2008145667
[式(B−3)中、R36はシアノ基、置換基を有さないアルキル基またはハロゲン化アルキル基である。R37は2または3価の芳香族炭化水素基である。R38は置換基を有さないアルキル基またはハロゲン化アルキル基である。p”は2または3である。]
Figure 2008145667
[In Formula (B-3), R 36 represents a cyano group, an alkyl group having no substituent, or a halogenated alkyl group. R 37 is a divalent or trivalent aromatic hydrocarbon group. R38 is an alkyl group having no substituent or a halogenated alkyl group. p ″ is 2 or 3.]

前記一般式(B−2)において、R33の置換基を有さないアルキル基またはハロゲン化アルキル基は、炭素数が1〜10であることが好ましく、炭素数1〜8がより好ましく、炭素数1〜6が最も好ましい。
33としては、ハロゲン化アルキル基が好ましく、フッ素化アルキル基がより好ましい。
33におけるフッ素化アルキル基は、アルキル基の水素原子が50%以上フッ素化されていることが好ましく、より好ましくは70%以上、さらに好ましくは90%以上フッ素化されていることが好ましい。
In the general formula (B-2), the alkyl group or halogenated alkyl group having no substituent of R 33 preferably has 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 8 carbon atoms, and carbon atoms. Numbers 1 to 6 are most preferable.
R 33 is preferably a halogenated alkyl group, more preferably a fluorinated alkyl group.
The fluorinated alkyl group for R 33 is preferably such that the hydrogen atom of the alkyl group is 50% or more fluorinated, more preferably 70% or more, and still more preferably 90% or more.

34のアリール基としては、フェニル基、ビフェニル(biphenyl)基、フルオレニル(fluorenyl)基、ナフチル基、アントラセル(anthracyl)基、フェナントリル基等の、芳香族炭化水素の環から水素原子を1つ除いた基、およびこれらの基の環を構成する炭素原子の一部が酸素原子、硫黄原子、窒素原子等のヘテロ原子で置換されたヘテロアリール基等が挙げられる。これらのなかでも、フルオレニル基が好ましい。
34のアリール基は、炭素数1〜10のアルキル基、ハロゲン化アルキル基、アルコキシ基等の置換基を有していても良い。該置換基におけるアルキル基またはハロゲン化アルキル基は、炭素数が1〜8であることが好ましく、炭素数1〜4がさらに好ましい。また、該ハロゲン化アルキル基は、フッ素化アルキル基であることが好ましい。
As the aryl group of R 34 , one hydrogen atom is removed from an aromatic hydrocarbon ring such as a phenyl group, a biphenyl group, a fluorenyl group, a naphthyl group, an anthracyl group, or a phenanthryl group. And heteroaryl groups in which some of the carbon atoms constituting the ring of these groups are substituted with heteroatoms such as oxygen, sulfur, and nitrogen atoms. Among these, a fluorenyl group is preferable.
The aryl group of R 34 may have a substituent such as an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a halogenated alkyl group, or an alkoxy group. The alkyl group or halogenated alkyl group in the substituent preferably has 1 to 8 carbon atoms, and more preferably 1 to 4 carbon atoms. The halogenated alkyl group is preferably a fluorinated alkyl group.

35の置換基を有さないアルキル基またはハロゲン化アルキル基は、炭素数が1〜10であることが好ましく、炭素数1〜8がより好ましく、炭素数1〜6が最も好ましい。
35としては、ハロゲン化アルキル基が好ましく、フッ素化アルキル基がより好ましく、部分的にフッ素化されたアルキル基が最も好ましい。
35におけるフッ素化アルキル基は、アルキル基の水素原子が50%以上フッ素化されていることが好ましく、より好ましくは70%以上、さらに好ましくは90%以上フッ素化されていることが、発生する酸の強度が高まるため好ましい。最も好ましくは、水素原子が100%フッ素置換された完全フッ素化アルキル基である。
The alkyl group or halogenated alkyl group having no substituent for R 35 preferably has 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 8 carbon atoms, and most preferably 1 to 6 carbon atoms.
R 35 is preferably a halogenated alkyl group, more preferably a fluorinated alkyl group, and most preferably a partially fluorinated alkyl group.
The fluorinated alkyl group in R 35 preferably has 50% or more of the hydrogen atom of the alkyl group, more preferably 70% or more, and even more preferably 90% or more fluorinated. This is preferable because the strength of the acid is increased. Most preferred is a fully fluorinated alkyl group in which a hydrogen atom is 100% fluorine-substituted.

前記一般式(B−3)において、R36の置換基を有さないアルキル基またはハロゲン化アルキル基としては、上記R33の置換基を有さないアルキル基またはハロゲン化アルキル基と同様のものが挙げられる。
37の2または3価の芳香族炭化水素基としては、上記R34のアリール基からさらに1または2個の水素原子を除いた基が挙げられる。
38の置換基を有さないアルキル基またはハロゲン化アルキル基としては、上記R35の置換基を有さないアルキル基またはハロゲン化アルキル基と同様のものが挙げられる。
p”は好ましくは2である。
In the general formula (B-3), the alkyl group or halogenated alkyl group having no substituent for R 36 is the same as the alkyl group or halogenated alkyl group having no substituent for R 33. Is mentioned.
Examples of the divalent or trivalent aromatic hydrocarbon group for R 37 include groups obtained by further removing one or two hydrogen atoms from the aryl group for R 34 .
Examples of the alkyl group or halogenated alkyl group having no substituent of R 38 include the same alkyl groups or halogenated alkyl groups having no substituent as R 35 described above.
p ″ is preferably 2.

オキシムスルホネート系酸発生剤の具体例としては、α−(p−トルエンスルホニルオキシイミノ)−ベンジルシアニド、α−(p−クロロベンゼンスルホニルオキシイミノ)−ベンジルシアニド、α−(4−ニトロベンゼンスルホニルオキシイミノ)−ベンジルシアニド、α−(4−ニトロ−2−トリフルオロメチルベンゼンスルホニルオキシイミノ)−ベンジルシアニド、α−(ベンゼンスルホニルオキシイミノ)−4−クロロベンジルシアニド、α−(ベンゼンスルホニルオキシイミノ)−2,4−ジクロロベンジルシアニド、α−(ベンゼンスルホニルオキシイミノ)−2,6−ジクロロベンジルシアニド、α−(ベンゼンスルホニルオキシイミノ)−4−メトキシベンジルシアニド、α−(2−クロロベンゼンスルホニルオキシイミノ)−4−メトキシベンジルシアニド、α−(ベンゼンスルホニルオキシイミノ)−チエン−2−イルアセトニトリル、α−(4−ドデシルベンゼンスルホニルオキシイミノ)−ベンジルシアニド、α−[(p−トルエンスルホニルオキシイミノ)−4−メトキシフェニル]アセトニトリル、α−[(ドデシルベンゼンスルホニルオキシイミノ)−4−メトキシフェニル]アセトニトリル、α−(トシルオキシイミノ)−4−チエニルシアニド、α−(メチルスルホニルオキシイミノ)−1−シクロペンテニルアセトニトリル、α−(メチルスルホニルオキシイミノ)−1−シクロヘキセニルアセトニトリル、α−(メチルスルホニルオキシイミノ)−1−シクロヘプテニルアセトニトリル、α−(メチルスルホニルオキシイミノ)−1−シクロオクテニルアセトニトリル、α−(トリフルオロメチルスルホニルオキシイミノ)−1−シクロペンテニルアセトニトリル、α−(トリフルオロメチルスルホニルオキシイミノ)−シクロヘキシルアセトニトリル、α−(エチルスルホニルオキシイミノ)−エチルアセトニトリル、α−(プロピルスルホニルオキシイミノ)−プロピルアセトニトリル、α−(シクロヘキシルスルホニルオキシイミノ)−シクロペンチルアセトニトリル、α−(シクロヘキシルスルホニルオキシイミノ)−シクロヘキシルアセトニトリル、α−(シクロヘキシルスルホニルオキシイミノ)−1−シクロペンテニルアセトニトリル、α−(エチルスルホニルオキシイミノ)−1−シクロペンテニルアセトニトリル、α−(イソプロピルスルホニルオキシイミノ)−1−シクロペンテニルアセトニトリル、α−(n−ブチルスルホニルオキシイミノ)−1−シクロペンテニルアセトニトリル、α−(エチルスルホニルオキシイミノ)−1−シクロヘキセニルアセトニトリル、α−(イソプロピルスルホニルオキシイミノ)−1−シクロヘキセニルアセトニトリル、α−(n−ブチルスルホニルオキシイミノ)−1−シクロヘキセニルアセトニトリル、α−(メチルスルホニルオキシイミノ)−フェニルアセトニトリル、α−(メチルスルホニルオキシイミノ)−p−メトキシフェニルアセトニトリル、α−(トリフルオロメチルスルホニルオキシイミノ)−フェニルアセトニトリル、α−(トリフルオロメチルスルホニルオキシイミノ)−p−メトキシフェニルアセトニトリル、α−(エチルスルホニルオキシイミノ)−p−メトキシフェニルアセトニトリル、α−(プロピルスルホニルオキシイミノ)−p−メチルフェニルアセトニトリル、α−(メチルスルホニルオキシイミノ)−p−ブロモフェニルアセトニトリルなどが挙げられる。
また、特開平9−208554号公報(段落[0012]〜[0014]の[化18]〜[化19])に開示されているオキシムスルホネート系酸発生剤、WO2004/074242A2(65〜85頁目のExample1〜40)に開示されているオキシムスルホネート系酸発生剤も好適に用いることができる。
また、好適なものとして以下のものを例示することができる。
Specific examples of the oxime sulfonate acid generator include α- (p-toluenesulfonyloxyimino) -benzyl cyanide, α- (p-chlorobenzenesulfonyloxyimino) -benzyl cyanide, α- (4-nitrobenzenesulfonyloxy). Imino) -benzylcyanide, α- (4-nitro-2-trifluoromethylbenzenesulfonyloxyimino) -benzylcyanide, α- (benzenesulfonyloxyimino) -4-chlorobenzylcyanide, α- (benzenesulfonyl) Oxyimino) -2,4-dichlorobenzyl cyanide, α- (benzenesulfonyloxyimino) -2,6-dichlorobenzyl cyanide, α- (benzenesulfonyloxyimino) -4-methoxybenzyl cyanide, α- ( 2-Chlorobenzenesulfonyloxyimino) 4-methoxybenzylcyanide, α- (benzenesulfonyloxyimino) -thien-2-ylacetonitrile, α- (4-dodecylbenzenesulfonyloxyimino) -benzylcyanide, α-[(p-toluenesulfonyloxyimino) -4-methoxyphenyl] acetonitrile, α-[(dodecylbenzenesulfonyloxyimino) -4-methoxyphenyl] acetonitrile, α- (tosyloxyimino) -4-thienyl cyanide, α- (methylsulfonyloxyimino) -1-cyclo Pentenyl acetonitrile, α- (methylsulfonyloxyimino) -1-cyclohexenylacetonitrile, α- (methylsulfonyloxyimino) -1-cycloheptenylacetonitrile, α- (methylsulfonyloxyimino) -1-cyclooctene Acetonitrile, α- (trifluoromethylsulfonyloxyimino) -1-cyclopentenylacetonitrile, α- (trifluoromethylsulfonyloxyimino) -cyclohexylacetonitrile, α- (ethylsulfonyloxyimino) -ethylacetonitrile, α- (propyl Sulfonyloxyimino) -propylacetonitrile, α- (cyclohexylsulfonyloxyimino) -cyclopentylacetonitrile, α- (cyclohexylsulfonyloxyimino) -cyclohexylacetonitrile, α- (cyclohexylsulfonyloxyimino) -1-cyclopentenylacetonitrile, α- ( Ethylsulfonyloxyimino) -1-cyclopentenylacetonitrile, α- (isopropylsulfonyloxyimino) -1-cyclope N-tenyl acetonitrile, α- (n-butylsulfonyloxyimino) -1-cyclopentenylacetonitrile, α- (ethylsulfonyloxyimino) -1-cyclohexenylacetonitrile, α- (isopropylsulfonyloxyimino) -1-cyclohexenylacetonitrile , Α- (n-butylsulfonyloxyimino) -1-cyclohexenylacetonitrile, α- (methylsulfonyloxyimino) -phenylacetonitrile, α- (methylsulfonyloxyimino) -p-methoxyphenylacetonitrile, α- (trifluoro Methylsulfonyloxyimino) -phenylacetonitrile, α- (trifluoromethylsulfonyloxyimino) -p-methoxyphenylacetonitrile, α- (ethylsulfonyloxyimino) -p- Butoxy phenylacetonitrile, alpha-(propylsulfonyl oxyimino)-p-methylphenyl acetonitrile, alpha-like (methylsulfonyloxyimino)-p-bromophenyl acetonitrile.
Further, an oxime sulfonate-based acid generator disclosed in JP-A-9-208554 (paragraphs [0012] to [0014] [chemical formula 18] to [chemical formula 19]), WO2004 / 074242A2 (pages 65 to 85). The oxime sulfonate acid generators disclosed in Examples 1 to 40) of No. 1 can also be suitably used.
Moreover, the following can be illustrated as a suitable thing.

Figure 2008145667
Figure 2008145667

上記例示化合物の中でも、下記の4つの化合物が好ましい。   Of the above exemplified compounds, the following four compounds are preferred.

Figure 2008145667
Figure 2008145667

ジアゾメタン系酸発生剤のうち、ビスアルキルまたはビスアリールスルホニルジアゾメタン類の具体例としては、ビス(イソプロピルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(p−トルエンスルホニル)ジアゾメタン、ビス(1,1−ジメチルエチルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(シクロヘキシルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(2,4−ジメチルフェニルスルホニル)ジアゾメタン等が挙げられる。
また、特開平11−035551号公報、特開平11−035552号公報、特開平11−035573号公報に開示されているジアゾメタン系酸発生剤も好適に用いることができる。
また、ポリ(ビススルホニル)ジアゾメタン類としては、例えば、特開平11−322707号公報に開示されている、1,3−ビス(フェニルスルホニルジアゾメチルスルホニル)プロパン、1,4−ビス(フェニルスルホニルジアゾメチルスルホニル)ブタン、1,6−ビス(フェニルスルホニルジアゾメチルスルホニル)ヘキサン、1,10−ビス(フェニルスルホニルジアゾメチルスルホニル)デカン、1,2−ビス(シクロヘキシルスルホニルジアゾメチルスルホニル)エタン、1,3−ビス(シクロヘキシルスルホニルジアゾメチルスルホニル)プロパン、1,6−ビス(シクロヘキシルスルホニルジアゾメチルスルホニル)ヘキサン、1,10−ビス(シクロヘキシルスルホニルジアゾメチルスルホニル)デカンなどを挙げることができる。
Among diazomethane acid generators, specific examples of bisalkyl or bisarylsulfonyldiazomethanes include bis (isopropylsulfonyl) diazomethane, bis (p-toluenesulfonyl) diazomethane, bis (1,1-dimethylethylsulfonyl) diazomethane, Examples include bis (cyclohexylsulfonyl) diazomethane, bis (2,4-dimethylphenylsulfonyl) diazomethane, and the like.
Further, diazomethane acid generators disclosed in JP-A-11-035551, JP-A-11-035552, and JP-A-11-035573 can also be suitably used.
Examples of poly (bissulfonyl) diazomethanes include 1,3-bis (phenylsulfonyldiazomethylsulfonyl) propane and 1,4-bis (phenylsulfonyldiazo) disclosed in JP-A-11-322707. Methylsulfonyl) butane, 1,6-bis (phenylsulfonyldiazomethylsulfonyl) hexane, 1,10-bis (phenylsulfonyldiazomethylsulfonyl) decane, 1,2-bis (cyclohexylsulfonyldiazomethylsulfonyl) ethane, 1,3 -Bis (cyclohexylsulfonyldiazomethylsulfonyl) propane, 1,6-bis (cyclohexylsulfonyldiazomethylsulfonyl) hexane, 1,10-bis (cyclohexylsulfonyldiazomethylsulfonyl) decane, etc. Door can be.

(B)成分としては、これらの酸発生剤を1種単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
本発明においては、上記の中でも、(B)成分として、フッ素化アルキルスルホン酸イオンをアニオンとするオニウム塩を用いることが好ましい。
本発明の液浸露光用ポジ型レジスト組成物における(B)成分の含有量は、(A)成分100質量部に対し、0.5〜30質量部、好ましくは1〜10質量部とされる。上記範囲とすることでパターン形成が充分に行われる。また、均一な溶液が得られ、保存安定性が良好となるため好ましい。
(B) As a component, these acid generators may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type.
In the present invention, among the above, it is preferable to use an onium salt having a fluorinated alkyl sulfonate ion as an anion as the component (B).
The content of the component (B) in the positive resist composition for immersion exposure according to the present invention is 0.5 to 30 parts by mass, preferably 1 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the component (A). . By setting it within the above range, pattern formation is sufficiently performed. Moreover, since a uniform solution is obtained and storage stability becomes favorable, it is preferable.

<(C)成分>
本発明の液浸露光用ポジ型レジスト組成物は、(C)成分として、フッ素原子を含有しかつ酸解離性基を有さない非主鎖環状型の樹脂(C1)と、フッ素原子を含有しかつ酸解離性基を有さない主鎖環状型の樹脂(C2)とを含有する。
(C)成分を含有することにより、本発明のポジ型レジスト組成物から得られるレジスト膜は、その表面の疎水性が高く、後述するように水などの液浸媒体中への物質溶出が抑制される。
ここで、本明細書および特許請求の範囲において、「酸解離性基」とは、露光により(B)成分から発生した酸の作用により解離する基を意味する。たとえば前記構成単位(a2)におけるラクトン含有環式基、前記構成単位(a3)における極性基含有脂肪族炭化水素基、前記構成単位(a4)における多環式の脂肪族炭化水素基等は「酸解離性基」には含まれない。
酸解離性基としては、(B)成分から発生した酸の作用により解離する基であれば特に制限はなく、たとえば、これまで、化学増幅型レジスト用のベース樹脂の酸解離性溶解抑制基として提案されているものを使用することができる。酸解離性溶解抑制基の具体例としては、前記構成単位(a1)において、当該構成単位(a1)の酸解離性溶解抑制基として例示するものと同様のものが挙げられる。
ここで、酸解離性溶解抑制基における「溶解抑制」とは、当該基が、アルカリ現像液等のアルカリに対する(A)成分の溶解性を抑制する作用(溶解抑制性)を有することを意味する。本発明において、「酸解離性基」は、溶解抑制性を有するものであってもよく、溶解抑制性を有さないものであってもよい。
<(C) component>
The positive resist composition for immersion exposure of the present invention contains, as component (C), a non-main chain cyclic resin (C1) containing a fluorine atom and having no acid-dissociable group, and a fluorine atom. And a main chain cyclic resin (C2) having no acid-dissociable group.
By containing the component (C), the resist film obtained from the positive resist composition of the present invention has high hydrophobicity on its surface, and suppresses substance elution into an immersion medium such as water as described later. Is done.
Here, in the present specification and claims, the “acid-dissociable group” means a group dissociated by the action of an acid generated from the component (B) by exposure. For example, the lactone-containing cyclic group in the structural unit (a2), the polar group-containing aliphatic hydrocarbon group in the structural unit (a3), the polycyclic aliphatic hydrocarbon group in the structural unit (a4), etc. It is not included in the “dissociable group”.
The acid dissociable group is not particularly limited as long as it is a group dissociated by the action of an acid generated from the component (B). For example, as an acid dissociable, dissolution inhibiting group for a base resin for a chemically amplified resist so far. The suggested one can be used. Specific examples of the acid dissociable, dissolution inhibiting group include those similar to those exemplified as the acid dissociable, dissolution inhibiting group of the structural unit (a1) in the structural unit (a1).
Here, “dissolution inhibition” in the acid dissociable dissolution inhibiting group means that the group has an action (dissolution inhibiting property) for inhibiting the solubility of the component (A) in alkali such as an alkali developer. . In the present invention, the “acid-dissociable group” may have a dissolution inhibiting property or may not have a dissolution inhibiting property.

[樹脂(C1)]
樹脂(C1)としては、フッ素原子を含有し、かつ酸解離性基を有さない非主鎖環状型の樹脂であれば特に限定されない。
本明細書および特許請求の範囲において、「非主鎖環状型の樹脂」とは、主鎖を構成する炭素原子がいずれも、環構造を構成する炭素原子ではない樹脂のことを意味する。
かかる構造の樹脂(C1)を含有することにより、膜表面の疎水性が高いレジスト膜が得られる。
[Resin (C1)]
The resin (C1) is not particularly limited as long as it is a non-main chain cyclic resin containing a fluorine atom and having no acid dissociable group.
In the present specification and claims, the “non-main chain cyclic resin” means a resin in which none of the carbon atoms constituting the main chain is a carbon atom constituting the ring structure.
By containing the resin (C1) having such a structure, a resist film having a highly hydrophobic surface can be obtained.

本発明において、樹脂(C1)は、アルカリ可溶性基を有することが好ましい。アルカリ可溶性基を有することにより、アルカリ溶解性が高まり、種々のリソグラフィー特性、たとえば解像性、レジストパターン形状等の向上に寄与する。特に、後述するフッ素化されたヒドロキシアルキル基のような、フッ素原子を含むアルカリ可溶性基を有すると、レジスト膜の疎水性の向上、浸漬露光時の物質溶出抑制等の効果にも優れ、液浸露光用としの有用性がさらに向上する。   In the present invention, the resin (C1) preferably has an alkali-soluble group. By having an alkali-soluble group, alkali solubility is increased, which contributes to improvement of various lithography properties such as resolution and resist pattern shape. In particular, having an alkali-soluble group containing a fluorine atom, such as a fluorinated hydroxyalkyl group, which will be described later, is excellent in the effect of improving the hydrophobicity of the resist film and suppressing substance elution during immersion exposure. Usefulness for exposure is further improved.

アルカリ可溶性基は、当該樹脂のアルカリ溶解性を高める基であり、フェノール性水酸基と同程度の、比較的小さいpKa(Kaは酸解離定数)を有する基が好ましく、特に限定するものではないが、pKaが6〜12の範囲内の基が好適である。
アルカリ可溶性基として、より具体的には、水酸基(フェノール性水酸基、アルコール性水酸基)、カルボキシ基等の、末端に−OHを有する基が挙げられる。末端に−OHを有するアルカリ可溶性基の具体例としては、例えば、アルコール性水酸基;ヒドロキシアルキル基において水酸基が結合した炭素原子(α位の炭素原子)に結合した水素原子が電子吸引性基で置換された基(電子吸引性基置換ヒドロキシアルキル基);カルボキシ基等が挙げられる。
The alkali-soluble group is a group that enhances the alkali solubility of the resin, and is preferably a group having a relatively small pKa (Ka is an acid dissociation constant) similar to the phenolic hydroxyl group, and is not particularly limited. Groups with a pKa in the range of 6-12 are preferred.
More specifically, examples of the alkali-soluble group include a group having —OH at the terminal, such as a hydroxyl group (phenolic hydroxyl group or alcoholic hydroxyl group) or a carboxy group. Specific examples of the alkali-soluble group having —OH at the end include, for example, an alcoholic hydroxyl group; a hydrogen atom bonded to a carbon atom (α-position carbon atom) bonded to a hydroxyl group in a hydroxyalkyl group is substituted with an electron-withdrawing group Group (electron-withdrawing group-substituted hydroxyalkyl group); carboxy group and the like.

これらの中で、アルカリ可溶性基としては、電子吸引性基置換ヒドロキシアルキル基が好ましい。
電子吸引性基置換ヒドロキシアルキル基において、アルキル基は、直鎖または分岐鎖状であることが好ましい。当該電子吸引性基置換ヒドロキシアルキル基の炭素数は、特に限定するものではないが、1〜20が好ましく、4〜16がより好ましく、4〜12であることが最も好ましい。
ヒドロキシ基の数は特に限定するものではないが、1つであることが好ましい。
電子吸引性基としては、ハロゲン原子またはハロゲン化アルキル基等が挙げられる。
ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子等が挙げられ、フッ素原子が好ましい。
ハロゲン化アルキル基において、ハロゲンは前記ハロゲン原子と同様であり、アルキル基は、メチル基、エチル基、プロピル基などの低級アルキル基が好ましく、より好ましくはメチル基またはエチル基であり、最も好ましくはメチル基である。
電子吸引性基の数は、1または2であり、好ましくは2である。
前記電子吸引性基置換ヒドロキシアルキル基として、より具体的かつ好適には、−CR7172OH基を有し、R71及びR72は、それぞれ独立にアルキル基、ハロゲン原子、又はハロゲン化アルキル基であり、その少なくともひとつはハロゲン原子又はハロゲン化アルキル基から選ばれる電子吸引性基であるものとして表すことができる。
Among these, as the alkali-soluble group, an electron-withdrawing group-substituted hydroxyalkyl group is preferable.
In the electron-withdrawing group-substituted hydroxyalkyl group, the alkyl group is preferably linear or branched. Although carbon number of the said electron withdrawing group substituted hydroxyalkyl group is not specifically limited, 1-20 are preferable, 4-16 are more preferable, and it is most preferable that it is 4-12.
The number of hydroxy groups is not particularly limited, but is preferably one.
Examples of the electron withdrawing group include a halogen atom or a halogenated alkyl group.
Examples of the halogen atom include a fluorine atom and a chlorine atom, and a fluorine atom is preferable.
In the halogenated alkyl group, the halogen is the same as the halogen atom, and the alkyl group is preferably a lower alkyl group such as a methyl group, an ethyl group, or a propyl group, more preferably a methyl group or an ethyl group, and most preferably It is a methyl group.
The number of electron-withdrawing groups is 1 or 2, preferably 2.
More specifically and preferably, the electron-withdrawing group-substituted hydroxyalkyl group has a —CR 71 R 72 OH group, and R 71 and R 72 are each independently an alkyl group, a halogen atom, or an alkyl halide. A group, at least one of which can be represented as an electron-withdrawing group selected from a halogen atom or a halogenated alkyl group.

樹脂(C1)は、フッ素化されたヒドロキシアルキル基を有することが好ましい。これにより、本発明の効果が向上する。また、ディフェクトの低減やLER(ラインエッジラフネス:ライン側壁の不均一な凹凸)の低減にも有効である。ディフェクトとは、例えばKLAテンコール社の表面欠陥観察装置(商品名「KLA」)により、現像後のレジストパターンを真上から観察した際に検知される不具合全般のことである。この不具合とは、例えば現像後のスカム、泡、ゴミ、レジストパターン間のブリッジ、色むら、析出物等である。
ここで、「フッ素化されたヒドロキシアルキル基」は、アルキル基の水素原子の一部がヒドロキシ基で置換されたヒドロキシアルキル基において、当該ヒドロキシアルキル基中の、残りの水素原子(アルキル基の、ヒドロキシ基で置換されていない水素原子)の一部または全部がフッ素によって置換されているものである。当該フッ素化されたヒドロキシアルキル基においては、フッ素化によってヒドロキシ基の水素原子が遊離しやすくなっている。
The resin (C1) preferably has a fluorinated hydroxyalkyl group. Thereby, the effect of the present invention is improved. It is also effective in reducing defects and LER (line edge roughness: uneven unevenness of line side walls). Defects are general defects detected when a developed resist pattern is observed from directly above, for example, with a surface defect observation apparatus (trade name “KLA”) manufactured by KLA Tencor. Examples of such defects include scum, bubbles, dust, bridges between resist patterns, uneven color, and precipitates after development.
Here, the “fluorinated hydroxyalkyl group” is a hydroxyalkyl group in which a part of hydrogen atoms of the alkyl group is substituted with a hydroxy group, and the remaining hydrogen atoms (of the alkyl group, Some or all of the hydrogen atoms not substituted with hydroxy groups are substituted by fluorine. In the fluorinated hydroxyalkyl group, the hydrogen atom of the hydroxy group is easily liberated by fluorination.

フッ素化されたヒドロキシアルキル基において、アルキル基は直鎖または分岐鎖状であることが好ましい。当該アルキル基の炭素数は特に限定するものではないが、1〜20が好ましく、4〜16がより好ましく、4〜12であることが最も好ましい。ヒドロキシ基の数は特に限定するものではないが、1つであることが好ましい。
中でも、フッ素化されたヒドロキシアルキル基としては、ヒドロキシ基が結合した炭素原子(ここではヒドロキシアルキル基のα位の炭素原子を指す)に、フッ素化アルキル基及び/またはフッ素原子が結合しているものが好ましい。
特に、当該α位に結合するフッ素化アルキル基が、アルキル基の水素原子の全部がフッ素で置換されたパーフルオロアルキル基であることが好ましい。
本発明においては、特に、樹脂(C1)が、下記一般式(III)で表される基を有することが好ましい。
In the fluorinated hydroxyalkyl group, the alkyl group is preferably linear or branched. Although carbon number of the said alkyl group is not specifically limited, 1-20 are preferable, 4-16 are more preferable, and it is most preferable that it is 4-12. The number of hydroxy groups is not particularly limited, but is preferably one.
Among them, as a fluorinated hydroxyalkyl group, a fluorinated alkyl group and / or a fluorine atom is bonded to the carbon atom to which the hydroxy group is bonded (here, the α-position carbon atom of the hydroxyalkyl group). Those are preferred.
In particular, the fluorinated alkyl group bonded to the α-position is preferably a perfluoroalkyl group in which all of the hydrogen atoms of the alkyl group are substituted with fluorine.
In the present invention, it is particularly preferable that the resin (C1) has a group represented by the following general formula (III).

Figure 2008145667
[式中、xは0〜5の整数であり、yおよびzはそれぞれ独立して1〜5の整数である。]
Figure 2008145667
[Wherein, x is an integer of 0 to 5, and y and z are each independently an integer of 1 to 5. ]

式中、xは、好ましくは0〜3の整数であり、0または1が特に好ましい。
yおよびzは、好ましくは1〜3の整数であり、1が最も好ましい。
In the formula, x is preferably an integer of 0 to 3, and 0 or 1 is particularly preferable.
y and z are preferably integers of 1 to 3, with 1 being most preferred.

樹脂(C1)は、アクリル酸から誘導される構成単位(a”)を含有することが好ましい。
アクリル酸の誘導体としては、たとえば、狭義のアクリル酸のα位の炭素原子に置換基(水素原子以外の原子または基)が結合しているα置換アクリル酸、これらのアクリル酸のカルボキシ基の水素原子が有機基で置換されたアクリル酸エステル等が挙げられる。
「有機基」とは炭素原子を含む基であり、アクリル酸エステルにおける有機基としては、特に限定されず、たとえば後述する構成単位(a0)や前記構成単位(a1)〜(a4)等において挙げた構成単位において、アクリル酸エステルのエステル側鎖部に結合した基(フッ素化されたヒドロキシアルキル基を有する基、酸解離性溶解抑制基、ラクトン含有環式基、極性基含有脂肪族炭化水素基、多環式の脂肪族炭化水素基等)が挙げられる。
アクリル酸のα位(α位の炭素原子)とは、特に断りがない限り、カルボニル基が結合している炭素原子のことである。
α置換アクリル酸の置換基としては、低級アルキル基、ハロゲン化低級アルキル基等が挙げられる。
α位の置換基としての低級アルキル基として、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基などの低級の直鎖状または分岐状のアルキル基が挙げられる。
α位の置換基としてのハロゲン化低級アルキル基としては、前記低級アルキル基の水素原子の一部または全部が、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等のハロゲン原子で置換された基が挙げられる。
アクリル酸のα位に結合しているのは、水素原子、低級アルキル基またはハロゲン化低級アルキル基であることが好ましく、水素原子、低級アルキル基またはフッ素化低級アルキル基であることがより好ましく、工業上の入手の容易さから、水素原子またはメチル基であることが最も好ましい。
構成単位(a”)としては、下記一般式(a”)で表される構成単位が挙げられる。
The resin (C1) preferably contains a structural unit (a ″) derived from acrylic acid.
Derivatives of acrylic acid include, for example, α-substituted acrylic acid in which a substituent (atom or group other than a hydrogen atom) is bonded to the α-position carbon atom of narrowly defined acrylic acid, or hydrogen of the carboxy group of these acrylic acids Acrylic esters in which atoms are substituted with organic groups.
The “organic group” is a group containing a carbon atom, and the organic group in the acrylate ester is not particularly limited, and examples thereof include the structural unit (a0) and the structural units (a1) to (a4) described later. Groups bonded to the ester side chain of an acrylate ester (a group having a fluorinated hydroxyalkyl group, an acid dissociable, dissolution inhibiting group, a lactone-containing cyclic group, a polar group-containing aliphatic hydrocarbon group) And polycyclic aliphatic hydrocarbon groups).
The α-position (α-position carbon atom) of acrylic acid is a carbon atom to which a carbonyl group is bonded, unless otherwise specified.
Examples of the substituent of α-substituted acrylic acid include a lower alkyl group and a halogenated lower alkyl group.
Specific examples of the lower alkyl group as a substituent at the α-position include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, a tert-butyl group, a pentyl group, an isopentyl group, and a neopentyl group. And a lower linear or branched alkyl group.
As the halogenated lower alkyl group as a substituent at the α-position, a group in which part or all of the hydrogen atoms of the lower alkyl group are substituted with halogen atoms such as fluorine atom, chlorine atom, bromine atom, iodine atom and the like. Can be mentioned.
Bonded to the α-position of acrylic acid is preferably a hydrogen atom, a lower alkyl group or a halogenated lower alkyl group, more preferably a hydrogen atom, a lower alkyl group or a fluorinated lower alkyl group, In view of industrial availability, a hydrogen atom or a methyl group is most preferable.
Examples of the structural unit (a ″) include structural units represented by the following general formula (a ″).

Figure 2008145667
[式中、R20は水素原子、低級アルキル基またはハロゲン化低級アルキル基であり、Xは水素原子または1価の有機基である]
Figure 2008145667
[Wherein R 20 is a hydrogen atom, a lower alkyl group or a halogenated lower alkyl group, and X is a hydrogen atom or a monovalent organic group]

20の低級アルキル基またはハロゲン化低級アルキル基は、上記α位の置換基としての低級アルキル基またはハロゲン化低級アルキル基と同様のものが挙げられる。
Xの有機基としては、上述した「アクリル酸エステルにおける有機基」と同様のものが挙げられる。
Examples of the lower alkyl group or halogenated lower alkyl group for R 20 include those similar to the lower alkyl group or halogenated lower alkyl group as the substituent at the α-position.
Examples of the organic group for X include those similar to the above-mentioned “organic group in acrylic ester”.

樹脂(C1)は、構成単位(a”)を、当該樹脂(C1)を構成する全構成単位の合計に対し、50〜100モル%の割合で含有することが好ましく、70〜100モル%含有することがより好ましい。特に、本発明の効果に特に優れることから、樹脂(C1)は、アクリル酸から誘導される構成単位(a”)のみからなるものであることが好ましい。
ここで、「構成単位(a”)のみからなる」とは、樹脂(C1)の主鎖が、構成単位(a”)のみから構成されており、他の構成単位を含まないことを意味する。
The resin (C1) preferably contains the structural unit (a ″) in a proportion of 50 to 100 mol%, based on the total of all the structural units constituting the resin (C1), and contains 70 to 100 mol%. In particular, since the effect of the present invention is particularly excellent, the resin (C1) is preferably composed only of the structural unit (a ″) derived from acrylic acid.
Here, “consisting only of the structural unit (a ″)” means that the main chain of the resin (C1) is composed of only the structural unit (a ″) and does not include other structural units. .

本発明において、樹脂(C1)は、側鎖部にフッ素化されたヒドロキシアルキル基を有するアクリル酸エステルから誘導される構成単位(a0)を有することが好ましい。
ここで、本明細書および特許請求の範囲において、「側鎖部」とは、主鎖を構成しない部分を意味する。
構成単位(a0)としては、上記一般式(a”)のXが、フッ素化されたヒドロキシアルキル基を有する基である構成単位が例示できる。
本発明においては、特に、構成単位(a0)が、下記一般式(a0−2)で表される構成単位を含むことが好ましい。
In the present invention, the resin (C1) preferably has a structural unit (a0) derived from an acrylate ester having a fluorinated hydroxyalkyl group in the side chain portion.
Here, in the present specification and claims, the “side chain portion” means a portion that does not constitute the main chain.
Examples of the structural unit (a0) include structural units in which X in the general formula (a ″) is a group having a fluorinated hydroxyalkyl group.
In the present invention, it is particularly preferable that the structural unit (a0) includes a structural unit represented by the following general formula (a0-2).

Figure 2008145667
[式中、R20は水素原子、アルキル基、ハロゲン化アルキル基であり;R22、R23はそれぞれ独立に水素原子または1価の脂肪族環式基であって、R22およびR23の少なくとも1つは脂肪族環式基であり;fは0〜5の整数であり;b、cはそれぞれ独立に1〜5の整数である。]
Figure 2008145667
Wherein, R 20 is a hydrogen atom, an alkyl group, a halogenated alkyl group; a R 22, R 23 are each independently a hydrogen atom or a monovalent aliphatic cyclic group, the R 22 and R 23 At least one is an aliphatic cyclic group; f is an integer of 0 to 5; b and c are each independently an integer of 1 to 5. ]

一般式(a0−2)で表される構成単位(以下、構成単位(a0−2)という。)は、メチル基の水素原子が、1個の−(CH−C(C2b+1)(C2c+1)−OHと、1個または2個の脂肪族環式基とで置換された基を有する構成単位である。
一般式(a0−2)におけるR20は、上述した式(a”)中のR20と同様のものが挙げられ、好ましくは水素原子または低級アルキル基であり、水素原子またはメチル基が最も好ましい。
bおよびcは、それぞれ独立して1〜5の整数であり、好ましくは1〜3の整数であり、1が最も好ましい。
fは、好ましくは1〜5の整数であり、より好ましくは1〜3の整数であり、1が最も好ましい。
The structural unit represented by the general formula (a0-2) (hereinafter referred to as the structural unit (a0-2)) has one hydrogen atom of a methyl group, — (CH 2 ) f —C (C b F 2b + 1 ) (C c F 2c + 1 ) —OH and a structural unit having a group substituted with one or two aliphatic cyclic groups.
R 20 in the general formula (a0-2) are the same groups as those with R 20 in the above-mentioned formula (a "), preferably a hydrogen atom or a lower alkyl group, most preferably a hydrogen atom or a methyl group .
b and c are each independently an integer of 1 to 5, preferably an integer of 1 to 3, and 1 is most preferable.
f is preferably an integer of 1 to 5, more preferably an integer of 1 to 3, and 1 is most preferable.

22、R23はそれぞれ独立に水素原子または1価の脂肪族環式基であって、R22およびR23の少なくとも1つは脂肪族環式基である。
本発明においては、特に、R22、R23の一方が水素原子であり、他方が脂肪族環式基であることが好ましい。
22、R23における脂肪族環式基は、単環であっても多環であってもよい。「単環式の脂肪族環式基」は、芳香族性を持たない単環式基であることを意味し、「多環式の脂肪族環式基」は、芳香族性を持たない多環式基であることを意味する。
脂肪族環式基は、炭素及び水素からなる炭化水素基(脂環式基)、および該脂環式基の環を構成する炭素原子の一部が酸素原子、窒素原子、硫黄原子等のヘテロ原子で置換されたヘテロ環式基等が含まれる。脂肪族環式基としては、脂環式基が好ましい。
脂肪族環式基は、飽和または不飽和のいずれでもよいが、ArFエキシマレーザー等に対する透明性が高く、解像性や焦点深度幅(DOF)等にも優れることから、飽和であることが好ましい。
22、R23における脂肪族環式基は、炭素数が5〜15であることが好ましく、6〜12であることがより好ましい。なかでも、シクロヘキサン、シクロペンタン、ノルボルナン、トリシクロデカン、テトラシクロドデカンから1個以上の水素原子を除いた基が好ましく、特にシクロヘキサンから1個以上の水素原子を除いた基が好ましい。
R 22 and R 23 are each independently a hydrogen atom or a monovalent aliphatic cyclic group, and at least one of R 22 and R 23 is an aliphatic cyclic group.
In the present invention, it is particularly preferable that one of R 22 and R 23 is a hydrogen atom and the other is an aliphatic cyclic group.
The aliphatic cyclic group for R 22 and R 23 may be monocyclic or polycyclic. “Monocyclic aliphatic cyclic group” means a monocyclic group having no aromaticity, and “polycyclic aliphatic cyclic group” means a polycyclic group having no aromaticity. Means a cyclic group.
An aliphatic cyclic group is a hydrocarbon group composed of carbon and hydrogen (alicyclic group), and a part of the carbon atoms constituting the ring of the alicyclic group is a heterogeneous group such as an oxygen atom, a nitrogen atom, or a sulfur atom. Heterocyclic groups and the like substituted with atoms are included. As the aliphatic cyclic group, an alicyclic group is preferable.
The aliphatic cyclic group may be either saturated or unsaturated, but is preferably saturated because it is highly transparent to ArF excimer laser and the like, and has excellent resolution and depth of focus (DOF). .
The aliphatic cyclic group for R 22 and R 23 preferably has 5 to 15 carbon atoms, and more preferably 6 to 12 carbon atoms. Of these, a group in which one or more hydrogen atoms have been removed from cyclohexane, cyclopentane, norbornane, tricyclodecane or tetracyclododecane is preferred, and a group in which one or more hydrogen atoms have been removed from cyclohexane is particularly preferred.

本発明において、構成単位(a0−2)としては、特に、下記一般式(a0−2−1)で表される構成単位が、効果の点、及び合成が容易で、かつ高エッチング耐性が得られる点から好ましい。   In the present invention, as the structural unit (a0-2), in particular, the structural unit represented by the following general formula (a0-2-1) is effective, easy to synthesize, and has high etching resistance. It is preferable from the point which is made.

Figure 2008145667
[式中、R20,f,b,cは上記と同様である。]
Figure 2008145667
[Wherein R 20 , f, b and c are the same as above. ]

本発明において、構成単位(a0)は、前記構成単位(a0−2)等のように、側鎖部に、フッ素化されたヒドロキシアルキル基と、単環または多環式の脂肪族環式基とを有する構成単位であることが好ましく、特に、上記一般式(a0−2−1)で表される構成単位が好ましい。   In the present invention, the structural unit (a0) includes a fluorinated hydroxyalkyl group and a monocyclic or polycyclic aliphatic cyclic group in the side chain as in the structural unit (a0-2). The structural unit represented by formula (a0-2-1) is particularly preferable.

構成単位(a0)としては、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
樹脂(C1)中、構成単位(a0)の割合は、樹脂(C1)を構成する全構成単位の合計に対して、30〜100モル%が好ましく、50〜100モル%がより好ましく、70〜100モル%がさらに好ましく、100モル%が最も好ましい。30モル%以上であることにより、構成単位(a0)を含有することによる効果が高く、たとえば樹脂(C1)の、レジスト組成物中の割合が少量であっても、高い液浸媒体耐性が得られ、リソグラフィー特性が向上する。
As the structural unit (a0), one type may be used alone, or two or more types may be used in combination.
In the resin (C1), the proportion of the structural unit (a0) is preferably from 30 to 100 mol%, more preferably from 50 to 100 mol%, based on the total of all the structural units constituting the resin (C1), and from 70 to 100 mol% is more preferable, and 100 mol% is most preferable. By being 30 mol% or more, the effect by containing a structural unit (a0) is high, for example, even if the ratio of resin (C1) in a resist composition is small, high immersion medium tolerance is acquired. As a result, the lithography properties are improved.

・その他の構成単位
樹脂(C1)は、本発明の効果を損なわない範囲で、上記構成単位(a0)以外の他の構成単位を含んでいてもよい。
他の構成単位としては、上述の構成単位(a0)に分類されず、酸解離性基を有さず、主鎖を構成する炭素原子がいずれも環構造を構成する炭素原子ではないものであり、構成単位(a0)を誘導するモノマーと共重合可能なモノマーから誘導される構成単位であれば特に限定するものではなく、ArFエキシマレーザー用、KrFエキシマレーザー用(好ましくはArFエキシマレーザー用)等のレジスト用樹脂に用いられるものとして従来から知られている多数のものが使用可能である。かかる他の構成単位として、具体的には、例えば前記樹脂(A1)において挙げた構成単位(a2)〜(a4)等のうち、主鎖を構成する炭素原子がいずれも環構造を構成する炭素原子ではないものが挙げられる。
-Other structural unit Resin (C1) may contain other structural units other than the said structural unit (a0) in the range which does not impair the effect of this invention.
The other structural unit is not classified into the above structural unit (a0), has no acid-dissociable group, and none of the carbon atoms constituting the main chain constitutes a ring structure. There is no particular limitation as long as it is a structural unit derived from a monomer that can be copolymerized with a monomer that derives the structural unit (a0). For ArF excimer laser, for KrF excimer laser (preferably for ArF excimer laser), etc. A large number of hitherto known materials can be used for these resist resins. Specifically, as such other structural units, for example, among the structural units (a2) to (a4) and the like mentioned in the resin (A1), the carbon atoms constituting the main chain all form a ring structure. Those that are not atoms.

樹脂(C1)において、構成単位(a0)と、その他の構成単位との組み合わせおよび比率は、要求される特性等によって適宜調整可能であるが、先述の通り、特に本発明の効果に優れることから、樹脂(C1)は、構成単位(a0)のみからなるものであることが好ましい。   In the resin (C1), the combination and ratio of the structural unit (a0) and other structural units can be appropriately adjusted depending on the required characteristics and the like. However, as described above, the effect of the present invention is particularly excellent. The resin (C1) is preferably composed only of the structural unit (a0).

樹脂(C1)は、各構成単位を誘導するモノマーを、例えばアゾビスイソブチロニトリル(AIBN)や、ジメチル−2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオネート)のようなラジカル重合開始剤を用いた公知のラジカル重合等によって重合させることによって得ることができる。   Resin (C1) is a radical polymerization initiator such as azobisisobutyronitrile (AIBN) or dimethyl-2,2′-azobis (2-methylpropionate), which is a monomer derived from each structural unit. It can obtain by making it superpose | polymerize by well-known radical polymerization etc. using this.

樹脂(C1)の質量平均分子量(Mw;ゲルパーミエーションクロマトグラフィによるポリスチレン換算質量平均分子量)は、特に限定するものではないが、2000〜40000が好ましく、2000〜30000がより好ましく、3000〜25000がさらに好ましい。この範囲とすることにより、アルカリ現像液に対する良好な溶解速度が得られ、高解像性の点からも好ましい。分子量は、この範囲内において、低い方が、良好な特性が得られる傾向がある。
また、分散度(Mw/Mn)は、1.0〜5.0程度、好ましくは1.0〜3.0である。
The mass average molecular weight (Mw; polystyrene-converted mass average molecular weight by gel permeation chromatography) of the resin (C1) is not particularly limited, but is preferably 2000 to 40000, more preferably 2000 to 30000, and more preferably 3000 to 25000. preferable. By setting it within this range, a good dissolution rate in an alkali developer can be obtained, which is preferable from the viewpoint of high resolution. Within this range, the lower the molecular weight, the better characteristics tend to be obtained.
The dispersity (Mw / Mn) is about 1.0 to 5.0, preferably 1.0 to 3.0.

(C)成分中、樹脂(C1)は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用しても良い。
(C)成分中の樹脂(C1)の含有量は、0.1質量%以上であることが好ましく、0.1〜90質量%の範囲内であることがより好ましく、5〜90質量%がさらに好ましく、10〜85質量%が特に好ましく、15〜80質量%が最も好ましい。樹脂(C1)の含有量が、0.1質量%以上であることにより、レジスト膜の液浸媒体に対する耐性が向上する。また、90質量%以下であると、リソグラフィー特性が向上する。
In the component (C), the resin (C1) may be used alone or in combination of two or more.
The content of the resin (C1) in the component (C) is preferably 0.1% by mass or more, more preferably in the range of 0.1 to 90% by mass, and 5 to 90% by mass. More preferably, 10-85 mass% is especially preferable, and 15-80 mass% is the most preferable. When the content of the resin (C1) is 0.1% by mass or more, the resistance of the resist film to the immersion medium is improved. Moreover, the lithography characteristic improves that it is 90 mass% or less.

[樹脂(C2)]
樹脂(C2)は、フッ素原子を含有し、かつ酸解離性基を有さない主鎖環状型の樹脂である。
ここで「酸解離性基」とは、上記と同様であり、たとえば後述する構成単位(a’1)における−Q−NH−SO−R等は「酸解離性基」には含まれない。
[Resin (C2)]
The resin (C2) is a main chain cyclic resin containing a fluorine atom and having no acid dissociable group.
Here, the “acid-dissociable group” is the same as described above. For example, —Q—NH—SO 2 —R 5 in the structural unit (a′1) described later is included in the “acid-dissociable group”. Absent.

本明細書および特許請求の範囲において、「主鎖環状型の樹脂」とは、当該樹脂を構成する構成単位が、単環または多環式の環構造を有し、該環構造の環上の少なくとも1つ、好ましくは2つ以上の炭素原子が主鎖を構成する構成単位(以下、主鎖環状型構成単位ということがある。)を有することを意味する。
かかる構造の樹脂(C2)を含有することにより、前記樹脂(C1)を含有する場合と同様に、膜表面の疎水性が高いレジスト膜が得られる。また、エッチング耐性が向上する。エッチング耐性の向上は、主鎖環状型構成単位を有することにより、炭素密度が高くなっているためと推測される。
In the present specification and claims, the term “main chain cyclic resin” means that the structural unit constituting the resin has a monocyclic or polycyclic ring structure, and the ring is on the ring of the ring structure. It means that at least one, preferably two or more carbon atoms have a structural unit constituting the main chain (hereinafter sometimes referred to as main chain cyclic structural unit).
By containing the resin (C2) having such a structure, a resist film having a high hydrophobicity on the film surface can be obtained as in the case of containing the resin (C1). In addition, etching resistance is improved. The improvement in etching resistance is presumed to be because the carbon density is increased by having the main chain cyclic structural unit.

主鎖環状型構成単位としては、ポリシクロオレフィン(多環式のオレフィン)から誘導される構成単位、後述する構成単位(a’3)において挙げたジカルボン酸の無水物含有構成単位等が挙げられる。
これらのなかでも、レジストとした際のエッチング耐性が特に優れることから、ポリシクロオレフィンから誘導される構成単位を主鎖に有することが好ましい。
ポリシクロオレフィンから誘導される構成単位としては、下記一般式(a’)で表される基本骨格を有する構成単位が好ましい。
Examples of the main chain cyclic structural unit include structural units derived from polycycloolefins (polycyclic olefins), dicarboxylic acid anhydride-containing structural units listed in the structural unit (a′3) described later, and the like. .
Among these, it is preferable to have a structural unit derived from a polycycloolefin in the main chain because the etching resistance when used as a resist is particularly excellent.
As the structural unit derived from polycycloolefin, a structural unit having a basic skeleton represented by the following general formula (a ′) is preferable.

Figure 2008145667
[式中、aは0または1である。]
Figure 2008145667
[Wherein, a is 0 or 1; ]

式(a’)中、aは0または1であり、工業上入手が容易であることを考慮すると、0であることが好ましい。
「一般式(a’)で表される基本骨格を有する構成単位」は、一般式(a’)で表される構成単位(すなわちビシクロ[2.2.1]−2−ヘプテン(ノルボルネン)から誘導される構成単位、およびテトラシクロ[4.4.0.12.5.1.7.10]−3−ドデセンから誘導される構成単位)であってもよく、また、後述する構成単位(a’1)〜(a’3)等のように、その環骨格上に置換基を有していてもよい。つまり、「一般式(a’)で表される基本骨格を有する構成単位」には、その環骨格(ビシクロ[2.2.1]−2−ヘプタンまたはテトラシクロ[4.4.0.12.5.1.7.10]−3−ドデカン)を構成する炭素原子に結合した水素原子の一部または全部が水素原子以外の原子または置換基で置換された構成単位も含まれる。
In the formula (a ′), a is 0 or 1, and is preferably 0 in consideration of industrial availability.
The “structural unit having the basic skeleton represented by the general formula (a ′)” is a structural unit represented by the general formula (a ′) (that is, from bicyclo [2.2.1] -2-heptene (norbornene). the induced structural units, and tetracyclo [4.4.0.1 2.5 .1. 7.10] -3- dodecene may be a structural unit) derived from, also described below structural unit ( As in a′1) to (a′3), the ring skeleton may have a substituent. That is, the “structural unit having the basic skeleton represented by the general formula (a ′)” includes the ring skeleton (bicyclo [2.2.1] -2-heptane or tetracyclo [4.4.0.1 2]. .5, 7.1, 7.10 ] -3-dodecane) includes a structural unit in which part or all of the hydrogen atoms bonded to the carbon atom constituting the structural unit are substituted with atoms or substituents other than hydrogen atoms.

樹脂(C2)は、主鎖環状型構成単位以外の構成単位、たとえば前記樹脂(A1)において挙げた構成単位(a)(アクリル酸から誘導される構成単位)等を有していてもよいが、本発明の効果のためには、樹脂(C2)中、主鎖環状型構成単位が、樹脂(C2)を構成する全構成単位に対し、50〜100モル%含まれていることが好ましく、80〜100モル%含まれていることがより好ましい。特に、本発明の効果に特に優れることから、樹脂(C2)は、主鎖環状型構成単位のみからなるものであることが好ましい。
ここで、「主鎖環状型構成単位のみからなる」とは、樹脂(C2)の主鎖が、主鎖環状型構成単位のみから構成されており、他の構成単位を含まないことを意味する。
The resin (C2) may have a structural unit other than the main chain cyclic structural unit, for example, the structural unit (a) (structural unit derived from acrylic acid) mentioned in the resin (A1). In order to achieve the effect of the present invention, the main chain cyclic structural unit is preferably contained in the resin (C2) in an amount of 50 to 100 mol% with respect to all the structural units constituting the resin (C2). It is more preferable that 80-100 mol% is contained. In particular, since the effect of the present invention is particularly excellent, the resin (C2) is preferably composed only of a main chain cyclic structural unit.
Here, “consisting only of the main chain cyclic structural unit” means that the main chain of the resin (C2) is composed of only the main chain cyclic structural unit and does not include other structural units. .

・構成単位(a’1)
樹脂(C2)は、本発明の効果に優れることから、下記一般式(I)で表される構成単位(a’1)を有することが好ましい。
・ Structural unit (a'1)
The resin (C2) preferably has a structural unit (a′1) represented by the following general formula (I) because the effect of the present invention is excellent.

Figure 2008145667
[式(I)中、R〜Rは、それぞれ独立に、水素原子、直鎖もしくは分岐鎖状のアルキル基、直鎖もしくは分岐鎖状のフッ素化アルキル基、または下記一般式(Ia)で表される基(Ia)であり、R〜Rのうち少なくとも1つは前記基(Ia)であり;aは0または1である。]
Figure 2008145667
[In the formula (I), R 1 to R 4 each independently represents a hydrogen atom, a linear or branched alkyl group, a linear or branched fluorinated alkyl group, or the following general formula (Ia) And at least one of R 1 to R 4 is the group (Ia); a is 0 or 1; ]

Figure 2008145667
[式(Ia)中、Qは炭素数1〜5の直鎖または分岐鎖状のアルキレン基であり;Rはフッ素化アルキル基である。]
Figure 2008145667
[In Formula (Ia), Q is a linear or branched alkylene group having 1 to 5 carbon atoms; R 5 is a fluorinated alkyl group. ]

一般式(I)で表される構成単位(a’1)は、前記一般式(a’)で表される基本骨格を有する構成単位において、その環上の特定の位置に、置換基として、少なくとも、一般式(Ia)で表される基(Ia)を有するものである。
本発明においては、かかる構成単位を有することにより、レジスト膜表面の疎水性が向上する。また、リソグラフィー特性も向上する。かかる効果が得られる理由は、定かではないが、基(Ia)を有することにより、フッ素原子によるレジスト膜の疎水性の向上効果が得られるとともに、樹脂(C2)のアルカリ溶解性が向上し、種々のリソグラフィー特性、たとえば解像性、レジストパターン形状等の向上に寄与するためと推測される。
The structural unit (a′1) represented by the general formula (I) is a structural unit having the basic skeleton represented by the general formula (a ′), and has a substituent at a specific position on the ring. At least the group (Ia) represented by the general formula (Ia) is included.
In the present invention, the hydrophobicity of the resist film surface is improved by having such a structural unit. In addition, lithography properties are improved. The reason why such an effect is obtained is not clear, but by having the group (Ia), the effect of improving the hydrophobicity of the resist film by fluorine atoms can be obtained, and the alkali solubility of the resin (C2) can be improved. This is presumed to contribute to improvement of various lithography characteristics such as resolution and resist pattern shape.

式(I)中、aは上記式(a’)中のaと同様である。
〜Rのアルキル基は、直鎖状でも分岐鎖状でもよく、炭素数1〜10のアルキル基が好ましく、炭素数1〜8のアルキル基がより好ましく、炭素数1〜5のアルキル基がさらに好ましい。かかるアルキル基としては、たとえばメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基等が挙げられる。
〜Rのフッ素化アルキル基は、直鎖または分岐鎖状のアルキル基の水素原子の一部または全部がフッ素原子で置換された基である。フッ素化アルキル基におけるアルキル基としては、上記R〜Rのアルキル基と同様のものが挙げられる。
フッ素化アルキル基のフッ素化率(フッ素化アルキル基中の、水素原子とフッ素原子との合計の数に対する、フッ素原子の数の割合(%))は、10〜100%が好ましく、30〜100%がより好ましく、50〜100%がさらに好ましい。フッ素化率が10%以上であると、レジスト膜表面の疎水性向上効果に優れる。
In the formula (I), a is the same as a in the above formula (a ′).
The alkyl group of R 1 to R 4 may be linear or branched, is preferably an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, more preferably an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, and an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms. More preferred are groups. Examples of the alkyl group include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, a pentyl group, an isopentyl group, and a neopentyl group.
The fluorinated alkyl group of R 1 to R 4 is a group in which part or all of the hydrogen atoms of a linear or branched alkyl group are substituted with fluorine atoms. Examples of the alkyl group in the fluorinated alkyl group include the same alkyl groups as those described above for R 1 to R 4 .
The fluorination rate of the fluorinated alkyl group (ratio of the number of fluorine atoms to the total number of hydrogen atoms and fluorine atoms in the fluorinated alkyl group (%)) is preferably 10 to 100%, and preferably 30 to 100 % Is more preferable, and 50 to 100% is more preferable. When the fluorination rate is 10% or more, the effect of improving the hydrophobicity of the resist film surface is excellent.

一般式(Ia)において、Qのアルキレン基は、直鎖状でも分岐鎖状でもよく、炭素数1〜10のアルキレン基が好ましく、炭素数1〜8のアルキレン基がより好ましく、炭素数1〜5のアルキレン基がさらに好ましい。かかるアルキレン基としては、たとえばメチレン基、エチレン基、プロピレン基、イソプロピレン基、n−ブチレン基、イソブチレン基、ペンテン基、イソペンテン基、ネオペンテン基等が挙げられる。これらの中でも、合成のしやすさ等の点で、直鎖状のアルキレン基が好ましく、特にメチレン基が好ましい。   In general formula (Ia), the alkylene group of Q may be linear or branched, is preferably an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, more preferably an alkylene group having 1 to 8 carbon atoms, and 1 to 1 carbon atoms. More preferred is an alkylene group of 5. Examples of the alkylene group include a methylene group, an ethylene group, a propylene group, an isopropylene group, an n-butylene group, an isobutylene group, a pentene group, an isopentene group, and a neopentene group. Among these, a linear alkylene group is preferable from the viewpoint of ease of synthesis, and a methylene group is particularly preferable.

のフッ素化アルキル基は、直鎖、分岐鎖または環状のアルキル基の水素原子の一部または全部がフッ素原子で置換された基である。
直鎖または分岐鎖状のアルキル基としては、前記R〜Rのフッ素化アルキル基と同様のものが挙げられる。
前記環状のアルキル基としては、炭素数4〜12であることが好ましく、炭素数5〜10であることがさらに好ましく、炭素数6〜10であることが最も好ましい。
フッ素化アルキル基のフッ素化率(フッ素化アルキル基中の、水素原子とフッ素原子との合計の数に対する、フッ素原子の数の割合(%))は、10〜100%が好ましく、30〜100%がより好ましく、50〜100%が特に好ましく、100%、すなわち水素原子がすべてフッ素原子で置換されたものであることが最も好ましい。フッ素化率が10%以上であると、レジスト膜表面の疎水性向上効果に優れる。そのため、(C)成分中の樹脂(C2)の割合が少なくても、充分な疎水性向上効果が得られる。
のフッ素化アルキル基としては、直鎖または分岐鎖状のフッ素化アルキル基が好ましく、炭素数1〜5のフッ素化アルキル基がより好ましく、特に、アルキル基の水素原子がすべてフッ素原子で置換されたパーフルオロアルキル基が好ましい。パーフルオロアルキル基の具体例としては、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基等が挙げられるが、トリフルオロメチル基が好ましい。
The fluorinated alkyl group for R 5 is a group in which part or all of the hydrogen atoms of a linear, branched or cyclic alkyl group are substituted with fluorine atoms.
Examples of the linear or branched alkyl group include the same as the fluorinated alkyl groups for R 1 to R 4 .
The cyclic alkyl group preferably has 4 to 12 carbon atoms, more preferably 5 to 10 carbon atoms, and most preferably 6 to 10 carbon atoms.
The fluorination rate of the fluorinated alkyl group (ratio of the number of fluorine atoms to the total number of hydrogen atoms and fluorine atoms in the fluorinated alkyl group (%)) is preferably 10 to 100%, and preferably 30 to 100 % Is more preferable, 50 to 100% is particularly preferable, and it is most preferable that 100%, that is, all hydrogen atoms are substituted with fluorine atoms. When the fluorination rate is 10% or more, the effect of improving the hydrophobicity of the resist film surface is excellent. Therefore, even if the ratio of the resin (C2) in the component (C) is small, a sufficient hydrophobicity improving effect can be obtained.
As the fluorinated alkyl group for R 5 , a linear or branched fluorinated alkyl group is preferable, a fluorinated alkyl group having 1 to 5 carbon atoms is more preferable, and in particular, all the hydrogen atoms of the alkyl group are fluorine atoms. A substituted perfluoroalkyl group is preferred. Specific examples of the perfluoroalkyl group include a trifluoromethyl group and a pentafluoroethyl group, and a trifluoromethyl group is preferable.

本発明においては、R〜Rのうち、少なくとも1つが前記一般式(Ia)で表される基(Ia)であり、残りの0〜3個が水素原子、直鎖もしくは分岐鎖状のアルキル基、および直鎖もしくは分岐鎖状のフッ素化アルキル基から選択される1種以上である。本発明においては、R〜Rのうちの1つが基(Ia)であることが好ましく、特に、R〜Rのうちの1つが基(Ia)であり、かつ他の3つが水素原子であることが好ましい。 In the present invention, at least one of R 1 to R 4 is the group (Ia) represented by the general formula (Ia), and the remaining 0 to 3 are a hydrogen atom, a straight chain or a branched chain. One or more selected from an alkyl group and a linear or branched fluorinated alkyl group. In the present invention, one of R 1 to R 4 is preferably the group (Ia), and in particular, one of R 1 to R 4 is the group (Ia) and the other three are hydrogen. An atom is preferred.

構成単位(a’1)としては、特に、下記一般式(Ib)で表される構成単位が好ましい。   As the structural unit (a′1), a structural unit represented by general formula (Ib) shown below is particularly desirable.

Figure 2008145667
Figure 2008145667

式(Ib)中、aは上記と同様である。
pは1〜10の整数であり、1〜8の整数が好ましく、1がもっとも好ましい。
qは1〜5の整数であり、1〜4の整数が好ましく、1がもっとも好ましい。
In the formula (Ib), a is the same as described above.
p is an integer of 1 to 10, an integer of 1 to 8 is preferable, and 1 is most preferable.
q is an integer of 1 to 5, preferably an integer of 1 to 4, and most preferably 1.

構成単位(a’1)としては、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
樹脂(C2)は、構成単位(a’1)を、当該樹脂(C2)を構成する全構成単位の合計に対し、50〜100モル%の割合で含有することが好ましく、80〜100モル%含有することがより好ましい。特に、本発明の効果に特に優れることから、樹脂(C2)は、構成単位(a’1)のみからなるものであることが好ましい。
ここで、「構成単位(a’1)のみからなる」とは、樹脂(C2)の主鎖が、構成単位(a’1)のみから構成されており、他の構成単位を含まないことを意味する。
As the structural unit (a′1), one type of structural unit may be used alone, or two or more types may be used in combination.
The resin (C2) preferably contains the structural unit (a′1) in a proportion of 50 to 100 mol%, based on the total of all the structural units constituting the resin (C2), and is 80 to 100 mol%. It is more preferable to contain. In particular, since the effect of the present invention is particularly excellent, it is preferable that the resin (C2) is composed only of the structural unit (a′1).
Here, “consisting only of the structural unit (a′1)” means that the main chain of the resin (C2) is composed of only the structural unit (a′1) and does not include other structural units. means.

構成単位(a’1)を誘導するモノマーは、たとえば、米国特許第6420503号に開示されている手法により合成できる。   The monomer for deriving the structural unit (a′1) can be synthesized, for example, by the technique disclosed in US Pat. No. 6,420,503.

・その他の構成単位(a’3)
樹脂(C2)は、本発明の効果を損なわない範囲で、前記構成単位(a’1)以外の構成単位(a’3)を含んでいてもよい。
構成単位(a’ 3)としては、酸解離性基を有さず、上述の構成単位(a’1)に分類されない構成単位であって、構成単位(a’1)を誘導するモノマーと共重合可能なモノマーから誘導される構成単位であれば特に限定するものではない。
かかる構成単位(a’ 3)としては、公知のエチレン性二重結合を有する化合物から誘導される構成単位を目的に応じて任意に用いることができる。
・ Other structural units (a'3)
The resin (C2) may contain a structural unit (a′3) other than the structural unit (a′1) as long as the effects of the present invention are not impaired.
The structural unit (a ′ 3) is a structural unit that does not have an acid-dissociable group and is not classified as the structural unit (a ′ 1), and is a monomer that derives the structural unit (a ′ 1). There is no particular limitation as long as it is a structural unit derived from a polymerizable monomer.
As the structural unit (a ′ 3), a structural unit derived from a known compound having an ethylenic double bond can be arbitrarily used depending on the purpose.

構成単位(a’ 3)として、より具体的には、たとえば、前記樹脂(A1)において挙げた構成単位(a2)〜構成単位(a4)等のアクリル酸から誘導される構成単位、ジカルボン酸の無水物含有構成単位、置換基を有さないポリシクロオレフィンから誘導される構成単位、置換基として多環の脂環式基を有するポリシクロオレフィンから誘導される構成単位等が挙げられる。   More specifically, as the structural unit (a ′ 3), for example, a structural unit derived from acrylic acid such as the structural unit (a2) to the structural unit (a4) listed in the resin (A1), a dicarboxylic acid Examples include an anhydride-containing structural unit, a structural unit derived from a polycycloolefin having no substituent, and a structural unit derived from a polycycloolefin having a polycyclic alicyclic group as a substituent.

ジカルボン酸の酸無水物含有構成単位とは、−C(O)−O−C(O)−構造を有する構成単位をいう。そのようなものとしては、例えば、単環式または多環式の環状酸無水物を含有する構成単位が挙げられ、より具体的には、下記式(a’31)に示す単環式の無水マレイン酸から誘導される構成単位、下記式(a’32)に示す多環式の無水マレイン酸から誘導される構成単位、および下記式(a’33)に示すイタコン酸から誘導される構成単位等が挙げられる。   The acid anhydride-containing structural unit of dicarboxylic acid refers to a structural unit having a —C (O) —O—C (O) — structure. Examples of such include structural units containing monocyclic or polycyclic cyclic acid anhydrides, and more specifically, monocyclic anhydrous represented by the following formula (a′31): Structural units derived from maleic acid, structural units derived from polycyclic maleic anhydride represented by the following formula (a′32), and structural units derived from itaconic acid represented by the following formula (a′33) Etc.

Figure 2008145667
Figure 2008145667

Figure 2008145667
Figure 2008145667

置換基を有さないポリシクロオレフィンから誘導される構成単位としては、ビシクロ[2.2.1]−2−ヘプテン(ノルボルネン)、テトラシクロ[4.4.0.12.5.1.7.10]−3−ドデセン等が挙げられる。
また、置換基として多環の脂環式基を有するポリシクロオレフィンから誘導される構成単位としては、上記置換基を有さないポリシクロオレフィンから誘導される構成単位の環上に、置換基として、例えば、トリシクロデカニル基、アダマンチル基、テトラシクロドデカニル基等の多環式基を有する構成単位が挙げられる。
Examples of the structural unit derived from a polycycloolefin having no substituent include bicyclo [2.2.1] -2-heptene (norbornene), tetracyclo [4.4.0.1 2.5 . 1. 7.10 ] -3-dodecene and the like.
In addition, as a structural unit derived from a polycycloolefin having a polycyclic alicyclic group as a substituent, as a substituent on the ring of the structural unit derived from a polycycloolefin having no substituent, Examples include structural units having a polycyclic group such as a tricyclodecanyl group, an adamantyl group, and a tetracyclododecanyl group.

樹脂(C2)において、構成単位(a’1)、(a’3)等の構成単位の組み合わせおよび比率は、要求される特性等によって適宜調整可能である。ただし先述の通り、特に本発明の効果に優れることから、樹脂(C2)は、構成単位(a’1)のみからなるものであることが好ましい。   In the resin (C2), the combination and ratio of the structural units such as the structural units (a′1) and (a′3) can be appropriately adjusted according to required characteristics. However, as described above, since the effect of the present invention is particularly excellent, the resin (C2) is preferably composed only of the structural unit (a′1).

樹脂(C2)は、たとえば、所定の構成単位を誘導するモノマーを、たとえばアゾビスイソブチロニトリル(AIBN)のようなラジカル重合開始剤を用いた公知のラジカル重合等によって重合させることによって得ることができる。   The resin (C2) is obtained, for example, by polymerizing a monomer that derives a predetermined structural unit by a known radical polymerization using a radical polymerization initiator such as azobisisobutyronitrile (AIBN). Can do.

樹脂(C2)の質量平均分子量(Mw;ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)によるポリスチレン換算質量平均分子量。以下同様。)は、特に限定するものではないが、20000以下が好ましく、10000以下がより好ましい。Mwが20000以下であると、本発明の効果が向上し、特に解像性等のリソグラフィー特性が向上する。また、有機溶剤への溶解性等に優れ、異物の発生や現像欠陥等を抑制できる。ここで、異物とは、当該組成物を溶液とした際に、当該溶液中に生じる微粒子状物等の固形物である。
また、現像欠陥とは、例えばKLAテンコール社の表面欠陥観察装置(商品名「KLA」)により、現像後のレジストパターンを真上から観察した際に検知される不具合全般のことである。この不具合とは、例えば現像後のスカム、泡、ゴミ、ブリッジ(レジストパターン間の橋掛け構造)、色むら、析出物等である。Mwの下限値は、特に限定するものではないが、2000以上が好ましく、4000以上がより好ましい。Mwが4000以上であると、エッチング耐性が向上し、また、現像時にレジストパターンの膨潤が生じにくく、パターン倒れが生じにくい等の利点がある。
分散度(Mw/Mn(数平均分子量))は、1.0〜5.0程度が好ましく1.0〜3.0がより好ましい。
The mass average molecular weight (Mw; polystyrene-converted mass average molecular weight by gel permeation chromatography (GPC). The same applies hereinafter) of the resin (C2) is not particularly limited, but is preferably 20000 or less, and more preferably 10,000 or less. When the Mw is 20000 or less, the effect of the present invention is improved, and in particular, lithography properties such as resolution are improved. Moreover, it is excellent in solubility in an organic solvent and the like, and generation of foreign matters, development defects, and the like can be suppressed. Here, the foreign matter is a solid matter such as a particulate matter generated in the solution when the composition is used as a solution.
The development defect is a general defect detected when the developed resist pattern is observed from directly above, for example, by a surface defect observation apparatus (trade name “KLA”) manufactured by KLA Tencor. Examples of such defects include scum, bubbles, dust, bridges (bridge structures between resist patterns), uneven color, and precipitates after development. The lower limit of Mw is not particularly limited, but is preferably 2000 or more, and more preferably 4000 or more. When Mw is 4000 or more, there are advantages such as improved etching resistance, resist pattern swelling less during development, and pattern collapse less likely to occur.
The dispersity (Mw / Mn (number average molecular weight)) is preferably about 1.0 to 5.0, and more preferably 1.0 to 3.0.

(C)成分中、樹脂(C2)は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用しても良い。
(C)成分中の樹脂(C2)の含有量は、0.1質量%以上であることが好ましく、0.1〜95質量%の範囲内であることがより好ましく、10〜95質量%がさらに好ましく、15〜90質量%が特に好ましく、20〜85質量%が最も好ましい。樹脂(C2)の含有量が、0.1質量%以上であることにより、レジスト膜の液浸媒体に対する耐性が向上する。また、50質量%以下であると、リソグラフィー特性が向上する。
In the component (C), the resin (C2) may be used alone or in combination of two or more.
The content of the resin (C2) in the component (C) is preferably 0.1% by mass or more, more preferably in the range of 0.1 to 95% by mass, and 10 to 95% by mass. More preferably, 15 to 90 mass% is particularly preferable, and 20 to 85 mass% is most preferable. When the content of the resin (C2) is 0.1% by mass or more, the resistance of the resist film to the immersion medium is improved. Moreover, the lithography characteristic improves that it is 50 mass% or less.

(A)成分に対する(C)成分の含有量は、0.1質量%以上であることが好ましく、0.1〜50質量%の範囲内であることがより好ましく、0.5〜25質量%がさらに好ましく、1.0〜20質量%が特に好ましく、1.5〜10質量%が最も好ましい。(A)成分に対する(C)成分の含有量が、0.1質量%以上であることにより、レジスト膜の液浸媒体に対する耐性が向上する。また、50質量%以下であると、(A)成分とのバランスが良好となってリソグラフィー特性が向上する。   The content of the component (C) relative to the component (A) is preferably 0.1% by mass or more, more preferably in the range of 0.1 to 50% by mass, and 0.5 to 25% by mass. Is more preferable, 1.0-20 mass% is especially preferable, and 1.5-10 mass% is the most preferable. When the content of the component (C) with respect to the component (A) is 0.1% by mass or more, the resistance of the resist film to the immersion medium is improved. Moreover, when it is 50 mass% or less, a balance with (A) component becomes favorable and a lithography characteristic improves.

本発明において(C)成分として用いられる樹脂(C1)および(C2)は、酸解離性基を有さないものであることから、たとえば一般的にポジ型レジスト組成物のベース樹脂として用いられている樹脂(酸解離性溶解抑制基を有する樹脂)に比べ、合成が容易である、安価に入手できる等の利点を有する。   Since the resins (C1) and (C2) used as the component (C) in the present invention do not have an acid dissociable group, they are generally used as a base resin for a positive resist composition, for example. Compared to existing resins (resins having acid dissociable, dissolution inhibiting groups), they have advantages such as easy synthesis and availability at low cost.

<任意成分>
本発明の液浸露光用ポジ型レジスト組成物には、レジストパターン形状、引き置き経時安定性などを向上させるために、さらに任意の成分として、含窒素有機化合物(D)(以下、(D)成分という)を配合させることができる。
この(D)成分は、既に多種多様なものが提案されているので、公知のものから任意に用いれば良く、なかでも脂肪族アミン、特に第2級脂肪族アミンや第3級脂肪族アミンが好ましい。ここで、脂肪族アミンとは、1つ以上の脂肪族基を有するアミンであり、該脂肪族基は炭素数が1〜12であることが好ましい。
脂肪族アミンとしては、アンモニアNHの水素原子の少なくとも1つを、炭素数12以下のアルキル基またはヒドロキシアルキル基で置換したアミン(アルキルアミンまたはアルキルアルコールアミン)が挙げられる。その具体例としては、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;ジエチルアミン、ジ−n−プロピルアミン、ジ−n−ヘプチルアミン、ジ−n−オクチルアミン、ジシクロヘキシルアミン等のジアルキルアミン;トリメチルアミン、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−ヘキシルアミン、トリ−n−ペンチルアミン、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−デカニルアミン、トリ−n−ドデシルアミン等のトリアルキルアミン;ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、ジイソプロパノールアミン、トリイソプロパノールアミン、ジ−n−オクタノールアミン、トリ−n−オクタノールアミン等のアルキルアルコールアミン等が挙げられる。
これらの中でも、アルキルアルコールアミン及びトリアルキルアミンが好ましく、アルキルアルコールアミンが最も好ましい。アルキルアルコールアミンの中でもトリエタノールアミンやトリイソプロパノールアミンが最も好ましい。
<Optional component>
In the positive resist composition for immersion exposure according to the present invention, a nitrogen-containing organic compound (D) (hereinafter referred to as (D)) is further added as an optional component in order to improve the resist pattern shape, stability over time and the like. Component)).
Since a wide variety of components (D) have already been proposed, any known one may be used. Among them, aliphatic amines, particularly secondary aliphatic amines and tertiary aliphatic amines are used. preferable. Here, the aliphatic amine is an amine having one or more aliphatic groups, and the aliphatic groups preferably have 1 to 12 carbon atoms.
Examples of the aliphatic amine include amines (alkyl amines or alkyl alcohol amines) in which at least one hydrogen atom of ammonia NH 3 is substituted with an alkyl group or hydroxyalkyl group having 12 or less carbon atoms. Specific examples thereof include monoalkylamines such as n-hexylamine, n-heptylamine, n-octylamine, n-nonylamine, n-decylamine; diethylamine, di-n-propylamine, di-n-heptylamine, Dialkylamines such as di-n-octylamine and dicyclohexylamine; trimethylamine, triethylamine, tri-n-propylamine, tri-n-butylamine, tri-n-hexylamine, tri-n-pentylamine, tri-n-heptyl Trialkylamines such as amine, tri-n-octylamine, tri-n-nonylamine, tri-n-decanylamine, tri-n-dodecylamine; diethanolamine, triethanolamine, diisopropanolamine, triisopropanolamine, di-n -Ok Noruamin, alkyl alcohol amines such as tri -n- octanol amine.
Among these, alkyl alcohol amines and trialkyl amines are preferable, and alkyl alcohol amines are most preferable. Of the alkyl alcohol amines, triethanolamine and triisopropanolamine are most preferred.

環式アミンとしては、たとえば、ヘテロ原子として窒素原子を含む複素環化合物が挙げられる。該複素環化合物としては、単環式のもの(脂肪族単環式アミン)であっても多環式のもの(脂肪族多環式アミン)であってもよい。
脂肪族単環式アミンとして、具体的には、ピペリジン、ピペラジン等が挙げられる。
脂肪族多環式アミンとしては、炭素数が6〜10のものが好ましく、具体的には、1,5−ジアザビシクロ[4.3.0]−5−ノネン、1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]−7−ウンデセン、ヘキサメチレンテトラミン、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 cyclic amine include heterocyclic compounds containing a nitrogen atom as a hetero atom. The heterocyclic compound may be monocyclic (aliphatic monocyclic amine) or polycyclic (aliphatic polycyclic amine).
Specific examples of the aliphatic monocyclic amine include piperidine and piperazine.
As the aliphatic polycyclic amine, those having 6 to 10 carbon atoms are preferable. Specifically, 1,5-diazabicyclo [4.3.0] -5-nonene, 1,8-diazabicyclo [5. 4.0] -7-undecene, hexamethylenetetramine, 1,4-diazabicyclo [2.2.2] octane, and the like.

これらは単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
(D)成分は、(A)成分100質量部に対して、通常0.01〜5.0質量部の範囲で用いられる。
These may be used alone or in combination of two or more.
(D) component is normally used in 0.01-5.0 mass parts with respect to 100 mass parts of (A) component.

本発明の液浸露光用ポジ型レジスト組成物には、感度劣化の防止や、レジストパターン形状、引き置き経時安定性等の向上の目的で、任意の成分として、有機カルボン酸、ならびにリンのオキソ酸およびその誘導体からなる群から選択される少なくとも1種の化合物(E)(以下、(E)成分という)を含有させることができる。
有機カルボン酸としては、例えば、酢酸、マロン酸、クエン酸、リンゴ酸、コハク酸、安息香酸、サリチル酸などが好適である。
リンのオキソ酸およびその誘導体としては、リン酸、ホスホン酸、ホスフィン酸等が挙げられ、これらの中でも特にホスホン酸が好ましい。
リンのオキソ酸の誘導体としては、たとえば、上記オキソ酸の水素原子を炭化水素基で置換したエステル等が挙げられ、前記炭化水素基としては、炭素数1〜5のアルキル基、炭素数6〜15のアリール基等が挙げられる。
リン酸の誘導体としては、リン酸ジ−n−ブチルエステル、リン酸ジフェニルエステル等のリン酸エステルなどが挙げられる。
ホスホン酸の誘導体としては、ホスホン酸ジメチルエステル、ホスホン酸−ジ−n−ブチルエステル、フェニルホスホン酸、ホスホン酸ジフェニルエステル、ホスホン酸ジベンジルエステル等のホスホン酸エステルなどが挙げられる。
ホスフィン酸の誘導体としては、フェニルホスフィン酸等のホスフィン酸エステルなどが挙げられる。
(E)成分は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
(E)成分は、(A)成分100質量部当り0.01〜5.0質量部の割合で用いられる。
The positive resist composition for immersion exposure of the present invention includes an organic carboxylic acid and phosphorus oxo as optional components for the purpose of preventing sensitivity deterioration and improving the resist pattern shape and stability with time. At least one compound (E) selected from the group consisting of acids and derivatives thereof (hereinafter referred to as component (E)) can be contained.
As the organic carboxylic acid, for example, acetic acid, malonic acid, citric acid, malic acid, succinic acid, benzoic acid, salicylic acid and the like are suitable.
Examples of phosphorus oxo acids and derivatives thereof include phosphoric acid, phosphonic acid, phosphinic acid and the like, and among these, phosphonic acid is particularly preferable.
Examples of the oxo acid derivative of phosphorus include esters in which the hydrogen atom of the oxo acid is substituted with a hydrocarbon group, and the hydrocarbon group includes an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms and 6 to 6 carbon atoms. 15 aryl groups and the like.
Examples of phosphoric acid derivatives include phosphoric acid esters such as di-n-butyl phosphate and diphenyl phosphate.
Examples of phosphonic acid derivatives include phosphonic acid esters such as phosphonic acid dimethyl ester, phosphonic acid-di-n-butyl ester, phenylphosphonic acid, phosphonic acid diphenyl ester, and phosphonic acid dibenzyl ester.
Examples of the phosphinic acid derivatives include phosphinic acid esters such as phenylphosphinic acid.
(E) A component may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together.
(E) A component is used in the ratio of 0.01-5.0 mass parts per 100 mass parts of (A) component.

本発明の液浸露光用ポジ型レジスト組成物には、さらに所望により混和性のある添加剤、例えばレジスト膜の性能を改良するための付加的樹脂、塗布性を向上させるための界面活性剤、溶解抑制剤、可塑剤、安定剤、着色剤、ハレーション防止剤、染料などを適宜、添加含有させることができる。   The positive resist composition for immersion exposure according to the present invention may further contain a miscible additive as desired, for example, an additional resin for improving the performance of the resist film, a surfactant for improving the coating property, A dissolution inhibitor, a plasticizer, a stabilizer, a colorant, an antihalation agent, a dye, and the like can be appropriately added and contained.

本発明の液浸露光用ポジ型レジスト組成物は、材料を有機溶剤(以下、(S)成分ということがある)に溶解させて製造することができる。
(S)成分としては、使用する各成分を溶解し、均一な溶液とすることができるものであればよく、従来、化学増幅型レジストの溶剤として公知のものの中から任意のものを1種または2種以上適宜選択して用いることができる。
例えば、γ−ブチロラクトン等のラクトン類;アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、メチル−n−ペンチルケトン、メチルイソペンチルケトン、2−ヘプタノンなどのケトン類;エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコールなどの多価アルコール類及びその誘導体;エチレングリコールモノアセテート、ジエチレングリコールモノアセテート、プロピレングリコールモノアセテート、またはジプロピレングリコールモノアセテート等のエステル結合を有する化合物、前記多価アルコール類または前記エステル結合を有する化合物のモノメチルエーテル、モノエチルエーテル、モノプロピルエーテル、モノブチルエーテル等のモノアルキルエーテルまたはモノフェニルエーテル等のエーテル結合を有する化合物等の多価アルコール類の誘導体;ジオキサンのような環式エーテル類や、乳酸メチル、乳酸エチル(EL)、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、メトキシプロピオン酸メチル、エトキシプロピオン酸エチルなどのエステル類;アニソール、エチルベンジルエーテル、クレジルメチルエーテル、ジフェニルエーテル、ジベンジルエーテル、フェネトール、ブチルフェニルエーテル、エチルベンゼン、ジエチルベンゼン、ペンチルベンゼン、イソプロピルベンゼン、トルエン、キシレン、シメン、メシチレン等の芳香族系有機溶剤などを挙げることができる。
これらの有機溶剤は単独で用いてもよく、2種以上の混合溶剤として用いてもよい。
中でも、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)、プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)、ELが好ましい。
また、PGMEAと極性溶剤とを混合した混合溶媒は好ましい。その配合比(質量比)は、PGMEAと極性溶剤との相溶性等を考慮して適宜決定すればよいが、好ましくは1:9〜9:1、より好ましくは2:8〜8:2の範囲内とすることが好ましい。
より具体的には、極性溶剤としてELを配合する場合は、PGMEA:ELの質量比は、好ましくは1:9〜9:1、より好ましくは2:8〜8:2である。また、極性溶剤としてPGMEを配合する場合は、PGMEA:PGMEの質量比は、好ましくは1:9〜9:1、より好ましくは2:8〜8:2、さらに好ましくは3:7〜7:3である。
また、(S)成分として、その他には、PGMEA及びELの中から選ばれる少なくとも1種とγ−ブチロラクトンとの混合溶剤も好ましい。この場合、混合割合としては、前者と後者の質量比が好ましくは70:30〜95:5とされる。
また、(S)成分として、前記のPGMEAおよびPGMEの混合溶剤とγ−ブチロラクトンとを混合したものも好ましい。
(S)成分の使用量は特に限定しないが、基板等に塗布可能な濃度で、塗布膜厚に応じて適宜設定されるものであるが、一般的にはレジスト組成物の固形分濃度が2〜20質量%、好ましくは5〜15質量%の範囲内となる様に用いられる。
The positive resist composition for immersion exposure of the present invention can be produced by dissolving the material in an organic solvent (hereinafter sometimes referred to as (S) component).
As the component (S), any component can be used as long as it can dissolve each component to be used to form a uniform solution, and any one of conventionally known solvents for chemically amplified resists can be used. Two or more types can be appropriately selected and used.
For example, lactones such as γ-butyrolactone; ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, methyl-n-pentyl ketone, methyl isopentyl ketone, and 2-heptanone; many such as ethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol, and dipropylene glycol Monohydric alcohols and derivatives thereof; compounds having an ester bond such as ethylene glycol monoacetate, diethylene glycol monoacetate, propylene glycol monoacetate, dipropylene glycol monoacetate, monomethyl ether of the polyhydric alcohols or the compound having an ester bond , Monoalkyl ether such as monoethyl ether, monopropyl ether, monobutyl ether or monophenyl ether Derivatives of polyhydric alcohols such as compounds having an ether bond: cyclic ethers such as dioxane, methyl lactate, ethyl lactate (EL), methyl acetate, ethyl acetate, butyl acetate, methyl pyruvate, ethyl pyruvate Esters such as methyl methoxypropionate and ethyl ethoxypropionate; anisole, ethyl benzyl ether, cresyl methyl ether, diphenyl ether, dibenzyl ether, phenetole, butyl phenyl ether, ethyl benzene, diethyl benzene, pentyl benzene, isopropyl benzene, toluene, Aromatic organic solvents such as xylene, cymene and mesitylene can be mentioned.
These organic solvents may be used independently and may be used as 2 or more types of mixed solvents.
Of these, propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA), propylene glycol monomethyl ether (PGME), and EL are preferable.
Moreover, the mixed solvent which mixed PGMEA and the polar solvent is preferable. The mixing ratio (mass ratio) may be appropriately determined in consideration of the compatibility between PGMEA and the polar solvent, but is preferably 1: 9 to 9: 1, more preferably 2: 8 to 8: 2. It is preferable to be within the range.
More specifically, when EL is blended as a polar solvent, the mass ratio of PGMEA: EL is preferably 1: 9 to 9: 1, more preferably 2: 8 to 8: 2. Moreover, when mix | blending PGME as a polar solvent, the mass ratio of PGMEA: PGME becomes like this. Preferably it is 1: 9-9: 1, More preferably, it is 2: 8-8: 2, More preferably, it is 3: 7-7: 3.
In addition, as the component (S), a mixed solvent of at least one selected from PGMEA and EL and γ-butyrolactone is also preferable. In this case, the mixing ratio of the former and the latter is preferably 70:30 to 95: 5.
Moreover, what mixed the mixed solvent of said PGMEA and PGME, and (gamma) -butyrolactone as (S) component is preferable.
The amount of component (S) used is not particularly limited, but it is a concentration that can be applied to a substrate or the like, and is appropriately set according to the coating film thickness. -20% by mass, preferably 5-15% by mass.

材料の(S)成分への溶解は、例えば、上記各成分を通常の方法で混合、撹拌するだけでも行うことができ、また、必要に応じディゾルバー、ホモジナイザー、3本ロールミルなどの分散機を用い分散、混合させてもよい。また、混合した後で、さらにメッシュ、メンブレンフィルターなどを用いてろ過してもよい。   The material can be dissolved in the component (S), for example, by simply mixing and stirring the above components by a usual method. If necessary, a disperser such as a dissolver, a homogenizer, or a three-roll mill is used. It may be dispersed and mixed. Moreover, after mixing, you may further filter using a mesh, a membrane filter, etc.

本発明の液浸露光用ポジ型レジスト組成物は、上述のように、膜表面の疎水性の高いレジスト膜を形成できる。また、リソグラフィー特性も良好であり、液浸露光を用いてレジストパターンを形成する際に好適である。
かかる効果が得られる理由は、定かではないが、樹脂(C1)および(C2)が、フッ素原子を含有し、酸解離性基を有さない構造を有し、樹脂(A1)がフッ素原子を含まないアクリル系の構造を有することから、当該液浸露光用ポジ型レジスト組成物を用いてレジスト膜を形成した際に、比較的疎水性の高い樹脂(C1)および(C2)がレジスト膜の外側表面付近に分布し、一方、比較的親水性の高い樹脂(A1)がレジスト膜の内側に分布するためではないかと推測される。そして、樹脂(C1)および(C2)がレジスト膜の外側表面付近に分布することにより、たとえば樹脂(A1)を単独で用いる場合に比べ、得られるレジスト膜表面の疎水性が向上するとともに、樹脂(A1)がレジスト膜の内側に分布することにより、良好なリソグラフィー特性が確保されているのではないかと推測される。
As described above, the positive resist composition for immersion exposure of the present invention can form a highly hydrophobic resist film on the film surface. Further, the lithography characteristics are also good, which is suitable when a resist pattern is formed using immersion exposure.
The reason why such an effect is obtained is not clear, but the resins (C1) and (C2) have a structure containing a fluorine atom and no acid dissociable group, and the resin (A1) contains a fluorine atom. Since it has an acrylic structure not included, when a resist film is formed using the positive resist composition for immersion exposure, the relatively hydrophobic resins (C1) and (C2) It is presumed that the resin (A1) distributed near the outer surface and relatively hydrophilic is distributed inside the resist film. Further, since the resins (C1) and (C2) are distributed near the outer surface of the resist film, for example, the hydrophobicity of the obtained resist film surface is improved as compared with the case where the resin (A1) is used alone, and the resin It is estimated that (A1) is distributed on the inner side of the resist film, so that good lithography characteristics are ensured.

かかるレジスト膜は、浸漬露光工程を行った際に、当該レジスト膜中の成分の液浸溶媒中への溶出(物質溶出)が抑制されるなど液浸媒体に対する耐性に優れており、液浸露光用として好適なものである。
すなわち、本発明の液浸露光用ポジ型レジスト組成物を用いて形成されるレジスト膜は、たとえば、(C)成分を添加しなかった場合に比べ、水に対する接触角[たとえば静的接触角(水平状態のレジスト膜上の水滴表面とレジスト膜表面とのなす角度)、動的接触角(レジスト膜を傾斜させていった際に水滴が転落しはじめたときの接触角。水滴の転落方向前方の端点における接触角(前進角)と、転落方向後方の端点における接触角(後退角)とがある。)]や、転落角(レジスト膜を傾斜させていった際に水滴が転落しはじめたときのレジスト膜の傾斜角度)が変化する。具体的には、静的接触角および動的接触角は大きくなり、一方、転落角は小さくなる。
ここで、前進角は、図1に示すように、その上に液滴1が置かれた平面2を次第に傾けていった際に、当該液滴1が平面2上を移動(落下)し始めるときの当該液滴1の下端1aにおける液滴表面と、平面2とがなす角度θである。また、このとき(当該液滴1が平面2上を移動(落下)し始めるとき)、当該液滴1の上端1bにおける液滴表面と、平面2とがなす角度θが後退角であり、当該平面2の傾斜角度θが転落角である。
Such a resist film has excellent resistance to an immersion medium, such as suppression of elution (substance elution) of components in the resist film into the immersion solvent when the immersion exposure process is performed. It is suitable for use.
That is, the resist film formed using the positive resist composition for immersion exposure according to the present invention has, for example, a contact angle [for example, a static contact angle ( The angle between the surface of the water droplet on the resist film in the horizontal state and the surface of the resist film), dynamic contact angle (contact angle when the water droplet starts to fall when the resist film is tilted. Contact angle (advance angle) at the end point and contact angle (retreat angle) at the end point in the fall direction))) or fall angle (drops of water began to fall when the resist film was tilted) The inclination angle of the resist film changes. Specifically, the static contact angle and the dynamic contact angle are increased, while the falling angle is decreased.
Here, as shown in FIG. 1, when the plane 2 on which the droplet 1 is placed is gradually inclined, the advance angle starts to move (drop) on the plane 2 when the droplet 1 is gradually inclined. Is the angle θ 1 formed by the surface of the droplet at the lower end 1 a of the droplet 1 and the plane 2. At this time (when the droplet 1 starts moving (falling) on the plane 2), the angle θ2 formed by the droplet surface at the upper end 1b of the droplet 1 and the plane 2 is the receding angle, The inclination angle θ 3 of the plane 2 is the falling angle.

液浸露光においては、上述のように、浸漬露光時にレジスト膜が水等の液浸溶媒に接触することになる。したがって、物質溶出は、レジスト膜表面の特性(たとえば親水性・疎水性等)により影響を受けると推測される。
本発明においては、特定の(C)成分を用いることにより、膜表面の疎水性が向上するため、物質溶出抑制効果も向上する。これは、膜表面の疎水性を高めることにより、膜表面から液浸媒体がはじかれやすくなり、膜表面と液浸媒体との接触面積や接触時間を低減でき、液浸媒体の影響を低減できることによると推測される。たとえば、浸漬露光を行った後、液浸媒体を除去した際に速やかにレジスト膜表面から液浸媒体を除去できる。
In immersion exposure, as described above, the resist film comes into contact with an immersion solvent such as water during immersion exposure. Therefore, it is presumed that substance elution is influenced by the characteristics (for example, hydrophilicity / hydrophobicity) of the resist film surface.
In the present invention, by using the specific component (C), the hydrophobicity of the film surface is improved, so that the substance elution suppressing effect is also improved. By increasing the hydrophobicity of the membrane surface, the immersion medium can be easily repelled from the membrane surface, the contact area and contact time between the membrane surface and the immersion medium can be reduced, and the influence of the immersion medium can be reduced. It is estimated that. For example, after the immersion exposure, the immersion medium can be quickly removed from the resist film surface when the immersion medium is removed.

静的接触角、動的接触角および転落角は、例えば、以下の様にして測定することができる。
まず、シリコン基板上に、レジスト組成物溶液をスピンコートした後、所定の条件、例えば、100〜110℃の温度条件で60秒間加熱してレジスト膜を形成する。
次に、上記レジスト膜に対して、DROP MASTER−700(協和界面科学社製)、AUTO SLIDING ANGLE:SA−30DM(協和界面科学社製)、AUTO DISPENSER:AD−31(協和界面科学社製)等の市販の測定装置を用いて測定することができる。
The static contact angle, dynamic contact angle, and sliding angle can be measured, for example, as follows.
First, a resist composition solution is spin-coated on a silicon substrate, and then heated for 60 seconds under a predetermined condition, for example, a temperature condition of 100 to 110 ° C., to form a resist film.
Next, DROP MASTER-700 (manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd.), AUTO SLIDING ANGLE: SA-30DM (manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd.), AUTO DISPENSER: AD-31 (manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd.) It can measure using commercially available measuring apparatuses, such as.

本発明の液浸露光用ポジ型レジスト組成物は、当該ポジ型レジスト組成物を用いて得られるレジスト膜における後退角の測定値が60度(°)以上であることが好ましく、60〜150°であることがより好ましく、60〜130°であることが特に好ましく、65〜100°であることが最も好ましい。後退角が60°以上であると、レジスト膜表面の疎水性に優れ、物質溶出抑制効果が向上し、後退角が150°以下であると、リソグラフィー特性等が良好である。   In the positive resist composition for immersion exposure according to the present invention, the measured value of the receding angle in a resist film obtained using the positive resist composition is preferably 60 ° (°) or more, and preferably 60 to 150 °. Is more preferable, 60 to 130 ° is particularly preferable, and 65 to 100 ° is most preferable. When the receding angle is 60 ° or more, the resist film surface is excellent in hydrophobicity and the substance elution suppression effect is improved, and when the receding angle is 150 ° or less, the lithography characteristics and the like are good.

同様の理由により、本発明の液浸露光用ポジ型レジスト組成物は、当該レジスト組成物を用いて得られるレジスト膜における前進角の測定値が80°以上であることが好ましく、80〜110°であることがより好ましく、80〜100°であることが特に好ましい。   For the same reason, in the positive resist composition for immersion exposure according to the present invention, the measured value of the advance angle in a resist film obtained using the resist composition is preferably 80 ° or more, and 80 to 110 °. It is more preferable that it is 80-100 degrees.

同様の理由により、本発明の液浸露光用ポジ型レジスト組成物は、当該レジスト組成物を用いて得られるレジスト膜における静的接触角の測定値が70°以上であることが好ましく、70〜100°であることがより好ましく、75〜95°であることが特に好ましい。   For the same reason, the positive resist composition for immersion exposure of the present invention preferably has a measured value of a static contact angle in a resist film obtained by using the resist composition of 70 ° or more. 100 ° is more preferable, and 75 to 95 ° is particularly preferable.

また、本発明の液浸露光用レジスト組成物は、当該レジスト組成物を用いて得られるレジスト膜における転落角の測定値が25°以下であることが好ましく、10〜25°であることがより好ましく、12〜25°であることが特に好ましく、15〜23°であることが最も好ましい。転落角が25°以下であると、浸漬露光時の物質溶出抑制効果が向上する。また、転落角が10°以上であると、リソグラフィー特性等が良好である。   Further, in the resist composition for immersion exposure according to the present invention, the measured value of the falling angle in the resist film obtained using the resist composition is preferably 25 ° or less, more preferably 10 to 25 °. It is preferably 12 to 25 °, and most preferably 15 to 23 °. When the falling angle is 25 ° or less, the substance elution suppression effect during immersion exposure is improved. Further, when the falling angle is 10 ° or more, the lithography properties and the like are good.

静的接触角、動的接触角および転落角の大きさは、液浸露光用ポジ型レジスト組成物の組成、たとえば(A)成分と(C)成分との混合比や、(A)成分中の構成単位(a3)等の各構成単位の割合を調整する等により調整できる。たとえば、(A)成分に対する(C)成分の含有量を0.1質量%以上とすることにより、(C)成分を添加しなかった場合よりも大幅に静的接触角および動的接触角が大きくなり、転落角が小さくなる。   The size of the static contact angle, dynamic contact angle, and sliding angle depends on the composition of the positive resist composition for immersion exposure, for example, the mixing ratio of the (A) component and the (C) component, It can be adjusted by adjusting the proportion of each structural unit such as the structural unit (a3). For example, by setting the content of the component (C) with respect to the component (A) to be 0.1% by mass or more, the static contact angle and the dynamic contact angle are significantly larger than when the component (C) is not added. Increases and decreases the sliding angle.

さらに、本発明においては、上述したように、液浸溶媒中への物質溶出が抑制される。
そのため、レジスト膜の変質や、液浸溶媒の屈折率の変化も抑制できる。したがって、液浸溶媒の屈折率の変化が抑制される等により、形成されるレジストパターンのうねりや、ラインエッジラフネス(パターン側壁の凹凸)が低減され、形状等のリソグラフィー特性が良好となる。また、露光装置のレンズの汚染を低減でき、そのため、これらに対する保護対策を行わなくてもよく、プロセスや露光装置の簡便化に貢献できる。
また、本発明の液浸露光用ポジ型レジスト組成物によれば、高解像性のレジストパターンを形成でき、たとえば120nm以下の寸法のレジストパターンを形成できる。
また、本発明の液浸露光用ポジ型レジスト組成物を用いることにより、異物や現像欠陥の発生が抑制された、良好な形状のレジストパターンを形成できる。
Furthermore, in the present invention, as described above, substance elution into the immersion solvent is suppressed.
For this reason, it is possible to suppress the alteration of the resist film and the change in the refractive index of the immersion solvent. Therefore, by suppressing the change in the refractive index of the immersion solvent, the swell of the formed resist pattern and the line edge roughness (unevenness on the pattern side wall) are reduced, and the lithography properties such as the shape are improved. Further, the contamination of the lens of the exposure apparatus can be reduced, so that it is not necessary to take a protective measure against these, and the process and the exposure apparatus can be simplified.
Moreover, according to the positive resist composition for immersion exposure of the present invention, a high-resolution resist pattern can be formed, for example, a resist pattern having a dimension of 120 nm or less can be formed.
Moreover, by using the positive resist composition for immersion exposure according to the present invention, it is possible to form a resist pattern having a good shape in which the generation of foreign matters and development defects is suppressed.

≪レジストパターン形成方法≫
次に、本発明のレジストパターンの形成方法について説明する。
本態様のレジストパターン形成方法は、上記本発明の液浸露光用ポジ型レジスト組成物を用いて支持体上にレジスト膜を形成する工程、前記レジスト膜を浸漬露光する工程、および前記レジスト膜を現像してレジストパターンを形成する工程を含む。
支持体としては、特に限定されず、従来公知のものを用いることができ、例えば、電子部品用の基板や、これに所定の配線パターンが形成されたもの等を例示することができる。より具体的には、シリコンウェーハ、銅、クロム、鉄、アルミニウム等の金属製の基板や、ガラス基板等が挙げられる。配線パターンの材料としては、例えば銅、アルミニウム、ニッケル、金等が使用可能である。
また、支持体としては、上述のような基板上に、無機系および/または有機系の膜が設けられたものであってもよい。無機系の膜としては、無機反射防止膜(無機BARC)が挙げられる。有機系の膜としては、有機反射防止膜(有機BARC)が挙げられる。
本発明のレジストパターン形成方法は、例えば以下の様にして行うことができる。
すなわち、まずシリコンウェーハのような基板上に、上記本発明のレジスト組成物をスピンナーなどで塗布し、80〜150℃の温度条件下、プレベーク(ポストアプライベーク(PAB))を40〜120秒間、好ましくは60〜90秒間施し、レジスト膜を形成する。該レジスト膜に対し、所定の露光光源を用いて、所望のマスクパターンを介してまたは介さずに液浸媒体中で選択的に露光(浸漬露光)する。すなわち、液浸媒体中でマスクパターンを介して露光する、またはマスクパターンを介さずに電子線を直接照射して描画する。
選択的露光後、80〜150℃の温度条件下、加熱処理(ポストエクスポージャーベーク(PEB))を40〜120秒間、好ましくは60〜90秒間施す。次いで、これをアルカリ現像液、例えば0.1〜10質量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)水溶液を用いて現像処理し、好ましくは純水を用いて水リンスを行う。水リンスは、例えば、基板を回転させながら基板表面に水を滴下または噴霧して、基板上の現像液および該現像液によって溶解した液浸露光用レジスト組成物を洗い流すことにより実施できる。そして、乾燥を行うことにより、レジストパターンを形成できる。
基板とレジスト組成物の塗布層との間には、有機系または無機系の反射防止膜を設けることもできる。
露光に用いる波長は、特に限定されず、KrFエキシマレーザー、ArFエキシマレーザー、Fエキシマレーザー、EUV(極紫外線)、VUV(真空紫外線)、EB(電子線)、X線、軟X線などの放射線を用いて行うことができる。これらの中でも、本発明のレジスト組成物は、ArFエキシマレーザーに対して特に有効である。
≪Resist pattern formation method≫
Next, the resist pattern forming method of the present invention will be described.
The resist pattern forming method of this aspect includes a step of forming a resist film on a support using the positive resist composition for immersion exposure of the present invention, a step of immersing the resist film, and And developing to form a resist pattern.
The support is not particularly limited, and a conventionally known one can be used, and examples thereof include a substrate for electronic components and a substrate on which a predetermined wiring pattern is formed. More specifically, a silicon substrate, a metal substrate such as copper, chromium, iron, and aluminum, a glass substrate, and the like can be given. As a material for the wiring pattern, for example, copper, aluminum, nickel, gold or the like can be used.
In addition, the support may be a substrate in which an inorganic and / or organic film is provided on the above-described substrate. An inorganic antireflection film (inorganic BARC) is an example of the inorganic film. Examples of the organic film include an organic antireflection film (organic BARC).
The resist pattern forming method of the present invention can be performed, for example, as follows.
That is, first, the resist composition of the present invention is applied onto a substrate such as a silicon wafer with a spinner or the like, and pre-baking (post-apply baking (PAB)) is performed at a temperature of 80 to 150 ° C. for 40 to 120 seconds. Preferably, it is applied for 60 to 90 seconds to form a resist film. The resist film is selectively exposed (immersion exposure) in an immersion medium using a predetermined exposure light source with or without a desired mask pattern. That is, exposure is performed through a mask pattern in an immersion medium, or drawing is performed by direct irradiation with an electron beam without using a mask pattern.
After the selective exposure, heat treatment (post-exposure baking (PEB)) is performed for 40 to 120 seconds, preferably 60 to 90 seconds, at a temperature of 80 to 150 ° C. Subsequently, this is developed using an alkali developer, for example, an aqueous solution of 0.1 to 10% by mass of tetramethylammonium hydroxide (TMAH), and preferably rinsed with pure water. The water rinsing can be performed, for example, by dropping or spraying water on the substrate surface while rotating the substrate to wash away the developer on the substrate and the resist composition for immersion exposure dissolved by the developer. And a resist pattern can be formed by drying.
An organic or inorganic antireflection film may be provided between the substrate and the coating layer of the resist composition.
The wavelength used for the exposure is not particularly limited, and includes KrF excimer laser, ArF excimer laser, F 2 excimer laser, EUV (extreme ultraviolet), VUV (vacuum ultraviolet), EB (electron beam), X-ray, soft X-ray, etc. Can be done using radiation. Among these, the resist composition of the present invention is particularly effective for ArF excimer laser.

<液浸露光>
本発明のポジ型レジスト組成物は、上述したように、液浸露光用として好適に使用することができる。
レジスト膜を浸漬露光する工程は、例えば以下の様にして行うことができる。
まず、上記のようにして得られたレジスト膜と露光装置の最下位置のレンズ間を、空気の屈折率よりも大きい屈折率を有する溶媒(液浸媒体)で満たし、その状態で、所望のマスクパターンを介して、または介さずに、露光(浸漬露光)を行う。
<Immersion exposure>
As described above, the positive resist composition of the present invention can be suitably used for immersion exposure.
The step of immersing and exposing the resist film can be performed, for example, as follows.
First, the space between the resist film obtained as described above and the lens at the lowest position of the exposure apparatus is filled with a solvent (immersion medium) having a refractive index larger than the refractive index of air. Exposure (immersion exposure) is performed with or without a mask pattern.

液浸媒体としては、空気の屈折率よりも大きく、かつ本発明のポジ型レジスト組成物を用いて形成されるレジスト膜の有する屈折率よりも小さい屈折率を有する溶媒が好ましい。かかる溶媒の屈折率としては、前記範囲内であれば特に制限されない。
空気の屈折率よりも大きく、かつレジスト膜の屈折率よりも小さい屈折率を有する溶媒としては、例えば、水、フッ素系不活性液体、シリコン系溶剤等が挙げられる。
フッ素系不活性液体の具体例としては、CHCl、COCH、COC、C等のフッ素系化合物を主成分とする液体等が挙げられ、沸点が70〜180℃のものが好ましく、80〜160℃のものがより好ましい。フッ素系不活性液体が上記範囲の沸点を有するものであると、露光終了後に、液浸に用いた媒体の除去を、簡便な方法で行えることから好ましい。
フッ素系不活性液体としては、特に、アルキル基の水素原子が全てフッ素原子で置換されたパーフロオロアルキル化合物が好ましい。パーフロオロアルキル化合物としては、具体的には、パーフルオロアルキルエーテル化合物やパーフルオロアルキルアミン化合物を挙げることができる。
さらに、具体的には、前記パーフルオロアルキルエーテル化合物としては、パーフルオロ(2−ブチル−テトラヒドロフラン)(沸点102℃)を挙げることができ、前記パーフルオロアルキルアミン化合物としては、パーフルオロトリブチルアミン(沸点174℃)を挙げることができる。
As the immersion medium, a solvent having a refractive index larger than the refractive index of air and smaller than the refractive index of the resist film formed using the positive resist composition of the present invention is preferable. The refractive index of such a solvent is not particularly limited as long as it is within the above range.
Examples of the solvent having a refractive index larger than the refractive index of air and smaller than the refractive index of the resist film include water, a fluorine-based inert liquid, and a silicon-based solvent.
Specific examples of the fluorine-based inert liquid include a fluorine-based compound such as C 3 HCl 2 F 5 , C 4 F 9 OCH 3 , C 4 F 9 OC 2 H 5 , and C 5 H 3 F 7 as a main component. Examples thereof include liquids, and those having a boiling point of 70 to 180 ° C are preferable, and those having a boiling point of 80 to 160 ° C are more preferable. It is preferable that the fluorine-based inert liquid has a boiling point in the above range since the medium used for immersion can be removed by a simple method after the exposure is completed.
As the fluorine-based inert liquid, a perfluoroalkyl compound in which all hydrogen atoms of the alkyl group are substituted with fluorine atoms is particularly preferable. Specific examples of the perfluoroalkyl compound include a perfluoroalkyl ether compound and a perfluoroalkylamine compound.
More specifically, examples of the perfluoroalkyl ether compound include perfluoro (2-butyl-tetrahydrofuran) (boiling point: 102 ° C.). Examples of the perfluoroalkylamine compound include perfluorotributylamine ( Boiling point of 174 ° C.).

本発明のポジ型レジスト組成物は、特に水による悪影響を受けにくく、感度、レジストパターン形状に優れることから、空気の屈折率よりも大きい屈折率を有する溶媒として、水が好ましく用いられる。また、水はコスト、安全性、環境問題および汎用性の観点からも好ましい。   Since the positive resist composition of the present invention is not particularly adversely affected by water and is excellent in sensitivity and resist pattern shape, water is preferably used as a solvent having a refractive index larger than that of air. Water is also preferable from the viewpoints of cost, safety, environmental problems, and versatility.

次いで、浸漬露光工程を終えた後、露光後加熱(ポストエクスポージャーベーク(PEB))を行い、続いて、アルカリ性水溶液からなるアルカリ現像液を用いて現像処理する。そして、好ましくは純水を用いて水リンスを行う。水リンスは、例えば、基板を回転させながら基板表面に水を滴下または噴霧して、基板上の現像液および該現像液によって溶解した液浸露光用ポジ型レジスト組成物を洗い流す。そして、乾燥を行うことにより、レジスト膜(液浸露光用ポジ型レジスト組成物の塗膜)がマスクパターンに応じた形状にパターニングされたレジストパターンが得られる。   Next, after the immersion exposure step is completed, post-exposure heating (post-exposure baking (PEB)) is performed, and subsequently, development processing is performed using an alkaline developer composed of an alkaline aqueous solution. And preferably, water rinsing is performed using pure water. In the water rinse, for example, water is dropped or sprayed on the surface of the substrate while rotating the substrate to wash away the developer on the substrate and the positive resist composition for immersion exposure dissolved by the developer. Then, drying is performed to obtain a resist pattern in which the resist film (the coating film of the positive resist composition for immersion exposure) is patterned into a shape corresponding to the mask pattern.

以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
[実施例1、比較例1〜2]
表1に示す各成分を混合、溶解してポジ型レジスト組成物を調製した。
Hereinafter, the present invention will be specifically described by way of examples, but the present invention is not limited thereto.
[Example 1, Comparative Examples 1-2]
Each component shown in Table 1 was mixed and dissolved to prepare a positive resist composition.

Figure 2008145667
Figure 2008145667

表1中の各略号は以下の意味を有する。また、表1中の[]内の数値は配合量(質量部)である。
(A)−1:下記化学式(A)−1で表される重合体。化学式(A)−1中、()の右下に付した数字は各構成単位の割合(モル%)を示す。
(B)−1:(4−メチルフェニル)ジフェニルスルホニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネート。
(C)−1、(C)−3:それぞれ下記化学式(C)−1、(C)−3で表される重合体。化学式(C)−1、(C)−3中、()の右下に付した数字は構成単位の割合(モル%)を示す。
(D)−1:トリ−n−ペンチルアミン。
(E)−1:サリチル酸。
(O)−1:界面活性剤XR−104(大日本インキ化学工業社製)
(S)−1:PGMEA/PGME=6/4(質量比)の混合溶剤。
(S)−2:γ−ブチロラクトン。
Each abbreviation in Table 1 has the following meaning. Moreover, the numerical value in [] of Table 1 is a compounding quantity (mass part).
(A) -1: a polymer represented by the following chemical formula (A) -1. In chemical formula (A) -1, the number attached to the lower right of () indicates the proportion (mol%) of each structural unit.
(B) -1: (4-methylphenyl) diphenylsulfonium nonafluoro-n-butanesulfonate.
(C) -1 and (C) -3: polymers represented by the following chemical formulas (C) -1 and (C) -3, respectively. In chemical formulas (C) -1 and (C) -3, the numbers attached to the lower right of () indicate the proportion (mol%) of the structural units.
(D) -1: tri-n-pentylamine.
(E) -1: salicylic acid.
(O) -1: Surfactant XR-104 (Dainippon Ink Chemical Co., Ltd.)
(S) -1: PGMEA / PGME = 6/4 (mass ratio) mixed solvent.
(S) -2: γ-butyrolactone.

Figure 2008145667
[Mw=7000、Mw/Mn=1.7。]
Figure 2008145667
[Mw = 7000, Mw / Mn = 1.7. ]

Figure 2008145667
[Mw=19000、Mw/Mn=1.4。]
Figure 2008145667
[Mw = 19000, Mw / Mn = 1.4. ]

Figure 2008145667
[Mw=5000、Mw/Mn=1.4。]
Figure 2008145667
[Mw = 5000, Mw / Mn = 1.4. ]

前記(A)−1は、各構成単位を誘導するモノマーを用いて、公知の滴下重合法により共重合して得た。
前記(C)−1は、構成単位を誘導するモノマーを用いて、公知の滴下重合法により重合して得た。
The (A) -1 was obtained by copolymerization by a known dropping polymerization method using a monomer for deriving each structural unit.
The (C) -1 was obtained by polymerization using a monomer that induces a structural unit by a known dropping polymerization method.

得られたポジ型レジスト組成物溶液を用いて以下の評価を行った。
<疎水性評価>
以下の手順で、露光前および露光後のレジスト膜表面の静的接触角、転落角および後退角(以下、接触角等という。)を測定することにより、レジスト膜の疎水性を評価した。
8インチシリコンウェーハ上に、実施例1および比較例1〜2のレジスト組成物を、それぞれ、スピンナーを用いて塗布し、ホットプレート上で110℃、60秒間プレベーク(PAB)して、乾燥させることにより、膜厚150nmのレジスト膜を形成した。
該レジスト膜(露光前のレジスト膜)の表面に、水50μLを滴下し、協和界面科学株式会社製DROP MASTER−700を用いて接触角等の測定を行った。
The following evaluation was performed using the obtained positive resist composition solution.
<Hydrophobic evaluation>
The hydrophobicity of the resist film was evaluated by measuring the static contact angle, the falling angle, and the receding angle (hereinafter referred to as contact angle) of the resist film surface before and after exposure in the following procedure.
The resist compositions of Example 1 and Comparative Examples 1 and 2 are applied onto an 8-inch silicon wafer using a spinner, and prebaked (PAB) at 110 ° C. for 60 seconds on a hot plate and dried. Thus, a resist film having a thickness of 150 nm was formed.
50 μL of water was dropped onto the surface of the resist film (resist film before exposure), and the contact angle and the like were measured using DROP MASTER-700 manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd.

また、上記と同様にしてレジスト膜を形成し、ArF露光装置NSR−S302(ニコン社製;NA(開口数)=0.60,σ=0.75)を用いて、ArFエキシマレーザー(193nm)でオープンフレーム露光(マスクを介さない露光)を行い(露光量20mJ/cm)、レジスト膜(露光後のレジスト膜)表面の接触角等を上記と同様にして測定した。
露光前および露光後のレジスト膜の接触角等の測定結果を表2に示す。
In addition, a resist film is formed in the same manner as described above, and ArF excimer laser (193 nm) is used using an ArF exposure apparatus NSR-S302 (manufactured by Nikon; NA (numerical aperture) = 0.60, σ = 0.75). Then, open frame exposure (exposure not through a mask) was performed (exposure amount 20 mJ / cm 2 ), and the contact angle of the resist film (resist film after exposure) surface was measured in the same manner as described above.
Table 2 shows the measurement results such as the contact angle of the resist film before and after exposure.

Figure 2008145667
Figure 2008145667

これらの結果に示すように、実施例1のレジスト組成物を用いて得られたレジスト膜は、比較例1〜2のレジスト組成物を用いて得られたレジスト膜に比べて、露光前・露光後ともに静的接触角および後退角が大きくなり、転落角が小さくなっており、(C)−1および(C)−3を添加することで、疎水性の高い膜を得られることが確認できた。   As shown in these results, the resist film obtained using the resist composition of Example 1 was more exposed to light before exposure than the resist film obtained using the resist compositions of Comparative Examples 1 and 2. Later, the static contact angle and receding angle increased, and the sliding angle decreased, and it was confirmed that a highly hydrophobic film could be obtained by adding (C) -1 and (C) -3. It was.

<溶出物の測定>
表面にヘキサメチルジシラザン(HMDS)処理を施した8インチシリコンウェーハを用いたこと以外は、上記疎水性評価時と同様にしてレジスト膜を形成した。
次に、VRC310S(商品名、エス・イー・エス株式会社製)を用いて、純水1滴(50μl)を室温下で、ウェーハの中心から円を描くように等線速で液滴を移動させた(液滴が接触したレジスト膜の総接触面積221.56cm)。
その後、その液滴を採取して、分析装置Agilent−HP1100 LC−MSD(商品名、Agilent Technologies社製)により分析して、露光前の(B)成分のカチオン部(PAG+)およびアニオン部(PAG−)、並びに(D)成分の溶出量(×10−12mol/cm)を測定し、それらの合計量(×10−12mol/cm)を求めた。これらの結果を表3に示す。
<Measurement of eluate>
A resist film was formed in the same manner as in the hydrophobicity evaluation except that an 8-inch silicon wafer subjected to hexamethyldisilazane (HMDS) treatment on the surface was used.
Next, using VRC310S (trade name, manufactured by S.E.S. Co., Ltd.), 1 drop (50 μl) of pure water is moved at room temperature to draw a circle from the center of the wafer at a constant linear velocity. (The total contact area of the resist film in contact with the droplet was 221.56 cm 2 ).
Thereafter, the droplets are collected and analyzed by an analyzer Agilent-HP1100 LC-MSD (trade name, manufactured by Agilent Technologies), and the cation part (PAG +) and anion part (PAG) of the component (B) before exposure. -) And the elution amount of component (D) (× 10 −12 mol / cm 2 ) were measured, and the total amount (× 10 −12 mol / cm 2 ) was determined. These results are shown in Table 3.

また、上記と同様にしてレジスト膜を形成し、ArF露光装置NSR−S302(ニコン社製;NA(開口数)=0.60,σ=0.75)を用いて、ArFエキシマレーザー(193nm)で、オープンフレーム露光(マスクを介さないで露光)を行った(露光量20mJ/cm)。
次に、露光されたレジスト膜を上記と同様に分析して、露光後の(B)成分のカチオン部(PAG+)およびアニオン部(PAG−)、並びに(D)成分の溶出量(×10−12mol/cm)を測定し、それらの合計量(×10−12mol/cm)を求めた。これらの結果を表3に示す。
In addition, a resist film is formed in the same manner as described above, and ArF excimer laser (193 nm) is used using an ArF exposure apparatus NSR-S302 (manufactured by Nikon; NA (numerical aperture) = 0.60, σ = 0.75). Then, open frame exposure (exposure without a mask) was performed (exposure amount 20 mJ / cm 2 ).
Next, the exposed resist film was analyzed in the same manner as described above, and the cation portion (PAG +) and anion portion (PAG−) of the component (B) after exposure and the elution amount of the component (D) (× 10 − 12 mol / cm 2) was measured and determined their total amount (× 10 -12 mol / cm 2 ). These results are shown in Table 3.

Figure 2008145667
Figure 2008145667

表3の結果から、実施例1のレジスト組成物を用いた場合、露光処理前後の液浸媒体(水)中への(B)成分および(D)成分の合計の溶出量が少なくなっており、液浸露光時の物質溶出抑制効果が高いことが確認できた。   From the results of Table 3, when the resist composition of Example 1 was used, the total elution amount of the (B) component and the (D) component in the immersion medium (water) before and after the exposure treatment was reduced. It was confirmed that the substance elution suppression effect during immersion exposure was high.

<リソグラフィー特性評価>
「解像性・感度」
実施例1および比較例1〜2のレジスト組成物について、それぞれ、以下の手順でレジストパターンを形成した。
有機系反射防止膜組成物「ARC−29A」(商品名、ブリュワーサイエンス社製)を、スピンナーを用いて8インチシリコンウェーハ上に塗布し、ホットプレート上で205℃、60秒間焼成して乾燥させることにより、膜厚77nmの有機系反射防止膜を形成した。該反射防止膜上に、実施例1および比較例1〜2のレジスト組成物を、それぞれ、スピンナーを用いて塗布し、ホットプレート上で120℃、60秒間プレベーク(PAB)して、乾燥させることにより、膜厚150nmのレジスト膜を形成した。
該レジスト膜に対し、ArF露光装置NSR−S302(ニコン社製;NA(開口数)=0.60,2/3輪帯照明)により、ArFエキシマレーザー(193nm)を、マスクパターンを介して選択的に照射した。そして、110℃で60秒間のPEB処理を行い、さらに23℃にて2.38質量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)水溶液で30秒間の現像処理を行い、その後30秒間、純水を用いて水リンスし、振り切り乾燥を行うことにより、ライン幅120nm、ピッチ240nmのラインアンドスペースのレジストパターン(以下、L/Sパターンという。)を形成した。
また、このときライン幅120nm、ピッチ240nmのL/Sパターンが形成される最適露光量(Eop)(単位:mJ/cm(単位面積当たりのエネルギー量))、すなわち感度を求めた。その結果、いずれのレジスト組成物を用いた例でも同等の感度であった。
<Lithography characteristics evaluation>
"Resolution and sensitivity"
About the resist composition of Example 1 and Comparative Examples 1-2, the resist pattern was formed in the following procedures, respectively.
An organic antireflection film composition “ARC-29A” (trade name, manufactured by Brewer Science Co., Ltd.) is applied onto an 8-inch silicon wafer using a spinner, and baked on a hot plate at 205 ° C. for 60 seconds to be dried. Thereby, an organic antireflection film having a thickness of 77 nm was formed. The resist compositions of Example 1 and Comparative Examples 1 and 2 are applied onto the antireflection film using a spinner, prebaked (PAB) at 120 ° C. for 60 seconds on a hot plate, and dried. Thus, a resist film having a thickness of 150 nm was formed.
For the resist film, an ArF excimer laser (193 nm) is selected through a mask pattern using an ArF exposure apparatus NSR-S302 (Nikon Corporation; NA (numerical aperture) = 0.60, 2/3 annular illumination). Irradiated. Then, PEB processing is performed at 110 ° C. for 60 seconds, and further development processing is performed for 30 seconds with a 2.38 mass% tetramethylammonium hydroxide (TMAH) aqueous solution at 23 ° C., and then pure water is used for 30 seconds. A line-and-space resist pattern (hereinafter referred to as an L / S pattern) having a line width of 120 nm and a pitch of 240 nm was formed by rinsing with water and drying by shaking.
At this time, the optimum exposure amount (Eop) (unit: mJ / cm 2 (energy amount per unit area)), that is, the sensitivity at which an L / S pattern having a line width of 120 nm and a pitch of 240 nm is formed was determined. As a result, the sensitivity was equivalent in any of the resist compositions.

「LWR(ラインワイズラフネス)」
前記Eopで形成されたそれぞれのL/Sパターンにおいて、測長SEM(走査型電子顕微鏡、加速電圧800V、商品名:S−9220、日立製作所社製)により、ライン幅を、ラインの長手方向に5箇所測定し、その結果から標準偏差(s)の3倍値(3s)を、LWRを示す尺度として算出した。この3sの値が小さいほど線幅のラフネスが小さく、より均一幅のL/Sパターンが得られたことを意味する。その結果、いずれのレジスト組成物を用いた例でも、3sの値は同等であった。
"LWR (Line Wise Roughness)"
In each L / S pattern formed by the Eop, the line width is adjusted in the longitudinal direction of the line by a length measuring SEM (scanning electron microscope, acceleration voltage 800 V, product name: S-9220, manufactured by Hitachi, Ltd.). Five locations were measured, and from the result, a triple value (3 s) of the standard deviation (s) was calculated as a scale indicating LWR. The smaller the value of 3s, the smaller the roughness of the line width, which means that a more uniform width L / S pattern was obtained. As a result, the value of 3 s was the same in any example using any resist composition.

「MEF(マスクエラーファクター)」
上記Eopにおいて、ライン幅120nm、ピッチ260nmのL/Sパターンをターゲットとするマスクパターンと、ライン幅130nm、ピッチ260nmのL/Sパターンをターゲットとするマスクパターンとを用いてL/Sパターンを形成し、以下の式からMEFの値を求めた。
MEF=|CD130−CD120|/|MD130−MD120
上記式中、CD130、CD120は、それぞれ、ライン幅120nm、ライン幅130nmをターゲットとするマスクパターンを用いて形成されたL/Sパターンの実際のライン幅(nm)である。MD130、MD120は、それぞれ、当該マスクパターンがターゲットとするライン幅(nm)であり、MD130=130、MD120=120である。なお、MEFとは、ピッチを固定した際に、線幅や口径の異なるマスクパターンを、同じ露光量で、どれだけ忠実に再現できるか(マスク再現性)を示すパラメーターであり、MEFが1に近いほど、マスク再現性が良好であることを示す。その結果、いずれのレジスト組成物を用いた例でも、同等の値であった。
“MEF (Mask Error Factor)”
In the above Eop, an L / S pattern is formed using a mask pattern that targets an L / S pattern with a line width of 120 nm and a pitch of 260 nm and a mask pattern that targets an L / S pattern with a line width of 130 nm and a pitch of 260 nm. And the value of MEF was calculated | required from the following formula | equation.
MEF = | CD 130 −CD 120 | / | MD 130 −MD 120 |
In the above formula, CD 130 and CD 120 are the actual line widths (nm) of the L / S pattern formed using a mask pattern targeting a line width of 120 nm and a line width of 130 nm, respectively. MD 130 and MD 120 are line widths (nm) targeted by the mask pattern, respectively, and MD 130 = 130 and MD 120 = 120. MEF is a parameter indicating how faithfully mask patterns with different line widths and apertures can be reproduced with the same exposure when the pitch is fixed (mask reproducibility). The closer it is, the better the mask reproducibility is. As a result, it was the same value in any of the examples using the resist composition.

上記結果に示すように、実施例1のレジスト組成物は、種々のリソグラフィー特性について、比較例1〜2のレジスト組成物と同レベルの良好な性能を有していた。   As shown in the above results, the resist composition of Example 1 had good performance at the same level as the resist compositions of Comparative Examples 1 and 2 with respect to various lithography characteristics.

[実施例2〜7、比較例3]
表4に示す各成分を混合、溶解してポジ型レジスト組成物を調製した。
[Examples 2 to 7, Comparative Example 3]
Each component shown in Table 4 was mixed and dissolved to prepare a positive resist composition.

Figure 2008145667
Figure 2008145667

表4中の各略号は以下の意味を有する。また、表4中の[]内の数値は配合量(質量部)である。
(A)−2:下記化学式(A)−2で表される重合体。化学式(A)−2中、()の右下に付した数字は各構成単位の割合(モル%)を示す。
(C)−2:下記化学式(C)−2で表される重合体。化学式(C)−2中、()の右下に付した数字は構成単位の割合(モル%)を示す。
(D)−2:トリエタノールアミン。
なお、(C)−3、(B)−1および(S)−1は、表1で示したものと同様であり、(C)−3は、Mw=5000、Mw/Mn=1.4である。
Each abbreviation in Table 4 has the following meaning. Moreover, the numerical value in [] of Table 4 is a compounding quantity (mass part).
(A) -2: a polymer represented by the following chemical formula (A) -2. In chemical formula (A) -2, the number attached to the lower right of () indicates the proportion (mol%) of each structural unit.
(C) -2: a polymer represented by the following chemical formula (C) -2. In chemical formula (C) -2, the number attached to the lower right of () indicates the proportion (mol%) of the structural unit.
(D) -2: Triethanolamine.
In addition, (C) -3, (B) -1 and (S) -1 are the same as those shown in Table 1, and (C) -3 has Mw = 5000 and Mw / Mn = 1.4. It is.

Figure 2008145667
[Mw=10000、Mw/Mn=2.0。]
Figure 2008145667
[Mw = 10000, Mw / Mn = 2.0. ]

Figure 2008145667
[Mw=12000、Mw/Mn=2.8。]
Figure 2008145667
[Mw = 12000, Mw / Mn = 2.8. ]

得られた液浸露光用ポジ型レジスト組成物溶液を用いて以下の評価を行った。
<疎水性評価>
以下の手順で、露光前および露光後のレジスト膜表面の静的接触角、転落角、後退角および前進角(以下、接触角等という。)を測定することにより、レジスト膜の疎水性を評価した。
有機系反射防止膜組成物「ARC−29A」(商品名、ブリュワーサイエンス社製)を、スピンナーを用いて8インチシリコンウェーハ上に塗布し、ホットプレート上で205℃、60秒間焼成して乾燥させることにより、膜厚77nmの有機系反射防止膜を形成した。該反射防止膜上に、実施例2〜7および比較例3のレジスト組成物を、それぞれ、スピンナーを用いて塗布し、ホットプレート上で100℃、60秒間プレベーク(PAB)して、乾燥させることにより、膜厚150nmのレジスト膜を形成した。
該レジスト膜(露光前のレジスト膜)の表面に、水50μLを滴下し、協和界面科学株式会社製DROP MASTER−700を用いて接触角等の測定を行った。
The following evaluation was performed using the obtained positive resist composition solution for immersion exposure.
<Hydrophobic evaluation>
The hydrophobicity of the resist film is evaluated by measuring the static contact angle, the falling angle, the receding angle, and the advancing angle (hereinafter referred to as contact angle) of the resist film surface before and after exposure in the following procedure. did.
An organic antireflection film composition “ARC-29A” (trade name, manufactured by Brewer Science Co., Ltd.) is applied onto an 8-inch silicon wafer using a spinner, and baked on a hot plate at 205 ° C. for 60 seconds to be dried. Thereby, an organic antireflection film having a thickness of 77 nm was formed. Each of the resist compositions of Examples 2 to 7 and Comparative Example 3 is applied onto the antireflection film using a spinner, prebaked (PAB) at 100 ° C. for 60 seconds on a hot plate, and dried. Thus, a resist film having a thickness of 150 nm was formed.
50 μL of water was dropped onto the surface of the resist film (resist film before exposure), and the contact angle and the like were measured using DROP MASTER-700 manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd.

また、上記と同様にしてレジスト膜を形成し、ArF露光装置NSR−S302(ニコン社製;NA(開口数)=0.60,σ=0.75)を用いて、ArFエキシマレーザー(193nm)でオープンフレーム露光(マスクを介さない露光)を行い(露光量20mJ/cm)、レジスト膜(露光後のレジスト膜)表面の接触角等を上記と同様にして測定した。
露光前および露光後のレジスト膜の接触角等の測定結果を表5および表6に示す。
In addition, a resist film is formed in the same manner as described above, and ArF excimer laser (193 nm) is used using an ArF exposure apparatus NSR-S302 (manufactured by Nikon; NA (numerical aperture) = 0.60, σ = 0.75). Then, open frame exposure (exposure not through a mask) was performed (exposure amount 20 mJ / cm 2 ), and the contact angle of the resist film (resist film after exposure) surface was measured in the same manner as described above.
Tables 5 and 6 show measurement results such as the contact angle of the resist film before and after exposure.

Figure 2008145667
Figure 2008145667

Figure 2008145667
Figure 2008145667

これらの結果に示すように、実施例2〜7のレジスト組成物を用いて得られたレジスト膜は、比較例1のレジスト組成物を用いて得られたレジスト膜に比べて、露光前・露光後ともに静的接触角、後退角および前進角が大きくなり、転落角が小さくなっており、(C)−2および(C)−3を添加することで、疎水性の高い膜を得られることが確認できた。   As shown in these results, the resist films obtained using the resist compositions of Examples 2 to 7 were compared with the resist film obtained using the resist composition of Comparative Example 1 before exposure and exposure. Later, the static contact angle, the receding angle and the advancing angle are increased, and the falling angle is decreased. By adding (C) -2 and (C) -3, a highly hydrophobic film can be obtained. Was confirmed.

また、上記リソグラフィー特性評価と同様の方法で、実施例2〜7の液浸露光用ポジ型レジスト組成物の解像性を評価したところ、ライン幅120nm、ピッチ240nmのL/Sパターンを形成することができた。   Further, when the resolution of the positive resist composition for immersion exposure in Examples 2 to 7 was evaluated by the same method as the above-described lithography characteristic evaluation, an L / S pattern having a line width of 120 nm and a pitch of 240 nm was formed. I was able to.

以上より、本発明のレジスト組成物は、疎水性の高いレジスト膜を形成でき、浸漬露光時の物質溶出が抑制されており、しかもリソグラフィー特性も良好であることから、液浸露光用レジスト組成物として好適である。   As described above, the resist composition of the present invention can form a highly hydrophobic resist film, suppresses substance elution during immersion exposure, and has good lithography characteristics. Therefore, the resist composition for immersion exposure It is suitable as.

前進角(θ)、後退角(θ)および転落角(θ)を説明する図である。It is a figure explaining advancing angle ((theta) 1 ), receding angle ((theta) 2 ), and falling angle ((theta) 3 ).

Claims (12)

酸の作用によりアルカリ溶解性が増大する樹脂成分(A)、露光により酸を発生する酸発生剤成分(B)、およびフッ素原子を含有しかつ酸解離性基を有さない樹脂成分(C)を含有する液浸露光用ポジ型レジスト組成物であって、
前記樹脂成分(A)が、アクリル酸から誘導される構成単位(a)を有し、かつフッ素原子を含有しない樹脂(A1)を含有し、
前記樹脂成分(C)が、非主鎖環状型の樹脂(C1)と、主鎖環状型の樹脂(C2)とを含有することを特徴とする液浸露光用ポジ型レジスト組成物。
Resin component (A) whose alkali solubility is increased by the action of acid, acid generator component (B) which generates acid upon exposure, and resin component (C) which contains a fluorine atom and does not have an acid dissociable group A positive resist composition for immersion exposure comprising:
The resin component (A) has a structural unit (a) derived from acrylic acid and contains a resin (A1) that does not contain a fluorine atom,
A positive resist composition for immersion exposure, wherein the resin component (C) contains a non-main chain cyclic resin (C1) and a main chain cyclic resin (C2).
前記樹脂(C1)が、フッ素化されたヒドロキシアルキル基を有する請求項1記載の液浸露光用ポジ型レジスト組成物。   The positive resist composition for immersion exposure according to claim 1, wherein the resin (C1) has a fluorinated hydroxyalkyl group. 前記樹脂(C1)が、アクリル酸から誘導される構成単位(a”)を有する請求項1または2記載の液浸露光用ポジ型レジスト組成物。   The positive resist composition for immersion exposure according to claim 1, wherein the resin (C1) has a structural unit (a ″) derived from acrylic acid. 前記樹脂(C1)が、側鎖部にフッ素化されたヒドロキシアルキル基を有するアクリル酸から誘導される構成単位(a0)を有する請求項3記載の液浸露光用ポジ型レジスト組成物。   The positive resist composition for immersion exposure according to claim 3, wherein the resin (C1) has a structural unit (a0) derived from acrylic acid having a fluorinated hydroxyalkyl group in a side chain portion. 前記構成単位(a0)が、下記一般式(a0−2)で表される構成単位を含む請求項4記載の液浸露光用ポジ型レジスト組成物。
Figure 2008145667
[式中、R20は水素原子、アルキル基、ハロゲン化アルキル基であり;R22、R23はそれぞれ独立に水素原子または1価の脂肪族環式基であって、R22およびR23の少なくとも1つは脂肪族環式基であり;fは0〜5の整数であり;b、cはそれぞれ独立に1〜5の整数である。]
The positive resist composition for immersion exposure according to claim 4, wherein the structural unit (a0) includes a structural unit represented by the following general formula (a0-2).
Figure 2008145667
Wherein, R 20 is a hydrogen atom, an alkyl group, a halogenated alkyl group; a R 22, R 23 are each independently a hydrogen atom or a monovalent aliphatic cyclic group, the R 22 and R 23 At least one is an aliphatic cyclic group; f is an integer of 0 to 5; b and c are each independently an integer of 1 to 5. ]
前記樹脂(C2)が、下記一般式(I)で表される構成単位(a’1)を有する請求項1〜5のいずれか一項に記載の液浸露光用ポジ型レジスト組成物。
Figure 2008145667
[式(I)中、R〜Rは、それぞれ独立に、水素原子、直鎖もしくは分岐鎖状のアルキル基、直鎖もしくは分岐鎖状のフッ素化アルキル基、または下記一般式(Ia)で表される基(Ia)であり、R〜Rのうち少なくとも1つは前記基(Ia)であり;aは0または1である。]
Figure 2008145667
[式(Ia)中、Qは炭素数1〜5の直鎖または分岐鎖状のアルキレン基であり;Rはフッ素化アルキル基である。]
The positive resist composition for immersion exposure according to any one of claims 1 to 5, wherein the resin (C2) has a structural unit (a'1) represented by the following general formula (I).
Figure 2008145667
[In the formula (I), R 1 to R 4 each independently represents a hydrogen atom, a linear or branched alkyl group, a linear or branched fluorinated alkyl group, or the following general formula (Ia) And at least one of R 1 to R 4 is the group (Ia); a is 0 or 1; ]
Figure 2008145667
[In Formula (Ia), Q is a linear or branched alkylene group having 1 to 5 carbon atoms; R 5 is a fluorinated alkyl group. ]
前記樹脂成分(A)に対する前記樹脂成分(C)の含有量が0.1〜50質量%である請求項1〜6のいずれか一項に記載の液浸露光用ポジ型レジスト組成物。   7. The positive resist composition for immersion exposure according to claim 1, wherein the content of the resin component (C) is 0.1 to 50% by mass with respect to the resin component (A). 前記樹脂(A1)が、フッ素原子を有さず、かつ酸解離性溶解抑制基を有するアクリル酸エステルから誘導される構成単位(a1)を有する請求項1〜7のいずれか一項に記載の液浸露光用ポジ型レジスト組成物。   The resin (A1) has a structural unit (a1) derived from an acrylate ester having no fluorine atom and having an acid dissociable, dissolution inhibiting group. A positive resist composition for immersion exposure. 前記樹脂(A1)が、さらに、フッ素原子を有さず、かつラクトン含有環式基を含むアクリル酸エステルから誘導される構成単位(a2)を有する請求項8記載の液浸露光用ポジ型レジスト組成物。   The positive resist for immersion exposure according to claim 8, wherein the resin (A1) further has a structural unit (a2) derived from an acrylate ester having no fluorine atom and containing a lactone-containing cyclic group. Composition. 前記樹脂(A1)が、さらに、フッ素原子を有さず、かつ極性基含有脂肪族炭化水素基を含むアクリル酸エステルから誘導される構成単位(a3)を有する請求項8または9記載の液浸露光用ポジ型レジスト組成物。   The liquid immersion according to claim 8 or 9, wherein the resin (A1) further comprises a structural unit (a3) derived from an acrylate ester having no fluorine atom and containing a polar group-containing aliphatic hydrocarbon group. A positive resist composition for exposure. 含窒素有機化合物(D)を含有する請求項1〜10のいずれか一項に記載の液浸露光用ポジ型レジスト組成物。   The positive resist composition for immersion exposure according to any one of claims 1 to 10, comprising a nitrogen-containing organic compound (D). 請求項1〜11のいずれか一項に記載の液浸露光用ポジ型レジスト組成物を用いて支持体上にレジスト膜を形成する工程、前記レジスト膜を浸漬露光する工程、および前記レジスト膜を現像してレジストパターンを形成する工程を含むレジストパターン形成方法。   A step of forming a resist film on a support using the positive resist composition for immersion exposure according to any one of claims 1 to 11, a step of immersion exposure of the resist film, and the resist film A resist pattern forming method including a step of developing and forming a resist pattern.
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