JP4663459B2 - Positive resist composition and resist pattern forming method - Google Patents

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Description

本発明は、ポジ型レジスト組成物、およびこれを用いた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 and a resist pattern forming method using the same.

フォト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組成物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フォトマスクを介して、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。露光した部分が現像液に溶解する特性に変化するレジスト組成物をポジ型、露光した部分が現像液に溶解しない特性に変化するレジスト組成物をネガ型という。   In the photolithography technique, for example, a resist film made of a resist composition is formed on a substrate, and the resist film is irradiated with radiation such as light or an electron beam through a photomask in which a predetermined pattern is formed. A step of forming a resist pattern having a predetermined shape on the resist film is performed by performing selective exposure and developing. A resist composition in which the exposed portion changes to a property that dissolves in the developer is referred to as a positive type, and a resist composition that changes to a property in which the exposed portion does not dissolve in the developer is referred to as a negative type.

近年、半導体素子や液晶表示素子の製造においては、リソグラフィー技術の進歩により急速に微細化が進んでいる。微細化の手段としては露光光の短波長化が一般的に行われており、具体的には、従来は、g線、i線に代表される紫外線が用いられていたが、現在では、KrFエキシマレーザー(248nm)が導入され、さらに、ArFエキシマレーザー(193nm)が導入され始めている。また、それより短波長のF2エキシマレーザー(157nm)や、EUV(極紫外線)、電子線、X線などについても検討が行われている。   In recent years, in the manufacture of semiconductor elements and liquid crystal display elements, miniaturization has rapidly progressed due to advances in lithography technology. As a means for miniaturization, the wavelength of exposure light is generally shortened. Specifically, conventionally, ultraviolet rays typified by g-line and i-line have been used, but now KrF is used. Excimer laser (248 nm) has been introduced, and ArF excimer laser (193 nm) has begun to be introduced. In addition, studies have been made on shorter wavelength F2 excimer lasers (157 nm), EUV (extreme ultraviolet rays), electron beams, X-rays, and the like.

また、微細な寸法のパターンを再現するためには、高解像性を有するレジスト材料が必要である。かかるレジスト材料として、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のレジスト組成物が用いられている。たとえばポジ型の化学増幅型レジストは、酸の作用によりアルカリ可溶性が増大する樹脂成分と、露光により酸を発生する酸発生剤成分とを含有しており、レジストパターン形成時に、露光により酸発生剤から酸が発生すると、露光部がアルカリ可溶性となる。
化学増幅型ポジ型レジスト組成物の樹脂成分としては、ポリヒドロキシスチレン(PHS)系樹脂の水酸基を酸解離性溶解抑制基で保護した樹脂などが一般的に用いられている。また、酸解離性溶解抑制基としては、1−エトキシエチル基に代表される鎖状エーテル基やテトラヒドロピラニル基に代表される環状エーテル基等のいわゆるアセタール系の酸解離性溶解抑制基;tert−ブチル基に代表される第3級アルキル基、tert−ブトキシカルボニル基に代表される第3級アルコキシカルボニル基等のいわゆるアニーリング系の酸解離性溶解抑制基などが用いられている(例えば、特許文献1参照)。
Further, in order to reproduce a pattern with a fine dimension, a resist material having high resolution is required. As such a resist material, a chemically amplified resist composition containing a base resin and an acid generator that generates an acid upon exposure is used. For example, a positive chemically amplified resist contains a resin component whose alkali solubility is increased by the action of an acid and an acid generator component that generates an acid upon exposure. When acid is generated from the above, the exposed part becomes alkali-soluble.
As a resin component of the chemically amplified positive resist composition, a resin in which a hydroxyl group of a polyhydroxystyrene (PHS) resin is protected with an acid dissociable, dissolution inhibiting group is generally used. Examples of the acid dissociable, dissolution inhibiting group include so-called acetal acid dissociable, dissolution inhibiting groups such as a chain ether group represented by 1-ethoxyethyl group and a cyclic ether group represented by tetrahydropyranyl group; So-called annealing-based acid dissociable, dissolution inhibiting groups such as tertiary alkyl groups typified by butyl groups and tertiary alkoxycarbonyl groups typified by tert-butoxycarbonyl groups are used (for example, patents). Reference 1).

一方、半導体素子や液晶表示素子の製造においては、基板表面に不純物拡散層を形成することが行われている。不純物拡散層の形成は、通常、不純物の導入と拡散の二段階で行われており、導入の方法の1つとして、リンやホウ素などの不純物を真空中でイオン化し、高電界で加速して基板表面に打ち込むイオンインプランテーション(以下、インプランテーションという)がある。
インプランテーションにより基板表面に選択的に不純物イオンを打ち込む手法として、たとえば特許文献2等に、レジストパターン(マスク)が形成された基板を傾斜させた状態でインプランテーションを行う「傾斜インプランテーション」プロセスが報告されている。このプロセスは、レジストパターンの直下に当るわずかな基板部分や、基板に形成されたホールの側壁部分にのみイオン注入したいときなどに有効な手段であるとされている。
当該傾斜インプランテーションプロセスにおいて、0.35μm程度の微細なレジストパターンを形成する場合、マスクとなるレジストパターンとしては、イオンの注入が阻害されないように、膜厚が0.1〜0.5μm程度の薄膜が用いられている。
さらに、当該傾斜インプランテーションプロセスにおけるレジストパターンには、基板の所望の箇所にイオンを注入するための形状特性が求められる。
On the other hand, in the manufacture of semiconductor elements and liquid crystal display elements, an impurity diffusion layer is formed on the substrate surface. The formation of the impurity diffusion layer is usually performed in two steps, impurity introduction and diffusion. As one of the introduction methods, impurities such as phosphorus and boron are ionized in vacuum and accelerated by a high electric field. There is ion implantation (hereinafter referred to as “implantation”) that is implanted into the substrate surface.
As a technique for selectively implanting impurity ions on the substrate surface by implantation, for example, Patent Document 2 discloses a “gradient implantation” process in which implantation is performed in a state where the substrate on which a resist pattern (mask) is formed is inclined. It has been reported. This process is considered to be an effective means when ion implantation is desired only for a small part of the substrate that is directly under the resist pattern or a side wall part of a hole formed in the substrate.
In the inclined implantation process, when a fine resist pattern of about 0.35 μm is formed, the resist pattern serving as a mask has a thickness of about 0.1 to 0.5 μm so that ion implantation is not hindered. A thin film is used.
Furthermore, the resist pattern in the inclined implantation process is required to have a shape characteristic for implanting ions into a desired portion of the substrate.

しかし、かかる薄膜のレジストパターンを用いる傾斜インプランテーションプロセス(以下、薄膜インプランテーションプロセスという)においては、特に露光光に対して透明性の高い樹脂を用いた場合には、露光の際の入射光や基板からの反射光の影響によりレジストパターンの形状不良を引き起こし易い。特に、半導体素子、液晶表示素子の製造時には、電極等が形成されている基板に対して薄膜インプランテーションプロセスを行うため、その基板に対して均一な膜厚でレジスト膜を形成することは困難である。そのため、たとえばレジスト膜厚の変化によりレジストパターンの寸法が増減する現象、いわゆるスタンディングウェーブ(以下、SWと略記する。)の問題がある。SWによるパターン寸法の変化はレジスト膜が薄膜化するほど、およびレジスト膜の透明性が高いほど、増大する傾向があり、特に膜厚500nm以下の薄膜の場合に顕著である。また、寸法変化の問題は、レジストパターンが微細化するほど重大な問題となる。
なお、インプランテーションプロセスに用いられるレジストパターンにあっては、その下層膜として反射防止膜を設けることができない。
However, in the inclined implantation process using such a thin film resist pattern (hereinafter referred to as a thin film implantation process), particularly when a resin having high transparency with respect to exposure light is used, The resist pattern is likely to be defective due to the influence of the reflected light from the substrate. In particular, when a semiconductor element or a liquid crystal display element is manufactured, a thin film implantation process is performed on a substrate on which electrodes and the like are formed. Therefore, it is difficult to form a resist film with a uniform film thickness on the substrate. is there. Therefore, for example, there is a problem of a so-called standing wave (hereinafter abbreviated as SW) phenomenon in which the resist pattern dimension increases or decreases due to a change in resist film thickness. The change in pattern dimension due to SW tends to increase as the resist film becomes thinner and the transparency of the resist film increases, and is particularly noticeable in the case of a thin film having a thickness of 500 nm or less. Further, the problem of dimensional change becomes more serious as the resist pattern becomes finer.
In the resist pattern used in the implantation process, an antireflection film cannot be provided as a lower layer film.

このような問題に対して、下記特許文献3では、ノボラック樹脂、キノンジアジドエステル化物、およびフェノール化合物を含有するレジスト組成物に、2,2’,4,4’−テトラヒドロキシベンゾフェノン等の365nm付近の波長の光に対して吸収をもつ化合物(染料)を配合することによって、薄膜におけるレジストパターンの寸法変化を抑える方法が提案されている。
特開2002−341538号公報 特開平8−22965号公報 特開2003−149816号公報
With respect to such a problem, in Patent Document 3 below, a resist composition containing a novolak resin, a quinonediazide esterified product, and a phenol compound is added to a resist composition containing 2,2 ′, 4,4′-tetrahydroxybenzophenone and the like at around 365 nm. There has been proposed a method of suppressing a dimensional change of a resist pattern in a thin film by blending a compound (dye) having absorption with respect to light having a wavelength.
JP 2002-341538 A JP-A-8-22965 JP 2003-149816 A

しかし、前記特許文献3に記載されている方法では、レジスト膜の組成やレジストパターン形成時の条件によっては十分な効果が得られない場合があり、他の方法が求められる。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、レジスト膜厚に対する寸法変動が小さいレジストパターンを形成できる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。
However, in the method described in Patent Document 3, sufficient effects may not be obtained depending on the composition of the resist film and the conditions at the time of forming the resist pattern, and other methods are required.
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a positive resist composition and a resist pattern forming method capable of forming a resist pattern with small dimensional variation with respect to the resist film thickness.

上記の目的を達成するために、本発明は以下の構成を採用した。
本発明の第一の態様は、酸の作用によりアルカリ可溶性が増大する樹脂成分(A)と、放射線の照射により酸を発生する酸発生剤成分(B)と、放射線吸収能を有する化合物(O)とを含むポジ型レジスト組成物であって、前記(A)成分が、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)と、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)と、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)と、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(a4)とからなる共重合体(A1)を含有し、前記(O)成分がヒドロキシスチレンから誘導される構成単位(O1−1)を含み、酸解離性溶解抑制基を有しない樹脂(O1)であり、前記(O1)成分の含有量が、前記(A)成分100質量部に対して、0.1〜10質量部であることを特徴とするポジ型レジスト組成物である。
本発明の第二の態様は、本発明のポジ型レジスト組成物を用いて基板上に膜厚500nm以下のレジスト膜を形成する工程、前記レジスト膜を露光する工程、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。
In order to achieve the above object, the present invention employs the following configuration.
The first aspect of the present invention comprises 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 irradiation with radiation, and a compound (O ), Wherein the component (A) is a structural unit (a1) derived from an acrylate ester containing an acid dissociable, dissolution inhibiting group, and an acryl containing a lactone-containing cyclic group. A structural unit derived from an acid ester (a2), a structural unit derived from an acrylic ester containing a polar group-containing aliphatic hydrocarbon group (a3), and a non-acid-dissociable aliphatic polycyclic group A copolymer (A1) comprising a structural unit (a4) derived from an acrylate ester, wherein the component (O) comprises a structural unit (O1-1) derived from hydroxystyrene, and has acid dissociation properties Dissolution inhibiting group Ri resin (O1) der not, the (O1) content of the component, relative to the component (A) 100 parts by weight, a positive resist composition according to claim 0.1 to 10 parts by der Rukoto It is a thing.
A second aspect of the present invention includes a step of forming a resist film having a thickness of 500 nm or less on a substrate using the positive resist composition of the present invention, a step of exposing the resist film, and developing the resist film. A resist pattern forming method including a step of forming a resist pattern.

なお、本明細書および特許請求の範囲において、「構成単位」とは、樹脂成分(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, “structural unit” means a monomer unit (monomer unit) constituting a resin component (polymer).
“Exposure” is a concept including general irradiation of radiation.

本発明によれば、レジスト膜厚に対する寸法変動が小さいレジストパターンを形成できる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。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the positive resist composition and resist pattern formation method which can form a resist pattern with a small dimensional variation with respect to a resist film thickness can be provided.

≪ポジ型レジスト組成物≫
本発明の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。)と、放射線の照射により酸を発生する酸発生剤成分(B)(以下、(B)成分という。)と、放射線吸収能を有する化合物(O)を含有する。
本発明の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、露光により前記(B)成分から発生した酸が作用すると、酸解離性溶解抑制基が解離し、これによって(A)成分全体のアルカリ溶解性が増大し、アルカリ不溶性からアルカリ可溶性に変化する。そのため、レジストパターンの形成において、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、アルカリ現像することができる。
≪Positive resist composition≫
The positive resist composition 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 irradiation with radiation) ( B) (hereinafter referred to as the component (B)) and a compound (O) having a radiation absorbing ability.
In the positive resist composition of the present invention, the component (A) is alkali-insoluble before exposure, and when an acid generated from the component (B) acts upon exposure, the acid dissociable, dissolution inhibiting group dissociates. As a result, the alkali solubility of the entire component (A) is increased and the alkali-insoluble is changed to alkali-soluble. Therefore, when a resist film obtained by using a positive resist composition is selectively exposed in the formation of a resist pattern, the exposed portion turns alkali-soluble, while the unexposed portion remains alkali-insoluble. Therefore, alkali development can be performed.

<(A)成分>
本発明において、(A)成分は、アクリル酸エステルから誘導される構成単位を有する共重合体(A1)を含有することが好ましい。
ポジ型レジスト組成物に該(A1)成分を用いるとともに、本発明における(O)成分、すなわち後述の(O1)成分とを含有させることにより、露光時に基板からの反射によって生じる定在波や基板表面の段差による乱反射によるレジストパターン形状への悪影響を効果的に低減することができる。
<(A) component>
In the present invention, the component (A) preferably contains a copolymer (A1) having a structural unit derived from an acrylate ester.
When the (A1) component is used in the positive resist composition and the (O) component in the present invention, that is, the (O1) component described later is contained, a standing wave or substrate generated by reflection from the substrate at the time of exposure. It is possible to effectively reduce the adverse effect on the resist pattern shape due to irregular reflection due to a step on the surface.

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。
「アクリル酸エステル」は、α位の炭素原子に水素原子が結合しているアクリル酸エステルのほか、α位の炭素原子に置換基(水素原子以外の原子または基)が結合しているものも含む概念とする。置換基としては、ハロゲン原子、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。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。
なお、アクリル酸エステルから誘導される構成単位の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。
「アルキル基」は、特に断りがない限り、直鎖状、分岐鎖状および環状の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。
アクリル酸エステルにおいて、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。
本発明において、アクリル酸エステルのα位に結合しているのは、水素原子、ハロゲン原子、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、フッ素原子、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。
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.
“Acrylic acid esters” include those in which a hydrogen atom is bonded to the carbon atom at the α-position, and those in which a substituent (atom or group other than a hydrogen atom) is bonded to the carbon atom in the α-position. Include concepts. Examples of the substituent include a halogen atom, a lower alkyl group, and a halogenated lower alkyl group. 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.
The α-position (α-position carbon atom) of a structural unit derived from an acrylate ester is a carbon atom to which a carbonyl group is bonded unless otherwise specified.
The “alkyl group” includes linear, branched and cyclic monovalent saturated hydrocarbon groups unless otherwise specified.
The “lower alkyl group” is an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms.
In the acrylate ester, as the lower alkyl group as a substituent at the α-position, specifically, methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, tert-butyl group, pentyl group, Examples include lower linear or branched alkyl groups such as isopentyl group and neopentyl group.
In the present invention, the α-position of the acrylate ester is preferably a hydrogen atom, a halogen atom, a lower alkyl group or a halogenated lower alkyl group, and a hydrogen atom, a fluorine atom, a lower alkyl group or a fluorine atom. A lower alkyl group is more preferable, and a hydrogen atom or a methyl group is most preferable in terms of industrial availability.

・構成単位(a1)
(A1)成分は、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。
構成単位(a1)における酸解離性溶解抑制基は、解離前は共重合体(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、解離後はこの共重合体(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。一般的には、(メタ)アクリル酸のカルボキシ基と、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、または環状または鎖状のアルコキシアルキルエステルを形成する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)
The component (A1) preferably has a structural unit (a1) derived from an acrylate ester containing an acid dissociable, dissolution inhibiting group.
The acid dissociable, dissolution inhibiting group in the structural unit (a1) has an alkali dissolution inhibiting property that makes the entire copolymer (A1) insoluble in alkali before dissociation, and the entire copolymer (A1) is alkalinized after dissociation. As long as it is changed to be soluble, those that have been proposed as acid dissociable, dissolution inhibiting groups for base resins for chemically amplified resists can be used. Generally, a group that forms a cyclic or chain tertiary alkyl ester with a carboxy group of (meth) acrylic acid, or a group that forms a cyclic or chain alkoxyalkyl ester is 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。
また、環状または鎖状のアルコキシアルキルエステルとは、カルボキシ基の水素原子がアルコキシ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アルコキシアルキル基が結合している構造を示す。このアルコキシアルキルエステルにおいては、酸が作用すると、酸素原子とアルコキシアルキル基との間で結合が切断される。
Here, the tertiary alkyl ester is an ester formed by replacing the hydrogen atom of a carboxy group with a chain or cyclic alkyl group, and the carbonyloxy group (—C (O) —O). The structure in which the tertiary carbon atom of the chain or cyclic alkyl group is bonded to the oxygen atom at the terminal of-). 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.
In addition, the cyclic or chain alkoxyalkyl ester forms an ester by replacing the hydrogen atom of the carboxy group with an alkoxyalkyl group, and the carbonyloxy group (—C (O) —O—) A structure in which the alkoxyalkyl group is bonded to a terminal oxygen atom is shown. In this alkoxyalkyl ester, when an acid acts, a bond is cut between an oxygen atom and an alkoxyalkyl 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と、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種以上を用いる事が好ましい。   As the structural unit (a1), one type selected from the group consisting of structural units represented by general formula (a1-0-1) shown below and structural units represented by general formula (a1-0-2) shown below. It is preferable to use the above.

Figure 0004663459
(式中、Rは水素原子、ハロゲン原子、低級アルキル基またはハロゲン化低級アルキル基を示し;Xは酸解離性溶解抑制基を示す。)
Figure 0004663459
(In the formula, R represents a hydrogen atom, a halogen atom, a lower alkyl group or a halogenated lower alkyl group; X 1 represents an acid dissociable, dissolution inhibiting group.)

Figure 0004663459
(式中、Rは水素原子、ハロゲン原子、低級アルキル基またはハロゲン化低級アルキル基を示し;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 0004663459
(Wherein R represents a hydrogen atom, a halogen atom, a lower alkyl group or a halogenated lower alkyl group; X 2 represents an acid dissociable, dissolution inhibiting group; Y 2 represents an alkylene group or an aliphatic cyclic group. )

一般式(a1−0−1)において、Rのハロゲン原子、低級アルキル基またはハロゲン化低級アルキル基については上記アクリル酸エステルのα位に結合していてよいハロゲン原子、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、例えばアルコキシアルキル基、第3級アルキルエステ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。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。
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、フッ素原子で置換された炭素数1〜5のフッ素化低級アルキル基、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。好ましくは多環式基である。
このような脂肪族環式基の具体例としては、例えば、低級アルキル基、フッ素原子またはフッ素化アルキル基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。
そして、脂肪族分岐鎖状酸解離性溶解抑制基としては、具体的にはtert−ブチル基、tert−アミル基等が挙げられる。
また、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、下記一般式で示す構成単位の様に、アダマンチル基の様な脂肪族環式基と、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。
In the general formula (a1-0-1), the halogen atom, lower alkyl group or halogenated lower alkyl group of R is a halogen atom, lower alkyl group or halogenated lower group which may be bonded to the α-position of the acrylate ester. It is the same as the alkyl group.
X 1 is not particularly limited as long as it is an acid dissociable, dissolution inhibiting group, and examples thereof include an alkoxyalkyl group, a tertiary alkyl ester type acid dissociable, dissolution inhibiting group, and the like. Acid dissociable, dissolution inhibiting groups are preferred. 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.
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. 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 fluorine atom, a fluorinated lower alkyl group having 1 to 5 carbon atoms substituted with a fluorine atom, an oxygen atom (= O), and the like.
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. A polycyclic group is preferred.
Specific examples of such aliphatic cyclic groups include, for example, monocycloalkanes, bicycloalkanes, trialkyls which may or may not be substituted with a lower alkyl group, a fluorine atom or a fluorinated alkyl group. Examples include groups in which one or more hydrogen atoms have been removed from a polycycloalkane such as cycloalkane 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.
Specific examples of the aliphatic branched acid dissociable, dissolution inhibiting group include a tert-butyl group and a tert-amyl group.
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 Examples include a 2-adamantyl group and a 2-ethyl-2-adamantyl group. Alternatively, as a structural unit represented by the following general formula, a group having an aliphatic cyclic group such as an adamantyl group and a branched alkylene group having a tertiary carbon atom bonded thereto can be used.

Figure 0004663459
[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 0004663459
[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). ]

また、前記アルコキシアルキル基としては、下記一般式で示される基が好ましい。   Further, the alkoxyalkyl group is preferably a group represented by the following general formula.

Figure 0004663459
(式中、R17、R18はそれぞれ独立して直鎖状または分岐状のアルキル基または水素原子であり、R19は直鎖状、分岐状または環状のアルキル基である。または、R17とR19の末端が結合して環を形成していてもよい。)
Figure 0004663459
(Wherein R 17 and R 18 are each independently a linear or branched alkyl group or a hydrogen atom, and R 19 is a linear, branched or cyclic alkyl group, or 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またはフッ素化アルキル基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, one of R 17 and R 18 is preferably 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 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, one or more polycycloalkanes such as monocycloalkane, bicycloalkane, tricycloalkane, and tetracycloalkane, which may or may not be substituted with a fluorine atom or a fluorinated alkyl group, are included. Examples include a group excluding a hydrogen atom. 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 an alkylene group having 1 to 5 carbon atoms, and the end of R 19 and the end of R 17 may be bonded.
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- to 7-membered ring, and more preferably a 4- to 6-membered ring. Specific examples of the cyclic group include a tetrahydropyranyl group and a tetrahydrofuranyl group.

一般式(a1−0−2)において、Rについては上記と同様である。Xについては、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る。
は2価の脂肪族環式基である場合、水素原子が2個以上除かれた基が用いられる以外は、前記構成単位(a1)においての「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 described 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.
When Y 2 is a divalent aliphatic cyclic group, it is the same as the description of the “aliphatic cyclic group” in the structural unit (a1) except that a group in which two or more hydrogen atoms are removed is used. 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 0004663459
[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 0004663459
[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 explanation 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 0004663459
Figure 0004663459

Figure 0004663459
Figure 0004663459

Figure 0004663459
Figure 0004663459

Figure 0004663459
Figure 0004663459

Figure 0004663459
Figure 0004663459

Figure 0004663459
Figure 0004663459

Figure 0004663459
Figure 0004663459

Figure 0004663459
Figure 0004663459

Figure 0004663459
Figure 0004663459

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。
その中でも、一般式(a1−1)で表される構成単位が好ましく、具体的には(a1−1−1)〜(a1−1−6)または(a1−1−35)〜(a1−1−41)で表される構成単位から選ばれる少なくとも1種を用いることがより好ましい。
さらに、構成単位(a1)としては、特に式(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(a1−1−36)、(a1−1−38)、(a1−1−39)及び(a1−1−41)の構成単位を包括する下記一般式(a1−1−02)も好ましい。
As the structural unit (a1), one type may be used alone, or two or more types may be used in combination.
Among these, the structural unit represented by the general formula (a1-1) is preferable, and specifically, (a1-1-1) to (a1-1-6) or (a1-1-35) to (a1- It is more preferable to use at least one selected from structural units represented by 1-41).
Furthermore, as the structural unit (a1), in particular, those represented by the following general formula (a1-1-01) including the structural units of the formulas (a1-1-1) to (a1-1-4) And the following general formula (a1-1-02) including the structural units of the formulas (a1-1-36), (a1-1-38), (a1-1-39) and (a1-1-41) preferable.

Figure 0004663459
(式中、Rは水素原子、ハロゲン原子、低級アルキル基またはハロゲン化低級アルキル基を示し、R11は低級アルキル基を示す。)
Figure 0004663459
(In the formula, R represents a hydrogen atom, a halogen atom, a lower alkyl group or a halogenated lower alkyl group, and R 11 represents a lower alkyl group.)

Figure 0004663459
(式中、Rは水素原子、ハロゲン原子、低級アルキル基またはハロゲン化低級アルキル基を示し、R12は低級アルキル基を示す。hは1〜3の整数を表す)
Figure 0004663459
(In the formula, R represents a hydrogen atom, a halogen atom, a lower alkyl group or a halogenated lower alkyl group, 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。R11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。R12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.

共重合体(A1)中、構成単位(a1)の割合は、共重合体(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 copolymer (A1), the proportion of the structural unit (a1) is preferably 10 to 80 mol%, more preferably 20 to 70 mol%, based on all structural units constituting the copolymer (A1). More preferred is ˜50 mol%. By setting it to the lower limit value or more, a pattern can be 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)
共重合体(A1)は、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、共重合体(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、現像液との親水性を高めたりするうえで有効なものである。
・ Structural unit (a2)
The copolymer (A1) preferably has a structural unit (a2) 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 copolymer (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 increases the hydrophilicity with the developer. It is effective in doing.

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 0004663459
[式中、Rは水素原子、ハロゲン原子、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、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の整数である。]
Figure 0004663459
[Wherein, R is a hydrogen atom, a halogen atom, a lower alkyl group or a halogenated lower alkyl group, R ′ is a hydrogen atom, a lower alkyl group, or an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms, and m is 0 or It is an integer of 1. ]

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。
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).
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 0004663459
Figure 0004663459

Figure 0004663459
Figure 0004663459

Figure 0004663459
Figure 0004663459

Figure 0004663459
Figure 0004663459

Figure 0004663459
Figure 0004663459

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。
これらの中でも、一般式(a2−1)〜(a2−5)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く、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。
In general formulas (a2-1) to (a2-5), R ′ is preferably a hydrogen atom in view of industrial availability.
Among these, it is preferable to use at least one selected from general formulas (a2-1) to (a2-5), and at least one selected from general formulas (a2-1) to (a2-3). It is preferable to use more than one species. 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.

共重合体(A1)において、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。
共重合体(A1)中の構成単位(a2)の割合は、共重合体(A1)を構成する全構成単位の合計に対して、5〜60モル%が好ましく、10〜50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。
In the copolymer (A1), as the structural unit (a2), one type may be used alone, or two or more types may be used in combination.
5-60 mol% is preferable with respect to the sum total of all the structural units which comprise a copolymer (A1), and the ratio of the structural unit (a2) in a copolymer (A1) is 10-50 mol% more. Preferably, 20-50 mol% is more preferable. By setting it to the lower limit value or more, the effect of containing the structural unit (a2) is sufficiently obtained, and by setting the upper limit value or less, it is possible to balance with other structural units.

・構成単位(a3)
共重合体(A1)は、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。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、アルキル基の水素原子の一部がフッ素原子で置換されたヒドロキシアルキル基等が挙げられ、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。
その中でも、水酸基、シアノ基、カルボキシ基、またはアルキル基の水素原子の一部がフッ素原子で置換されたヒドロキシアルキル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)
The copolymer (A1) preferably contains a structural unit (a3) derived from an acrylate ester containing a polar group-containing aliphatic hydrocarbon group. By having 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.
Examples of the polar group include a hydroxyl group, a cyano group, a carboxy group, and a hydroxyalkyl group in which a part of hydrogen atoms of an alkyl group is substituted with a fluorine atom. 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.
Among them, a structural unit derived from an acrylate ester containing an aliphatic polycyclic group containing a hydroxyalkyl group in which a part of hydrogen atoms of a hydroxyl group, a cyano group, a carboxy group, or an alkyl group is substituted with a fluorine atom 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、(a3−3)で表される構成単位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, a structural unit represented by the following formula (a3-1), a structural unit represented by (a3-2), (a3-3) The structural unit represented by is mentioned as a preferable thing.

Figure 0004663459
(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の整数であり、t’は1〜3の整数であり、lは1〜5の整数であり、sは1〜3の整数である。)
Figure 0004663459
(In the formula, R is the same as above, j is an integer of 1 to 3, k is an integer of 1 to 3, t 'is an integer of 1 to 3, and l is an integer of 1 to 5) And s 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。
jは1であることが好ましく、特に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。
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.
j is preferably 1, and a hydroxyl group bonded to the 3-position of the adamantyl group is particularly preferred.

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 (a3-2), k is preferably 1. The cyano group is preferably bonded to the 5th or 6th position of the norbornyl group.

式(a3−3)中、t’は1であることが好ましい。lは1であることが好ましい。sは1であることが好ましい。これらはアクリル酸のカルボキシ基の末端に2−ノルボルニル基または3−ノルボルニル基が結合していることが好ましい。フッ素化アルキルアルコールはノルボルニル基の5又は6位に結合していることが好ましい。   In formula (a3-3), t ′ is preferably 1. l is preferably 1. s is preferably 1. These preferably have a 2-norbornyl group or a 3-norbornyl group bonded to the terminal of the carboxy group of acrylic acid. The fluorinated alkyl alcohol 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。
共重合体(A1)中、構成単位(a3)の割合は、当該共重合体(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 copolymer (A1), the proportion of the structural unit (a3) is preferably 5 to 50% by mole, and 5 to 40% by mole with respect to all the structural units constituting the copolymer (A1). More preferably, 5-25 mol% is further more preferable.

・構成単位(a4)
共重合体(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、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で置換されていてもよい。
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 copolymer (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 it is another structural unit not classified into the structural units (a1) to (a3) described above, and is for ArF excimer laser, for KrF excimer laser (preferably ArF excimer laser) A number of conventionally known resins can be used for resist resins such as
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 as 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 be substituted with a linear or branched alkyl group having 1 to 5 carbon atoms.
Specific examples of the structural unit (a4) include those represented by the following general formulas (a4-1) to (a4-5).

Figure 0004663459
(式中、Rは前記と同じである。)
Figure 0004663459
(In the formula, R is as defined above.)

構成単位(a4)として、特に、下記一般式(a4−1)の構造のものが好ましく、その中でもRがメチル基であるものがより好ましい。
かかる構成単位(a4)を共重合体(A1)に含有させる際には、共重合体(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), those having a structure of the following general formula (a4-1) are particularly preferred, and among them, those wherein R is a methyl group are more preferred.
When such a structural unit (a4) is contained in the copolymer (A1), the structural unit (a4) is contained in an amount of 1 to 30 mol% with respect to the total of all the structural units constituting the copolymer (A1). Preferably 10 to 20 mol% is contained.

本発明において、共重合体(A1)は、構成単位(a1)を有する共重合体であり、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)からなる共重合体、上記構成単位(a1)、(a2)、(a3)および(a4)からなる共重合体等が例示できる。   In the present invention, the copolymer (A1) is a copolymer having the structural unit (a1). Examples of the copolymer include the structural units (a1), (a2), and (a3). Examples thereof include copolymers and copolymers composed of the structural units (a1), (a2), (a3) and (a4).

(A)成分中、共重合体(A1)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良い。
本発明においては、共重合体(A1)としては、特に下記の様な構成単位の組み合わせを含むものが好ましい。
In the component (A), as the copolymer (A1), one type may be used alone, or two or more types may be used in combination.
In the present invention, as the copolymer (A1), those containing the following combinations of structural units are particularly preferable.

Figure 0004663459
[式中、Rは前記と同じであり、R10は低級アルキル基である。]
Figure 0004663459
[Wherein, R is the same as defined above, and R 10 represents a lower alkyl group. ]

式(A1−11)中、R10の低級アルキル基は、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 10 is the same as the lower alkyl group for R, preferably a methyl group or an ethyl group, and most preferably a methyl group.

共重合体(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。
また、共重合体(A1)には、上記重合の際に、たとえばHS−CH−CH−CH−C(CF−OHのような連鎖移動剤を併用して用いることにより、末端に−C(CF−OH基を導入してもよい。このように、アルキル基の水素原子の一部がフッ素原子で置換されたヒドロキシアルキル基が導入された共重合体は、現像欠陥の低減やLER(ラインエッジラフネス:ライン側壁の不均一な凹凸)の低減に有効である。
The copolymer (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). it can.
In the copolymerization (A1), a chain transfer agent such as HS—CH 2 —CH 2 —CH 2 —C (CF 3 ) 2 —OH is used in combination in the above polymerization. it may be introduced -C (CF 3) 2 -OH group at the terminal. As described above, a copolymer into which a hydroxyalkyl group in which a part of hydrogen atoms of an alkyl group is substituted with a fluorine atom is introduced has reduced development defects and LER (line edge roughness: uneven unevenness of line side walls). It is effective in reducing

共重合体(A1)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。この範囲の上限よりも小さいと、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、この範囲の下限よりも大きい、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。なお、Mnは数平均分子量を示す。
The mass average molecular weight (Mw) (polystyrene conversion standard by gel permeation chromatography) of the copolymer (A1) is not particularly limited, but is preferably 2000 to 50000, more preferably 3000 to 30000, and more preferably 5000 to 20000. Is most preferred. When it is smaller than the upper limit of this range, it has sufficient solubility in a resist solvent to be used as a resist, and the dry etching resistance and resist pattern cross-sectional shape that are larger than the lower limit of this range are good.
Further, the dispersity (Mw / Mn) is preferably 1.0 to 5.0, more preferably 1.0 to 3.0, and most preferably 1.2 to 2.5. In addition, Mn shows a number average molecular weight.

<(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, poly (bissulfonyl) diazomethanes, and the like. 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、例えば下記一般式(b−0)で表される酸発生剤を好適に用いることができる。   As the onium salt acid generator, for example, an acid generator represented by the following general formula (b-0) can be preferably used.

Figure 0004663459
Figure 0004663459

[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。] [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 aryl group which may have a substituent; u '' Is an integer of 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. Also. 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%, particularly hydrogen atoms. Are preferably substituted with a fluorine atom 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 is 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 0004663459
Figure 0004663459

一般式(b−0)で表される酸発生剤は1種または2種以上混合して用いることができる。   The acid generator represented by general formula (b-0) can be used alone or in combination of two or more.

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)で表される化合物も好適に用いられる。   As other onium salt-based acid generators represented by the general formula (b-0), for example, compounds represented by the following general formula (b-1) or (b-2) are also preferably used. It is done.

Figure 0004663459
[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 0004663459
[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”はすべてフェニ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, it is most preferable that all of R 1 ″ to R 3 ″ are phenyl groups.

”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 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 more preferably 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. Also. 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%, and particularly those in which all hydrogen atoms are substituted with fluorine atoms. Since the strength of the acid is increased, it is preferable.
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、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. Of R 5 ″ to R 6 ″, two or more are preferably aryl groups, and all of R 5 ″ to R 6 ″ are most preferably 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.
Examples of the alkyl group for R 5 ″ to R 6 ″ include the same as the alkyl group for R 1 ″ to R 3 ″.
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 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 Examples thereof include sulfonates and nonafluorobutane sulfonates thereof. 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 0004663459
[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 0004663459
[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 ″, as the number of hydrogen atoms substituted with fluorine atoms increases, the strength of the acid 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 0004663459
(式(B−1)中、R31、R32はそれぞれ独立に有機基を表す。)
Figure 0004663459
(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 having no substituent or a fluorinated alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.

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 0004663459
[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 0004663459
[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 0004663459
[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 0004663459
[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 a heteroaryl group in which a part of carbon atoms constituting the ring of these groups is substituted with a heteroatom such as an oxygen atom, a sulfur atom or a nitrogen atom. 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 fluorinated, more preferably 70% or more, and even more preferably 90% or more. This is preferable because the strength of the acid is increased. Most preferably, it 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 as those having no substituent of R 35 .
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 0004663459
Figure 0004663459

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 0004663459
Figure 0004663459

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、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。特に上記式(b−1)で表されるオニウム塩系酸発生剤が好ましく、トリフェニルスルホニウムのノナフルオロブタンスルホネート(TPS−PFBS)が最も好ましい。
本発明の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十分に行われる。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, it is particularly preferable to use an onium salt having a fluorinated alkyl sulfonate ion as an anion as the component (B). In particular, an onium salt-based acid generator represented by the above formula (b-1) is preferred, and triphenylsulfonium nonafluorobutanesulfonate (TPS-PFBS) is most preferred.
Content of (B) component in the positive resist composition of this invention is 0.5-30 mass parts with respect to 100 mass parts of (A) component, Preferably it is 1-10 mass parts. 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.

<(D)成分>
本発明の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)を配合することができる。
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いが、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。
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。
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。
<(D) component>
In the positive resist composition of the present invention, a nitrogen-containing organic compound (D) (hereinafter referred to as the component (D)) is further added as an optional component in order to improve the resist pattern shape, stability with time, etc. Can be blended.
Since a wide variety of components (D) have been proposed, any known one may be used, but aliphatic amines, particularly secondary aliphatic amines and tertiary aliphatic amines are preferred. .
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.
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.

<(O)成分>
・構成単位(O1−1)
本発明において、(O)成分は、ヒドロキシスチレンから誘導される構成単位(O1−1)を含み、酸解離性溶解抑制基を有しない樹脂(O1)である。
該(O1)成分は、ヒドロキシスチレンから誘導される構成単位(O1−1)を有することから、193nm付近の光に対して吸収能を持つ。したがって、特にArFエキシマレーザーを用いて露光を行うレジストパターンの形成方法に好適に用いられる。そして、レジスト膜中に該(O1)成分を含有させることによって、露光時に基板からの反射によって生じる定在波や基板表面の段差による乱反射によるレジストパターン形状への悪影響を低減することができる。
<(O) component>
・ Unit (O1-1)
In the present invention, the component (O) is a resin (O1) containing a structural unit (O1-1) derived from hydroxystyrene and having no acid dissociable, dissolution inhibiting group.
Since the (O1) component has a structural unit (O1-1) derived from hydroxystyrene, it has an absorptivity for light near 193 nm. Therefore, it is preferably used in a resist pattern forming method in which exposure is performed using an ArF excimer laser. By including the (O1) component in the resist film, it is possible to reduce adverse effects on the resist pattern shape due to standing waves generated by reflection from the substrate during exposure and irregular reflection due to steps on the substrate surface.

構成単位(O1−1)における「ヒドロキシスチレン」とは、ヒドロキシスチレン、およびヒドロキシスチレンのα位の水素原子がハロゲン原子、アルキル基、ハロゲン化アルキル基等の他の置換基に置換されたもの、ならびに、さらにベンゼン環の水素原子のうちの1または2個が水酸基で置換されている誘導体、およびベンゼン環の水素原子のうちの1または2個がアルキル基で置換されている誘導体を含む概念とする。「ヒドロキシスチレンから誘導される構成単位」とは、ヒドロキシスチレン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。なお、ヒドロキシスチレンから誘導される構成単位のα位(α位の炭素原子)」とは、特に断りがない限り、ベンゼン環が結合している炭素原子のことである。
構成単位(O1−1)としては、下記一般式(o1−1)で表される構成単位が例示できる。
“Hydroxystyrene” in the structural unit (O1-1) is hydroxystyrene, and those obtained by replacing the hydrogen atom at the α-position of hydroxystyrene with another substituent such as a halogen atom, an alkyl group, or a halogenated alkyl group, And further including a derivative in which one or two of the hydrogen atoms in the benzene ring are substituted with a hydroxyl group, and a derivative in which one or two of the hydrogen atoms in the benzene ring are substituted with an alkyl group; To do. The “structural unit derived from hydroxystyrene” means a structural unit formed by cleavage of an ethylenic double bond of hydroxystyrene. Note that the “α-position (α-position carbon atom) of a structural unit derived from hydroxystyrene” is a carbon atom to which a benzene ring is bonded, unless otherwise specified.
As the structural unit (O1-1), structural units represented by general formula (o1-1) shown below can be exemplified.

Figure 0004663459
[上記式中、Rは水素原子、炭素数1〜5の低級アルキル基、フッ素原子またはフッ素化低級アルキル基を表し;Rは炭素数1〜5の低級アルキル基を表し;pは1〜3の整数を表し;qは0または1〜2の整数を表す。]
Figure 0004663459
[Wherein R 1 represents a hydrogen atom, a lower alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, a fluorine atom or a fluorinated lower alkyl group; R 2 represents a lower alkyl group having 1 to 5 carbon atoms; Represents an integer of -3; q represents 0 or an integer of 1-2. ]

一般式(o1−1)中、Rは水素原子、低級アルキル基、フッ素原子またはフッ素化低級アルキル基を表す。
の低級アルキル基は、炭素数1〜5のアルキル基であり、直鎖または分岐鎖状のアルキル基が好ましく、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が挙げられる。工業的にはメチル基が好ましい。
フッ素化低級アルキル基は、上述した炭素数1〜5の低級アルキル基の一部または全部の水素原子がフッ素原子で置換されたものである。本発明においては水素原子が全部フッ素化されていることが好ましい。フッ素化低級アルキル基としては、直鎖または分岐鎖状のフッ素化低級アルキル基が好ましく、トリフルオロメチル基、ヘキサフルオロエチル基、ヘプタフルオロプロピル基、ノナフルオロブチル基等がより好ましく、トリフルオロメチル基(−CF)が最も好ましい。
としては、水素原子またはメチル基が好ましく、水素原子がより好ましい。
In general formula (o1-1), R 1 represents a hydrogen atom, a lower alkyl group, a fluorine atom or a fluorinated lower alkyl group.
The lower alkyl group for R 1 is an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and is preferably a linear or branched alkyl group, and includes a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, and an isobutyl group. Tert-butyl group, pentyl group, isopentyl group, neopentyl group and the like. Industrially, a methyl group is preferable.
The fluorinated lower alkyl group is one in which part or all of the hydrogen atoms of the above-mentioned lower alkyl group having 1 to 5 carbon atoms are substituted with fluorine atoms. In the present invention, it is preferable that all hydrogen atoms are fluorinated. The fluorinated lower alkyl group is preferably a linear or branched fluorinated lower alkyl group, more preferably a trifluoromethyl group, a hexafluoroethyl group, a heptafluoropropyl group, a nonafluorobutyl group, or the like. The group (—CF 3 ) is most preferred.
R 1 is preferably a hydrogen atom or a methyl group, and more preferably a hydrogen atom.

の炭素数1〜5の低級アルキル基としては、Rの低級アルキル基と同様のものが挙げられる。
qは0または1〜2の整数である。これらのうち、qは0または1であることが好ましく、特に工業上0であることが好ましい。
の置換位置は、qが1である場合には、o−位、m−位、p−位のいずれでもよく、さらに、qが2の場合には、任意の置換位置を組み合わせることができる。
pは1〜3の整数であり、好ましくは1である。
水酸基の置換位置は、pが1である場合、o−位、m−位、p−位のいずれでもよいが、容易に入手可能で低価格であることからp−位が好ましい。さらに、pが2または3の場合には、任意の置換位置を組み合わせることができる。
Examples of the lower alkyl group having 1 to 5 carbon atoms of R 2 include the same as the lower alkyl group of R 1 .
q is 0 or an integer of 1-2. Of these, q is preferably 0 or 1, and particularly preferably 0 industrially.
The substitution position of R 2 may be any of the o-position, m-position and p-position when q is 1, and when q is 2, any substitution position may be combined. it can.
p is an integer of 1 to 3, preferably 1.
The substitution position of the hydroxyl group may be any of the o-position, m-position and p-position when p is 1, but the p-position is preferred because it is readily available and inexpensive. Furthermore, when p is 2 or 3, arbitrary substitution positions can be combined.

構成単位(O1−1)は1種または2種以上を混合して用いることができる。
(O1)成分中、構成単位(O1−1)の割合は、(O1)成分を構成する全構成単位に対し、50モル%以上が好ましく、60モル%以上がより好ましく、70モル%以上が最も好ましい。この範囲であると、レジスト膜厚に対するレジストパターンの寸法変動を低減する効果が良好であるとともに、良好なアルカリ溶解性が得られる。該(O1)成分中における構成単位(O1−1)の割合の上限は100モル%でもよい。本願発明の効果の点からは90モル%以下が好ましく、85モル%以下がより好ましい。
The structural unit (O1-1) can be used alone or in combination of two or more.
In the component (O1), the proportion of the structural unit (O1-1) is preferably 50 mol% or more, more preferably 60 mol% or more, and more preferably 70 mol% or more with respect to all the structural units constituting the (O1) component. Most preferred. Within this range, the effect of reducing the dimensional variation of the resist pattern with respect to the resist film thickness is good, and good alkali solubility is obtained. The upper limit of the proportion of the structural unit (O1-1) in the component (O1) may be 100 mol%. 90 mol% or less is preferable from the point of the effect of this invention, and 85 mol% or less is more preferable.

・構成単位(O1−2)
(O1)成分は、さらにスチレン単位から誘導される構成単位(O1−2)を含むことが好ましい。構成単位(O1−2)は必須ではないが、193nm付近の光に対して吸収能を有し、また、これを含有させることにより、レジストパターンの耐熱性を向上させることができる。特に、インプランテーションプロセスにおいては、不純物の打ち込みによる発熱作用により、基板上のレジストパターンが加熱されるため、レジストパターンが形状変化を起こしたり、レジストパターン中のある成分がガス化して処理室内の真空度を下げるという問題が生じる可能性があるため、これらの問題を防止するうえで、レジストパターンの耐熱性が高いことが好ましい。
ここで、「スチレン」とは、スチレン、およびスチレンのα位の水素原子がハロゲン原子、アルキル基、ハロゲン化アルキル基等の他の置換基に置換されたもの、およびさらにベンゼン環の水素原子のうちの1〜3個がアルキル基で置換されている誘導体を含む概念とする。「スチレンから誘導される構成単位」とは、スチレン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。スチレンは、フェニル基の水素原子が低級アルキル基等の置換基で置換されていても良い。
構成単位(O1−2)としては、下記一般式(o1−2)で表される構成単位が例示できる。
・ Structural unit (O1-2)
The component (O1) preferably further contains a structural unit (O1-2) derived from a styrene unit. The structural unit (O1-2) is not essential, but has an absorptivity with respect to light near 193 nm, and by containing this, the heat resistance of the resist pattern can be improved. In particular, in the implantation process, the resist pattern on the substrate is heated by the exothermic action caused by the implantation of impurities, so that the resist pattern undergoes a shape change, or a certain component in the resist pattern is gasified and vacuumed in the processing chamber. In order to prevent these problems, it is preferable that the resist pattern has high heat resistance.
Here, the term “styrene” refers to styrene and those in which the α-position hydrogen atom of styrene is substituted with another substituent such as a halogen atom, an alkyl group, an alkyl halide group, and further a hydrogen atom of a benzene ring. The concept includes a derivative in which 1 to 3 of them are substituted with an alkyl group. “Structural unit derived from styrene” means a structural unit formed by cleavage of an ethylenic double bond of styrene. In styrene, the hydrogen atom of the phenyl group may be substituted with a substituent such as a lower alkyl group.
As the structural unit (O1-2), structural units represented by general formula (o1-2) shown below can be exemplified.

Figure 0004663459
[式中、Rは水素原子、炭素数1〜5の低級アルキル基、フッ素原子またはフッ素化低級アルキル基を表し;Rは炭素数1〜5の低級アルキル基を表し;rは0または1〜3の整数を表す。]
Figure 0004663459
[Wherein R 1 represents a hydrogen atom, a lower alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, a fluorine atom or a fluorinated lower alkyl group; R 3 represents a lower alkyl group having 1 to 5 carbon atoms; Represents an integer of 1 to 3; ]

式(o1−2)中、RおよびRとしては上記式(o1−1)中のRおよびRと同様のものが挙げられる。
rは、0または1〜3の整数である。これらのうち、rは0または1であることが好ましく、特に工業上0であることが好ましい。
の置換位置は、rが1〜3である場合にはo−位、m−位、p−位のいずれでもよく、rが2または3の場合には任意の置換位置を組み合わせることができる。
In formula (o1-2), examples of R 1 and R 3 include the same as R 1 and R 2 in formula (o1-1).
r is 0 or an integer of 1 to 3. Of these, r is preferably 0 or 1, and particularly preferably 0 industrially.
The substitution position of R 3 may be any of the o-position, m-position and p-position when r is 1 to 3, and any substitution position may be combined when r is 2 or 3. it can.

構成単位(O1−2)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。
(O1)成分が構成単位(O1−2)を有する場合、構成単位(O1−2)の割合は、(O1)成分を構成する全構成単位に対し、5〜50モル%が好ましく、5〜40モル%がより好ましく、10〜30モル%が最も好ましい。この範囲内であると、構成単位(O1−2)を有することによる効果が高く、他の構成単位とのバランスも良好である。
As the structural unit (O1-2), one type may be used alone, or two or more types may be used in combination.
When the component (O1) has the structural unit (O1-2), the proportion of the structural unit (O1-2) is preferably 5 to 50 mol% with respect to all the structural units constituting the component (O1). 40 mol% is more preferable, and 10 to 30 mol% is most preferable. Within this range, the effect of having the structural unit (O1-2) is high, and the balance with other structural units is also good.

(O1)成分は、構成単位(O1−1)および(O1−2)を有する共重合体であってもよく、これらの構成単位を1つ以上有する重合体どうしの混合物であってもよい。特に、本発明の効果に優れることから、構成単位(O1−1)および(O1−2)の両方を有する共重合体が好ましい。
(O1)成分は、各構成単位を誘導するモノマーを常法、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 component (O1) may be a copolymer having the structural units (O1-1) and (O1-2), or may be a mixture of polymers having one or more of these structural units. In particular, a copolymer having both of the structural units (O1-1) and (O1-2) is preferable because of excellent effects of the present invention.
The component (O1) can be obtained by polymerizing a monomer for deriving each structural unit by a conventional method, for example, a known radical polymerization using a radical polymerization initiator such as azobisisobutyronitrile (AIBN). it can.

(O1)成分の質量平均分子量は、1000〜5000が好ましく、1500〜4500がより好ましく、2000〜4000が最も好ましい。質量平均分子量が上記範囲の下限値以上であれば、レジスト組成物中に含まれる樹脂成分全体における良好な分散度が得られ、レジストパターンの良好な形状が得られる。上記範囲の上限値以下であれば、(O1)成分の一分子当たりの放射線吸収能が適度に小さくなるため、(O1)成分の添加量調整による放射線吸収量の制御を行い易い。   1000-5000 are preferable, as for the mass average molecular weight of (O1) component, 1500-4500 are more preferable, and 2000-4000 are the most preferable. When the mass average molecular weight is at least the lower limit of the above range, a good degree of dispersion in the entire resin component contained in the resist composition can be obtained, and a good shape of the resist pattern can be obtained. If the amount is not more than the upper limit of the above range, the radiation absorption capacity per molecule of the (O1) component is appropriately reduced, so that it is easy to control the radiation absorption amount by adjusting the addition amount of the (O1) component.

本発明のポジ型レジスト組成物における(O1)成分の含有量は、(A)成分100質量部に対して、0.1〜10質量部が好ましく、0.5〜5.0質量部がより好ましく、0.5〜3質量部がさらに好ましく、0.5〜1質量部が最も好ましい。
特に、露光時において、レジスト膜の上層に反射防止膜が設けられている場合は、該(O1)成分の含有量は0.1〜5.0質量部が好ましく、0.1〜3.0質量部がより好ましい。前記反射防止膜が設けられていない場合、該(O1)成分の含有量は5.0〜10質量部が好ましく、7.0〜10質量部がより好ましい。
(O1)成分の含有量を上記範囲の下限値以上とすることにより、(O1)成分の添加効果が向上し、上記範囲の上限値以下とすることにより、(O1)成分による放射線の過度の吸収を防止して、レジスト膜厚の変化によるレジストパターンの寸法変動を適切に抑えることができる。
The content of the (O1) component in the positive resist composition of the present invention is preferably 0.1 to 10 parts by mass, more preferably 0.5 to 5.0 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the (A) component. Preferably, 0.5-3 mass parts is more preferable, and 0.5-1 mass part is the most preferable.
In particular, at the time of exposure, when an antireflection film is provided on the upper layer of the resist film, the content of the (O1) component is preferably 0.1 to 5.0 parts by mass, Part by mass is more preferable. When the antireflection film is not provided, the content of the component (O1) is preferably 5.0 to 10 parts by mass, and more preferably 7.0 to 10 parts by mass.
By making the content of the (O1) component not less than the lower limit of the above range, the effect of adding the (O1) component is improved, and by making the content not more than the upper limit of the above range, excessive radiation due to the (O1) component Absorption is prevented, and dimensional fluctuations of the resist pattern due to changes in the resist film thickness can be suppressed appropriately.

<任意成分>
本発明の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、有機カルボン酸又はリンのオキソ酸若しくはその誘導体(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、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。
リンのオキソ酸若しくはその誘導体としては、リン酸、リン酸ジ−n−ブチルエステル、リン酸ジフェニルエステルなどのリン酸又はそれらのエステルのような誘導体、ホスホン酸、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などのホスホン酸及びそれらのエステルのような誘導体、ホスフィン酸、フェニルホスフィン酸などのホスフィン酸及びそれらのエステルのような誘導体が挙げられ、これらの中で特にホスホン酸が好ましい。
(E)成分を含有させる場合は、(A)成分100質量部当り0.01〜5.0質量部の割合で配合することが好ましい。
<Optional component>
In the positive resist composition of the present invention, an organic carboxylic acid or an oxo acid of phosphorus or a derivative thereof (E) is used as an optional component for the purpose of preventing sensitivity deterioration and improving the resist pattern shape, retention stability, and the like. ) (Hereinafter referred to as component (E)).
As the organic carboxylic acid, for example, malonic acid, citric acid, malic acid, succinic acid, benzoic acid, salicylic acid and the like are suitable.
Phosphorus oxoacids or derivatives thereof include phosphoric acid, phosphoric acid di-n-butyl ester, phosphoric acid diphenyl ester and other phosphoric acid or derivatives thereof such as phosphonic acid, phosphonic acid dimethyl ester, phosphonic acid- Like phosphonic acids such as di-n-butyl ester, phenylphosphonic acid, phosphonic acid diphenyl ester, phosphonic acid dibenzyl ester and derivatives thereof, phosphinic acids such as phosphinic acid, phenylphosphinic acid and their esters Among these, phosphonic acid is particularly preferable.
(E) When it contains a component, it is preferable to mix | blend in the ratio of 0.01-5.0 mass parts per 100 mass parts of (A) component.

本発明の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、本発明における(O1)成分に含まれない染料などを適宜、添加含有させることができる。   The positive resist composition of the present invention may further contain miscible additives as desired, for example, an additional resin for improving the performance of the resist film, a surfactant for improving coating properties, a dissolution inhibitor, A plasticizer, a stabilizer, a colorant, an antihalation agent, a dye not included in the component (O1) in the present invention, and the like can be appropriately added and contained.

本発明の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−アミルケトン、メチルイソアミルケトン、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。
The positive resist composition 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. Conventionally, any one of 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-amyl ketone, methyl isoamyl ketone, 2-heptanone;
Polyhydric alcohols such as ethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol and dipropylene glycol and derivatives thereof;
Compounds having an ester bond such as ethylene glycol monoacetate, diethylene glycol monoacetate, propylene glycol monoacetate or dipropylene glycol monoacetate, monomethyl ether, monoethyl ether, monopropyl of the polyhydric alcohols or the compound having an ester bond Derivatives of polyhydric alcohols such as ethers, monoalkyl ethers such as monobutyl ether or compounds having an ether bond such as monophenyl ether;
Cyclic ethers such as dioxane and esters such as methyl lactate, ethyl lactate (EL), methyl acetate, ethyl acetate, butyl acetate, methyl pyruvate, ethyl pyruvate, methyl methoxypropionate, ethyl ethoxypropionate, etc. Can be mentioned.
These organic solvents may be used independently and may be used as 2 or more types of mixed solvents.
Among these, propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA), propylene glycol monomethyl ether (PGME), and EL are preferable.

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であり、1:9〜5:5がさらに好ましく、1:9〜4:6が最も好ましい。
特に、(S)成分として、PGMEAとELの混合溶媒を用いることが最も好ましい。
(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。
Moreover, the mixed solvent which mixed PGMEA and the polar solvent is preferable. The blending ratio (mass ratio) may be appropriately determined in consideration of the compatibility between PGMEA and the polar solvent, 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 1: 9 to 5: 5, and 1: 9. ~ 4: 6 is most preferred.
In particular, it is most preferable to use a mixed solvent of PGMEA and EL as the component (S).
The amount of the component (S) used is not particularly limited, but is a concentration that can be applied to a substrate or the like, and is appropriately set according to the coating film thickness. In general, the solid content concentration of the resist composition is 2 -20% by mass, preferably 5-15% by mass.

本発明のポジ型レジスト組成物は、レジスト膜厚に対する寸法変動が小さいレジストパターンを形成できる。
また、本発明において放射線吸収能を有する化合物(O)として用いられる(O1)成分は樹脂であるため、低分子量の染料に比べて加熱時に昇華し難い。そのため、加熱時の環境汚染および基板上へのゴミ付着等が防止される。
さらに、後述の実施例に示されるように、本発明のポジ型レジスト組成物によれば、レジストパターンの側壁におけるラフネスも改善され、良好な形状のレジストパターンが得られるとともに、ELマージン(露光量マージン)も向上する。
The positive resist composition of the present invention can form a resist pattern having a small dimensional variation with respect to the resist film thickness.
In addition, since the component (O1) used as the compound (O) having radiation absorbing ability in the present invention is a resin, it is less likely to sublimate when heated compared to a low molecular weight dye. For this reason, environmental pollution during heating and adhesion of dust on the substrate are prevented.
Further, as shown in the examples described later, according to the positive resist composition of the present invention, the roughness on the side wall of the resist pattern is improved, a resist pattern having a good shape is obtained, and an EL margin (exposure amount) is obtained. Margin) is also improved.

本発明のポジ型レジスト組成物は、レジスト膜の膜厚が500nm以下と薄くても、またレジスト膜の下層に反射防止膜が無い場合でも、レジスト膜厚に対する寸法変動が小さい微細なレジストパターンを形成できる。したがって本発明のポジ型レジスト組成物は、薄膜インプランテーションプロセス用として用いることができる。
すなわち、薄膜インプランテーションプロセスに用いられるレジストパターンは、不純物イオンを打ち込む際のマスクとして用いられることから、上述のように、寸法変化が小さく、形状が良好な微細パターンを再現性良く形成できる本発明のポジ型レジスト組成物は、薄膜インプランテーションプロセス用として好適である。
The positive resist composition of the present invention is capable of forming a fine resist pattern having a small dimensional variation with respect to the resist film thickness even when the film thickness of the resist film is as thin as 500 nm or less, or when there is no antireflection film in the lower layer of the resist film. Can be formed. Therefore, the positive resist composition of the present invention can be used for a thin film implantation process.
That is, since the resist pattern used in the thin film implantation process is used as a mask for implanting impurity ions, as described above, the present invention can form a fine pattern with a small dimensional change and a good shape with good reproducibility. The positive resist composition is suitable for a thin film implantation process.

これらの効果が得られる理由は明らかではないが、ポジ型レジスト組成物中の放射線吸収能を有する化合物(O)が、ヒドロキシスチレンから誘導される構成単位(O1−1)を含むため、特に波長193nm付近の光に対して吸収を有するとともに、レジスト組成物の溶剤への溶解性が良好であることが大きく影響していると考えられる。   The reason why these effects can be obtained is not clear, but the compound (O) having a radiation absorbing ability in the positive resist composition contains a structural unit (O1-1) derived from hydroxystyrene, and therefore has a wavelength particularly. It is considered that the absorption of light near 193 nm and the good solubility of the resist composition in the solvent have a great influence.

≪レジストパターン形成方法≫
本発明のポジ型レジスト組成物を用いてレジストパターンを形成する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、上記ポジ型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(PAB)を40〜120秒間、好ましくは60〜90秒間施して、レジスト膜を形成する。次いで、該レジスト膜に対して、例えばArF露光装置などにより、ArFエキシマレーザー光を所望のマスクパターンを介して選択的に露光した後、80〜150℃の温度条件下、PEB(露光後加熱)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水溶液を用いて現像処理する。このようにして、マスクパターンに忠実なレジストパターンを得ることができる。
なお、基板とレジスト組成物の塗布層との間、またはレジスト膜の上に、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。
また、露光に用いる波長は、特に限定されず、ArFエキシマレーザー、KrF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線等の放射線を用いて行うことができる。本発明にかかるポジ型レジスト組成物は、特に、ArFエキシマレーザーに対して有効である。
≪Resist pattern formation method≫
A method of forming a resist pattern using the positive resist composition of the present invention can be performed, for example, as follows.
That is, first, the positive resist composition is applied onto a substrate such as a silicon wafer with a spinner, and prebaking (PAB) is performed at a temperature of 80 to 150 ° C. for 40 to 120 seconds, preferably 60 to 90 seconds. To form a resist film. Next, the resist film is selectively exposed to ArF excimer laser light through a desired mask pattern by, for example, an ArF exposure apparatus, and then subjected to PEB (post-exposure heating) at a temperature of 80 to 150 ° C. Is applied for 40 to 120 seconds, preferably 60 to 90 seconds. Subsequently, this is developed using an alkali developer, for example, an aqueous solution of 0.1 to 10% by mass of tetramethylammonium hydroxide. In this way, a resist pattern faithful to the mask pattern can be obtained.
An organic or inorganic antireflection film may be provided between the substrate and the coating layer of the resist composition or on the resist film.
The wavelength used for exposure is not particularly limited, and ArF excimer laser, KrF excimer laser, F 2 excimer laser, EUV (extreme ultraviolet), VUV (vacuum ultraviolet), EB (electron beam), X-ray, soft X-ray Or the like. The positive resist composition according to the present invention is particularly effective for an ArF excimer laser.

本発明のポジ型レジスト組成物は、通常の膜厚のレジストパターンを形成する方法にも適用できるが、特に、レジスト膜の膜厚が500nm以下と薄くても、またレジスト膜の下層に反射防止膜を設けない場合でも、レジスト膜厚に対する寸法変動が小さい微細なレジストパターンを良好に形成できることから、薄膜インプランテーションプロセス用のレジストパターンを形成する方法に好適に用いることができる。
上記のレジストパターン形成方法において、レジスト膜の膜厚を500nm以下とし、該レジスト膜を上記の方法で露光および現像することにより薄膜インプランテーションプロセス用として好適なレジストパターンが得られる。薄膜インプランテーションプロセス用として、より好ましいレジスト膜の膜厚は100〜500nmであり、200〜500nmがさらに好ましい。
なお、インプランテーションプロセスにおいて、レジスト膜の下層に反射防止膜は設けることができないが、レジスト膜の上層に反射防止膜を設けることはできる。
The positive resist composition of the present invention can be applied to a method for forming a resist pattern having a normal film thickness. In particular, even when the resist film thickness is as thin as 500 nm or less, the anti-reflection is applied to the lower layer of the resist film. Even when a film is not provided, a fine resist pattern having a small dimensional variation with respect to the resist film thickness can be satisfactorily formed, and therefore can be suitably used for a method of forming a resist pattern for a thin film implantation process.
In the resist pattern forming method, a resist pattern suitable for a thin film implantation process can be obtained by setting the thickness of the resist film to 500 nm or less and exposing and developing the resist film by the above method. For the thin film implantation process, a more preferable film thickness of the resist film is 100 to 500 nm, and more preferably 200 to 500 nm.
In the implantation process, an antireflection film cannot be provided below the resist film, but an antireflection film can be provided above the resist film.

次に、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの例によって限定されるものではない。   EXAMPLES Next, although an Example demonstrates this invention further in detail, this invention is not limited by these examples.

[実施例1〜2、比較例1]
表1に示す各成分を混合し、溶解してポジ型レジスト組成物溶液を調製した。
[Examples 1 and 2, Comparative Example 1]
Each component shown in Table 1 was mixed and dissolved to prepare a positive resist composition solution.

Figure 0004663459
Figure 0004663459

表1中の各略号は以下の意味を有する。また、[ ]内の数値は配合量(質量部)である。
(A)−1:下記式(A)−1で表される共重合体、式中のp:q:r:s=40:40:15:5(モル比)、Mw=10000、Mw/Mn=2.0。
(B)−1:トリフェニルスルホニウムノナフルオロブタンスルホネート
(D)−1:トリエタノールアミン
(O)−1:下記式(O)−1で表される共重合体、式中のm:n=75:25(モル比)、Mw=3000。
(S)−1:PGMEA/EL=1/9(質量比)の混合溶剤
Each abbreviation in Table 1 has the following meaning. Moreover, the numerical value in [] is a compounding quantity (mass part).
(A) -1: a copolymer represented by the following formula (A) -1, wherein p: q: r: s = 40: 40: 15: 5 (molar ratio), Mw = 10000, Mw / Mn = 2.0.
(B) -1: triphenylsulfonium nonafluorobutanesulfonate (D) -1: triethanolamine (O) -1: a copolymer represented by the following formula (O) -1, m: n = 75:25 (molar ratio), Mw = 3000.
(S) -1: Mixed solvent of PGMEA / EL = 1/9 (mass ratio)

Figure 0004663459
Figure 0004663459

Figure 0004663459
Figure 0004663459

(評価)
上記で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。
[SW評価]
ヘキサメチルジシラザン(HMDS)による表面処理が施された8インチのシリコンウェーハ上に、上記実施例1,2、または比較例1で得られたポジ型レジスト組成物溶液をスピンナーを用いて均一に塗布し、ホットプレート上で120℃、60秒間プレベークして、乾燥させることにより、所定の膜厚のレジスト膜を形成した。該レジスト膜上に、「TILC−006」(商品名;東京応化工業(株)製)をスピンナーを用いて均一に塗布し、90℃にて60秒間加熱し、膜厚30nmの反射防止膜を形成した。
ついで、ArF露光装置(波長193nm)S−302A(Nikon社製、NA(開口数)=0.60,2/3輪帯)を用い、6%ハーフトーンマスクを介して選択的に露光した。
そして、130℃、60秒間の条件でPEB処理し、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水溶液で30秒間現像した。このときスキャンタイプのLDノズルを用いた。その後、純水を用いて水リンスし、振り切り乾燥を行った。このようにして135nmのラインアンドスペース(1:1)のレジストパターン(以下、L/Sパターンという)、ライン幅135nmの孤立ラインパターン、およびスペース幅135nmのトレンチパターン(孤立スペースパターン)をそれぞれ形成した。
(Evaluation)
The following evaluation was performed using the positive resist composition solution obtained above.
[SW evaluation]
Using a spinner, uniformly apply the positive resist composition solution obtained in Examples 1 and 2 or Comparative Example 1 onto an 8-inch silicon wafer that has been surface-treated with hexamethyldisilazane (HMDS). The resist film having a predetermined film thickness was formed by applying, pre-baking on a hot plate at 120 ° C. for 60 seconds, and drying. On the resist film, “TILC-006” (trade name; manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) is uniformly applied using a spinner and heated at 90 ° C. for 60 seconds to form an antireflection film having a thickness of 30 nm. Formed.
Subsequently, selective exposure was performed through a 6% halftone mask using an ArF exposure apparatus (wavelength: 193 nm) S-302A (manufactured by Nikon, NA (numerical aperture) = 0.60, 2/3 ring zone).
Then, PEB treatment was performed at 130 ° C. for 60 seconds, and further developed at 23 ° C. with a 2.38 mass% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution for 30 seconds. At this time, a scan type LD nozzle was used. Thereafter, water rinsing was performed using pure water, followed by shake-off drying. In this way, a 135 nm line and space (1: 1) resist pattern (hereinafter referred to as an L / S pattern), an isolated line pattern with a line width of 135 nm, and a trench pattern (isolated space pattern) with a space width of 135 nm are formed. did.

レジスト膜の膜厚を350〜470nmとし、それぞれの膜厚において、上記L/Sパターン、孤立ラインパターン、およびトレンチパターンの3種類のレジストパターンをそれぞれ形成し、得られたレジストパターンのパターン寸法(以下、CDという)を測定した。L/Sパターンおよび孤立ラインパターンにおいてはライン幅を前記CDとし、トレンチパターンにおいてはスペース幅を前記CDとする。CDの測定結果を図1〜3に示す。図1はL/Sパターンについての測定結果を示すグラフであり、図2は孤立ラインパターンについての測定結果を示すグラフであり、図3はトレンチパターンについての測定結果を示すグラフである。また各図において(A)は比較例1、(B)は実施例1、(C)は実施例2の結果をそれぞれ示す。
さらに、図1〜3のグラフに示される波形の振幅の値をSWE(Standing Wave Effect)として求めた。該SWEが小さいほど、レジスト膜厚に対するレジストパターンの寸法変動が小さいことを表す。その結果を下記表2に示す。
The film thickness of the resist film is set to 350 to 470 nm, and each of the three types of resist patterns, that is, the L / S pattern, the isolated line pattern, and the trench pattern, is formed at each film thickness, and the pattern dimensions ( Hereinafter, it was referred to as CD). In the L / S pattern and the isolated line pattern, the line width is CD, and in the trench pattern, the space width is CD. The measurement results of CD are shown in FIGS. 1 is a graph showing the measurement results for the L / S pattern, FIG. 2 is a graph showing the measurement results for the isolated line pattern, and FIG. 3 is a graph showing the measurement results for the trench pattern. In each figure, (A) shows the results of Comparative Example 1, (B) shows the results of Example 1, and (C) shows the results of Example 2.
Furthermore, the value of the amplitude of the waveform shown in the graphs of FIGS. 1 to 3 was obtained as SWE (Standing Wave Effect). The smaller the SWE, the smaller the dimensional variation of the resist pattern with respect to the resist film thickness. The results are shown in Table 2 below.

[形状評価]
上記で得られた各L/Sパターンの断面形状を、日立社製の走査型電子顕微鏡(測長SEM、S−9200)により観察した。いずれの膜厚においても、比較例1に比べて実施例1,2の方が側壁の表面における凹凸が少なく、よりなめらかな面となっていた。すなわち、本発明にかかる実施例では、レジストパターンのラフネスが向上した。
[Shape evaluation]
The cross-sectional shape of each L / S pattern obtained above was observed with a scanning electron microscope (length measurement SEM, S-9200) manufactured by Hitachi. In any film thickness, compared with Comparative Example 1, Examples 1 and 2 had less unevenness on the surface of the side wall and were smoother. That is, in the example according to the present invention, the roughness of the resist pattern was improved.

[ELマージン評価]
ヘキサメチルジシラザン(HMDS)による表面処理が施された8インチのシリコンウェーハ上に、上記実施例1,2、または比較例1で得られたポジ型レジスト組成物溶液をスピンナーを用いて均一に塗布し、ホットプレート上で120℃、60秒間プレベークして、乾燥させることにより、膜厚390nmのレジスト膜を形成した。該レジスト膜上に、水溶性の反射防止膜材料をスピンナーを用いて均一に塗布して、膜厚35nmの反射防止膜を形成した。
ついで、ArF露光装置(波長193nm)S−302A(Nikon社製、NA(開口数)=0.60,σ=0.75)を用い、バイナリーマスクを介して選択的に露光した。
そして、130℃、60秒間の条件でPEB処理し、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水溶液で30秒間現像した。その後、純水を用いて水リンスし、振り切り乾燥を行った。このようにして150nmのラインアンドスペース(1:1)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。
[EL margin evaluation]
Using a spinner, uniformly apply the positive resist composition solution obtained in Examples 1 and 2 or Comparative Example 1 onto an 8-inch silicon wafer that has been surface-treated with hexamethyldisilazane (HMDS). The resist film having a thickness of 390 nm was formed by coating, pre-baking on a hot plate at 120 ° C. for 60 seconds, and drying. On the resist film, a water-soluble antireflection film material was uniformly applied using a spinner to form an antireflection film having a thickness of 35 nm.
Subsequently, selective exposure was performed through a binary mask using an ArF exposure apparatus (wavelength: 193 nm) S-302A (manufactured by Nikon, NA (numerical aperture) = 0.60, σ = 0.75).
Then, PEB treatment was performed under conditions of 130 ° C. for 60 seconds, and further developed with a 2.38 mass% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution at 23 ° C. for 30 seconds. Thereafter, water rinsing was performed using pure water, followed by shake-off drying. In this way, a 150 nm line and space (1: 1) resist pattern (hereinafter referred to as L / S pattern) was formed.

得られた150nmL/Sパターンについて、パターンサイズ150nm±15%の範囲で得られる露光量の範囲において、露光量1mJ当たりのパターンサイズの変化量(単位:nm/mJ)をそれぞれ測定した。そして、パターンサイズ150nm±15%の範囲で得られる露光量の幅の、最適露光量(Eop)に対する割合を、ELマージン(露光量マージン)(単位:%)として、下記式により算出した。
ELマージン(%)=(|E−E|/Eop)×100
=172.5nmのパターンを形成する際の露光量(mJ/cm
=127.5nmのパターンを形成する際の露光量(mJ/cm
その結果を、下記表2に示す。
なお、ELマージンが大きいほど、露光量の変動に伴うパターンサイズの変化量が小さいことを示す。
With respect to the obtained 150 nm L / S pattern, the change amount (unit: nm / mJ) of the pattern size per 1 mJ of exposure amount was measured in the range of the exposure amount obtained within the pattern size range of 150 nm ± 15%. Then, the ratio of the exposure amount width obtained in the pattern size range of 150 nm ± 15% to the optimum exposure amount (Eop) was calculated as the EL margin (exposure amount margin) (unit:%) by the following formula.
EL margin (%) = (| E 1 −E 2 | / Eop) × 100
Exposure amount when forming a pattern of E 1 = 172.5 nm (mJ / cm 2 )
Exposure amount when forming a pattern of E 2 = 127.5 nm (mJ / cm 2 )
The results are shown in Table 2 below.
Note that the larger the EL margin, the smaller the change amount of the pattern size accompanying the variation in the exposure amount.

Figure 0004663459
Figure 0004663459

表2の結果より、比較例1に比べて、実施例1,2は、レジスト膜厚に対するレジストパターンの寸法変動(SW)が低減された。また実施例1に比べて実施例2の方が、SWを低減する効果が高い。
また、比較例1に比べて、実施例1,2は、ELマージンが向上し、露光量の変動に伴うパターンサイズの変化量が低減された。
From the results in Table 2, compared to Comparative Example 1, in Examples 1 and 2, the resist pattern dimensional variation (SW) with respect to the resist film thickness was reduced. Further, the effect of reducing the SW is higher in the second embodiment than in the first embodiment.
In addition, compared with Comparative Example 1, in Examples 1 and 2, the EL margin was improved, and the change amount of the pattern size accompanying the change in the exposure amount was reduced.

実施例および比較例にかかるSW評価の結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of SW evaluation concerning an Example and a comparative example. 実施例および比較例にかかるSW評価の結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of SW evaluation concerning an Example and a comparative example. 実施例および比較例にかかるSW評価の結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of SW evaluation concerning an Example and a comparative example.

Claims (4)

酸の作用によりアルカリ可溶性が増大する樹脂成分(A)と、放射線の照射により酸を発生する酸発生剤成分(B)と、放射線吸収能を有する化合物(O)とを含むポジ型レジスト組成物であって、
前記(A)成分が、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)と、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)と、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)と、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(a4)とからなる共重合体(A1)を含有し、
前記(O)成分がヒドロキシスチレンから誘導される構成単位(O1−1)を含み、酸解離性溶解抑制基を有しない樹脂(O1)であり、
前記(O1)成分の含有量が、前記(A)成分100質量部に対して、0.1〜10質量部であることを特徴とするポジ型レジスト組成物。
A positive resist composition comprising a resin component (A) whose alkali solubility is increased by the action of an acid, an acid generator component (B) which generates an acid upon irradiation with radiation, and a compound (O) having a radiation absorbing ability Because
The component (A) is a structural unit (a1) derived from an acrylate ester containing an acid dissociable, dissolution inhibiting group, a structural unit (a2) derived from an acrylate ester containing a lactone-containing cyclic group, A structural unit (a3) derived from an acrylate ester containing a polar group-containing aliphatic hydrocarbon group, and a structural unit (a4) derived from an acrylate ester containing a non-acid-dissociable aliphatic polycyclic group; A copolymer (A1) comprising:
Wherein (O) component containing a structural unit (O1-1) derived from hydroxystyrene, no acid dissociable, dissolution inhibiting group resin (O1) der is,
The (O1) content of the component, wherein the component (A) 100 parts by weight, a positive resist composition comprising 0.1 to 10 parts by der Rukoto.
前記(O1)成分が、さらにスチレン単位から誘導される構成単位(O1−2)を含む請求項1載のポジ型レジスト組成物。 The (O1) component, the positive resist composition according to claim 1 Symbol mounting further comprising a structural unit derived from styrene units (O1-2). 薄膜インプランテーションプロセス用である請求項1又は2に記載のポジ型レジスト組成物。 The positive resist composition according to claim 1 or 2 which is for a thin-film implantation process. 請求項1〜のいずれか1項に記載のポジ型レジスト組成物を用いて基板上に膜厚500nm以下のレジスト膜を形成する工程、前記レジスト膜を露光する工程、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 having a film thickness of 500 nm or less on a substrate using the positive resist composition according to any one of claims 1 to 3 , a step of exposing the resist film, and developing the resist film A resist pattern forming method including a step of forming a resist pattern.
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