JP2005037656A - Positive resist composition - Google Patents

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Yutaka Adegawa
豊 阿出川
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a positive resist composition adaptable to exposure in a far UV region using an actinic ray or radiation, particularly ArF or KrF as a light source in manufacture of a semiconductor device, and excellent in various properties of a resist, such as sensitivity, resolving power, and etching resistance. <P>SOLUTION: The positive resist composition contains (a) a polymer which has silicon in a side chain, is insoluble or slightly soluble in an aqueous alkali solution and is made soluble in an aqueous alkali solution by the action of an acid, and (b) a compound which generates an acid upon irradiation with an actinic ray or radiation and is represented by formula (I) or formula (II). This positive resist composition is applicable as a positive silicon-containing resist composition for microfabrication giving a resist of a rectangular cross-section shape with particularly high resolving power and sensitivity and having large process admissibility. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、紫外線、遠紫外線、X線、電子線、分子線、γ線、シンクロトロン放射線等の活性光線または放射線の照射による露光用のポジ型シリコン含有レジスト組成物に関し、さらに詳しくは、IC等の半導体製造工程で、例えば回路基板等を製造する際に用いる、特に高い解像力と感度、矩形な断面形状のレジストを与え且つ広いプロセス許容性をそなえた微細加工用ポジ型シリコン含有レジスト組成物に関する。   The present invention relates to a positive silicon-containing resist composition for exposure by irradiation with actinic rays or radiation such as ultraviolet rays, far ultraviolet rays, X-rays, electron beams, molecular beams, gamma rays, synchrotron radiation, and the like. A positive silicon-containing resist composition for microfabrication that provides a resist having a particularly high resolving power and sensitivity, a rectangular cross-sectional shape and has a wide process tolerance, for example, used in the production of a semiconductor substrate such as a circuit board. About.

本発明のポジ型シリコン含有レジスト組成物は、次のような工程で用いることができる。例えば、半導体ウエハー、又はガラス、セラミックス、金属等の基板上に又はそれらの上に反射防止層や有機膜を設置した上にスピン塗布法又はローラー塗布法で0.01〜3μmの厚みに塗布される。その後、加熱、乾燥し、露光マスクを介して回路パターン等を活性光線照射等により焼き付け、現像してポジ画像が得られる。更にこのポジ画像をマスクとしてエッチングする事により基板にパターン状の加工を施す事ができる。代表的な応用分野にはIC等の半導体製造工程、液晶、サーマルヘッド等の回路基板の製造、更にその他のフォトファブリケーション工程等がある。   The positive silicon-containing resist composition of the present invention can be used in the following steps. For example, it is applied to a thickness of 0.01 to 3 μm by a spin coating method or a roller coating method on a semiconductor wafer or a substrate such as glass, ceramics, metal or the like, on which an antireflection layer or an organic film is placed. The Thereafter, it is heated and dried, and a circuit pattern or the like is printed by exposure to actinic rays through an exposure mask and developed to obtain a positive image. Further, the substrate can be processed into a pattern by etching using this positive image as a mask. Typical application fields include semiconductor manufacturing processes such as ICs, circuit boards such as liquid crystals and thermal heads, and other photofabrication processes.

LSIの高集積化にともない従来の単層レジストでは解像限界が明らかになり、レジストを単層ではなく多層化することにより、膜厚が厚くしかも微細な高形状比パターンを形成する方法が提案されている。すなわち、第1層に有機高分子の厚膜を形成し、その上の第2層に薄膜のレジスト組成物層を形成したのち、第2のレジスト組成物に活性光線または放射線を照射し、現像する。それにより得られるパターンをマスクとして第1層の有機高分子を酸素プラズマエッチング(O2RIE)で異方エッチングすることにより矩形形状性の高いパターンを得ようとするものである(リン、ソリッドステートテクノロジー第24巻第73ぺ一ジ(1981)参照)。 With the high integration of LSI, the resolution limit of conventional single-layer resist becomes clear, and a method to form a high-profile pattern with a large film thickness and fineness by layering the resist instead of a single layer is proposed. Has been. That is, after forming a thick organic polymer film on the first layer and forming a thin resist composition layer on the second layer thereon, the second resist composition is irradiated with actinic rays or radiation and developed. To do. Using the pattern obtained as a mask, the organic polymer of the first layer is anisotropically etched by oxygen plasma etching (O 2 RIE) to obtain a pattern having a high rectangular shape (phosphorus, solid state) Technology 24, page 73 (1981)).

この2層レジスト法は、第2レジスト層を薄層化できるという利点により、高解像力、高アスペクト比、さらに広い焦点深度を付与することが可能である。
この場合、第2レジスト層はO2−RIE耐性が高くなければならないので、通常シリコン含有ポリマーが用いられている。特に分子設計の自由度が広がることや原材料の入手、合成の容易さ等から側鎖にシリコン原子を有する酸分解性基含有ビニルポリマーを用いる試みが多くなされている。
This two-layer resist method can provide a high resolution, a high aspect ratio, and a wider depth of focus due to the advantage that the second resist layer can be thinned.
In this case, since the second resist layer must have high O 2 -RIE resistance, a silicon-containing polymer is usually used. In particular, many attempts have been made to use an acid-decomposable group-containing vinyl polymer having a silicon atom in the side chain because of the increased degree of freedom in molecular design, the availability of raw materials, and the ease of synthesis.

例えば、メチルメタクリレートのシリコン誘導体を含有する単量体の重合によつて形成される物質を含む上位層から成る2層レジスト(特許文献1)、アクリル酸エステルポリマーのエステル部にシリコンを含有するレジスト組成物(特許文献2)、シリコン含有モノマー、無水マレイン酸、t−ブチルアクリレートからなるポリマーを有するレジスト組成物(特許文献3)、トリメチルシリル基を2つ有するアクリル系モノマーから得られるポリマーを用いたレジスト組成物(特許文献4)等が挙げられる。
特公平7-99435号 米国特許5856071号 欧州特許第494383号 米国特許第5998557号
For example, a two-layer resist composed of an upper layer containing a substance formed by polymerization of a monomer containing a silicon derivative of methyl methacrylate (Patent Document 1), a resist containing silicon in the ester portion of an acrylate polymer A composition (Patent Document 2), a resist composition having a polymer comprising a silicon-containing monomer, maleic anhydride and t-butyl acrylate (Patent Document 3), and a polymer obtained from an acrylic monomer having two trimethylsilyl groups were used. Examples thereof include a resist composition (Patent Document 4).
JP 7-99435 U.S. Pat. European Patent No. 494383 U.S. Pat.No. 5,998,557

しかし、このような従来のレジスト組成物においても、感度や、解像力、エッチング耐性について更なる改良が望まれていた。   However, even in such a conventional resist composition, further improvements in sensitivity, resolution, and etching resistance have been desired.

本発明の目的は、半導体デバイスの製造において、活性光線または放射線、特にArFやKrFを光源とする遠紫外線領域の露光に対応し得、感度、解像力、エッチング耐性などのレジスト諸特性に優れたポジ型レジスト組成物を提供することにある。   The object of the present invention is to support exposure in the far ultraviolet region using actinic rays or radiation, particularly ArF or KrF, as a light source in the manufacture of semiconductor devices, and is excellent in positive resist characteristics such as sensitivity, resolving power and etching resistance. It is to provide a mold resist composition.

本発明者らは、上記特性に留意し、鋭意検討した結果、本発明を完成させるに至った。即ち、本発明の目的は、以下の構成で達成することができる。
(1)(a)側鎖にシリコン原子を有し、かつアルカリ水溶液に不溶性又は難溶性で、酸の作用によりアルカリ水溶液に可溶となるポリマー、及び(b)活性光線又は放射線の照射により酸を発生する下記一般式(I)又は(II)で表される化合物を含有することを特徴とするポジ型レジスト組成物。
As a result of intensive investigations by paying attention to the above characteristics, the present inventors have completed the present invention. That is, the object of the present invention can be achieved by the following configuration.
(1) (a) a polymer having a silicon atom in the side chain and insoluble or hardly soluble in an alkaline aqueous solution and soluble in an alkaline aqueous solution by the action of an acid; and (b) an acid upon irradiation with actinic rays or radiation. A positive resist composition comprising a compound represented by the following general formula (I) or (II) that generates

Figure 2005037656
Figure 2005037656

一般式(I)及び(II)中、
1〜R3は、同じでも異なっていてもよく、水素原子、アルキル基、アルケニル基、アリール基若しくはアルコキシ基を表す。
4及びR5は、同じでも異なっていてもよく、水素原子、シアノ基、アルキル基、アリール基若しくはアルコキシ基を表す。
1及びY2は、同じでも異なっていてもよく、アルキル基、アリール基、アラルキル基又はヘテロ原子を含む芳香族基を表す。
mは、1〜4の整数を表す。mが2以上の場合に複数個存在するR1及びR2は、同じでも異なっていてもよい。
1〜R3、R4、R5、Y1及びY2の内のいずれか2つ以上が結合して環構造を形成してもよい。
また、R1〜R3、R4、R5、Y1及びY2のいずれかの位置で、連結基を介して結合し、一般式(I)又は(II)の構造を2つ以上有していてもよい。
-は、非求核性アニオンを表す。
(2) 前記(a)成分のポリマーが、下記一般式(1)で表される繰り返し単位、及び一般式(2a)と(2b)のうち少なくとも一つの繰り返し単位を有するポリマーであることを特徴とする前記(1)に記載のポジ型レジスト組成物。
In general formulas (I) and (II),
R 1 to R 3 may be the same or different and each represents a hydrogen atom, an alkyl group, an alkenyl group, an aryl group, or an alkoxy group.
R 4 and R 5 may be the same or different and each represents a hydrogen atom, a cyano group, an alkyl group, an aryl group, or an alkoxy group.
Y 1 and Y 2 may be the same or different and each represents an alkyl group, an aryl group, an aralkyl group or an aromatic group containing a hetero atom.
m represents an integer of 1 to 4. When m is 2 or more, a plurality of R 1 and R 2 may be the same or different.
Any two or more of R 1 to R 3 , R 4 , R 5 , Y 1 and Y 2 may be bonded to form a ring structure.
In addition, at any position of R 1 to R 3 , R 4 , R 5 , Y 1 and Y 2 , they are bonded via a linking group and have two or more structures of the general formula (I) or (II). You may do it.
X represents a non-nucleophilic anion.
(2) The polymer of the component (a) is a polymer having a repeating unit represented by the following general formula (1) and at least one repeating unit of the general formulas (2a) and (2b). The positive resist composition as described in (1) above.

Figure 2005037656
Figure 2005037656

式(1)中、R12〜R14は、それぞれ独立にアルキル基、ハロゲン原子、アルコキシ基、トリアルキルシリル基、又はトリアルキルシリルオキシ基を表す。nは0又は1を表す。 In formula (1), R < 12 > -R < 14 > represents an alkyl group, a halogen atom, an alkoxy group, a trialkylsilyl group, or a trialkylsilyloxy group each independently. n represents 0 or 1.

Figure 2005037656
Figure 2005037656

式(2a)中、Y3は 水素原子、アルキル基、シアノ基、又はハロゲン原子を表す。Lは単結合もしくは2価の連結基を表す。Qは酸で分解してカルボン酸を発生させることが可能な基を表す。 In formula (2a), Y 3 represents a hydrogen atom, an alkyl group, a cyano group, or a halogen atom. L represents a single bond or a divalent linking group. Q represents a group that can be decomposed with an acid to generate a carboxylic acid.

Figure 2005037656
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式(2b)中、X1とX2はそれぞれ独立に酸素原子、イオウ原子、−NH−、−NHSO2−から選ばれた基を表す。L11とL12はそれぞれ独立に単結合もしくは2価の連結基を表す。A2は、各々独立に、水素原子、シアノ基、水酸基、−COOH、−COOR15、−CO−NH−R16、アルキル基、アルコキシ基、又は−COOQを表す。(R15とR16はそれぞれ独立に、アルキル基を表す。)Qは酸で分解してカルボン酸を発生させることが可能な基を表す。
(3) 前記(a)成分のポリマーが、一般式(1)で表される繰り返し単位、及び一般式(2a)と(2b)のうち少なくとも一つの繰り返し単位、及び下記一般式(3)で表される繰り返し単位を有するポリマーであることを特徴とする前記(1)に記載のポジ型レジスト組成物。
In formula (2b), X 1 and X 2 each independently represent a group selected from an oxygen atom, a sulfur atom, —NH—, and —NHSO 2 —. L 11 and L 12 each independently represents a single bond or a divalent linking group. A 2 each independently represents a hydrogen atom, a cyano group, a hydroxyl group, —COOH, —COOR 15 , —CO—NH—R 16 , an alkyl group, an alkoxy group, or —COOQ. (R 15 and R 16 each independently represents an alkyl group.) Q represents a group capable of decomposing with an acid to generate a carboxylic acid.
(3) The polymer of the component (a) is a repeating unit represented by the general formula (1), at least one repeating unit of the general formulas (2a) and (2b), and the following general formula (3): The positive resist composition as described in (1) above, which is a polymer having a repeating unit represented.

Figure 2005037656
Figure 2005037656

式(3)中、Zは−O−又は−N(R17)−を表す。ここでR17は、水素原子、水酸基、アルキル基又は−OSO2−R18を表す。R18は、アルキル基、シクロアルキル基又は樟脳残基を表す。
(4) 前記の(a)成分のポリマーが、下記一般式(4)で表される繰り返し単位を有することを特徴とする前記(1)に記載のポジ型レジスト組成物。
In formula (3), Z represents —O— or —N (R 17 ) —. Here, R 17 represents a hydrogen atom, a hydroxyl group, an alkyl group, or —OSO 2 —R 18 . R 18 represents an alkyl group, a cycloalkyl group or a camphor residue.
(4) The positive resist composition as described in (1) above, wherein the polymer of the component (a) has a repeating unit represented by the following general formula (4).

Figure 2005037656
Figure 2005037656

式中、R0は水素原子、アルキル基、シアノ基、又はハロゲン原子を表す。L21は2〜4価の連結基を表す。R12〜R14は、それぞれ独立にアルキル基、ハロゲン原子、アルコキシ基、トリアルキルシリル基、又はトリアルキルシリルオキシ基を表す。lは1〜3の整数を表す。
(5) 前記ポジ型レジスト組成物が、さらに(c)酸補足剤として有機塩基性化合物を含有することを特徴とする前記(1)〜(4)のいずれかに記載のポジ型レジスト組成物。
In the formula, R 0 represents a hydrogen atom, an alkyl group, a cyano group, or a halogen atom. L 21 represents a divalent to tetravalent linking group. R 12 to R 14 each independently represents an alkyl group, a halogen atom, an alkoxy group, a trialkylsilyl group, or a trialkylsilyloxy group. l represents an integer of 1 to 3.
(5) The positive resist composition as described in any one of (1) to (4) above, wherein the positive resist composition further comprises (c) an organic basic compound as an acid scavenger. .

本発明のポジ型シリコン含有レジスト組成物は、遠紫外領域の露光に対応し得、0.2μm以下の微細パターンにおける感度、解像力、エッチング耐性に優れる。従って、本発明の組成物は、超微細な回路を有する半導体基板の量産製造用に極めて好適に用いられる。   The positive silicon-containing resist composition of the present invention can cope with exposure in the far ultraviolet region, and is excellent in sensitivity, resolution, and etching resistance in a fine pattern of 0.2 μm or less. Therefore, the composition of the present invention is very suitably used for mass production of semiconductor substrates having ultrafine circuits.

以下、本発明の実施の形態を明らかにするが、本発明はこれに限定されない。
尚、本明細書における基(原子団)の表記において、置換及び無置換を記していない表記は、置換基を有さないものと共に置換基を有するものをも包含するものである。例えば「アルキル基」とは、置換基を有さないアルキル基(無置換アルキル基)のみならず、置換基を有するアルキル基(置換アルキル基)をも包含するものである。
Hereinafter, although embodiments of the present invention will be clarified, the present invention is not limited thereto.
In addition, in the description of group (atomic group) in this specification, the description which does not describe substitution and non-substitution includes what has a substituent with what does not have a substituent. For example, the “alkyl group” includes not only an alkyl group having no substituent (unsubstituted alkyl group) but also an alkyl group having a substituent (substituted alkyl group).

まず、本発明に用いられる(a)成分である、側鎖にシリコン原子を有し、かつアルカリ水溶液に不溶性又は難溶性で、酸の作用によりアルカリ水溶液に可溶となるポリマー(以下、「シリコン原子含有酸分解性ポリマー」あるいは「酸分解性ポリマー」とも称する)について説明する。本ポリマーは下記に示すポリマーの形態で用いられる。
すなわち、
1) 一般式(1)で示される繰り返し単位と、一般式(2a)で示される繰り返し単位及び(2b)で示される繰り返し単位のうち少なくとも一つとを必須成分とする共重合ポリマー
2) 一般式(1)で示される繰り返し単位と、一般式(2a)で示される繰り返し単位及び(2b)で示される繰り返し単位のうち少なくとも一つと、一般式(3)で示される繰り返し単位とを必須成分とする共重合ポリマー
3) 一般式(4)で示される繰り返し単位を含有するホモポリマー、または他のモノマー成分をさらに含有する共重合ポリマーである。
First, the component (a) used in the present invention is a polymer having a silicon atom in a side chain, insoluble or hardly soluble in an aqueous alkali solution, and soluble in an aqueous alkali solution by the action of an acid (hereinafter referred to as “silicon”). "Atom-containing acid-decomposable polymer" or "acid-decomposable polymer") will be described. This polymer is used in the form of the polymer shown below.
That is,
1) Copolymer having as an essential component a repeating unit represented by the general formula (1) and at least one of the repeating unit represented by the general formula (2a) and the repeating unit represented by (2b)
2) The repeating unit represented by the general formula (1), at least one of the repeating unit represented by the general formula (2a) and the repeating unit represented by (2b), and the repeating unit represented by the general formula (3) Copolymer with essential component
3) A homopolymer containing the repeating unit represented by the general formula (4), or a copolymer polymer further containing another monomer component.

一般式(1)において、R12〜R14は、それぞれ独立にアルキル基、ハロゲン原子(Cl、Br、Iなど)、アルコキシ基、トリアルキルシリル基、トリアルキルシリルオキシ基から選ばれる基を表す。 In the general formula (1), R 12 to R 14 each independently represents a group selected from an alkyl group, a halogen atom (Cl, Br, I, etc.), an alkoxy group, a trialkylsilyl group, and a trialkylsilyloxy group. .

上記アルキル基としては、炭素数1〜10の直鎖または分岐のアルキル基が好ましく、より好ましくは炭素数1〜6の直鎖または分岐のアルキル基であり、更に好ましくはメチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、i−ブチル基、s−ブチル基、t−ブチル基、クロロメチル基、ブロモメチル基、ヨードメチル基等のハロアルキル基が挙げられる。   The alkyl group is preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, more preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, still more preferably a methyl group, an ethyl group, Examples thereof include haloalkyl groups such as n-propyl group, i-propyl group, n-butyl group, i-butyl group, s-butyl group, t-butyl group, chloromethyl group, bromomethyl group and iodomethyl group.

アルコキシ基としては、炭素数1〜6の直鎖または分岐のアルコキシ基であり、更に好ましくはメトキシ基、エトキシ基、n−プロピルオキシ基、i−プロピルオキシ基、n−ブトキシ基、i−ブトキシ基、s−ブトキシ基、t−ブトキシ基であり、中でも特に好ましいのはメトキシ基とエトキシ基である。   The alkoxy group is a linear or branched alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, and more preferably a methoxy group, an ethoxy group, an n-propyloxy group, an i-propyloxy group, an n-butoxy group, or an i-butoxy group. Group, s-butoxy group and t-butoxy group, and particularly preferred are methoxy group and ethoxy group.

トリアルキルシリル基のアルキル基としては炭素数1〜6の直鎖または分岐のアルキル基であり、更に好ましくはメチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、i−ブチル基、s−ブチル基、t−ブチル基であり、中でも最も好ましいのはメチル基である。   The alkyl group of the trialkylsilyl group is a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and more preferably a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an i-propyl group, an n-butyl group, i -Butyl group, s-butyl group, and t-butyl group, and most preferred is a methyl group.

トリアルキルシリルオキシ基のアルキル基としては炭素数1〜6の直鎖または分岐のアルキル基であり、更に好ましくはメチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、i−ブチル基、s−ブチル基、t−ブチル基であり、中でも最も好ましいのはメチル基である。   The alkyl group of the trialkylsilyloxy group is a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and more preferably a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an i-propyl group, an n-butyl group, An i-butyl group, an s-butyl group, and a t-butyl group are preferable, and a methyl group is most preferable among them.

nは0または1を表す。   n represents 0 or 1.

上記一般式(1)で表される繰り返し単位の具体例としては、以下のものが挙げられるが、本発明はこれらの具体例に限定されるものではない。   Specific examples of the repeating unit represented by the general formula (1) include the following, but the present invention is not limited to these specific examples.

Figure 2005037656
Figure 2005037656

一般式(2a)において、Y3は水素原子、炭素数1〜3のアルキル基、シアノ基、ハロゲン原子(Cl、Br、Iなど)であり、より好ましくは水素原子、炭素数1〜3のアルキル基であり、特に好ましくは水素原子、メチル基である。 In the general formula (2a), Y 3 is a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, a cyano group, or a halogen atom (Cl, Br, I, etc.), more preferably a hydrogen atom, having 1 to 3 carbon atoms. An alkyl group, particularly preferably a hydrogen atom or a methyl group.

Lは単結合もしくは2価の連結基を表す。
Qは酸で分解してカルボン酸を発生させることが可能な基を表す。
L represents a single bond or a divalent linking group.
Q represents a group that can be decomposed with an acid to generate a carboxylic acid.

Qとして具体的には、t−ブチル基、t−アミル基等の3級アルキル基、イソボロニル基、1−エトキシエチル基、1−ブトキシエチル基、1−イソブトキシエチル基、1−シクロヘキシルオキシエチル基等の1−アルコキシエチル基、1−メトキシメチル基、1−エトキシメチル基等のアルコキシメチル基、テトラヒドロピラニル基、テトラヒドロフルフリル基、トリアルキルシリル基、3−オキソシクロヘキシル基、2−メチル−アダマンチル基、メバロニックラクトン残基、2−(γ−ブチロラクトニルオキシカルボニル)−2−プロピル基等を挙げることができる。   Specific examples of Q include tertiary alkyl groups such as t-butyl group and t-amyl group, isobornyl group, 1-ethoxyethyl group, 1-butoxyethyl group, 1-isobutoxyethyl group, 1-cyclohexyloxyethyl. Groups such as 1-alkoxyethyl group, 1-methoxymethyl group, 1-ethoxymethyl group and other alkoxymethyl groups, tetrahydropyranyl group, tetrahydrofurfuryl group, trialkylsilyl group, 3-oxocyclohexyl group, 2-methyl -Adamantyl group, mevalonic lactone residue, 2- (γ-butyrolactonyloxycarbonyl) -2-propyl group and the like can be mentioned.

上記一般式(2a)で表される繰り返し単位の具体例としては、以下のものが挙げられるが、本発明はこれらの具体例に限定されるものではない。   Specific examples of the repeating unit represented by the general formula (2a) include the following, but the present invention is not limited to these specific examples.

Figure 2005037656
Figure 2005037656

Figure 2005037656
Figure 2005037656

一般式(2b)において、X1とX2はそれぞれ独立に酸素原子、イオウ原子、−NH−、−NHSO2−から選ばれた基を表す。
11とL12はそれぞれ独立に単結合もしくは2価の連結基を表す。
In the general formula (2b), X 1 and X 2 each independently represent a group selected from an oxygen atom, a sulfur atom, —NH—, and —NHSO 2 —.
L 11 and L 12 each independently represents a single bond or a divalent linking group.

上記L11とL12における2価の連結基としては、アルキレン基、エーテル基、チオエーテル基、カルボニル基、エステル基、アミド基、スルフォンアミド基、ウレタン基、ウレア基よりなる群から選択される単独あるいは2つ以上の基の組み合わせが挙げられる。 The divalent linking group in L 11 and L 12 is a single group selected from the group consisting of an alkylene group, an ether group, a thioether group, a carbonyl group, an ester group, an amide group, a sulfonamide group, a urethane group, and a urea group. Or the combination of two or more groups is mentioned.

上記L11およびL12におけるアルキレン基としては、下記式で表される基を挙げることができる。 Examples of the alkylene group in L 11 and L 12 include groups represented by the following formulas.

−〔C(Ra )(Rb )〕r
式中、Ra 、Rb は、水素原子、アルキル基、ハロゲン原子、水酸基、アルコキシ基を表し、両者は同一でも異なっていてもよい。アルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基等の低級アルキル基が好ましく、更に好ましくはメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基から選択される。アルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基等の炭素数1〜4個のものを挙げることができる。ハロゲン原子としては、塩素原子、臭素原子、フッ素原子、沃素原子等を挙げることができる。rは1〜10の整数を表す。アルキル基及びアルコキシ基が有していてもよい置換基としては、水酸基、ハロゲン原子、アルコキシ基を挙げることができる。
− [C (R a ) (R b )] r
In the formula, R a and R b represent a hydrogen atom, an alkyl group, a halogen atom, a hydroxyl group, or an alkoxy group, and both may be the same or different. The alkyl group is preferably a lower alkyl group such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, or a butyl group, and more preferably selected from a methyl group, an ethyl group, a propyl group, and an isopropyl group. Examples of the alkoxy group include those having 1 to 4 carbon atoms such as a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, and a butoxy group. Examples of the halogen atom include a chlorine atom, a bromine atom, a fluorine atom, and an iodine atom. r represents an integer of 1 to 10. Examples of the substituent that the alkyl group and the alkoxy group may have include a hydroxyl group, a halogen atom, and an alkoxy group.

一般式(2b)において、A2は、各々独立に、水素原子、シアノ基、水酸基、−COOH、−COOR15、−CO−NH−R16、アルキル基、アルコキシ基、又は−COOQを表す。(R15、R16はそれぞれ独立に、アルキル基を表す。)
2、R15、R16における、アルキル基は置換基を有していてもよく、炭素数1〜10の直鎖または分岐のアルキル基が好ましく、より好ましくは炭素数1〜6の直鎖または分岐のアルキル基であり、更に好ましくはメチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、i−ブチル基、s−ブチル基、t−ブチル基である。同じくアルコキシ基としては、炭素数1〜6の直鎖または分岐のアルコキシ基であり、更に好ましくはメトキシ基、エトキシ基、n−プロピルオキシ基、i−プロピルオキシ基、n−ブトキシ基、i−ブトキシ基、s−ブトキシ基、t−ブトキシ基であり、中でも特に好ましいのはメトキシとエトキシ基である。
In General Formula (2b), each A 2 independently represents a hydrogen atom, a cyano group, a hydroxyl group, —COOH, —COOR 15 , —CO—NH—R 16 , an alkyl group, an alkoxy group, or —COOQ. (R 15 and R 16 each independently represents an alkyl group.)
The alkyl group in A 2 , R 15 and R 16 may have a substituent, and is preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, more preferably a linear chain having 1 to 6 carbon atoms. Or it is a branched alkyl group, More preferably, they are a methyl group, an ethyl group, n-propyl group, i-propyl group, n-butyl group, i-butyl group, s-butyl group, and t-butyl group. Similarly, the alkoxy group is a linear or branched alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, and more preferably a methoxy group, an ethoxy group, an n-propyloxy group, an i-propyloxy group, an n-butoxy group, an i- A butoxy group, an s-butoxy group, and a t-butoxy group, and particularly preferred are a methoxy group and an ethoxy group.

Qは酸で分解してカルボン酸を発生させることが可能な基を表す。   Q represents a group that can be decomposed with an acid to generate a carboxylic acid.

同じくQは、繰り返し単位(2a)のQと同様な基が挙げられる。   Similarly, Q is the same group as Q of the repeating unit (2a).

上記一般式(2b)で表される繰り返し単位の具体例としては、以下のものが挙げられるが、本発明はこれらの具体例に限定されるものではない。   Specific examples of the repeating unit represented by the general formula (2b) include the following, but the present invention is not limited to these specific examples.

Figure 2005037656
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一般式(3)において、Zは、−O−又は−N(R17)−を表す。
ここでR17は、水素原子、水酸基、アルキル基又は−OSO2−R18を表す。
18は、アルキル基、シクロアルキル基又は樟脳残基を表す。
In the general formula (3), Z represents —O— or —N (R 17 ) —.
Here, R 17 represents a hydrogen atom, a hydroxyl group, an alkyl group, or —OSO 2 —R 18 .
R 18 represents an alkyl group, a cycloalkyl group or a camphor residue.

上記R17及びR18におけるアルキル基としては、炭素数1〜10個の直鎖状あるいは分岐状アルキル基が好ましく、より好ましくは炭素数1〜6個の直鎖状あるいは分岐状アルキル基であり、更に好ましくはメチル基、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、sec−ブチル基、t−ブチル基、トリフルオロメチル基、ナノフルオロブチル基、ペンタデカフルオロオクチル基、トリクロロメチル基等のハロアルキル基を挙げることができる。
上記R18におけるシクロアルキル基としては、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロオクチル基等を挙げることができる。
The alkyl group in R 17 and R 18 is preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, more preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms. More preferably, methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, sec-butyl group, t-butyl group, trifluoromethyl group, nanofluorobutyl group, pentadecafluorooctyl group, A haloalkyl group such as a trichloromethyl group can be mentioned.
Examples of the cycloalkyl group for R 18 include a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, and a cyclooctyl group.

17及びR18としてのアルキル基、R18としてのシクロアルキル基又は樟脳残基は置換基を有していてもよい。このような置換基としては、例えば、水酸基、カルボキシル基、シアノ基、ハロゲン原子(例えば、塩素原子、臭素原子、フッソ素原子、沃素原子)、アルコキシ基(好ましくは炭素数1〜4、例えばメトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基等)、アシル基(好ましくは炭素数2〜5、例えば、ホルミル基、アセチル基等)、アシルオキシ基(好ましくは炭素数2〜5、例えばアセトキシ基)、アリール基(好ましくは炭素数6〜14、例えばフェニル基)等を挙げることができる。 The alkyl group as R 17 and R 18 , the cycloalkyl group as R 18 , or the camphor residue may have a substituent. Examples of such a substituent include a hydroxyl group, a carboxyl group, a cyano group, a halogen atom (for example, a chlorine atom, a bromine atom, a fluorine atom, and an iodine atom), an alkoxy group (preferably having 1 to 4 carbon atoms, for example, methoxy Group, ethoxy group, propoxy group, butoxy group, etc.), acyl group (preferably having 2 to 5 carbon atoms, such as formyl group, acetyl group, etc.), acyloxy group (preferably having 2 to 5 carbon atoms, such as acetoxy group), An aryl group (preferably having 6 to 14 carbon atoms, for example, a phenyl group) and the like can be mentioned.

上記一般式(3)で表される繰り返し単位の具体例としては、以下のものが挙げられるが、本発明はこれらの具体例に限定されるものではない。   Specific examples of the repeating unit represented by the general formula (3) include the following, but the present invention is not limited to these specific examples.

Figure 2005037656
Figure 2005037656

Figure 2005037656
Figure 2005037656

本発明の(a)成分として用いられる、上記1)の形態において、一般式(1)で表される繰り返し単位と、一般式(2a)と(2b)のうち少なくとも一つの繰り返し単位の含有量は、レジストの酸素プラズマエッチング耐性、基板密着性等や、感度、プロファイル、解像力等のレジスト性能を勘案して適宜設定することができる。   In the form of the above 1), used as the component (a) of the present invention, the content of the repeating unit represented by the general formula (1) and at least one repeating unit of the general formulas (2a) and (2b) Can be set as appropriate in consideration of resist performance such as oxygen plasma etching resistance of the resist, substrate adhesion, sensitivity, profile, and resolving power.

一般式(1)で表される繰り返し単位の含有量は10〜90モル%であり、好ましくは15〜70モル%、さらに好ましくは20〜50モル%である。また繰り返し単位(2a)と(2b)のうち少なくとも一つの繰り返し単位の含有量は、10〜90モル%であり、さらに好ましくは25〜50モル%である。   Content of the repeating unit represented by General formula (1) is 10-90 mol%, Preferably it is 15-70 mol%, More preferably, it is 20-50 mol%. The content of at least one repeating unit among the repeating units (2a) and (2b) is 10 to 90 mol%, more preferably 25 to 50 mol%.

また、本発明の(a)成分として用いられる、上記2)の形態において、一般式(1)で表される繰り返し単位と、一般式(2a)と(2b)のうち少なくとも一つの繰り返し単位にさらに一般式(3)で表される繰り返し単位を含有する酸分解性ポリマーにおいても、上記と同様の観点から、その繰り返し単位の含有量を適宜設定することができる。   In addition, in the form of 2) used as the component (a) of the present invention, the repeating unit represented by the general formula (1) and at least one repeating unit of the general formulas (2a) and (2b) Furthermore, also in the acid-decomposable polymer containing the repeating unit represented by the general formula (3), the content of the repeating unit can be appropriately set from the same viewpoint as described above.

一般式(1)で表される繰り返し単位の含有量は10〜90モル%であり、好ましくは15〜70モル%、さらに好ましくは20〜50モル%である。また、繰り返し単位(2a)と(2b)のうち少なくとも一つの繰り返し単位の含有量は、5〜50モル%であり、好ましくは10〜40%である。   Content of the repeating unit represented by General formula (1) is 10-90 mol%, Preferably it is 15-70 mol%, More preferably, it is 20-50 mol%. Further, the content of at least one repeating unit among the repeating units (2a) and (2b) is 5 to 50 mol%, preferably 10 to 40%.

繰り返し単位(3)の含有量は、10〜90モル%であり、好ましくは15〜70モル%、さらに好ましくは20〜60%である。   Content of a repeating unit (3) is 10-90 mol%, Preferably it is 15-70 mol%, More preferably, it is 20-60%.

次に一般式(4)について説明する。   Next, general formula (4) will be described.

一般式(4)において、R0は式(2a)におけるY3と同義であり、R12〜R14は式(1)におけるR12〜R14と同義である。 In the general formula (4), R 0 has the same meaning as Y 3 in the formula (2a), R 12 ~R 14 has the same meaning as R 12 to R 14 in the formula (1).

21は2〜4価の連結基を表し、具体的には、アルキレン基、シクロアルキレン基、フェニレン基、アリーレン基、アラルキレン基、またはこれらの基を組合せた基を表し、さらに、連結基の途中に−O−構造、−COO−構造、−O(CO)−構造を含んでいてもよい。 L 21 represents a divalent to tetravalent linking group, specifically, an alkylene group, a cycloalkylene group, a phenylene group, an arylene group, an aralkylene group, or a group obtained by combining these groups. An —O— structure, —COO— structure, or —O (CO) — structure may be included in the middle.

上記連結基は置換基を有していてもよく、置換基としては、たとえばCl、Br等のハロゲン原子、−CN基、−OH基、アミノ基、炭素数1〜4のアルキル基、炭素数3〜8のシクロアルキル基、炭素数1〜4のアルコキシ基、炭素数6〜12のアリール基、炭素数7〜14のアラルキル基等が挙げられる。   The linking group may have a substituent. Examples of the substituent include a halogen atom such as Cl and Br, a —CN group, an —OH group, an amino group, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and a carbon number. A C3-C8 cycloalkyl group, a C1-C4 alkoxy group, a C6-C12 aryl group, a C7-C14 aralkyl group, etc. are mentioned.

21が2価の連結基の場合、好ましくは炭素数1〜8のアルキレン基、フェニレン基、またはこれらの基を組合せた基であり、特に好ましくは炭素数1〜6のアルキレン基(メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、−C(CH32−CH2−基、−C(CH32−CH2CH2−基等)である。 When L 21 is a divalent linking group, it is preferably an alkylene group having 1 to 8 carbon atoms, a phenylene group, or a group obtained by combining these groups, particularly preferably an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms (methylene group). An ethylene group, a propylene group, a butylene group, a —C (CH 3 ) 2 —CH 2 — group, a —C (CH 3 ) 2 —CH 2 CH 2 — group, and the like.

21が3価の連結基の場合、好ましくは炭素数1〜10のアルキレン基、フェニレン基、またはこれらの基を組合せた基であり、特に好ましくは、下記に示す3価の基である。 When L 21 is a trivalent linking group, it is preferably an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, a phenylene group, or a group obtained by combining these groups, and particularly preferably a trivalent group shown below.

Figure 2005037656
Figure 2005037656

21が4価の連結基の場合、好ましくは炭素数1〜10のアルキレン基、フェニレン基、またはこれらの基を組み合せた基であり、特に好ましくは、下記に示す4価の基である。 When L 21 is a tetravalent linking group, it is preferably an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, a phenylene group, or a group obtained by combining these groups, and particularly preferably a tetravalent group shown below.

Figure 2005037656
Figure 2005037656

lは1〜3の整数を表す。   l represents an integer of 1 to 3.

一般式(4)で表される繰り返し単位において、シリコン原子が繰り返し単位中におけるエステル基のエーテル酸素のβ-位にある場合は、本繰り返し単位のみで酸分解性基としても機能する。この場合、(a)成分のポリマーはこれ以外に酸分解性基を含むポリマー成分を含有してもよいし、しなくてもよい。   In the repeating unit represented by the general formula (4), when the silicon atom is in the β-position of the ether oxygen of the ester group in the repeating unit, only this repeating unit functions as an acid-decomposable group. In this case, the polymer of component (a) may or may not contain a polymer component containing an acid-decomposable group.

また、シリコン原子が繰り返し単位中におけるエステル基のエーテル酸素のβ-位以外にある場合は、(a)成分のポリマーはこれ以外に酸分解性基を含むポリマー成分を含有する。これらの酸分解性基含有ポリマー成分としては、上記一般式(2a)、(2b)の説明で挙げたものと同じものがあげられる。   In addition, when the silicon atom is other than the β-position of the ether oxygen of the ester group in the repeating unit, the polymer of the component (a) contains a polymer component containing an acid-decomposable group in addition to this. Examples of these acid-decomposable group-containing polymer components are the same as those mentioned in the description of the general formulas (2a) and (2b).

一般式(4)で表される繰り返し単位の具体例としては、以下のものが挙げられるが、本発明はこれらの具体例に限定されるものではない。   Specific examples of the repeating unit represented by the general formula (4) include the following, but the present invention is not limited to these specific examples.

Figure 2005037656
Figure 2005037656

一般式(4)で表される繰り返し単位が酸分解性基として機能する場合、(a)成分のポリマー中における一般式(4)で表される繰り返し単位の含有量は、レジストの酸素プラズマエッチング耐性、基板密着性等や、感度、プロファイル、解像力等のレジスト性能を勘案して適宜設定することができる。   When the repeating unit represented by the general formula (4) functions as an acid-decomposable group, the content of the repeating unit represented by the general formula (4) in the polymer of the component (a) is determined by oxygen plasma etching of the resist. It can be appropriately set in consideration of resist performance such as resistance, substrate adhesion, sensitivity, profile, and resolving power.

一般式(4)で表される繰り返し単位の含有量は好ましくは10〜100%であり、さらに好ましくは20〜90%であり、特に好ましくは25〜80%である。   The content of the repeating unit represented by the general formula (4) is preferably 10 to 100%, more preferably 20 to 90%, and particularly preferably 25 to 80%.

また、一般式(4)で表される繰り返し単位が酸分解性基として機能しない場合も同様に一般式(4)のポリマー中の含有量は適宜設定されるが、好ましくは10〜90モル%であり、好ましくは15〜70モル%、さらに好ましくは20〜50モル%である。   Further, when the repeating unit represented by the general formula (4) does not function as an acid-decomposable group, the content in the polymer of the general formula (4) is similarly set as appropriate, but preferably 10 to 90 mol%. Preferably, it is 15-70 mol%, More preferably, it is 20-50 mol%.

また繰り返し単位(2a)と(2b)のうち少なくとも一つの繰り返し単位単位の含有量は、10〜90モル%であり、さらに好ましくは25〜50モル%である。   The content of at least one repeating unit among the repeating units (2a) and (2b) is 10 to 90 mol%, more preferably 25 to 50 mol%.

本発明に用いられる(a)成分のポリマーは、一般式(1)、(2a)、(2b)、(3)、(4)で表される繰り返し単位のほかにも製膜性、密着性、現像性等を向上させる目的でさらに他の繰り返し単位を含有する共重合体であってもよい。   In addition to the repeating units represented by the general formulas (1), (2a), (2b), (3), and (4), the polymer of the component (a) used in the present invention is a film forming property and adhesion. Further, it may be a copolymer containing other repeating units for the purpose of improving developability and the like.

このような他の繰り返し単位に相当する単量体として、例えばアクリル酸エステル類、メタクリル酸エステル類、アクリルアミド類、メタクリルアミド類、アリル化合物、ビニルエーテル類、ビニルエステル類等から選ばれる付加重合性不飽和結合を1個有する化合物が挙げられる。   As the monomer corresponding to such other repeating unit, for example, an addition polymerizable non-polymerization selected from acrylic acid esters, methacrylic acid esters, acrylamides, methacrylamides, allyl compounds, vinyl ethers, vinyl esters and the like. A compound having one saturated bond is exemplified.

具体的にはたとえば、アクリル酸エステル類、例えばアルキル(アルキル基の炭素原子数は1〜10のものが好ましい)アクリレート(例えば、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸アミル、アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸エチルヘキシル、アクリル酸オクチル、アクリル酸−t−オクチル、クロルエチルアクリレート、トリメチロールプロパンモノアクリレート、ペンタエリスリトールモノアクリレート、べンジルアクリレート、メトキシベンジルアクリレート、フルフリルアクリレート、テトラヒドロフルフリルアクリレート等);
メタクリル酸エステル類、例えばアルキル(アルキル基の炭素原子数は1〜10のものが好ましい。)メタクリレート(例えばメチルメタクリレート、エチルメタクリレート、プロピルメタクリレート、イソプロピルメタクリレート、アミルメタクリレート、ヘキシルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、ベンジルメタクリレート、クロルベンジルメタクリレート、オクチルメタクリレート、トリメチロールプロパンモノメタクリレート、ペンタエリスリトールモノメタクリレート、フルフリルメタクリレート、テトラヒドロフルフリルメタクリレート等);
アクリルアミド類、例えばアクリルアミド、N−アルキルアクリルアミド(アルキル基としては炭素原子数1〜10のもの、例えばメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、t−ブチル基、ヘプチル基、オクチル基、シクロヘキシル基、ヒドロキシエチル基等がある。)、N,N−ジアルキルアクリルアミド(アルキル基としては炭素原子数1〜10のもの、例えばメチル基、エチル基、ブチル基、イソブチル基、エチルヘキシル基、シクロヘキシル基等がある。)、N−ヒドロキシエチル−N−メチルアクリルアミド、N−2−アセトアミドエチル−N−アセチルアクリルアミド等;
Specifically, for example, acrylic acid esters, for example, alkyl (the alkyl group preferably has 1 to 10 carbon atoms) acrylate (for example, methyl acrylate, ethyl acrylate, propyl acrylate, amyl acrylate, acrylic Cyclohexyl acid, ethylhexyl acrylate, octyl acrylate, tert-octyl acrylate, chloroethyl acrylate, trimethylolpropane monoacrylate, pentaerythritol monoacrylate, benzyl acrylate, methoxybenzyl acrylate, furfuryl acrylate, tetrahydrofurfuryl acrylate etc);
Methacrylic acid esters, for example, alkyl (the alkyl group preferably has 1 to 10 carbon atoms) methacrylate (for example, methyl methacrylate, ethyl methacrylate, propyl methacrylate, isopropyl methacrylate, amyl methacrylate, hexyl methacrylate, cyclohexyl methacrylate, benzyl methacrylate) Chlorobenzyl methacrylate, octyl methacrylate, trimethylolpropane monomethacrylate, pentaerythritol monomethacrylate, furfuryl methacrylate, tetrahydrofurfuryl methacrylate, etc.);
Acrylamides such as acrylamide, N-alkylacrylamide (alkyl groups having 1 to 10 carbon atoms, such as methyl group, ethyl group, propyl group, butyl group, t-butyl group, heptyl group, octyl group, cyclohexyl group) , Hydroxyethyl group, etc.), N, N-dialkylacrylamide (alkyl groups having 1 to 10 carbon atoms such as methyl, ethyl, butyl, isobutyl, ethylhexyl, cyclohexyl, etc.) N-hydroxyethyl-N-methylacrylamide, N-2-acetamidoethyl-N-acetylacrylamide and the like;

メタクリルアミド類、例えばメタクリルアミド、N−アルキルメタクリルアミド(アルキル基としては炭素原子数1〜10のもの、例えばメチル基、エチル基、t−ブチル基、エチルヘキシル基、ヒドロキシエチル基、シクロヘキシル基等がある。)、N,N−ジアルキルメタクリルアミド(アルキル基としてはエチル基、プロピル基、ブチル基等がある。)、N−ヒドロキシエチル−N−メチルメタクリルアミド等;
アリル化合物、例えばアリルエステル類(例えば酢酸アリル、カプロン酸アリル、カプリル酸アリル、ラウリン酸アリル、パルミチン酸アリル、ステアリン酸アリル、安息香酸アリル、アセト酢酸アリル、乳酸アリル等)、アリルオキシエタノール等;
ビニルエーテル類、例えばアルキルビニルエーテル(例えばヘキシルビニエーテル、オクチルビニルエーテル、デシルビニルエーテル、エチルヘキシルビニルエーテル、メトキシエチルビニルエーテル、エトキシエチルビニルエーテル、クロルエチルビニルエーテル、1−メチル−2,2−ジメチルプロピルビニルエーテル、2−エチルブチルビニルエーテル、ヒドロキシエチルビニルエーテル、ジエチレングリコールビニルエーテル、ジメチルアミノエチルビニルエーテル、ジエチルアミノエチルビニルエーテル、ブチルアミノエチルビニルエーテル、ベンジルビニルエーテル、テトラヒドロフルフリルビニルニーテル等);
ビニルエステル類、例えばビニルブチレート、ビニルイソブチレート、ビニルトリメチルアセテート、ビニルジエチルアセテート、ビニルバレート、ビニルカプロエート、ビニルクロルアセテート、ビニルジクロルアセテート、ビニルメトキシアセテート、ビニルブトキシアセテート、ビニルアセトアセテート、ビニルラクテート、ビニル−β−フェニルブチレート、ビニルシクロヘキシルカルボキシレート等;
イタコン酸ジアルキル類(例えばイタコン酸ジメチル、イタコン酸ジエチル、イタコン酸ジブチル等);フマール酸のジアルキルエステル類(例えばジブチルフマレート等)又はモノアルキルエステル類;
アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、イタコン酸、無水マレイン酸、マレイミド、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、マレイロニトリル等がある。
Methacrylamides such as methacrylamide, N-alkyl methacrylamide (alkyl groups having 1 to 10 carbon atoms such as methyl, ethyl, t-butyl, ethylhexyl, hydroxyethyl, cyclohexyl, etc.) N, N-dialkylmethacrylamide (there are alkyl groups such as ethyl, propyl and butyl), N-hydroxyethyl-N-methylmethacrylamide and the like;
Allyl compounds such as allyl esters (eg allyl acetate, allyl caproate, allyl caprylate, allyl laurate, allyl palmitate, allyl stearate, allyl benzoate, allyl acetoacetate, allyl lactate, etc.), allyloxyethanol, etc .;
Vinyl ethers such as alkyl vinyl ethers (eg hexyl vinyl ether, octyl vinyl ether, decyl vinyl ether, ethyl hexyl vinyl ether, methoxyethyl vinyl ether, ethoxyethyl vinyl ether, chloroethyl vinyl ether, 1-methyl-2,2-dimethylpropyl vinyl ether, 2-ethylbutyl vinyl ether Hydroxyethyl vinyl ether, diethylene glycol vinyl ether, dimethylaminoethyl vinyl ether, diethylaminoethyl vinyl ether, butylaminoethyl vinyl ether, benzyl vinyl ether, tetrahydrofurfuryl vinyl knee, etc.);
Vinyl esters such as vinyl butyrate, vinyl isobutyrate, vinyl trimethyl acetate, vinyl diethyl acetate, vinyl valate, vinyl caproate, vinyl chloroacetate, vinyl dichloroacetate, vinyl methoxyacetate, vinyl butoxyacetate, vinyl acetoacetate Vinyl lactate, vinyl-β-phenylbutyrate, vinylcyclohexylcarboxylate and the like;
Dialkyl itaconates (eg, dimethyl itaconate, diethyl itaconate, dibutyl itaconate, etc.); dialkyl esters of fumaric acid (eg, dibutyl fumarate) or monoalkyl esters;
Examples include acrylic acid, methacrylic acid, crotonic acid, itaconic acid, maleic anhydride, maleimide, acrylonitrile, methacrylonitrile, and maleilonitrile.

その他にも、上記種々の繰り返し単位と共重合可能である付加重合性の不飽和化合物であればよい。   In addition, any addition-polymerizable unsaturated compound that can be copolymerized with the above various repeating units may be used.

本発明に用いられる(a)成分のポリマーの重量平均分子量は、特に制限はないが、後述する(b)成分及び/又は(c)成分として用いられる光酸発生剤やその他の添加剤との相溶性、有機溶剤性、製膜性等から、1000〜100万が好ましく、さらには000〜10万が好ましい。   The weight average molecular weight of the polymer of the component (a) used in the present invention is not particularly limited, but with the photoacid generator and other additives used as the component (b) and / or (c) described later. From compatibility, organic solvent property, film forming property, etc., 1000-1 million are preferable, Furthermore, 000-100,000 are preferable.

また、本発明に用いられる(a)成分のポリマーは、単独で用いてもよいし、2種類以上混合して用いてもよい。(a)成分のポリマーの使用量は、レジスト組成物の全重量(溶媒を除く)を基準として40〜99重量%、好ましくは60〜98重量%である。   In addition, the polymer of component (a) used in the present invention may be used alone or in combination of two or more. The amount of the component (a) polymer used is 40 to 99% by weight, preferably 60 to 98% by weight, based on the total weight of the resist composition (excluding the solvent).

以下に本発明に用いられる(a)成分のポリマーの具体例を示すが、これらに限定されるものではない。括弧に付されている数字はモル分率である。   Although the specific example of the polymer of the (a) component used for this invention below is shown, it is not limited to these. The numbers in parentheses are mole fractions.

Figure 2005037656
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(b)活性光線又は放射線の照射により酸を発生する前記一般式(I)又は(II)で表される化合物(光酸発生剤とも称する)
活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物とは、赤外線、可視光、紫外光、遠紫外光等の活性光線、X線、電子線等の放射線の照射により酸を発生する化合物である。
(B) A compound represented by the general formula (I) or (II) that generates an acid upon irradiation with an actinic ray or radiation (also referred to as a photoacid generator).
The compound that generates an acid upon irradiation with an actinic ray or radiation is a compound that generates an acid upon irradiation with an actinic ray such as infrared rays, visible light, ultraviolet light, or far ultraviolet light, or radiation such as X-rays or electron beams.

一般式(I)及び(II)中、R1〜R3は、同じでも異なっていてもよく、水素原子、アルキル基、アルケニル基、アリール基若しくはアルコキシ基を表す。R4及びR5は、同じでも異なっていてもよく、水素原子、シアノ基、アルキル基、アリール基若しくはアルコキシ基を表す。
1及びY2は、同じでも異なっていてもよく、アルキル基、アリール基、アラルキル基又はヘテロ原子を含む芳香族基を表す。nは、1〜4の整数を表す。nが2以上の場合に複数個存在するR1及びR2は、同じでも異なっていてもよい。R1〜R3、R4、R5、Y1及びY2の内のいずれか2つ以上が結合して環構造を形成してもよい。また、R1〜R3、R4、R5、Y1及びY2のいずれかの位置で、連結基を介して結合し、一般式(I)又は(II)の構造を2つ以上有していてもよい。X-は、非求核性アニオンを表す。
In general formulas (I) and (II), R 1 to R 3 may be the same or different and each represents a hydrogen atom, an alkyl group, an alkenyl group, an aryl group, or an alkoxy group. R 4 and R 5 may be the same or different and each represents a hydrogen atom, a cyano group, an alkyl group, an aryl group, or an alkoxy group.
Y 1 and Y 2 may be the same or different and each represents an alkyl group, an aryl group, an aralkyl group or an aromatic group containing a hetero atom. n represents an integer of 1 to 4. When n is 2 or more, a plurality of R 1 and R 2 may be the same or different. Any two or more of R 1 to R 3 , R 4 , R 5 , Y 1 and Y 2 may be bonded to form a ring structure. In addition, at any position of R 1 to R 3 , R 4 , R 5 , Y 1 and Y 2 , they are bonded via a linking group and have two or more structures of the general formula (I) or (II). You may do it. X represents a non-nucleophilic anion.

1〜R5、Y1及びY2のアルキル基は、好ましくは炭素数1〜10のアルキル基であり、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、t−ブチル基、ペンチル基、シクロペンチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基等の直鎖状、分岐状及び環状のアルキル基を挙げることができる。アルキル基は、アルキル鎖中に酸素原子、硫黄原子、カルボニル基等を有していてもよい。 The alkyl group of R 1 to R 5 , Y 1 and Y 2 is preferably an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an n-butyl group, a sec-butyl group, Examples thereof include linear, branched and cyclic alkyl groups such as t-butyl group, pentyl group, cyclopentyl group, hexyl group and cyclohexyl group. The alkyl group may have an oxygen atom, a sulfur atom, a carbonyl group or the like in the alkyl chain.

1〜R5、Y1及びY2のアリール基は、好ましくは炭素数6〜14のアリール基であり、例えば、フェニル基、トリル基、ナフチル基等を挙げることができる。 The aryl group of R 1 to R 5 , Y 1 and Y 2 is preferably an aryl group having 6 to 14 carbon atoms, and examples thereof include a phenyl group, a tolyl group, and a naphthyl group.

1〜R3のアルケニル基は、好ましくは炭素数2〜6のアルケニル基であり、例えばビニル基、プロペニル基、アリル基、ブテニル基、ペンテニル基、ヘキセニル基、シクロペンテニル基、シクロヘキセニル基、3−オキソシクロペンテニル基、3−オキソシクロヘキセニル基等を挙げることができる。 The alkenyl group of R 1 to R 3 is preferably an alkenyl group having 2 to 6 carbon atoms, such as a vinyl group, a propenyl group, an allyl group, a butenyl group, a pentenyl group, a hexenyl group, a cyclopentenyl group, a cyclohexenyl group, A 3-oxocyclopentenyl group, a 3-oxocyclohexenyl group, etc. can be mentioned.

1〜R5のアルコキシ基は、炭素数1〜8のアルコキシ基が好ましく、例えば、メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、iso−プロポキシ基、ブトキシ基、ペントキシ基、アリルオキシ基、オクトオキシ基等を挙げることができる。 The alkoxy group of R 1 to R 5 is preferably an alkoxy group having 1 to 8 carbon atoms. For example, methoxy group, ethoxy group, n-propoxy group, iso-propoxy group, butoxy group, pentoxy group, allyloxy group, octoxy group Etc.

1及びY2のアラルキル基は、好ましくは炭素数7〜12のアラルキル基であり、例えば、ベンジル基、フェネチル基、クミル基等を挙げることができる。 The aralkyl group of Y 1 and Y 2 is preferably an aralkyl group having 7 to 12 carbon atoms, and examples thereof include a benzyl group, a phenethyl group, and a cumyl group.

1及びY2のヘテロ原子を含む芳香族基とは、例えば炭素数4〜14のアリール基等の芳香族基に、ヘテロ原子、例えば、窒素原子、酸素原子、硫黄原子等を有する基を表す。 The aromatic group containing a hetero atom of Y 1 and Y 2 is a group having a hetero atom, for example, a nitrogen atom, an oxygen atom, a sulfur atom, etc. in an aromatic group such as an aryl group having 4 to 14 carbon atoms. To express.

1及びY2のヘテロ原子を含む芳香族基としては、例えば、フラン、チオフェン、ピロール、ピリジン、インドール等の複素環式芳香族炭化水素基が挙げられる。 Examples of the aromatic group containing a hetero atom of Y 1 and Y 2 include heterocyclic aromatic hydrocarbon groups such as furan, thiophene, pyrrole, pyridine, and indole.

1〜R3、R4、R5、Y1及びY2の内の2つ以上が結合して形成する環構造としては、例えば、R1又はR2と、R3とが結合して形成する環構造、R1又はR2と、R4又はR5とが結合して形成する環構造、R3と、R4又はR5とが結合して形成する環構造、R1と、R2と、R4又はR5とが結合して形成する環構造、R1と、R2と、R3と、R4又はR5とが結合して形成する環構造、Y1と、Y2とが結合して一般式(I)又は(II)中のS+とともに形成する環構造等を挙げることができる。 As the ring structure formed by combining two or more of R 1 to R 3 , R 4 , R 5 , Y 1 and Y 2 , for example, R 1 or R 2 and R 3 are bonded. A ring structure formed, a ring structure formed by combining R 1 or R 2 and R 4 or R 5 , a ring structure formed by combining R 3 and R 4 or R 5 , R 1 ; A ring structure formed by combining R 2 and R 4 or R 5 ; a ring structure formed by combining R 1 , R 2 , R 3 and R 4 or R 5 ; Y 1 ; Y 2 and can be exemplified ring structures such as to form together with S + in the general formula bonded (I) or (II).

1又はR2と、R3とが結合して環構造を形成する場合に、R1又はR2と、R3とが結合して形成する基としては、好ましくは、炭素数1〜10のアルキレン基、例えば、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ペンチレン基、ヘキシレン基等を挙げることができる。 When R 1 or R 2 and R 3 combine to form a ring structure, the group formed by combining R 1 or R 2 and R 3 preferably has 1 to 10 carbon atoms. And an alkylene group such as a methylene group, an ethylene group, a propylene group, a butylene group, a pentylene group, and a hexylene group.

1又はR2と、R4又はR5とが結合して環構造を形成する場合、R1又はR2と、R4又はR5とが結合して形成する基としては、例えば、アルキレン基、カルボニル基等を挙げることができる。アルキレン基としては、好ましくは、炭素数1〜10のアルキレン基、例えば、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ペンチレン基、ヘキシレン基等を挙げることができる。 When R 1 or R 2 and R 4 or R 5 combine to form a ring structure, the group formed by combining R 1 or R 2 and R 4 or R 5 includes, for example, alkylene Group, carbonyl group and the like. As an alkylene group, Preferably, a C1-C10 alkylene group, for example, a methylene group, ethylene group, a propylene group, a butylene group, a pentylene group, a hexylene group etc. can be mentioned.

3と、R4又はR5とが結合して環構造を形成する場合に、R3と、R4又はR5とが結合して形成する基としては、好ましくは、炭素数1〜10のアルキレン基、例えば、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ペンチレン基、ヘキシレン基等を挙げることができる。 When R 3 and R 4 or R 5 combine to form a ring structure, the group formed by combining R 3 and R 4 or R 5 preferably has 1 to 10 carbon atoms. And an alkylene group such as a methylene group, an ethylene group, a propylene group, a butylene group, a pentylene group, and a hexylene group.

1と、R2と、R4又はR5とが結合して形成する環構造及びR1と、R2と、R3と、R4又はR5とが結合して形成する環構造としては、例えば、炭素数5〜15の2環式縮合環構造を挙げることができ、環内にヘテロ原子を有していてもよい。 A ring structure formed by combining R 1 , R 2 and R 4 or R 5 and a ring structure formed by combining R 1 , R 2 , R 3 and R 4 or R 5 Examples thereof include a bicyclic fused ring structure having 5 to 15 carbon atoms, and may have a hetero atom in the ring.

1とY2とは結合して、一般式(I)又は(II)中のS+とともに、環構造を形成してもよい。 Y 1 and Y 2 may combine to form a ring structure together with S + in the general formula (I) or (II).

この場合、Y1とY2とが結合して形成する基としては、例えば、炭素数4〜10のアルキレン基、好ましくはブチレン基、ペンチレン基、ヘキシレン基、特に好ましくはブチレン基、ペンチレン基を挙げることができる。 In this case, examples of the group formed by combining Y 1 and Y 2 include an alkylene group having 4 to 10 carbon atoms, preferably a butylene group, a pentylene group, and a hexylene group, and particularly preferably a butylene group and a pentylene group. Can be mentioned.

また、Y1とY2と結合して、一般式(I)又は(II)中のS+とともに形成した環の中に、ヘテロ原子を含んでいても良い。 Further, the ring formed by combining Y 1 and Y 2 together with S + in the general formula (I) or (II) may contain a hetero atom.

上記のアルキル基、アルケニル基、アリール基、アラルキル基、芳香族基、環状構造の各々は、置換基を有していてもよい。置換基としては、例えば、ニトロ基、ハロゲン原子、カルボキシル基、水酸基、オキソ基、アミノ基、シアノ基、アルコキシ基(好ましくは炭素数1〜5)等を挙げることができる。なお、これらの基の芳香族部位については、更に、アルキル基(好ましくは炭素数1〜5)を挙げることができる。   Each of the alkyl group, alkenyl group, aryl group, aralkyl group, aromatic group, and cyclic structure may have a substituent. Examples of the substituent include a nitro group, a halogen atom, a carboxyl group, a hydroxyl group, an oxo group, an amino group, a cyano group, and an alkoxy group (preferably having 1 to 5 carbon atoms). In addition, about the aromatic site | part of these groups, an alkyl group (preferably C1-C5) can be mentioned further.

また、アルキル基の置換基としては、ハロゲン原子、水酸基、アルコキシ基が好ましい。   Moreover, as a substituent of an alkyl group, a halogen atom, a hydroxyl group, and an alkoxy group are preferable.

-の非求核性アニオンとしては、例えば、スルホン酸アニオン、カルボン酸アニオン、ビス(アルキルスルホニル)イミドアニオン、トリス(アルキルスルホニル)メチルアニオン等を挙げることができる。 Examples of the non-nucleophilic anion of X include a sulfonate anion, a carboxylate anion, a bis (alkylsulfonyl) imide anion, and a tris (alkylsulfonyl) methyl anion.

非求核性アニオンとは、求核反応を起こす能力が著しく低いアニオンであり、分子内求核反応による経時分解を抑制することができるアニオンである。これによりレジストの経時安定性が向上する。   The non-nucleophilic anion is an anion having an extremely low ability to cause a nucleophilic reaction, and is an anion capable of suppressing degradation with time due to intramolecular nucleophilic reaction. This improves the temporal stability of the resist.

スルホン酸アニオンとしては、例えば、アルキルスルホン酸アニオン、アリールスルホン酸アニオン、カンファースルホン酸アニオンなどが挙げられる。   Examples of the sulfonate anion include an alkyl sulfonate anion, an aryl sulfonate anion, and a camphor sulfonate anion.

カルボン酸アニオンとしては、例えば、アルキルカルボン酸アニオン、アリールカルボン酸アニオン、アラルキルカルボン酸アニオンなどが挙げられる。   Examples of the carboxylate anion include an alkylcarboxylate anion, an arylcarboxylate anion, and an aralkylcarboxylate anion.

アルキルスルホン酸アニオンにおけるアルキル基としては、好ましくは炭素数1〜30のアルキル基、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、ペンチル基、ネオペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基、ヘプタデシル基、オクタデシル基、ノナデシル基、エイコシル基、シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、アダマンチル基、ノルボニル基、ボロニル基等を挙げることができる。   The alkyl group in the alkylsulfonate anion is preferably an alkyl group having 1 to 30 carbon atoms, such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, a sec-butyl group, or a pentyl group. , Neopentyl, hexyl, heptyl, octyl, nonyl, decyl, undecyl, dodecyl, tridecyl, tetradecyl, pentadecyl, hexadecyl, heptadecyl, octadecyl, nonadecyl, eicosyl, cyclo Examples thereof include a propyl group, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, an adamantyl group, a norbornyl group, and a boronyl group.

アリールスルホン酸アニオンにおけるアリール基としては、好ましくは炭素数6〜14のアリール基、例えば、フェニル基、トリル基、ナフチル基等を挙げることができる。   Preferred examples of the aryl group in the aryl sulfonate anion include aryl groups having 6 to 14 carbon atoms, such as a phenyl group, a tolyl group, and a naphthyl group.

上記アルキルスルホン酸アニオン及びアリールスルホン酸アニオンにおけるアルキル基及びアリール基は、置換基を有していてもよい。   The alkyl group and aryl group in the alkyl sulfonate anion and aryl sulfonate anion may have a substituent.

置換基としては、例えば、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基等を挙げることができる。   Examples of the substituent include a halogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, and an alkylthio group.

ハロゲン原子としては、例えば、塩素原子、臭素原子、弗素原子、沃素原子等を挙げることができる。   Examples of the halogen atom include a chlorine atom, a bromine atom, a fluorine atom, and an iodine atom.

アルキル基としては、例えば、好ましくは炭素数1〜15のアルキル基、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、ペンチル基、ネオペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基、ヘプタデシル基、オクタデシル基、ノナデシル基、エイコシル基等を挙げることができる。   As the alkyl group, for example, preferably an alkyl group having 1 to 15 carbon atoms, for example, methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, sec-butyl group, pentyl group, neopentyl group Hexyl group, heptyl group, octyl group, nonyl group, decyl group, undecyl group, dodecyl group, tridecyl group, tetradecyl group, pentadecyl group, hexadecyl group, heptadecyl group, octadecyl group, nonadecyl group, eicosyl group, etc. it can.

アルコキシ基としては、例えば、好ましくは炭素数1〜5のアルコキシ基、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基等を挙げることができる。   Examples of the alkoxy group include preferably an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms, such as a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, and a butoxy group.

アルキルチオ基としては、例えば、好ましくは炭素数1〜15のアルキルチオ基、例えば、メチルチオ基、エチルチオ基、プロピルチオ基、イソプロピルチオ基、n−ブチルチオ基、イソブチルチオ基、sec−ブチルチオ基、ペンチルチオ基、ネオペンチルチオ基、ヘキシルチオ基、ヘプチルチオ基、オクチルチオ基、ノニルチオ基、デシルチオ基、ウンデシルチオ基、ドデシルチオ基、トリデシルチオ基、テトラデシルチオ基、ペンタデシルチオ基、ヘキサデシルチオ基、ヘプタデシルチオ基、オクタデシルチオ基、ノナデシルチオ基、エイコシルチオ基等を挙げることができる。尚、アルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基は、更にハロゲン原子(好ましくはフッ素原子)で置換されていてもよい。   As the alkylthio group, for example, preferably an alkylthio group having 1 to 15 carbon atoms, for example, methylthio group, ethylthio group, propylthio group, isopropylthio group, n-butylthio group, isobutylthio group, sec-butylthio group, pentylthio group, Neopentylthio, hexylthio, heptylthio, octylthio, nonylthio, decylthio, undecylthio, dodecylthio, tridecylthio, tetradecylthio, pentadecylthio, hexadecylthio, heptadecylthio, octadecylthio, nonadecylthio Group, eicosylthio group and the like. The alkyl group, alkoxy group, and alkylthio group may be further substituted with a halogen atom (preferably a fluorine atom).

アルキルカルボン酸アニオンにおけるアルキル基としては、アルキルスルホン酸アニオンにおけるアルキル基と同様のものを挙げることができる。   Examples of the alkyl group in the alkylcarboxylate anion include the same alkyl groups as in the alkylsulfonate anion.

アリールカルボン酸アニオンにおけるアリール基としては、アリールスルホン酸アニオンにおけるアリール基と同様のものを挙げることができる。   Examples of the aryl group in the arylcarboxylate anion include the same aryl groups as in the arylsulfonate anion.

アラルキルカルボン酸アニオンにおけるアラルキル基としては、好ましくは炭素数6〜12のアラルキル基、例えば、ベンジル基、フェネチル基、ナフチルメチル基、ナフチルエチル基、ナフチルメチル基等を挙げることができる。   The aralkyl group in the aralkyl carboxylate anion is preferably an aralkyl group having 6 to 12 carbon atoms, such as benzyl group, phenethyl group, naphthylmethyl group, naphthylethyl group, naphthylmethyl group and the like.

上記アルキルカルボン酸アニオン、アリールカルボン酸アニオン及びアラルキルカルボン酸アニオンにおけるアルキル基、アリール基及びアラルキル基は置換基を有していてもよく、置換基としては、例えば、アリールスルホン酸アニオンにおけると同様のハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基等を挙げることができる。   The alkyl group, aryl group and aralkyl group in the alkylcarboxylate anion, arylcarboxylate anion and aralkylcarboxylate anion may have a substituent. Examples of the substituent are the same as those in the arylsulfonate anion. A halogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, an alkylthio group, etc. can be mentioned.

ビス(アルキルスルホニル)イミドアニオン、トリス(アルキルスルホニル)メチルアニオンにおけるアルキル基は、炭素数1〜5のアルキル基が好ましく、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、ペンチル基、ネオペンチル基等を挙げることができる。これらのアルキル基は置換基を有していてもよく、置換基としては、例えば、ハロゲン原子、アルコキシ基、アルキルチオ基等を挙げることができる。   The alkyl group in the bis (alkylsulfonyl) imide anion and tris (alkylsulfonyl) methyl anion is preferably an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, An isobutyl group, a sec-butyl group, a pentyl group, a neopentyl group, and the like can be given. These alkyl groups may have a substituent, and examples of the substituent include a halogen atom, an alkoxy group, and an alkylthio group.

その他の非求核性アニオンとしては、例えば、弗素化燐、弗素化硼素、弗素化アンチモン等を挙げることができる。   Examples of other non-nucleophilic anions include fluorinated phosphorus, fluorinated boron, and fluorinated antimony.

-の非求核性アニオンとしては、スルホン酸のα位がフッ素原子で置換されたアルカンスルホン酸アニオン、フッ素原子又はフッ素原子を有する基で置換されたアリールスルホン酸アニオン、アルキル基がフッ素原子で置換されたビス(アルキルスルホニル)イミドアニオン、アルキル基がフッ素原子で置換されたトリス(アルキルスルホニル)メチドアニオンが好ましく、特に好ましくは炭素数1〜8個のパーフロロアルカンスルホン酸アニオン、最も好ましくはノナフロロブタンスルホン酸アニオン、パーフロロオクタンスルホン酸アニオンである。 As the non-nucleophilic anion of X , an alkanesulfonic acid anion in which the α-position of the sulfonic acid is substituted with a fluorine atom, an arylsulfonic acid anion substituted with a fluorine atom or a group having a fluorine atom, and an alkyl group having a fluorine atom A bis (alkylsulfonyl) imide anion substituted with a tris (alkylsulfonyl) methide anion substituted with a fluorine atom in the alkyl group, particularly preferably a perfluoroalkanesulfonic acid anion having 1 to 8 carbon atoms, most preferably Nonafluorobutane sulfonate anion and perfluorooctane sulfonate anion.

一般式(I)又は(II)において、R1〜R3、R4、R5、Y1及びY2のいずれかの位置で、連結基を介して結合し、一般式(I)又は(II)の構造を2つ以上有していてもよい。 In the general formula (I) or (II), at any position of R 1 to R 3 , R 4 , R 5 , Y 1 and Y 2 , a bond is formed through a linking group, and the general formula (I) or ( It may have two or more structures of II).

本発明の酸発生剤(b)は、カルボニル基と共役する2重結合を有することが特徴であり、これにより励起状態が安定化され、酸発生能が向上する。   The acid generator (b) of the present invention is characterized by having a double bond conjugated with a carbonyl group, whereby the excited state is stabilized and the acid generating ability is improved.

また、R1又はR2と、R4又はR5とが結合して環構造を形成するか、R3と、R4又はR5とが結合して環構造を形成すると、立体構造がカルボニルのπ軌道とC−Sσ軌道が平行になるように固定され、酸発生能が向上するので更に好ましい。 When R 1 or R 2 and R 4 or R 5 are bonded to form a ring structure, or R 3 and R 4 or R 5 are bonded to form a ring structure, the steric structure is carbonyl. It is more preferable because the π * orbital and the C−S + σ orbital are fixed so as to be parallel and the acid generation ability is improved.

光酸発生剤(b)に於いて、n=1又は2が好ましく、特に好ましくはn=1である。   In the photoacid generator (b), n = 1 or 2 is preferable, and n = 1 is particularly preferable.

1〜R5の内のいずれか2つがアルキレン基を介して結合し、5〜7員環又は5〜7員環を含有する多環環状構造を形成することが好ましい。 It is preferable that any two of R 1 to R 5 are bonded via an alkylene group to form a 5- to 7-membered ring or a polycyclic ring structure containing a 5 to 7-membered ring.

4、R5は、水素原子又はアルキル基が好ましい。 R 4 and R 5 are preferably a hydrogen atom or an alkyl group.

1、Y2は、アルキレン基を介して結合し、5〜7員環を形成することが好ましい。 Y 1 and Y 2 are preferably bonded via an alkylene group to form a 5- to 7-membered ring.

以下に、本発明の上記一般式(I)又は(II)で表される化合物の好ましい具体例を示すが、本発明はこれに限定されるものではない。   Although the preferable specific example of the compound represented by the said general formula (I) or (II) of this invention is shown below, this invention is not limited to this.

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上記一般式(I)又は(II)の化合物は、1種単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。   The compound of the said general formula (I) or (II) can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.

一般式(I)又は(II)に示す化合物は、対応する不飽和ケトン化合物を塩基性条件下でトリメチルシリルクロリドなどでシリルエノールエーテル化した後、スルホキシドと反応させてスルホニウム塩とし、塩交換することにより合成できる。   The compound represented by the general formula (I) or (II) is obtained by subjecting the corresponding unsaturated ketone compound to silyl enol etherification with trimethylsilyl chloride or the like under basic conditions, and then reacting with a sulfoxide to obtain a sulfonium salt, which is subjected to salt exchange. Can be synthesized.

また、一般式(I)又は(II)に示す化合物は、対応する不飽和ケトン化合物のケトンのα位又はアリル位を臭素または臭化銅などでハロゲン化してαハロゲン置換不飽和ケトン或いはアリル位がハロゲン化された不飽和ケトンとした後、これにスルフィド化合物を無触媒又は銀触媒の存在下反応させてスルホニウム塩とし、塩交換する事により合成することもできる。   In addition, the compound represented by the general formula (I) or (II) is obtained by halogenating the α-position or allyl position of the ketone of the corresponding unsaturated ketone compound with bromine or copper bromide, and the like. It is also possible to synthesize a halogenated unsaturated ketone, then react it with a sulfide compound in the presence of a non-catalyst or a silver catalyst to form a sulfonium salt, and perform salt exchange.

(b)成分の化合物の本発明のポジ型レジスト組成物中の含量は、組成物の固形分を基
準として、0.1〜20重量%が好ましく、より好ましくは0.5〜10重量%、更に好ましくは1〜7重量%である。
The content of the component (b) compound in the positive resist composition of the present invention is preferably 0.1 to 20% by weight, more preferably 0.5 to 10% by weight, based on the solid content of the composition. More preferably, it is 1 to 7% by weight.

(b)成分以外の併用しうる酸発生化合物
本発明においては、成分(b)以外に、活性光線又は放射線の照射により分解して酸を発生する化合物を更に併用してもよい。
(B) Acid generating compound that can be used in combination with component other than component In the present invention, in addition to component (b), a compound that decomposes upon irradiation with actinic rays or radiation to generate an acid may be used in combination.

本発明の(b)成分と併用しうる酸発生剤の使用量は、モル比(成分(b)/その他の酸発生剤)で、通常100/0〜20/80、好ましくは100/0〜40/60、更に好ましくは100/0〜50/50である。   The amount of the acid generator that can be used in combination with the component (b) of the present invention is usually 100/0 to 20/80, preferably 100/0, in a molar ratio (component (b) / other acid generator). 40/60, more preferably 100/0 to 50/50.

特に芳香環構造を有する酸発生剤を併用する場合、その使用量は、重量比で全酸発生剤の60%以下が好ましく、更に好ましくは50%以下である。   In particular, when an acid generator having an aromatic ring structure is used in combination, the amount used is preferably 60% or less, more preferably 50% or less of the total acid generator in weight ratio.

そのような併用可能な酸発生剤としては、光カチオン重合の光開始剤、光ラジカル重合の光開始剤、色素類の光消色剤、光変色剤、あるいはマイクロレジスト等に使用されている活性光線又は放射線の照射により酸を発生する公知の化合物及びそれらの混合物を適宜に選択して使用することができる。   Examples of such acid generators that can be used in combination include photocation polymerization photoinitiators, photoradical polymerization photoinitiators, dye photodecolorants, photochromic agents, and actives used in microresists. Known compounds that generate an acid upon irradiation with light or radiation and mixtures thereof can be appropriately selected and used.

たとえば、ジアゾニウム塩、ホスホニウム塩、スルホニウム塩、ヨードニウム塩、イミドスルホネート、オキシムスルホネート、ジアゾジスルホン、ジスルホン、o−ニトロベンジルスルホネートを挙げることができる。   Examples thereof include diazonium salts, phosphonium salts, sulfonium salts, iodonium salts, imide sulfonates, oxime sulfonates, diazodisulfones, disulfones, and o-nitrobenzyl sulfonates.

特に好ましくは、スルホニウム塩であり、トリアリールスルホニウム塩、フェナシルスルホニウム塩、2−オキソアルキル基を有するスルホニウム塩が最も好ましい。   Particularly preferred are sulfonium salts, and triarylsulfonium salts, phenacylsulfonium salts, and sulfonium salts having a 2-oxoalkyl group are most preferred.

また、これらの活性光線又は放射線の照射により酸を発生する基、あるいは化合物をポリマーの主鎖又は側鎖に導入した化合物、たとえば、米国特許第3,849,137号、独国特許第3914407号、特開昭63−26653号、特開昭55−164824号、特開昭62−69263号、特開昭63−146038号、特開昭63−163452号、特開昭62−153853号、特開昭63−146029号等に記載の化合物を用いることができる。   Further, a group that generates an acid upon irradiation with these actinic rays or radiation, or a compound in which a compound is introduced into the main chain or side chain of the polymer, for example, US Pat. No. 3,849,137, German Patent No. 3914407. JP, 63-26653, JP, 55-164824, JP, 62-69263, JP, 63-146038, JP, 63-163452, JP, 62-153853, The compounds described in JP-A 63-146029 can be used.

さらに米国特許第3,779,778号、欧州特許第126,712号等に記載の光により酸を発生する化合物も使用することができる。   Furthermore, compounds capable of generating an acid by light described in US Pat. No. 3,779,778, European Patent 126,712 and the like can also be used.

併用してもよい活性光線又は放射線の照射により分解して酸を発生する化合物の内で特に好ましい化合物として、下記一般式(ZI)、(ZII)、(ZIII)で表される化合物を挙げることができる。   Among the compounds that can be used in combination with an active ray or radiation to generate an acid upon decomposition, compounds represented by the following general formulas (ZI), (ZII), and (ZIII) are exemplified. Can do.

Figure 2005037656
Figure 2005037656

上記一般式(ZI)において、R201、R202及びR203は、各々独立に有機基を表す。 In the above general formula (ZI), R 201 , R 202 and R 203 each independently represents an organic group.

-は、非求核性アニオンを表し、一般式(I)、(II)に於けるX-の非求核性アニオンと同様のものを挙げることができる。 X represents a non-nucleophilic anion, and examples thereof include the same as the non-nucleophilic anion of X in formulas (I) and (II).

201、R202及びR203としての有機基の炭素数は、一般的に1〜30、好ましくは1〜20である。 The carbon number of the organic group as R 201 , R 202 and R 203 is generally 1-30, preferably 1-20.

また、R201〜R203のうち2つが結合して環構造を形成してもよく、環内に酸素原子、硫黄原子、エステル結合、アミド結合、カルボニル基を含んでいてもよい。 Two of R 201 to R 203 may be bonded to form a ring structure, and the ring may contain an oxygen atom, a sulfur atom, an ester bond, an amide bond, or a carbonyl group.

201〜R203の内の2つが結合して形成する基としては、アルキレン基(例えば、ブチレン基、ペンチレン基)を挙げることができる。 The two of the group formed by bonding of the R 201 to R 203, there can be mentioned an alkylene group (e.g., butylene, pentylene).

201、R202及びR203としての有機基の具体例としては、後述する化合物(Z1−1)、(Z1−2)、(Z1−3)における対応する基を挙げることができる。 Specific examples of the organic group as R 201 , R 202 and R 203 include corresponding groups in the compounds (Z1-1), (Z1-2) and (Z1-3) described later.

尚、一般式(ZI)で表される構造を複数有する化合物であってもよい。例えば、一般式(ZI)で表される化合物のR201〜R203の少なくともひとつが、一般式(ZI)で表されるもうひとつの化合物のR201〜R203の少なくともひとつと結合した構造を有する化合物であってもよい。 In addition, the compound which has two or more structures represented by general formula (ZI) may be sufficient. For example, the general formula at least one of R 201 to R 203 of a compound represented by (ZI) is, at least one bond with structure of R 201 to R 203 of another compound represented by formula (ZI) It may be a compound.

更に好ましい(ZI)成分として、以下に説明する化合物(Z1−1)、(Z1−2)、及び(Z1−3)を挙げることができる。   More preferable examples of the (ZI) component include compounds (Z1-1), (Z1-2), and (Z1-3) described below.

化合物(Z1−1)は、上記一般式(ZI)の各R201〜R203がアリール基である、トリアリールスルホニム化合物、即ち、トリアリールスルホニウムをカチオンとする化合物である。 The compound (Z1-1) is a triarylsulfonium compound in which each of R 201 to R 203 in the general formula (ZI) is an aryl group, that is, a compound having triarylsulfonium as a cation.

トリアリールスルホニウムカチオンのアリール基としてはフェニル基、ナフチル基が好ましく、更に好ましくはフェニル基である。トリアリールスルホニムカチオンが有する3つのアリール基は同一であっても異なっていてもよい。   The aryl group of the triarylsulfonium cation is preferably a phenyl group or a naphthyl group, and more preferably a phenyl group. The three aryl groups of the triarylsulfonium cation may be the same or different.

各アリール基は、アルキル基(例えば炭素数1〜15)、アルコキシ基(例えば炭素数1〜15)、ハロゲン原子、水酸基、フェニルチオ基を置換基として有してもよい。好ましい置換基としては炭素数1〜12の直鎖、分岐又は環状アルキル基、炭素数1〜12の直鎖、分岐又は環状のアルコキシ基であり、最も好ましくは炭素数1〜4のアルキル基、炭素数1〜4のアルコキシ基である。置換基は3つのアリール基のうちのいずれか1つに置換していてもよいし、3つ全てに置換していてもよい。また置換基はアリール基のp−位に置換していることが好ましい。   Each aryl group may have an alkyl group (for example, 1 to 15 carbon atoms), an alkoxy group (for example, 1 to 15 carbon atoms), a halogen atom, a hydroxyl group, or a phenylthio group as a substituent. Preferred substituents are linear, branched or cyclic alkyl groups having 1 to 12 carbon atoms, linear, branched or cyclic alkoxy groups having 1 to 12 carbon atoms, most preferably alkyl groups having 1 to 4 carbon atoms, It is a C1-C4 alkoxy group. The substituent may be substituted with any one of the three aryl groups, or may be substituted with all three. The substituent is preferably substituted at the p-position of the aryl group.

次に、化合物(Z1−2)について説明する。   Next, the compound (Z1-2) will be described.

化合物(Z1−2)は、式(ZI)におけるR201〜R203が、各々独立に、芳香環を含有しない有機基を表す場合の化合物である。ここで芳香環とは、ヘテロ原子を含有する芳香族環も包含するものである。 Compound (Z1-2) is a compound in the case where R 201 to R 203 in formula (ZI) each independently represents an organic group not containing an aromatic ring. Here, the aromatic ring includes an aromatic ring containing a hetero atom.

201〜R203としての芳香環を含有しない有機基は、一般的に炭素数1〜30、好ましくは炭素数1〜20である。 The organic group having no aromatic ring as R 201 to R 203 generally has 1 to 30 carbon atoms, preferably 1 to 20 carbon atoms.

201〜R203は、各々独立に、好ましくはアルキル基、アリル基、ビニル基であり、更に好ましくは直鎖、分岐、環状2−オキソアルキル基、アルコキシカルボニルメチル基、最も好ましくは直鎖、分岐2−オキソアルキル基である。 R 201 to R 203 are each independently preferably an alkyl group, an allyl group, or a vinyl group, more preferably a linear, branched, cyclic 2-oxoalkyl group, an alkoxycarbonylmethyl group, most preferably a linear group, A branched 2-oxoalkyl group.

201〜R203としてのアルキル基は、直鎖、分岐、環状のいずれであってもよく、好ましくは、炭素数1〜10の直鎖又は分岐アルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基)、炭素数3〜10の環状アルキル基(シクロペンチル基、シクロヘキシル基、ノルボニル基)を挙げることができる。 The alkyl group as R 201 to R 203 may be linear, branched, or cyclic, preferably a linear or branched alkyl group (e.g., methyl group having 1 to 10 carbon atoms, an ethyl group, a propyl Group, butyl group, pentyl group) and cyclic alkyl groups having 3 to 10 carbon atoms (cyclopentyl group, cyclohexyl group, norbornyl group).

より好ましくは、2−オキソアルキル基、アルコキシカルボニルメチル基であり、2−オキソアルキル基は、直鎖、分岐、環状のいずれであってもよく、好ましくは、上記のアルキル基の2位に>C=Oを有する基を挙げることができる。   More preferably, it is a 2-oxoalkyl group or an alkoxycarbonylmethyl group, and the 2-oxoalkyl group may be linear, branched or cyclic, and preferably at the 2-position of the above alkyl group> Mention may be made of groups having C═O.

また、アルコキシカルボニルメチル基におけるアルコキシ基としては、好ましくは炭素数1〜5のアルキル基(メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基)を挙げることができる。   Further, the alkoxy group in the alkoxycarbonylmethyl group is preferably an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms (methyl group, ethyl group, propyl group, butyl group, pentyl group).

201〜R203は、ハロゲン原子、アルコキシ基(例えば炭素数1〜5)、水酸基、シアノ基、ニトロ基によって更に置換されていてもよい。 R 201 to R 203 may be further substituted with a halogen atom, an alkoxy group (for example, having 1 to 5 carbon atoms), a hydroxyl group, a cyano group, or a nitro group.

201〜R203のうち2つが結合して環構造を形成してもよく、環内に酸素原子、硫黄原子、エステル結合、アミド結合、カルボニル基を含んでいてもよい。R201〜R203の内の2つが結合して形成する基としては、アルキレン基(例えば、ブチレン基、ペンチレン基)を挙げることができる。 Two members out of R 201 to R 203 may combine to form a ring structure, and the ring may contain an oxygen atom, a sulfur atom, an ester bond, an amide bond, or a carbonyl group. The two of the group formed by bonding of the R 201 to R 203, there can be mentioned an alkylene group (e.g., butylene, pentylene).

化合物(Z1−3)とは、以下の一般式(Z1−3)で表される化合物であり、フェナシルスルフォニウム塩構造を有する化合物である。   The compound (Z1-3) is a compound represented by the following general formula (Z1-3), and is a compound having a phenacylsulfonium salt structure.

Figure 2005037656
Figure 2005037656

1c〜R5cは、各々独立に、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、又はハロゲン原子(Cl、Br、Iなど)を表す。 R 1c to R 5c each independently represents a hydrogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, or a halogen atom (Cl, Br, I, etc.).

6c及びR7cは、各々独立に、水素原子、アルキル基、又はアリール基を表す。 R 6c and R 7c each independently represents a hydrogen atom, an alkyl group, or an aryl group.

Rx及びRyは、各々独立に、アルキル基、アリル基、又はビニル基を表す。   Rx and Ry each independently represents an alkyl group, an allyl group, or a vinyl group.

1c〜R7c中のいずれか2つ以上、及びRxとRyは、それぞれ結合して環構造を形成しても良く、この環構造は、酸素原子、硫黄原子、エステル結合、アミド結合を含んでいてもよい。 Any two or more of R 1c to R 7c, and Rx and Ry may combine with each other to form a ring structure, the ring structure may contain an oxygen atom, a sulfur atom, an ester bond, an amide bond You may go out.

Zc-は、非求核性アニオンを表し、一般式(I)、(II)に於けるX-の非求核性アニオンと同様のものを挙げることができる。 Zc represents a non-nucleophilic anion, and examples thereof include the same non-nucleophilic anion as X in formulas (I) and (II).

1c〜R5cとしてのアルキル基は、直鎖、分岐、環状のいずれであってもよく、例えば炭素数1〜10のアルキル基、好ましくは、炭素数1〜5の直鎖及び分岐アルキル基(例えば、メチル基、エチル基、直鎖又は分岐プロピル基、直鎖又は分岐ブチル基、直鎖又は分岐ペンチル基)、炭素数3〜8の環状アルキル基(例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基)を挙げることができる。 The alkyl group as R 1c to R 5c may be linear, branched or cyclic, for example, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 5 carbon atoms. (For example, a methyl group, an ethyl group, a linear or branched propyl group, a linear or branched butyl group, a linear or branched pentyl group), a C3-C8 cyclic alkyl group (for example, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group). Can be mentioned.

1c〜R5cとしてのアルコキシ基は、直鎖、分岐、環状のいずれであってもよく、例えば炭素数1〜10のアルコキシ基、好ましくは、炭素数1〜5の直鎖及び分岐アルコキシ基(例えば、メトキシ基、エトキシ基、直鎖又は分岐プロポキシ基、直鎖又は分岐ブトキシ基、直鎖又は分岐ペントキシ基)、炭素数3〜8の環状アルコキシ基(例えば、シクロペンチルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基)を挙げることができる。 The alkoxy group as R 1c to R 5c may be linear, branched or cyclic, for example, an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, preferably a linear or branched alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms. (For example, methoxy group, ethoxy group, linear or branched propoxy group, linear or branched butoxy group, linear or branched pentoxy group), C3-C8 cyclic alkoxy group (for example, cyclopentyloxy group, cyclohexyloxy group) ).

好ましくはR1c〜R5cのうちいずれかが直鎖、分岐、環状アルキル基、又は直鎖、分岐、環状アルコキシ基であり、更に好ましくはR1cからR5cの炭素数の和が2〜15である。これにより、より溶剤溶解性が向上し、保存時にパーティクルの発生が抑制される。 Preferably either a straight chain of R 1c to R 5c, branched, cyclic alkyl group, or a linear, branched or cyclic alkoxy group, more preferably the sum of the carbon atoms of R 5c from R 1c 2 to 15 It is. Thereby, solvent solubility improves more and generation | occurrence | production of a particle is suppressed at the time of a preservation | save.

6c及びR7cとしてのアルキル基については、R1c〜R5cとしてのアルキル基と同様のものを挙げることができる。
アリール基としては、例えば、炭素数6〜14のアリール基(例えば、フェニル基)を挙げることができる。
Examples of the alkyl group as R 6c and R 7c include the same alkyl groups as R 1c to R 5c .
As an aryl group, a C6-C14 aryl group (for example, phenyl group) can be mentioned, for example.

Rx及びRyとしてのアルキル基は、R1c〜R5cとしてのアルキル基と同様のものを挙げることができる。 The alkyl group as Rx and Ry may be the same as those of the alkyl group as R 1c to R 5c.

好ましくは、2−オキソアルキル基、アルコキシカルボニルメチル基であり、2−オキソアルキル基は、R1c〜R5cとしてのアルキル基の2位に>C=Oを有する基を挙げることができる。 Preferably, it is a 2-oxoalkyl group or an alkoxycarbonylmethyl group, and examples of the 2-oxoalkyl group include a group having> C═O at the 2-position of the alkyl group as R 1c to R 5c .

アルコキシカルボニルメチル基におけるアルコキシ基については、R1c〜R5cとしてのアルコキシ基と同様のものを挙げることができる。 Examples of the alkoxy group in the alkoxycarbonylmethyl group include the same alkoxy groups as R 1c to R 5c .

Rx及びRyが結合して形成する基としては、ブチレン基、ペンチレン基等を挙げることができる。   Examples of the group formed by combining Rx and Ry include a butylene group and a pentylene group.

一般式(ZII)、(ZIII)中、R204〜R207は、各々独立に、アリール基又はアルキル基を表す。 In formula (ZII), (ZIII), R 204 ~R 207 each independently represents an aryl group or an alkyl group.

204〜R207のアリール基としてはフェニル基、ナフチル基が好ましく、更に好ましくはフェニル基である。 Phenyl group and a naphthyl group are preferred as the aryl group of R 204 to R 207, more preferably a phenyl group.

204〜R207としてのアルキル基は、直鎖、分岐、環状のいずれであってもよく、好ましくは、炭素数1〜10の直鎖又は分岐アルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基)、炭素数3〜10の環状アルキル基(シクロペンチル基、シクロヘキシル基、ノルボニル基)を挙げることができる。 The alkyl group as R 204 to R 207 may be linear, branched or cyclic, and is preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms (for example, methyl group, ethyl group, propyl group). Group, butyl group, pentyl group) and cyclic alkyl groups having 3 to 10 carbon atoms (cyclopentyl group, cyclohexyl group, norbornyl group).

204〜R207は置換基を有していてもよく、置換基としては、例えば、アルキル基(例えば炭素数1〜15)、アリール基(例えば炭素数6〜15)、アルコキシ基(例えば炭素数1〜15)、ハロゲン原子、水酸基、フェニルチオ基等を挙げることができる。 R 204 to R 207 may have a substituent. Examples of the substituent include an alkyl group (for example, 1 to 15 carbon atoms), an aryl group (for example, 6 to 15 carbon atoms), and an alkoxy group (for example, carbon Mathematical formulas 1 to 15), halogen atoms, hydroxyl groups, phenylthio groups and the like.

-は、非求核性アニオンを表し、一般式(I)、(II)に於けるX-の非求核性アニオンと同様のものを挙げることができる。 X represents a non-nucleophilic anion, and examples thereof include the same as the non-nucleophilic anion of X in formulas (I) and (II).

併用してもよい活性光線又は放射線の照射により分解して酸を発生する化合物の中で、特に好ましいものの例を以下に挙げる。   Examples of particularly preferable compounds among the compounds that are decomposed by irradiation with actinic rays or radiation that may be used in combination are listed below.

Figure 2005037656
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Figure 2005037656
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Figure 2005037656
Figure 2005037656

Figure 2005037656
Figure 2005037656

また本発明のポジ型レジスト組成物は、さらに有機塩基性化合物を(c)酸補足剤として含有することが好ましい。本発明で用いる有機塩基性化合物としては、フェノールよりも塩基性の強い化合物が好ましい。   The positive resist composition of the present invention preferably further contains an organic basic compound (c) as an acid scavenger. As the organic basic compound used in the present invention, a compound having a stronger basicity than phenol is preferable.

特に、下記(A)〜(E)の構造を有する含窒素塩基性化合物が好ましく用いられる。   In particular, nitrogen-containing basic compounds having the following structures (A) to (E) are preferably used.

この有機塩基性化合物を用いることにより、露光から後加熱までの経時による性能変化を小さくできるという効果を有する。   By using this organic basic compound, there is an effect that the change in performance over time from exposure to post-heating can be reduced.

Figure 2005037656
Figure 2005037656

ここで、R250、R251およびR252は、同一または異なり、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基、または炭素数6〜20のアリール基であり、ここでR251とR252は互いに結合して環を形成してもよい。
上記アルキル基は、無置換であっても置換基を有するものであってもよく、置換基を有するアルキル基としては、炭素数1〜6のアミノアルキル基、炭素数1〜6のヒドロキシアルキル基が好ましい。
Here, R 250 , R 251 and R 252 are the same or different and are a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, wherein R 251 and R 252 are mutually They may combine to form a ring.
The alkyl group may be unsubstituted or have a substituent. Examples of the alkyl group having a substituent include an aminoalkyl group having 1 to 6 carbon atoms and a hydroxyalkyl group having 1 to 6 carbon atoms. Is preferred.

Figure 2005037656
Figure 2005037656

式中、R253、R254、R255およびR256は、同一または異なり、炭素数1〜6のアルキル基を示す。
更に好ましい化合物は、窒素含有環状化合物あるいは一分子中に異なる化学的環境の窒素原子を2個以上有する塩基性含窒素化合物である。
In the formula, R 253 , R 254 , R 255 and R 256 are the same or different and represent an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms.
Further preferred compounds are nitrogen-containing cyclic compounds or basic nitrogen-containing compounds having two or more nitrogen atoms having different chemical environments in one molecule.

窒素含有環状化合物としては、多環構造であることがより好ましい。窒素含有多環環状化合物の好ましい具体例としては、下記一般式(III)で表される化合物が挙げられる。   The nitrogen-containing cyclic compound is more preferably a polycyclic structure. Preferable specific examples of the nitrogen-containing polycyclic compound include compounds represented by the following general formula (III).

Figure 2005037656
Figure 2005037656

式(III)中、Y、Wは、各々独立に、ヘテロ原子を含んでいてもよく、直鎖、分岐、環状アルキレン基を表す。   In formula (III), Y and W may each independently contain a hetero atom, and represent a linear, branched or cyclic alkylene group.

ここで、ヘテロ原子としては、窒素原子、硫黄原子、酸素原子が挙げられる。
アルキレン基としては、炭素数2〜10個が好ましく、より好ましくは2〜5個のものである。アルキレン基は置換基を有していてもよく、置換基としては、炭素数1〜6個のアルキル基、アリール基、アルケニル基の他、ハロゲン原子、ハロゲン置換アルキル基が挙げられる。
Here, examples of the hetero atom include a nitrogen atom, a sulfur atom, and an oxygen atom.
The alkylene group preferably has 2 to 10 carbon atoms, more preferably 2 to 5 carbon atoms. The alkylene group may have a substituent, and examples of the substituent include a halogen atom and a halogen-substituted alkyl group in addition to an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an aryl group, and an alkenyl group.

更に、一般式(III)で示される化合物の具体例としては、下記に示す化合物が挙げられる。   Furthermore, specific examples of the compound represented by the general formula (III) include the compounds shown below.

Figure 2005037656
Figure 2005037656

上記の中でも、1,8−ジアザビシクロ〔5.4.0〕ウンデカ−7−エン、1,5−ジアザビシクロ〔4.3.0〕ノナ−5−エンが特に好ましい。   Among these, 1,8-diazabicyclo [5.4.0] undec-7-ene and 1,5-diazabicyclo [4.3.0] non-5-ene are particularly preferable.

一分子中に異なる化学的環境の窒素原子を2個以上有する塩基性含窒素化合物としては、特に好ましくは、アミノ基と窒素原子を含む環構造の両方を含む化合物もしくはアルキルアミノ基を有する化合物である。好ましい具体例としては、グアニジン、アミノピリジン、アミノアルキルピリジン、アミノピロリジン、インダゾール、ピラゾール、ピラジン、ピリミジン、プリン、イミダゾリン、ピラゾリン、ピペラジン、アミノモルフォリン、アミノアルキルモルフォリン等が挙げられる。   The basic nitrogen-containing compound having two or more nitrogen atoms having different chemical environments in one molecule is particularly preferably a compound having both an amino group and a ring structure containing a nitrogen atom or a compound having an alkylamino group. is there. Preferred examples include guanidine, aminopyridine, aminoalkylpyridine, aminopyrrolidine, indazole, pyrazole, pyrazine, pyrimidine, purine, imidazoline, pyrazoline, piperazine, aminomorpholine, aminoalkylmorpholine and the like.

塩基性含窒素化合物は置換基を有していてもよく、好ましい置換基は、アミノ基(特に無置換アミノ基、アルキルアミノ基およびアリールアミノ基)、アルキル基(特に無置換アルキル基およびアミノアルキル基)、アルコキシ基、アシル基、アシロキシ基、アリール基(特に無置換アリール基およびアミノアリール基)、アリールオキシ基、ニトロ基、水酸基、シアノ基である。   The basic nitrogen-containing compound may have a substituent, and preferred substituents include amino groups (particularly unsubstituted amino groups, alkylamino groups and arylamino groups), alkyl groups (particularly unsubstituted alkyl groups and aminoalkyl groups). Group), alkoxy group, acyl group, acyloxy group, aryl group (especially unsubstituted aryl group and aminoaryl group), aryloxy group, nitro group, hydroxyl group and cyano group.

特に好ましい化合物として、グアニジン、1,1−ジメチルグアニジン、1,1,3,3,−テトラメチルグアニジン、2−アミノピリジン、3−アミノピリジン、4−アミノピリジン、2−ジメチルアミノピリジン、4−ジメチルアミノピリジン、2−ジエチルアミノピリジン、2−(アミノメチル)ピリジン、2−アミノ−3−メチルピリジン、2−アミノ−4−メチルピリジン、2−アミノ−5−メチルピリジン、2−アミノ−6−メチルピリジン、3−アミノエチルピリジン、4−アミノエチルピリジン、3−アミノピロリジン、ピペラジン、N−(2−アミノエチル)ピペラジン、N−(2−アミノエチル)ピペリジン、4−アミノ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−ピペリジノピペリジン、2−イミノピペリジン、1−(2−アミノエチル)ピロリジン、ピラゾール、3
−アミノ−5−メチルピラゾール、5−アミノ−3−メチル−1−p−トリルピラゾール、ピラジン、2−(アミノメチル)−5−メチルピラジン、ピリミジン、2,4−ジアミノピリミジン、4,6−ジヒドロキシピリミジン、2−ピラゾリン、3−ピラゾリン、N−アミノモルフォリン、N−(2−アミノエチル)モルフォリン、トリメチルイミダゾール、トリフェニルイミダゾール、メチルジフェニルイミダゾール等が挙げられるがこれに限定されるものではない。
Particularly preferred compounds include guanidine, 1,1-dimethylguanidine, 1,1,3,3-tetramethylguanidine, 2-aminopyridine, 3-aminopyridine, 4-aminopyridine, 2-dimethylaminopyridine, 4- Dimethylaminopyridine, 2-diethylaminopyridine, 2- (aminomethyl) pyridine, 2-amino-3-methylpyridine, 2-amino-4-methylpyridine, 2-amino-5-methylpyridine, 2-amino-6- Methylpyridine, 3-aminoethylpyridine, 4-aminoethylpyridine, 3-aminopyrrolidine, piperazine, N- (2-aminoethyl) piperazine, N- (2-aminoethyl) piperidine, 4-amino-2,2, 6,6-tetramethylpiperidine, 4-piperidinopiperidine, 2-iminopiperidine 1- (2-aminoethyl) pyrrolidine, pyrazole, 3
-Amino-5-methylpyrazole, 5-amino-3-methyl-1-p-tolylpyrazole, pyrazine, 2- (aminomethyl) -5-methylpyrazine, pyrimidine, 2,4-diaminopyrimidine, 4,6- Examples include, but are not limited to, dihydroxypyrimidine, 2-pyrazoline, 3-pyrazoline, N-aminomorpholine, N- (2-aminoethyl) morpholine, trimethylimidazole, triphenylimidazole, and methyldiphenylimidazole. Absent.

本発明で用いられる(c)酸補足剤としての有機塩基性化合物は、単独であるいは2種以上組み合わせて用いることができる。有機塩基性化合物の使用量は、ポジ型レジスト性組成物の固形分を基準として、通常0.001〜10重量部、好ましくは0.01〜5重量部である。上記有機塩基性化合物の添加効果の観点から、また、感度、未露光部の現像性の観点から0.001〜10重量部が、好ましい。   The organic basic compound (c) as an acid scavenger used in the present invention can be used alone or in combination of two or more. The usage-amount of an organic basic compound is 0.001-10 weight part normally on the basis of solid content of a positive resist composition, Preferably it is 0.01-5 weight part. From the viewpoint of the addition effect of the organic basic compound, and from the viewpoint of sensitivity and developability of the unexposed area, 0.001 to 10 parts by weight is preferable.

次に、溶媒について説明する。本発明のポジ型レジスト組成物に用いられる好ましい溶媒としては、例えばエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、シクロヘキサノン、2−ヘプタノン、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルプロピオネート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、3−メトキシプロピオン酸メチル、3−エトキシプロピオン酸エチル、β−メトキシイソ酪酸メチル、酪酸エチル、酪酸プロピル、メチルイソブチルケトン、酢酸エチル、酢酸イソアミル、乳酸エチル、トルエン、キシレン、酢酸シクロヘキシル、ジアセトンアルコール、N−メチルピロリドン、N,N−ジメチルホルムアミド、γ−ブチロラクトン、N,N−ジメチルアセトアミド、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネートなどが挙げられる。   Next, the solvent will be described. Preferred solvents used in the positive resist composition of the present invention include, for example, ethylene glycol monoethyl ether acetate, cyclohexanone, 2-heptanone, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether propionate, propylene Glycol monoethyl ether acetate, methyl 3-methoxypropionate, ethyl 3-ethoxypropionate, methyl β-methoxyisobutyrate, ethyl butyrate, propyl butyrate, methyl isobutyl ketone, ethyl acetate, isoamyl acetate, ethyl lactate, toluene, xylene, acetic acid Cyclohexyl, diacetone alcohol, N-methylpyrrolidone, N, N-dimethylformamide, γ-butyrolactone, N, N- Examples include dimethylacetamide, propylene carbonate, and ethylene carbonate.

これらの溶剤は単独もしくは組み合わせて用いられる。溶媒の選択は、本発明のポジ型レジスト組成物に対する溶解性や基板への塗布性、保存安定性等に影響するため重要である。また、溶媒に含まれる水分はレジスト諸性能に影響するため少ない方が好ましい。   These solvents are used alone or in combination. The selection of the solvent is important because it affects the solubility in the positive resist composition of the present invention, the coating property to the substrate, the storage stability, and the like. Further, it is preferable that the amount of water contained in the solvent is small because it affects the performance of the resist.

さらに本発明のポジ型レジスト組成物は、メタル等の金属不純物やクロルイオンなどの不純物成分を100ppb以下に低減しておくことが好ましい。半導体デバイスを製造する上で動作不良を起こさず、欠陥がなく、収率が高くなる点で100ppb以下が、好ましい。   Furthermore, in the positive resist composition of the present invention, it is preferable to reduce metal impurities such as metal and impurity components such as chloro ions to 100 ppb or less. 100 ppb or less is preferable in that it does not cause a malfunction in manufacturing a semiconductor device, has no defects, and increases the yield.

上記ポジ型レジスト組成物の固形分は、上記溶剤に溶解し固形分濃度として、3〜40%溶解することが好ましい。より好ましくは5〜30%、更に好ましくは7〜20%である。   The solid content of the positive resist composition is preferably dissolved in the solvent and dissolved in a solid content concentration of 3 to 40%. More preferably, it is 5-30%, More preferably, it is 7-20%.

また、本発明のポジ型レジスト組成物は異物等を除去する目的で、溶媒で溶液とて調製した後、通常たとえば口径0.05〜0.2μm程度のフィルターでろ過することによって用いることが好ましい。   In addition, the positive resist composition of the present invention is preferably used by preparing a solution with a solvent for the purpose of removing foreign substances and the like, and then usually filtering with a filter having a diameter of about 0.05 to 0.2 μm. .

本発明のポジ型レジスト組成物には、必要に応じて更に、界面活性剤、酸分解性溶解阻止化合物、染料、可塑剤、光増感剤、架橋剤、光塩基発生剤、熱塩基発生剤、分光増感剤及び現像液に対する溶解性を促進させる化合物、露光により塩基性が低下する化合物(フォトべース)、等を含有させることができる。   If necessary, the positive resist composition of the present invention may further include a surfactant, an acid-decomposable dissolution inhibiting compound, a dye, a plasticizer, a photosensitizer, a crosslinking agent, a photobase generator, and a thermal base generator. Further, a compound that promotes solubility in a spectral sensitizer and a developer, a compound that decreases in basicity upon exposure (photobase), and the like can be contained.

本発明の組成物に使用できる界面活性剤としては、特にフッ素系及び/又はシリコン系界面活性剤が好適に用いられる。フッ素系界面活性剤、シリコン系界面活性剤及びフッ素原子と珪素原子の両方を含有する界面活性剤のいずれか、あるいは2種以上を含有することができる。これらフッ素系及び/又はシリコン系界面活性剤の添加は、現像欠陥の抑制及び塗布性の向上に効果を有する。   As the surfactant that can be used in the composition of the present invention, fluorine-based and / or silicon-based surfactants are particularly preferably used. Any one or two or more of fluorine-based surfactants, silicon-based surfactants, and surfactants containing both fluorine atoms and silicon atoms can be contained. The addition of these fluorine-based and / or silicon-based surfactants is effective for suppressing development defects and improving coating properties.

これらのフッ素系及び/又はシリコン系界面活性剤として、例えば特開昭62−36663号公報、特開昭61−226746号公報、特開昭61−226745号公報、特開昭62−170950号公報、特開昭63−34540号公報、特開平7−230165号公報、特開平8−62834号公報、特開平9−54432号公報、特開平9−5988号公報、特開2002−277862号公報、米国特許第5405720号明細書、同5360692号明細書、同5529881号明細書、同5296330号明細書、同5436098号明細書、同5576143号明細書、同 5294511号明細書、同5824451号明細書記載の界面活性剤を挙げることができ、下記市販の界面活性剤をそのまま用いることもできる。
使用できる市販のフッ素系及び/又はシリコン系界面活性剤として、例えばエフトップEF301、EF303、(新秋田化成(株)製)、フロラードFC430、431(住友スリーエム(株)製)、メガファックF171、F173、F176、F189、R08(大日本インキ化学工業(株)製)、サーフロンS−382、SC101、102、103、104、105、106(旭硝子(株)製)、トロイゾルS−366(トロイケミカル(株)製)等のフッ素系界面活性剤又はシリコン系界面活性剤を挙げることができる。またポリシロキサンポリマーKP−341(信越化学工業(株)製)もシリコン系界面活性剤として用いることができる。
As these fluorine-based and / or silicon-based surfactants, for example, JP-A-62-36663, JP-A-61-226746, JP-A-61-226745, JP-A-62-170950 are disclosed. JP-A-63-34540, JP-A-7-230165, JP-A-8-62834, JP-A-9-54432, JP-A-9-5988, JP-A-2002-277862, U.S. Pat.Nos. 5,405,720, 5,360,692, 5,529,881, 5,296,330, 5,436,098, 5,576,143, 5,294,511, 5,824,451 The following commercially available surfactants can also be used as they are.
Examples of commercially available fluorine-based and / or silicon-based surfactants that can be used include F-top EF301, EF303 (manufactured by Shin-Akita Kasei Co., Ltd.), Florard FC430, 431 (manufactured by Sumitomo 3M Co., Ltd.), Megafac F171, F173, F176, F189, R08 (Dainippon Ink Chemical Co., Ltd.), Surflon S-382, SC101, 102, 103, 104, 105, 106 (Asahi Glass Co., Ltd.), Troisol S-366 (Troy Chemical) Fluorine-based surfactants or silicon-based surfactants such as those manufactured by K.K. Polysiloxane polymer KP-341 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) can also be used as a silicon-based surfactant.

また、フッ素系及び/又はシリコン系界面活性剤としては、上記に示すような公知のものの他に、テロメリゼーション法(テロマー法ともいわれる)もしくはオリゴメリゼーション法(オリゴマー法ともいわれる)により製造されたフルオロ脂肪族化合物から導かれたフルオロ脂肪族基を有する重合体を用いた界面活性剤を用いることが出来る。フルオロ脂肪族化合物は、特開2002−90991号公報に記載された方法によって合成することが出来る。
フルオロ脂肪族基を有する重合体としては、フルオロ脂肪族基を有するモノマーと(ポリ(オキシアルキレン))アクリレート及び/又は(ポリ(オキシアルキレン))メタクリレートとの共重合体が好ましく、不規則に分布しているものでも、ブロック共重合していてもよい。また、ポリ(オキシアルキレン)基としては、ポリ(オキシエチレン)基、ポリ(オキシプロピレン)基、ポリ(オキシブチレン)基などが挙げられ、また、ポリ(オキシエチレンとオキシプロピレンとオキシエチレンとのブロック連結体)やポリ(オキシエチレンとオキシプロピレンとのブロック連結体)など同じ鎖長内に異なる鎖長のアルキレンを有するようなユニットでもよい。さらに、フルオロ脂肪族基を有するモノマーと(ポリ(オキシアルキレン))アクリレート(又はメタクリレート)との共重合体は2元共重合体ばかりでなく、異なる2種以上のフルオロ脂肪族基を有するモノマーや、異なる2種以上の(ポリ(オキシアルキレン))アクリレート(又はメタクリレート)などを同時に共重合した3元系以上の共重合体でもよい。
In addition to the known surfactants shown above, fluorine-based and / or silicon-based surfactants can be produced by a telomerization method (also referred to as a telomer method) or an oligomerization method (also referred to as an oligomer method). A surfactant using a polymer having a fluoroaliphatic group derived from a fluoroaliphatic compound can be used. The fluoroaliphatic compound can be synthesized by the method described in JP-A-2002-90991.
As the polymer having a fluoroaliphatic group, a copolymer of a monomer having a fluoroaliphatic group and (poly (oxyalkylene)) acrylate and / or (poly (oxyalkylene)) methacrylate is preferable and distributed irregularly. Or may be block copolymerized. Examples of the poly (oxyalkylene) group include a poly (oxyethylene) group, a poly (oxypropylene) group, a poly (oxybutylene) group, and the like, and a poly (oxyethylene, oxypropylene, and oxyethylene group). A unit having different chain lengths in the same chain length, such as a block link) or poly (block link of oxyethylene and oxypropylene) may be used. Furthermore, a copolymer of a monomer having a fluoroaliphatic group and (poly (oxyalkylene)) acrylate (or methacrylate) is not only a binary copolymer but also a monomer having two or more different fluoroaliphatic groups, Further, it may be a ternary or higher copolymer obtained by simultaneously copolymerizing two or more different (poly (oxyalkylene)) acrylates (or methacrylates).

例えば、市販のフッ素系及び/又はシリコン系界面活性剤として、メガファックF178、F−470、F−473、F−475、F−476、F−472(大日本インキ化学工業(株)製)を挙げることができる。さらに、C613基を有するアクリレート(又はメタクリレート)と(ポリ(オキシアルキレン))アクリレート(又はメタクリレート)との共重合体、C613基を有するアクリレート(又はメタクリレート)と(ポリ(オキシエチレン))アクリレート(又はメタクリレート)と(ポリ(オキシプロピレン))アクリレート(又はメタクリレート)との共重合体、C817基を有するアクリレート(又はメタクリレート)と(ポリ(オキシアルキレン))アクリレート(又はメタクリレート)との共重合体、C817基を有するアクリレート(又はメタクリレート)と(ポリ(オキシエチレン))アクリレート(又はメタクリレート)と(ポリ(オキシプロピレン))アクリレート(又はメタクリレート)との共重合体、などを挙げることができる。 For example, as a commercially available fluorine-based and / or silicon-based surfactant, Megafac F178, F-470, F-473, F-475, F-476, F-472 (manufactured by Dainippon Ink & Chemicals, Inc.) Can be mentioned. Further, a copolymer of an acrylate (or methacrylate) having a C 6 F 13 group and (poly (oxyalkylene)) acrylate (or methacrylate), an acrylate (or methacrylate) having a C 6 F 13 group and (poly (oxy) (Ethylene)) acrylate (or methacrylate) and (poly (oxypropylene)) acrylate (or methacrylate) copolymer, acrylate (or methacrylate) and (poly (oxyalkylene)) acrylate having C 8 F 17 groups (or Copolymer of acrylate (or methacrylate), (poly (oxyethylene)) acrylate (or methacrylate), and (poly (oxypropylene)) acrylate (or methacrylate) having a C 8 F 17 group Coalesce, etc. Can.

フッ素系及び/又はシリコン系界面活性剤の使用量は、ポジ型レジスト組成物全量(溶剤を除く)に対して、好ましくは0.0001〜2質量%、より好ましくは0.001〜1質量%、特に好ましくは0.01質量%〜1質量%である。   The amount of the fluorine-based and / or silicon-based surfactant used is preferably 0.0001 to 2% by mass, more preferably 0.001 to 1% by mass, based on the total amount of the positive resist composition (excluding the solvent). Especially preferably, it is 0.01 mass%-1 mass%.

上記の他に使用することのできる界面活性剤としては、具体的には、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンセチルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル等のポリオキシエチレンアルキルエーテル類、ポリオキシエチレンオクチルフェノールエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェノールエーテル等のポリオキシエチレンアルキルアリルエーテル類、ポリオキシエチレン・ポリオキシプロピレンブロックコポリマー類、ソルビタンモノラウレート、ソルビタンモノパルミテート、ソルビタンモノステアレート、ソルビタンモノオレエート、ソルビタントリオレエート、ソルビタントリステアレート等のソルビタン脂肪酸エステル類、ポリオキシエチレンソルビタンモノラウレート、ポリオキシエチレンソルビタンモノパルミテ−ト、ポリオキシエチレンソルビタンモノステアレート、ポリオキシエチレンソルビタントリオレエート、ポリオキシエチレンソルビタントリステアレート等のポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル類等のノニオン系界面活性剤等を挙げることができる。   Specific examples of surfactants that can be used other than the above include polyoxyethylene alkyl ethers such as polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene stearyl ether, polyoxyethylene cetyl ether, and polyoxyethylene oleyl ether. , Polyoxyethylene alkyl allyl ethers such as polyoxyethylene octylphenol ether and polyoxyethylene nonylphenol ether, polyoxyethylene / polyoxypropylene block copolymers, sorbitan monolaurate, sorbitan monopalmitate, sorbitan monostearate, sorbitan Sorbitan fatty acid esters such as monooleate, sorbitan trioleate, sorbitan tristearate, polyoxyethylene sorbitan Nonionic surfactants such as polyoxyethylene sorbitan fatty acid esters such as laurate, polyoxyethylene sorbitan monopalmitate, polyoxyethylene sorbitan monostearate, polyoxyethylene sorbitan trioleate, polyoxyethylene sorbitan tristearate Etc.

これらの他の界面活性剤の配合量は、本発明の組成物中の固形分100重量部当たり、通常、2重量部以下、好ましくは1重量部以下である。   The amount of these other surfactants is usually 2 parts by weight or less, preferably 1 part by weight or less per 100 parts by weight of the solid content in the composition of the present invention.

本発明のポジ型レジスト組成物に使用できる酸分解性溶解阻止化合物としては、例えば、特開平5−134415号、特開平6−51519号などに記載の低分子酸分解性溶解阻止化合物を用いることができる。   Examples of the acid-decomposable dissolution inhibiting compound that can be used in the positive resist composition of the present invention include the low-molecular acid-decomposable dissolution inhibiting compounds described in JP-A Nos. 5-134415 and 6-51519. Can do.

本発明のポジ型レジスト組成物に使用できる可塑剤としては、特開平4−212960号、特開平8−262720号、欧州特許735422号、欧州特許416873号、欧州特許439371号、米国特許5846690号記載の化合物、具体的にはアジピン酸ジ(2−エチルヘキシル)、安息香酸n−ヘキシル、フタル酸ジ−n−オクチル、フタル酸ジ−n−ブチル、フタル酸ベンジル−n−ブチル、ジヒドロアビエチルフタレート等が挙げられる。   Examples of the plasticizer that can be used in the positive resist composition of the present invention are described in JP-A-4-221960, JP-A-8-262720, European Patent 735422, European Patent 416873, European Patent 439371, and US Pat. No. 5,846,690. Compounds such as di (2-ethylhexyl) adipate, n-hexyl benzoate, di-n-octyl phthalate, di-n-butyl phthalate, benzyl n-butyl phthalate, dihydroabiethyl phthalate Etc.

本発明で使用できる現像液に対する溶解性を促進させる化合物としては、例えば、特開平4−134345号、特開平4−217251号、特開平7−181680号、特開平8−211597号、米国特許5688628号、同5972559号等記載のポリヒドロキシ化合物が挙げられ、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)シクロヘキサン、4,4−(α−メチルベンジリデン)ビスフェノール、α,α′,α″−トリス(4−ヒドロキシフェニル)−1,3,5−トリイソプロピルベンゼン、α,α′,α″−トリス(4−ヒドロキシフェニル)−1−エチル−4−イソプロピルベンゼン、1,2,2−トリス(ヒドロキシフェニル)プロパン、1,1,2−トリス(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)プロパン、2,2,5,5−テトラキス(4−ヒドロキシフェニル)ヘキサン、1,2−テトラキス(4−ヒドロキシフェニル)エタン、1,1,3−トリス(ヒドロキシフェニル)ブタン、パラ〔α,α,α′,α′−テトラキス(4−ヒドロキシフェニル)〕−キシレン等の芳香属ポリヒドロキシ化合物が好適に用いられる。   Examples of the compound that promotes the solubility in the developer that can be used in the present invention include JP-A-4-134345, JP-A-4-217251, JP-A-7-181680, JP-A-8-211597, and US Pat. No. 5,688,628. Polyhydroxy compounds described in U.S. Pat. No. 5,972,559, and the like. 1,1-bis (4-hydroxyphenyl) cyclohexane, 4,4- (α-methylbenzylidene) bisphenol, α, α ′, α ″ -tris ( 4-hydroxyphenyl) -1,3,5-triisopropylbenzene, α, α ′, α ″ -tris (4-hydroxyphenyl) -1-ethyl-4-isopropylbenzene, 1,2,2-tris (hydroxy Phenyl) propane, 1,1,2-tris (3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl) propane, 2,2 5,5-tetrakis (4-hydroxyphenyl) hexane, 1,2-tetrakis (4-hydroxyphenyl) ethane, 1,1,3-tris (hydroxyphenyl) butane, para [α, α, α ′, α ′ Aromatic polyhydroxy compounds such as -tetrakis (4-hydroxyphenyl)]-xylene are preferably used.

また、サリチル酸、ジフェノール酸、フェノールフタレインなどの有機酸類も用いることができるし、また、特開平5−181263号、同7−92680号記載のスルホンアミド化合物、特開平4−248554号、同5−181279号、同7−92679号記載のカルボン酸やカルボン酸無水物、及び特開平11−153869号記載のポリヒドロキシスチレン樹脂などのアルカリ可溶性樹脂も添加できる。   Organic acids such as salicylic acid, diphenolic acid, and phenolphthalein can also be used, and sulfonamide compounds described in JP-A-5-181263 and 7-92680, JP-A-4-248554, and Alkali-soluble resins such as carboxylic acids and carboxylic acid anhydrides described in JP-A-5-181279 and 7-92679, and polyhydroxystyrene resins described in JP-A No. 11-153869 can also be added.

本発明で使用できる好適な染料としては油性染料及び塩基性染料がある。具体的にはオイルイエロー#101、オイルイエロー#103、オイルピンク#312、オイルグリーンBG、オイルブルーBOS,オイルブルー#603、オイルブラックBY、オイルブラックBS、オイルブラックT−505(以上オリエント化学工業株式会社製)、クリスタルバイオレット(CI42555)、メチルバイオレット(CI42535)、ローダミンB(CI45170B)、マラカイトグリーン(CI42000)、メチレンブルー(CI52015)等を挙げることができる。   Suitable dyes that can be used in the present invention include oil-based dyes and basic dyes. Specifically, oil yellow # 101, oil yellow # 103, oil pink # 312, oil green BG, oil blue BOS, oil blue # 603, oil black BY, oil black BS, oil black T-505 (oriental chemical industry) Co., Ltd.), crystal violet (CI42555), methyl violet (CI42535), rhodamine B (CI45170B), malachite green (CI42000), methylene blue (CI522015) and the like.

さらに、本発明の組成物には、特開平7−28247号、欧州特許616258号、米国特許5525443号、特開平9−127700号、欧州特許762207号、米国特許5783354号記載のアンモニウム塩、具体的には、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラ−n−ブチルアンモニウムヒドロキシド、ベタイン等も添加できるし、特開平5−232706号、同6−11835号、同6−242606号、同6−266100号、同7−333851号、同7−333844号、米国特許5663035号、欧州特許677788号に記載の露光により塩基性が低下する化合物(フォトべース)を添加することもできる。   Further, the composition of the present invention includes ammonium salts described in JP-A-7-28247, European Patent 616258, US Pat. No. 5,525,443, JP-A-9-127700, European Patent 762207, and US Pat. No. 5,783,354. Can be added tetramethylammonium hydroxide, tetra-n-butylammonium hydroxide, betaine, etc., and JP-A-5-232706, 6-11835, 6-242606, 6-266100, A compound (photobase) whose basicity is lowered by exposure described in JP-A-7-333851, JP-A-7-333844, US Pat. No. 5,663,035 and European Patent No. 6777788 can also be added.

更に、下記に挙げるような分光増感剤を添加し、使用する光酸発生剤が吸収を持たない遠紫外より長波長領域に増感させることで、本発明のポジ型レジスト組成物をi線又はg線に感度を持たせることができる。好適な分光増感剤としては、具体的には、ベンゾフェノン、p,p′−テトラメチルジアミノベンゾフェノン、p,p′−テトラエチルエチルアミノベンゾフェノン、2−クロロチオキサントン、アントロン、9−エトキシアントラセン、アントラセン、ピレン、ペリレン、フェノチアジン、ベンジル、アクリジンオレンジ、ベンゾフラビン、セトフラビン−T、9,10−ジフェニルアントラセン、9−フルオレノン、アセトフェノン、フェナントレン、2−ニトロフルオレン、5−ニトロアセナフテン、ベンゾキノン、2−クロロ−4−ニトロアニリン、N−アセチル−p−ニトロアニリン、p−ニトロアニリン、N−アセチル−4−ニトロ−1−ナフチルアミン、ピクラ
ミド、アントラキノン、2−エチルアントラキノン、2−tert−ブチルアントラキノン、1,2−ベンズアンスラキノン、3−メチル−1,3−ジアザ−1,9−ベンズアンスロン、ジベンザルアセトン、1,2−ナフトキノン、3,3′−カルボニル−ビス(5,7−ジメトキシカルボニルクマリン)及びコロネン等であるがこれらに限定されるものではない。
Further, by adding a spectral sensitizer as listed below, the photoacid generator used is sensitized to a longer wavelength region than far ultraviolet, which has no absorption, whereby the positive resist composition of the present invention is i-lined. Or sensitivity can be given to g line. Specific examples of suitable spectral sensitizers include benzophenone, p, p′-tetramethyldiaminobenzophenone, p, p′-tetraethylethylaminobenzophenone, 2-chlorothioxanthone, anthrone, 9-ethoxyanthracene, anthracene, Pyrene, perylene, phenothiazine, benzyl, acridine orange, benzoflavin, cetoflavin-T, 9,10-diphenylanthracene, 9-fluorenone, acetophenone, phenanthrene, 2-nitrofluorene, 5-nitroacenaphthene, benzoquinone, 2-chloro- 4-nitroaniline, N-acetyl-p-nitroaniline, p-nitroaniline, N-acetyl-4-nitro-1-naphthylamine, picramide, anthraquinone, 2-ethylanthraquinone, 2-tert-butyl Tyranthraquinone, 1,2-benzanthraquinone, 3-methyl-1,3-diaza-1,9-benzanthrone, dibenzalacetone, 1,2-naphthoquinone, 3,3′-carbonyl-bis (5 7-dimethoxycarbonylcoumarin) and coronene, but are not limited thereto.

また、これらの分光増感剤は、光源の遠紫外光の吸光剤としても使用可能である。この場合、吸光剤は基板からの反射光を低減し、レジスト膜内の多重反射の影響を少なくさせることで、定在波を低減できる。   These spectral sensitizers can also be used as a light absorber for far ultraviolet light as a light source. In this case, the light absorber can reduce the standing wave by reducing the reflected light from the substrate and reducing the influence of multiple reflection in the resist film.

本発明の組成物に添加できる光塩基発生剤としては、特開平4−151156号、同4−162040号、同5−197148号、同5−5995号、同6−194834号、同8−146608号、同10−83079号、欧州特許622682号に記載の化合物が挙げられ、具体的には、2−ニトロベンジルカルバメート、2,5−ジニトロベンジルシクロヘキシルカルバメート、N−シクロヘキシル−4−メチルフェニルスルホンアミド、1,1−ジメチル−2−フェニルエチル−N−イソプロピルカーバメート等が好適に用いることができる。これらの光塩基発生剤は、レジスト形状などの改善を目的とし添加される。   Examples of the photobase generator that can be added to the composition of the present invention include JP-A-4-151156, JP-A-4-162040, JP-A-5-197148, JP-A-5-5995, JP-A-6-194634, and JP-A-8-146608. No. 10-83079 and European Patent No. 622682, specifically, 2-nitrobenzyl carbamate, 2,5-dinitrobenzyl cyclohexyl carbamate, N-cyclohexyl-4-methylphenylsulfonamide 1,1-dimethyl-2-phenylethyl-N-isopropylcarbamate and the like can be preferably used. These photobase generators are added for the purpose of improving the resist shape and the like.

熱塩基発生剤としては、例えば特開平5−158242号、同5−158239号、米国特許5576143号に記載の化合物を挙げることができる。   Examples of the thermal base generator include compounds described in JP-A-5-158242, 5-158239, and US Pat. No. 5,576,143.

本発明のポジ型レジスト組成物は、好ましくは精密集積回路素子の製造に使用されるような基板(例:シリコン/二酸化シリコン被覆)、ガラス、セラミックス、金属等の基板上に予め塗設された下層レジスト上に塗布する2層レジストとして用いられる。   The positive resist composition of the present invention is preferably pre-coated on a substrate (eg, silicon / silicon dioxide coating), glass, ceramics, metal, or the like as used in the manufacture of precision integrated circuit elements. It is used as a two-layer resist applied on the lower layer resist.

上記の下層レジストとしては、適当な有機高分子膜が用いられるが、各種公知のフォトレジストを使用してもよい。たとえば、フジフイルムアーチ社製FHシリーズ、FHiシリーズ或いは住友化学社製PFIシリーズの各シリーズを例示することができる。   An appropriate organic polymer film is used as the lower layer resist, but various known photoresists may be used. For example, each series of the Fuji Film Arch FH series, FHi series, or Sumitomo Chemical PFI series can be illustrated.

この層の形成は、第1レジスト層に含有される化合物を、適当な溶剤に溶解させ、得
られる溶液をスピンコー卜法、スプレー法等により塗布することにより行われる。第1レジスト層の膜厚は、通常0.1〜4.0μmであり、0.1〜2.0μmであることが好ましく、より好ましくは0.2〜1.5μmであり、特に好ましくは0.25〜1.2μmである。反射防止や耐ドライエッチング性の観点で0.1μm以上が好ましく、またアスペクト比や、形成した微細パターンの保持の点から4.0μm以下が好ましい。
This layer is formed by dissolving the compound contained in the first resist layer in an appropriate solvent and applying the resulting solution by a spin coating method, a spray method or the like. The film thickness of the first resist layer is usually 0.1 to 4.0 μm, preferably 0.1 to 2.0 μm, more preferably 0.2 to 1.5 μm, and particularly preferably 0. .25 to 1.2 μm. From the viewpoint of antireflection and dry etching resistance, it is preferably 0.1 μm or more, and preferably 4.0 μm or less from the viewpoint of aspect ratio and retention of the formed fine pattern.

次いで、第2レジスト層の形成を行うが、その前に、第1レジスト層を熱処理することが好ましい。熱処理の温度としては、150〜250℃が好ましく、さらには170〜240℃が好ましく、180〜230℃が特に好ましい。第1レジスト層と第2レジスト層のインターミキシングや第1レジスト中のポリマーの分解劣化を防ぐ意味から、150℃〜250℃が好ましい。この熱処理は、ホットプレートや熱オーブン等の装置を用いて行うことが出来る。   Next, the second resist layer is formed, but before that, the first resist layer is preferably heat-treated. As temperature of heat processing, 150-250 degreeC is preferable, Furthermore, 170-240 degreeC is preferable, and 180-230 degreeC is especially preferable. In view of preventing intermixing of the first resist layer and the second resist layer and decomposition degradation of the polymer in the first resist, 150 ° C. to 250 ° C. is preferable. This heat treatment can be performed using an apparatus such as a hot plate or a heat oven.

また、熱処理の時間は、上記熱処理温度によって異なるが、180〜230℃の熱処理の場合で、10秒〜1000秒の範囲に設定されることが好ましく、さらには20〜600秒が好ましい。第1レジスト層と第2レジスト層のインターミキシングを防ぐ意味から、また基板の処理枚数の増加の観点から10秒〜1000秒が好ましい。   Moreover, although the heat processing time changes with the said heat processing temperature, in the case of 180-230 degreeC heat processing, it is preferable to set to the range of 10 second-1000 second, and also 20-600 second is preferable. From the viewpoint of preventing intermixing between the first resist layer and the second resist layer, and from the viewpoint of increasing the number of processed substrates, it is preferably 10 seconds to 1000 seconds.

次いで、第2レジスト層を第1レジスト層の上に形成させるが、上記のポジ型レジスト組成物の成分(a)〜(c)の化合物を溶媒に溶解させ、得られた溶液をスピンコート法、スプレー法等により塗布することにより行なわれる。
第2レジスト層の膜厚は、0.03〜0.6μmであることが好ましく、より好ましくは0.04〜0.5μmであり、特に好ましくは0.05〜0.45μmである。第1レジスト層へのパターン転写性、塗布膜のピンホールの発生防止およびリソグラフィー性能の観点から0.03μm〜0.6μmが好ましい。
Next, a second resist layer is formed on the first resist layer, and the compounds of components (a) to (c) of the positive resist composition are dissolved in a solvent, and the obtained solution is spin-coated. The coating is performed by spraying or the like.
The film thickness of the second resist layer is preferably 0.03 to 0.6 μm, more preferably 0.04 to 0.5 μm, and particularly preferably 0.05 to 0.45 μm. From the viewpoints of pattern transfer to the first resist layer, prevention of pinholes in the coating film, and lithography performance, 0.03 μm to 0.6 μm is preferable.

得られた2層レジストは次にパターン形成工程に付されるが、その第1段階として、まず第2層のレジスト組成物の膜にパターン形成処理を行う。必要に応じてマスク合わせを行い、このマスクを通して活性光線または放射線を照射することにより、照射部分のレジスト組成物をアルカリ水溶液に可溶とし、アルカリ水溶液で現像してパターンを形成する。   The obtained two-layer resist is then subjected to a pattern formation step. As a first step, the second layer resist composition is first subjected to pattern formation processing. Mask alignment is performed as necessary, and actinic rays or radiation is irradiated through the mask, so that the resist composition in the irradiated portion is made soluble in an alkaline aqueous solution and developed with an alkaline aqueous solution to form a pattern.

本発明に用いられる第2レジスト層の現像液としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、ケイ酸ナトリウム、メタケイ酸ナトリウム、アンモニア水等の無機アルカリ類、エチルアミン、n−プロピルアミン等の第一アミン類、ジエチルアミン、ジ−n−ブチルアミン等の第二アミン類、トリエチルアミン、メチルジエチルアミン等の第三アミン類、ジメチルエタノールアミン、トリエタノールアミン等のアルコールアミン類、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド等の第4級アンモニウム塩、ピロール、ピペリジン等の環状アミン類等のアルカリ類の水溶液を使用することができる。   The developer for the second resist layer used in the present invention includes inorganic alkalis such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, sodium silicate, sodium metasilicate, aqueous ammonia, ethylamine, n-propylamine and the like. Primary amines, secondary amines such as diethylamine and di-n-butylamine, tertiary amines such as triethylamine and methyldiethylamine, alcohol amines such as dimethylethanolamine and triethanolamine, tetramethylammonium hydroxide, tetraethyl An aqueous solution of an alkali such as a quaternary ammonium salt such as ammonium hydroxide, or a cyclic amine such as pyrrole or piperidine can be used.

アルカリ現像液のアルカリ濃度は、通常、0.1〜20質量%である。
アルカリ現像液のpHは、通常、10.0から15.0である。
The alkali concentration of the alkali developer is usually from 0.1 to 20% by mass.
The pH of the alkali developer is usually from 10.0 to 15.0.

更に、上記アルカリ類の水溶液にアルコール類、界面活性剤、芳香族水酸基含有化合物等を適当量添加して使用することもできる。中では、特にテトラメチルアンモニウムヒドロキシドを用いることが最も好ましい。   Furthermore, an appropriate amount of alcohol, surfactant, aromatic hydroxyl group-containing compound or the like can be added to the alkaline aqueous solution. Of these, tetramethylammonium hydroxide is most preferably used.

次いで、第2段階としてドライエッチングを行うが、この操作は上記レジスト組成物の膜のパターンをマスクとして酸素プラズマエッチングにより実施し、アスペクト比の高い微細なパターンが形成される。この酸素プラズマエッチングによる有機高分子膜のエッチングは、従来のフォトエッチング操作による基板のエッチング加工の終了後に行われるレジスト膜の剥離の際に利用されるプラズマエッチングとまったく同一の技術である。この操作は、例えば円筒形プラズマエッチング装置により、反応性ガス、すなわちエッチングガスとして酸素を使用して実施することができる。酸素ガスに亜硫酸ガス等のガスを混合して用いることもできる。   Next, dry etching is performed as a second stage, and this operation is performed by oxygen plasma etching using the resist composition film pattern as a mask to form a fine pattern having a high aspect ratio. The etching of the organic polymer film by the oxygen plasma etching is exactly the same technique as the plasma etching used when the resist film is peeled off after completion of the etching process of the substrate by the conventional photoetching operation. This operation can be performed, for example, by a cylindrical plasma etching apparatus using oxygen as a reactive gas, that is, an etching gas. A gas such as sulfurous acid gas may be mixed with oxygen gas.

以下、実施例および比較例を示すが、本発明は下記実施例に限定されるものではない。   Examples and Comparative Examples are shown below, but the present invention is not limited to the following Examples.

<酸発生剤の合成例>
合成例(1) 化合物(I−2)の合成
メシチルオキシド10gをN,N−ジメチルホルムアミド100mlに溶解させ、これにトリエチルアミン50mlを加えた。この溶液にトリメチルシリルクロリド22.1gを加え100℃で2時間反応した。放冷後、ヘキサン300mlを加え、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液で2回、蒸留水で2回洗浄した。有機相を濃縮すると粗生成物が得られた。これを減圧蒸留(78℃/15mmHg)で生成するとメシチルオキシドのシリルエノールエーテルが得られた。得られたシリルエノールエーテル5g、テトラメチルエンスルホキシド3.1gをクロロホルム50mlに溶解させ、この溶液を−30℃に冷却した。これに無水トリフロロ酢酸9.9gを30分かけて滴下した。2時間反応後ノナフロロブタンスルホン酸カリウム10gをアセトニトリル/水に溶解させて加えた。混合液を水洗し、クロロホルム相を濃縮した。得られた粗生成物をジイソプロピルエーテルで洗浄すると化合物(I−2)が4.2g得られた。
<Synthesis example of acid generator>
Synthesis Example (1) Synthesis of Compound (I-2) 10 g of mesityl oxide was dissolved in 100 ml of N, N-dimethylformamide, and 50 ml of triethylamine was added thereto. To this solution, 22.1 g of trimethylsilyl chloride was added and reacted at 100 ° C. for 2 hours. After cooling, 300 ml of hexane was added, and the mixture was washed twice with a saturated aqueous sodium hydrogen carbonate solution and twice with distilled water. Concentration of the organic phase gave a crude product. When this was produced by distillation under reduced pressure (78 ° C./15 mmHg), silyl enol ether of mesityl oxide was obtained. 5 g of the obtained silyl enol ether and 3.1 g of tetramethylene sulfoxide were dissolved in 50 ml of chloroform, and this solution was cooled to -30 ° C. To this, 9.9 g of trifluoroacetic anhydride was added dropwise over 30 minutes. After the reaction for 2 hours, 10 g of potassium nonafluorobutanesulfonate was dissolved in acetonitrile / water and added. The mixture was washed with water and the chloroform phase was concentrated. The obtained crude product was washed with diisopropyl ether to obtain 4.2 g of compound (I-2).

300MHz 1H−NMR(CDCl3
δ1.95(s.3H)、δ2.2(s.3H)、δ2.2〜2.5(m.4H)、δ3.5〜3.7(m.4H)、δ4.75(s.2H)、δ6.2(t.1H)
300 MHz 1 H-NMR (CDCl 3 )
δ 1.95 (s. 3H), δ 2.2 (s. 3H), δ 2.2 to 2.5 (m. 4H), δ 3.5 to 3.7 (m. 4H), δ 4.75 (s. 2H), δ6.2 (t.1H)

合成例(2) 化合物(I−26)の合成
2−シクロヘキセン−1−オン20gをN,N−ジメチルホルムアミド300mlに溶解させ、これにトリエチルアミン150mlを加えた。この溶液にトリメチルシリルクロリド45gを加え100℃で2時間反応した。放冷後、ヘキサン500mlを加え、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液で2回、蒸留水で2回洗浄した。
有機相を濃縮すると粗生成物が得られた。これを減圧蒸留(86℃/15mmHg)で生成すると2−シクロヘキセン−1−オンのシリルエノールエーテルが得られた。得られた2−シクロヘキセン−1−オンのシリルエノールエーテル5g、テトラメチレンスルホキシド3.1gをクロロホルム100mlに溶解させ、この溶液を−30℃に冷却した。これに無水トリフロロ酢酸6.24gを30分かけて滴下した。2時間反応後ノナフロロブタンスルホン酸カリウム10gをアセトニトリル/水に溶解させて加えた。混合液を水洗し、クロロホルム相を濃縮した。得られた粗生成物を酢酸エチル/ジイソプロピルエーテル(40/60)から再結晶すると化合物(I−26)が3.7g得られた。
Synthesis Example (2) Synthesis of Compound (I-26) 20 g of 2-cyclohexen-1-one was dissolved in 300 ml of N, N-dimethylformamide, and 150 ml of triethylamine was added thereto. To this solution, 45 g of trimethylsilyl chloride was added and reacted at 100 ° C. for 2 hours. After allowing to cool, 500 ml of hexane was added, and the mixture was washed twice with a saturated aqueous sodium hydrogen carbonate solution and twice with distilled water.
Concentration of the organic phase gave a crude product. When this was produced by distillation under reduced pressure (86 ° C./15 mmHg), silyl enol ether of 2-cyclohexen-1-one was obtained. The resulting silyl enol ether of 2-cyclohexen-1-one and 3.1 g of tetramethylene sulfoxide were dissolved in 100 ml of chloroform, and this solution was cooled to -30 ° C. To this was added dropwise 6.24 g of trifluoroacetic anhydride over 30 minutes. After the reaction for 2 hours, 10 g of potassium nonafluorobutanesulfonate was dissolved in acetonitrile / water and added. The mixture was washed with water and the chloroform phase was concentrated. The obtained crude product was recrystallized from ethyl acetate / diisopropyl ether (40/60) to obtain 3.7 g of compound (I-26).

300MHz 1H−NMR(CDCl3
δ2.1〜2.3(m.3H)、δ2.5〜2.8(s.4H)、δ3.05(m.1H)、δ3.45(m.1H)、δ3.8(m.2H)、δ3.9(m.1H)、δ5.3(m.1H)、δ6.2(dd.1H)、δ7.25(d.1H)
300 MHz 1 H-NMR (CDCl 3 )
δ2.1 to 2.3 (m.3H), δ2.5 to 2.8 (s.4H), δ3.05 (m.1H), δ3.45 (m.1H), δ3.8 (m. 2H), δ3.9 (m.1H), δ5.3 (m.1H), δ6.2 (dd.1H), δ7.25 (d.1H)

合成例(3) 化合物(IA−32)の合成
イソホロン23.8gをアセトニトリル100mlに溶解させ、これにトリエチルアミン20.9g、ヨウ化ナトリウム31.0を加えた。この溶液にトリメチルシリルクロリド22.5gをゆっくり加え60℃で2時間反応させた。放冷後、反応液を氷に注ぎこれをジイソプロピルエーテルで抽出し有機相を飽和炭酸水素ナトリウム水溶液で2回、蒸留水で2回洗浄した。有機相を濃縮すると粗生成物が得られた。これを減圧蒸留(108℃/15mmHg)で精製するとイソホロンのアリル位の水素が脱離したエノールシリルエーテルが得られた。得られたエノールシリルエーテル15g、テトラメチルエンスルホキシド7.5gをクロロホルム100mlに溶解させ、この溶液を−30℃に冷却した。これに無水トリフロロ酢酸15.0gを30分かけて滴下した。2時間反応後ノナフロロブタンスルホン酸カリウム24gをアセトニトリル/水に溶解させて加えた。混合液を水洗し、クロロホルム相を濃縮した。得られた粗生成物をジイソプロピルエーテルで洗浄すると粉体が得られた。これを酢酸エチル/ジイソプロピルエーテルから再結晶すると化合物(IA−32)が20g得られた。
Synthesis Example (3) Synthesis of Compound (IA-32) 23.8 g of isophorone was dissolved in 100 ml of acetonitrile, and 20.9 g of triethylamine and 31.0 of sodium iodide were added thereto. To this solution, 22.5 g of trimethylsilyl chloride was slowly added and reacted at 60 ° C. for 2 hours. After allowing to cool, the reaction solution was poured onto ice and extracted with diisopropyl ether, and the organic phase was washed twice with a saturated aqueous sodium hydrogen carbonate solution and twice with distilled water. Concentration of the organic phase gave a crude product. When this was purified by distillation under reduced pressure (108 ° C./15 mmHg), enol silyl ether from which hydrogen at the allylic position of isophorone was eliminated was obtained. The obtained enol silyl ether (15 g) and tetramethylene sulfoxide (7.5 g) were dissolved in chloroform (100 ml), and the solution was cooled to -30 ° C. To this, 15.0 g of trifluoroacetic anhydride was added dropwise over 30 minutes. After the reaction for 2 hours, 24 g of potassium nonafluorobutanesulfonate was dissolved in acetonitrile / water and added. The mixture was washed with water and the chloroform phase was concentrated. The obtained crude product was washed with diisopropyl ether to obtain a powder. This was recrystallized from ethyl acetate / diisopropyl ether to obtain 20 g of Compound (IA-32).

300MHz1−NMR(CDCl3
δ1.2(s.6H)、δ1.75(s.3H)、δ2.3(s.2H)、δ2.4(s.2H)、δ2.3〜2.6(m.4H)、δ3.4〜3.8(m.4H)、δ4.2(s.2H)、δ6.2(s.1H)
300 MHz 1 -NMR (CDCl 3 )
δ1.2 (s.6H), δ1.75 (s.3H), δ2.3 (s.2H), δ2.4 (s.2H), δ2.3 to 2.6 (m.4H), δ3 .4 to 3.8 (m.4H), .delta.4.2 (s.2H), .delta.6.2 (s.1H)

他の化合物についても同様の方法を用いて合成した。   Other compounds were synthesized using the same method.

<樹脂の合成例>
合成例4(樹脂9の合成)
トリメチルアリルシラン10.4g、無水マレイン酸9.8g、t−ブチルアクリレート5.3gを乾燥THF34gに加えた後、窒素気流下65℃に加熱した。反応温度が安定したところで和光純薬(株)製開始剤V−65を前記モノマーの総モル数の10mol%加え、反応を開始させた。6時間反応させた後、反応混合物をTHFで2倍に希釈した後、大量のヘキサン中に投入し、白色粉体を析出させた。次に、残存モノマーおよび低分子成分の低減のため、析出した粉体をアセトンに溶解した後、そこへ少しづつヘキサンを添加するようにしてポリマーを沈殿させた。沈殿したポリマーをヘキサン/アセトン(8/2)にて洗浄、減圧乾燥を行い、樹脂(9)を得た。得られた樹脂(9)の分子量はGPC測定の結果、ポリスチレンを標準サンプルとして重量平均で5600であり、分子量1000以下の成分の含有量はGPCの面積比で4%であった。
<Example of resin synthesis>
Synthesis Example 4 (Synthesis of Resin 9)
After adding 10.4 g of trimethylallylsilane, 9.8 g of maleic anhydride, and 5.3 g of t-butyl acrylate to 34 g of dry THF, the mixture was heated to 65 ° C. under a nitrogen stream. When the reaction temperature was stabilized, Wako Pure Chemical Industries, Ltd. Initiator V-65 was added at 10 mol% of the total number of moles of the monomers to initiate the reaction. After reacting for 6 hours, the reaction mixture was diluted twice with THF and then poured into a large amount of hexane to precipitate a white powder. Next, in order to reduce residual monomers and low molecular components, the precipitated powder was dissolved in acetone, and then hexane was gradually added thereto to precipitate the polymer. The precipitated polymer was washed with hexane / acetone (8/2) and dried under reduced pressure to obtain a resin (9). As a result of GPC measurement, the molecular weight of the obtained resin (9) was 5600 in terms of weight average using polystyrene as a standard sample, and the content of components having a molecular weight of 1000 or less was 4% in terms of the area ratio of GPC.

上記と同様な方法で樹脂(1)〜(19)を得た。   Resins (1) to (19) were obtained in the same manner as above.

合成例5(樹脂22の合成)
モノマー合成
トリス(トリメチルシリル)−2−ヒドロキシエチルシラン29.1gを下層THF200mlに加え、そこへ4−ジメチルアミノピリジン11.2gを添加した。反応液を0℃に冷却した後、そこへアクリル酸クロリド14.0gを1時間かけて滴下した。反応液を室温に戻しながらさらに5時間反応させた反応液を減圧下、濃縮した後、シリカゲルカラムクロマトグラフィーにより、アクリレートモノマーを得た。
ポリマー合成
このアクリレートモノマー18.0gに無水マレイン酸9.5gおよびメタクリル酸3.8gをTHFに溶解させ、固形分50%の溶液を調整した。これを3つ口フラスコに仕込み、窒素気流下60℃に加熱した。反応温度が安定したところで和光純薬(株)製開始剤V−60を5mol%加え、反応を開始させた。6時間反応させた後、反応混合物をTHFで2倍に希釈し、大量のヘキサン中に投入し、白色固体を析出させた。析出した粉体をろ過して取り出しし、乾燥して、樹脂(22)を得た。得られた樹脂(22)の分子量はGPC測定の結果、ポリスチレンを標準サンプルとして重量平均で6900であった。
Synthesis Example 5 (Synthesis of Resin 22)
Monomer synthesis 29.1 g of tris (trimethylsilyl) -2-hydroxyethylsilane was added to 200 ml of the lower layer THF, and 11.2 g of 4-dimethylaminopyridine was added thereto. After the reaction solution was cooled to 0 ° C., 14.0 g of acrylic acid chloride was added dropwise thereto over 1 hour. After the reaction solution was allowed to react for 5 hours while returning the reaction solution to room temperature, the reaction solution was concentrated under reduced pressure, and then an acrylate monomer was obtained by silica gel column chromatography.
Polymer Synthesis 9.5 g of maleic anhydride and 3.8 g of methacrylic acid were dissolved in 18.0 g of this acrylate monomer in THF to prepare a solution having a solid content of 50%. This was charged into a three-necked flask and heated to 60 ° C. under a nitrogen stream. When the reaction temperature was stabilized, 5 mol% of initiator V-60 manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd. was added to initiate the reaction. After reacting for 6 hours, the reaction mixture was diluted 2-fold with THF and poured into a large amount of hexane to precipitate a white solid. The precipitated powder was filtered out and dried to obtain Resin (22). As a result of GPC measurement, the molecular weight of the obtained resin (22) was 6900 in terms of weight average using polystyrene as a standard sample.

上記と同様な方法で樹脂(20)〜(35)を得た。   Resins (20) to (35) were obtained in the same manner as above.

実施例1〜13
(1)下層レジスト層の形成
6インチシリコンウェハにFHi−028DDレジスト(富士フイルムオーリン社製i線用レジスト)を東京エレクトロン製スピンコーターMark8を用い塗布し、90℃、90秒ベークして膜厚0.55μmの均一膜を得た。
Examples 1-13
(1) Formation of Lower Resist Layer FHi-028DD resist (resist for i-line manufactured by Fujifilm Orin) is applied to a 6-inch silicon wafer using a spin coater Mark8 manufactured by Tokyo Electron, and baked at 90 ° C. for 90 seconds. A uniform film of 0.55 μm was obtained.

これをさらに200℃、3分加熱し、膜厚0.40μmの下層レジスト層を得た。
(2)上層レジスト層の形成
表−1及び表−2に示した組成の上層レジスト液を調製し、得られた溶液を0.1μm口径のメンブレンフィルターで精密ろ過して、第2レジスト組成物を得た。尚、表−1及び表−2における溶剤を2種使用した場合の比は重量比である。
This was further heated at 200 ° C. for 3 minutes to obtain a lower resist layer having a thickness of 0.40 μm.
(2) Formation of upper resist layer An upper resist solution having the composition shown in Tables 1 and 2 was prepared, and the obtained solution was microfiltered with a membrane filter having a 0.1 μm aperture to obtain a second resist composition. Got. In addition, the ratio at the time of using 2 types of solvents in Table-1 and Table-2 is a weight ratio.

上記の第1レジスト層の上に、上層レジスト組成物を同様に塗布し、130℃、90秒加熱して、膜厚0.20μmの上層レジスト層を得た。   On the first resist layer, the upper resist composition was similarly applied and heated at 130 ° C. for 90 seconds to obtain an upper resist layer having a thickness of 0.20 μm.

こうして得られたウェハをISI社製ArFエキシマステッパー9300に解像力マスクを装填して露光量を変化させながら露光した。   The wafer thus obtained was exposed to an ArF excimer stepper 9300 manufactured by ISI with a resolving power mask while changing the exposure amount.

その後、クリーンルーム内で120℃、90秒加熱した後、テトラヒドロアンモニウムヒドロキシド現像液(2.38重量%)で60秒間現像し、蒸留水でリンス、乾燥してパターンを得た(上層パターン)。さらにプラズマシステム製平行平板型リアクティブイオンエッチング装置DES−245Rを用い、上記上層パターンを有するウェハをエッチング(ドライ現像)し、下層にパターン形成した。エッチングガスは酸素、圧力は20ミリトール、印加パワー100mW/cm2とした。形成されたレジストパターンを走査型電子顕微鏡で観察した。 Then, after heating at 120 ° C. for 90 seconds in a clean room, the film was developed with a tetrahydroammonium hydroxide developer (2.38 wt%) for 60 seconds, rinsed with distilled water and dried to obtain a pattern (upper layer pattern). Further, the wafer having the upper layer pattern was etched (dry development) using a parallel plate type reactive ion etching apparatus DES-245R manufactured by Plasma System, and a pattern was formed on the lower layer. The etching gas was oxygen, the pressure was 20 mTorr, and the applied power was 100 mW / cm 2 . The formed resist pattern was observed with a scanning electron microscope.

下記の方法により、感度、解像力、エッチング耐性を評価した。
(1)感度:感度は、0.15μmのマスクパターンを再現する露光量で示した。
(2)解像力:解像力は、0.15μmのマスクパターンを再現する露光量における限界解像力で示した。
(3)エッチング耐性:エッチング耐性は、ポリヒドロキシスチレンとのエッチング速度の相対比で示した。1.0以上1.2未満のものを良好(○)、1.2以上1.5未満のものを許容(△)、1.5以上のものを不可(×)とした。
The sensitivity, resolution, and etching resistance were evaluated by the following methods.
(1) Sensitivity: Sensitivity is shown as an exposure amount for reproducing a 0.15 μm mask pattern.
(2) Resolving power: The resolving power is indicated by the limiting resolving power at an exposure amount for reproducing a mask pattern of 0.15 μm.
(3) Etching resistance: Etching resistance was expressed as a relative ratio of etching rate to polyhydroxystyrene. A value of 1.0 or more and less than 1.2 was evaluated as good (◯), a value of 1.2 or more and less than 1.5 was permitted (Δ), and a value of 1.5 or more was determined as unacceptable (x).

ここで用いた酸発生剤、酸補足剤、界面活性剤及び溶剤を以下に示す。   The acid generator, acid scavenger, surfactant and solvent used here are shown below.

比較例に用いた酸発生剤としては、
(b−1):トリフェニルスルホニウム−トリフルオロメタンスルホネート
(b−2):トリ(t−ブチルフェニル)スルホニウム−パーフルオロブタンスルホネート
を表す。
酸補足剤としては、
(C−1):1,5−ジアザビシクロ[4.3.0]−5−ノネン
(C−2):1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]−7−ウンデセン
(C−3):2−フェニルベンズイミダゾール
を表す。
As an acid generator used in the comparative example,
(B-1): Triphenylsulfonium-trifluoromethanesulfonate (b-2): Tri (t-butylphenyl) sulfonium-perfluorobutanesulfonate.
As an acid supplement,
(C-1): 1,5-diazabicyclo [4.3.0] -5-nonene (C-2): 1,8-diazabicyclo [5.4.0] -7-undecene (C-3): Represents 2-phenylbenzimidazole.

界面活性剤としては、
フッ素系界面活性剤(W−1):メガファックF176(大日本インキ(株)製)
フッ素/シリコン系界面活性剤(W−2):メガファックR08(大日本インキ(株)製)
シリコン系界面活性剤(W−3):ポリシロキサンポリマーKP341(信越化学(株)製)
フッ素系界面活性剤(W−4):フロラードFC430(住友スリーエム(株)製)
を表す。
As surfactant,
Fluorosurfactant (W-1): Megafac F176 (Dainippon Ink Co., Ltd.)
Fluorine / silicone surfactant (W-2): Megafac R08 (Dainippon Ink Co., Ltd.)
Silicon-based surfactant (W-3): polysiloxane polymer KP341 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.)
Fluorosurfactant (W-4): Fluorad FC430 (manufactured by Sumitomo 3M Limited)
Represents.

溶剤としては、
(S−1):メトキシプロピルアセテート
(S−2):2−メトキシプロパノール
(S−3):乳酸エチル
を表す。
As a solvent,
(S-1): Methoxypropyl acetate (S-2): 2-methoxypropanol (S-3): represents ethyl lactate.

比較例1
実施例1の組成物において、酸発生剤として(I−1)を用いなかった以外は、実施例1と全く同様にしてレジスト組成物を調製、塗布、露光、現像、エッチング処理し、実施例1と同様の評価を行った。結果を表1に示す。
Comparative Example 1
In the composition of Example 1, a resist composition was prepared, applied, exposed, developed, and etched in the same manner as in Example 1 except that (I-1) was not used as the acid generator. Evaluation similar to 1 was performed. The results are shown in Table 1.

比較例2
実施例3の組成物において、酸発生剤として(I−8)を用いなかった以外は、実施例3と全く同様にしてレジスト組成物を調製、塗布、露光、現像、エッチング処理し、実施例3と同様の評価を行った。結果を表1に示す。
Comparative Example 2
In the composition of Example 3, a resist composition was prepared, applied, exposed, developed, and etched in the same manner as in Example 3 except that (I-8) was not used as the acid generator. Evaluation similar to 3 was performed. The results are shown in Table 1.

実施例14〜17
実施例1において、ISI社製ArFエキシマステッパー9300に代えて、キャノン製KrFエキシマステッパーFPA3000EX−5を用いた。また実施例1の樹脂、酸発生剤、酸補足剤、界面活性剤および溶剤を表1に記載のものに変更した以外は実施例1と同様にして、レジスト組成物を調製、塗布、露光、現像、エッチング処理し、実施例1と同様の評価を行った。結果を表1に示す。但し、この場合は0.18μmのコンタクトホールパターンにて評価を実施した。
比較例3
実施例14の組成物において、酸発生剤として(I−8)を用いなかった以外は、実施例14と全く同様にしてレジスト組成物を調製、塗布、露光、現像、エッチング処理し、実施例14と同様の評価を行った。結果を表1に示す。
比較例4
実施例15の組成物において、酸発生剤として(I−16)を用いなかった以外は、実施例15と全く同様にしてレジスト組成物を調製、塗布、露光、現像、エッチング処理し、実施例15と同様の評価を行った。結果を表1に示す。
Examples 14-17
In Example 1, KrF excimer stepper FPA3000EX-5 manufactured by Canon was used instead of ArF excimer stepper 9300 manufactured by ISI. Further, a resist composition was prepared, applied, exposed, and exposed in the same manner as in Example 1 except that the resin, acid generator, acid scavenger, surfactant and solvent in Example 1 were changed to those shown in Table 1. Development and etching were performed, and the same evaluation as in Example 1 was performed. The results are shown in Table 1. In this case, however, the evaluation was performed using a 0.18 μm contact hole pattern.
Comparative Example 3
In the composition of Example 14, a resist composition was prepared, applied, exposed, developed, and etched in the same manner as in Example 14 except that (I-8) was not used as the acid generator. Evaluation similar to 14 was performed. The results are shown in Table 1.
Comparative Example 4
In the composition of Example 15, a resist composition was prepared, applied, exposed, developed, and etched in the same manner as in Example 15 except that (I-16) was not used as the acid generator. Evaluation similar to 15 was performed. The results are shown in Table 1.

Figure 2005037656
Figure 2005037656

実施例1〜13と比較例1〜2の評価結果、及び実施例14〜17と比較例3〜4の評価結果から、以下のことが明らかである。   From the evaluation results of Examples 1 to 13 and Comparative Examples 1 and 2, and the evaluation results of Examples 14 to 17 and Comparative Examples 3 to 4, the following is clear.

すなわち、本発明のポジ型シリコン含有レジスト組成物の実施例は、比較例に比べて感度に優れ、解像力が高く、エッチング耐性にも優れている。   That is, the examples of the positive silicon-containing resist composition of the present invention are superior in sensitivity, higher in resolution, and excellent in etching resistance than the comparative examples.

紫外線、遠紫外線、X線、電子線、分子線、γ線、シンクロトロン放射線等の活性光線または放射線の照射による露光用のポジ型シリコン含有レジスト組成物であり、さらに、IC等の半導体製造工程で、例えば回路基板等を製造する際に適用できる。特に高い解像力と感度、矩形な断面形状のレジストを与え且つ広いプロセス許容性をそなえた微細加工用ポジ型シリコン含有レジスト組成物として適用できる。   A positive silicon-containing resist composition for exposure by irradiation with actinic rays or radiation such as ultraviolet rays, far-ultraviolet rays, X-rays, electron beams, molecular rays, γ rays, synchrotron radiation, etc., and further a process for producing semiconductors such as ICs For example, it can be applied when manufacturing a circuit board or the like. In particular, it can be applied as a positive silicon-containing resist composition for microfabrication which gives a resist having a high resolution and sensitivity, a rectangular cross-sectional shape and has a wide process tolerance.

Claims (1)

(a)側鎖にシリコン原子を有し、かつアルカリ水溶液に不溶性又は難溶性で、酸の作用によりアルカリ水溶液に可溶となるポリマー、及び(b)活性光線又は放射線の照射により酸を発生する下記一般式(I)又は(II)で表される化合物を含有することを特徴とするポジ型レジスト組成物。
Figure 2005037656
一般式(I)及び(II)中、
1〜R3は、同じでも異なっていてもよく、水素原子、アルキル基、アルケニル基、アリール基若しくはアルコキシ基を表す。
4及びR5は、同じでも異なっていてもよく、水素原子、シアノ基、アルキル基、アリール基若しくはアルコキシ基を表す。
1及びY2は、同じでも異なっていてもよく、アルキル基、アリール基、アラルキル基又はヘテロ原子を含む芳香族基を表す。
mは、1〜4の整数を表す。mが2以上の場合に複数個存在するR1及びR2は、同じでも異なっていてもよい。
1〜R3、R4、R5、Y1及びY2の内のいずれか2つ以上が結合して環構造を形成してもよい。
また、R1〜R3、R4、R5、Y1及びY2のいずれかの位置で、連結基を介して結合し、一般式(I)又は(II)の構造を2つ以上有していてもよい。
-は、非求核性アニオンを表す。
(A) a polymer having a silicon atom in the side chain and insoluble or hardly soluble in an alkaline aqueous solution, and soluble in an alkaline aqueous solution by the action of an acid; and (b) an acid generated upon irradiation with actinic rays or radiation. A positive resist composition comprising a compound represented by the following general formula (I) or (II):
Figure 2005037656
In general formulas (I) and (II),
R 1 to R 3 may be the same or different and each represents a hydrogen atom, an alkyl group, an alkenyl group, an aryl group, or an alkoxy group.
R 4 and R 5 may be the same or different and each represents a hydrogen atom, a cyano group, an alkyl group, an aryl group, or an alkoxy group.
Y 1 and Y 2 may be the same or different and each represents an alkyl group, an aryl group, an aralkyl group or an aromatic group containing a hetero atom.
m represents an integer of 1 to 4. When m is 2 or more, a plurality of R 1 and R 2 may be the same or different.
Any two or more of R 1 to R 3 , R 4 , R 5 , Y 1 and Y 2 may be bonded to form a ring structure.
In addition, at any position of R 1 to R 3 , R 4 , R 5 , Y 1 and Y 2 , they are bonded via a linking group and have two or more structures of the general formula (I) or (II). You may do it.
X represents a non-nucleophilic anion.
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