JP2008033016A - Positive resist composition for multilayer resist and pattern forming method using the same - Google Patents

Positive resist composition for multilayer resist and pattern forming method using the same Download PDF

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義之 内海
Naoki Yamashita
直紀 山下
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a positive resist composition for multilayer resist used on an intermediate layer comprising a silicone-based hard mask material. <P>SOLUTION: The positive resist composition for multilayer resist used on an intermediate layer comprising a silicone-based hard mask material contains a component of which the alkali solubility increases by the action of an acid and an acid generator having a cationic moiety represented by formula (b1-4). <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、シリコーン系ハードマスク材料からなる中間層上に上層レジスト層を形成するために用いられる多層レジスト用ポジ型レジスト組成物、及びこれを用いたパターン形成方法に関する。   The present invention relates to a positive resist composition for a multilayer resist used for forming an upper resist layer on an intermediate layer made of a silicone hard mask material, and a pattern forming method using the same.

リソグラフィー技術においては、例えば基板の上にレジスト材料からなるレジスト膜を形成し、該レジスト膜に対し、所定のパターンが形成されたマスクを介して、光、電子線等の放射線にて選択的露光を行い、現像処理を施すことにより、前記レジスト膜に所定形状のレジストパターンを形成する工程が行われる。露光した部分が現像液に溶解する特性に変化するレジスト材料をポジ型、露光した部分が現像液に溶解しない特性に変化するレジスト材料をネガ型という。
近年、半導体素子や液晶表示素子の製造においては、リソグラフィー技術の進歩により急速にパターンの微細化が進んでいる。
微細化の手法としては、一般に、露光光源の短波長化が行われている。具体的には、従来は、g線、i線に代表される紫外線が用いられていたが、現在では、KrFエキシマレーザーや、ArFエキシマレーザーを用いた半導体素子の量産が開始されている。また、これらエキシマレーザーより短波長のFエキシマレーザー、電子線、EUV(極紫外線)やX線などについても検討が行われている。
In lithography technology, for example, a resist film made of a resist material is formed on a substrate, and the resist film is selectively exposed to radiation such as light or an electron beam through a mask on which a predetermined pattern is formed. And a development process is performed to form a resist pattern having a predetermined shape on the resist film. A resist material in which the exposed portion changes to a property that dissolves in the developer is referred to as a positive type, and a resist material that changes to a property in which the exposed portion does not dissolve in the developer is referred to as a negative type.
In recent years, in the manufacture of semiconductor elements and liquid crystal display elements, pattern miniaturization has been rapidly progressing due to advances in lithography technology.
As a technique for miniaturization, the wavelength of an exposure light source is generally shortened. Specifically, conventionally, ultraviolet rays typified by g-line and i-line have been used, but now mass production of semiconductor elements using a KrF excimer laser or an ArF excimer laser has started. In addition, studies have been made on F 2 excimer lasers, electron beams, EUV (extreme ultraviolet rays), X-rays, and the like having shorter wavelengths than these excimer lasers.

レジスト材料には、これらの露光光源に対する感度、微細な寸法のパターンを再現できる解像性等のリソグラフィー特性が求められる。このような要求を満たすレジスト材料として、酸の作用によりアルカリ可溶性が変化するベース樹脂と、露光により酸を発生する酸発生剤とを含有する化学増幅型レジストが用いられている。たとえばポジ型の化学増幅型レジストは、ベース樹脂として酸の作用によりアルカリ可溶性が増大する樹脂と、酸発生剤とを含有しており、レジストパターン形成時に、露光により酸発生剤から酸が発生すると、露光部がアルカリ可溶性となる。   Resist materials are required to have lithography characteristics such as sensitivity to these exposure light sources and resolution capable of reproducing a pattern with fine dimensions. As a resist material satisfying such requirements, a chemically amplified resist containing a base resin whose alkali solubility is changed by the action of an acid and an acid generator that generates an acid upon exposure is used. For example, a positive chemically amplified resist contains, as a base resin, a resin whose alkali solubility is increased by the action of an acid and an acid generator. When a resist pattern is formed, an acid is generated from the acid generator by exposure. The exposed part becomes alkali-soluble.

現在、ArFエキシマレーザーリソグラフィー等において使用されるレジストのベース樹脂としては、193nm付近における透明性に優れることから、(メタ)アクリル酸エステルから誘導される構成単位を主鎖に有する樹脂(アクリル系樹脂)などが一般的に用いられている(たとえば特許文献1参照)。
なお、「(メタ)アクリル酸エステル」とは、α位に水素原子が結合したアクリル酸エステルと、α位にメチル基が結合したメタクリル酸エステルの一方あるいは両方を意味する。「(メタ)アクリレート」とは、α位に水素原子が結合したアクリレートと、α位にメチル基が結合したメタクリレートの一方あるいは両方を意味する。「(メタ)アクリル酸」とは、α位に水素原子が結合したアクリル酸と、α位にメチル基が結合したメタクリル酸の一方あるいは両方を意味する。
Currently, as a resist base resin used in ArF excimer laser lithography and the like, a resin (acrylic resin) having a structural unit derived from (meth) acrylic acid ester in its main chain because of its excellent transparency near 193 nm ) And the like are generally used (see, for example, Patent Document 1).
The “(meth) acrylic acid ester” means one or both of an acrylic acid ester having a hydrogen atom bonded to the α-position and a methacrylic acid ester having a methyl group bonded to the α-position. “(Meth) acrylate” means one or both of an acrylate having a hydrogen atom bonded to the α-position and a methacrylate having a methyl group bonded to the α-position. “(Meth) acrylic acid” means one or both of acrylic acid having a hydrogen atom bonded to the α-position and methacrylic acid having a methyl group bonded to the α-position.

一方、近年、レジストパターンの微細化はますます進み、高解像性の要望が高まるとともに、高アスペクト比のレジストパターンが求められている。これに対応するレジストパターン形成方法の1つとして、3層レジスト法が知られている(例えば、特許文献2参照)。この方法では、まず、基板上に、被膜形成用樹脂を含有する下地材を塗布し、これを加熱して成膜することにより有機膜を設け、その上にシリコーン系ハードマスク材料からなるレジスト膜(中間層)を設けたのち、さらにその上に上層レジスト膜を設ける。次いで、この上層レジスト膜に、通常のリソグラフィー技術によりレジストパターンを形成し、そのレジストパターンをマスクとして中間層にパターンを転写し、次いでパターン化された中間膜をマスクとして有機膜をエッチングし、基板上にパターン形成を行う。
特開2003−241385号公報 特開2004−145262号公報
On the other hand, in recent years, miniaturization of resist patterns has further progressed, and a demand for high resolution has increased, and a resist pattern with a high aspect ratio has been demanded. As one of resist pattern forming methods corresponding to this, a three-layer resist method is known (for example, see Patent Document 2). In this method, first, a base material containing a film-forming resin is applied on a substrate, and this is heated to form an organic film, on which a resist film made of a silicone-based hard mask material is formed. After providing the (intermediate layer), an upper resist film is further provided thereon. Next, a resist pattern is formed on this upper resist film by a normal lithography technique, the pattern is transferred to the intermediate layer using the resist pattern as a mask, and then the organic film is etched using the patterned intermediate film as a mask. A pattern is formed on the top.
JP 2003-241385 A JP 2004-145262 A

しかしながら、従来のポジ型レジスト組成物を用いて、シリコーン系ハードマスク材料からなるレジスト膜(中間層)の上に上層レジスト膜を設けてレジストパターンを形成した場合、該中間層と該上層レジスト膜との間において、レジストパターンの広がり(フッティング)が生じて、レジストパターンの断面形状が裾引き形状となって矩形性が低下するなど、レジストパターン形状が不良になりやすいという問題がある。   However, when a resist pattern is formed by providing an upper resist film on a resist film (intermediate layer) made of a silicone-based hard mask material using a conventional positive resist composition, the intermediate layer and the upper resist film There is a problem in that the resist pattern shape tends to be poor, such as a resist pattern spreading (footing) between the two and the cross-sectional shape of the resist pattern becomes a trailing shape and the rectangularity is lowered.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、シリコーン系ハードマスク材料からなる中間層上に上層レジスト層を形成する際に好適に用いられる多層レジスト用ポジ型レジスト組成物、及びこれを用いたパターン形成方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and a positive resist composition for a multi-layer resist that is suitably used when an upper resist layer is formed on an intermediate layer made of a silicone-based hard mask material. An object of the present invention is to provide a pattern forming method using the.

本発明者らは、前記課題を解決するために以下の手段を提案する。
すなわち、本発明の第一の態様は、基板上に、ドライエッチング可能な下層有機膜を形成する工程と、該下層有機膜上にシリコーン系ハードマスク材料からなる中間層を形成する工程において、前記中間層上に用いられ、
酸の作用によりアルカリ溶解性が増大する基材成分(A)と、露光により酸を発生する酸発生剤成分(B)とを含有する多層レジスト用ポジ型レジスト組成物であって、
前記酸発生剤成分(B)は、下記一般式(b1−4)で表されるカチオン部を有する酸発生剤(B1)を含むことを特徴とする多層レジスト用ポジ型レジスト組成物である。
The present inventors propose the following means in order to solve the above problems.
That is, in the first aspect of the present invention, in the step of forming a lower organic film capable of dry etching on a substrate and the step of forming an intermediate layer made of a silicone-based hard mask material on the lower organic film, Used on the middle layer,
A positive resist composition for a multilayer resist comprising a base material component (A) whose alkali solubility is increased by the action of an acid and an acid generator component (B) which generates an acid upon exposure,
The acid generator component (B) is a positive resist composition for multilayer resists containing an acid generator (B1) having a cation moiety represented by the following general formula (b1-4).

Figure 2008033016
Figure 2008033016

また、本発明の第二の態様は、基板上に、ドライエッチング可能な下層有機膜を形成する工程と、該下層有機膜上にシリコーン系ハードマスク材料からなる中間層を形成する工程と、該中間層上に、上記本発明の第一の態様の多層レジスト用ポジ型レジスト組成物を用いて上層レジスト膜を形成してレジスト積層体を形成する工程と、前記上層レジスト膜を露光し、現像してレジストパターンを形成する工程とを含むことを特徴とするパターン形成方法である。   The second aspect of the present invention includes a step of forming a lower organic film capable of dry etching on a substrate, a step of forming an intermediate layer made of a silicone-based hard mask material on the lower organic film, On the intermediate layer, a step of forming an upper resist film using the positive resist composition for multilayer resist of the first aspect of the present invention to form a resist laminate, and exposing and developing the upper resist film And a step of forming a resist pattern.

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

本発明により、シリコーン系ハードマスク材料からなる中間層上に上層レジスト層を形成する際に好適に用いられる多層レジスト用ポジ型レジスト組成物、及びこれを用いたパターン形成方法が提供される。   According to the present invention, there are provided a positive resist composition for a multilayer resist suitably used for forming an upper resist layer on an intermediate layer made of a silicone-based hard mask material, and a pattern forming method using the same.

≪多層レジスト用ポジ型レジスト組成物≫
本発明の第一の態様の多層レジスト用ポジ型レジスト組成物は、基板上に、ドライエッチング可能な下層有機膜を形成する工程と、該下層有機膜上にシリコーン系ハードマスク材料からなる中間層を形成する工程において、前記中間層上に用いられ、酸の作用によりアルカリ溶解性が増大する基材成分(A)と、露光により酸を発生する酸発生剤成分(B)とを含有する。
本発明の多層レジスト用ポジ型レジスト組成物は、基板上に、ドライエッチング可能な下層有機膜を形成する工程と、該下層有機膜上にシリコーン系ハードマスク材料からなる中間層を形成する工程と、該中間層上に、上層レジスト膜を形成してレジスト積層体を形成する工程と、前記上層レジスト膜を露光し、現像してレジストパターンを形成する工程とを含むパターン形成方法(以下、「レジスト積層体を形成する工程を含むパターン形成方法」という。)において、前記上層レジスト膜形成用ポジ型レジスト組成物として好適に用いることができる。
≪Positive resist composition for multilayer resist≫
The positive resist composition for a multilayer resist according to the first aspect of the present invention comprises a step of forming a lower organic film capable of dry etching on a substrate, and an intermediate layer comprising a silicone-based hard mask material on the lower organic film The base material component (A) which is used on the intermediate layer and increases the alkali solubility by the action of an acid, and the acid generator component (B) which generates an acid upon exposure are contained.
The positive resist composition for multilayer resist of the present invention comprises a step of forming a lower organic film capable of dry etching on a substrate, and a step of forming an intermediate layer made of a silicone-based hard mask material on the lower organic film. , A pattern forming method (hereinafter referred to as “a resist layered body by forming an upper resist film on the intermediate layer” and a step of exposing and developing the upper resist film to form a resist pattern. In the “pattern formation method including a step of forming a resist laminate”), it can be suitably used as the positive resist composition for forming the upper resist film.

<(A)成分>
本発明の第一の態様の多層レジスト用ポジ型レジスト組成物において、酸の作用によりアルカリ溶解性が増大する基材成分(A)(以下、(A)成分という。)としては、酸の作用によりアルカリ溶解性が増大する高分子材料を用いることができ、酸の作用によりアルカリ溶解性が増大する低分子材料を用いることもできる。
<(A) component>
In the positive resist composition for multilayer resist according to the first aspect of the present invention, the base component (A) (hereinafter referred to as the component (A)) whose alkali solubility is increased by the action of an acid is the action of an acid. Thus, it is possible to use a polymer material whose alkali solubility increases, and a low molecular material whose alkali solubility is increased by the action of an acid.

本発明の多層レジスト用ポジ型レジスト組成物において、(A)成分は、酸の作用によりアルカリ可溶性が増大する樹脂成分(A1)(以下、(A1)成分という。)であることが好ましい。(A1)成分は、いわゆる酸解離性溶解抑制基を有するアルカリ不溶性の樹脂であり、レジストパターン形成時に、露光により(B)成分から酸が発生すると、当該酸が酸解離性溶解抑制基を解離させることにより、(A)成分がアルカリ可溶性となる。そのため、レジストパターンの形成において、当該ポジ型レジスト組成物を基板上に塗布して得られるレジスト膜に対して選択的に露光すると、露光部はアルカリ可溶性へ転じる一方で、未露光部はアルカリ不溶性のまま変化しないので、アルカリ現像することができる。   In the positive resist composition for a multilayer resist of the present invention, the component (A) is preferably a resin component (A1) (hereinafter referred to as the component (A1)) whose alkali solubility is increased by the action of an acid. The component (A1) is an alkali-insoluble resin having a so-called acid dissociable dissolution inhibiting group. When an acid is generated from the component (B) by exposure during resist pattern formation, the acid dissociates the acid dissociable dissolution inhibiting group. By making it, (A) component becomes alkali-soluble. Therefore, in the formation of the resist pattern, when the resist film obtained by applying the positive resist composition on the substrate is selectively exposed, the exposed portion turns to alkali-soluble while the unexposed portion is alkali-insoluble. Since it remains unchanged, alkali development can be performed.

次に、本発明の多層レジスト用ポジ型レジスト組成物において、好ましく用いられる(A1)成分について、例を挙げて説明する。   Next, the component (A1) that is preferably used in the positive resist composition for multilayer resists of the present invention will be described with examples.

<(A1)成分>
かかるポジ型レジスト組成物において好適に用いられる(A1)成分としては、酸解離性溶解抑制基を含むアクリル酸エステルから誘導される構成単位(a1)を有することが好ましい。
また、前記(A1)成分は、さらにラクトン含有環式基を含むアクリル酸エステルから誘導される構成単位(a2)を有することが好ましい。
また、前記(A1)成分は、さらに極性基含有脂肪族炭化水素基を含むアクリル酸エステルから誘導される構成単位(a3)を有することが好ましい。
<(A1) component>
The component (A1) suitably used in such a positive resist composition preferably has a structural unit (a1) derived from an acrylate ester containing an acid dissociable, dissolution inhibiting group.
The component (A1) preferably further has a structural unit (a2) derived from an acrylate ester containing a lactone-containing cyclic group.
The component (A1) preferably further has a structural unit (a3) derived from an acrylate ester containing a polar group-containing aliphatic hydrocarbon group.

ここで、本明細書および特許請求の範囲において、「アクリル酸エステルから誘導される構成単位」とは、アクリル酸エステルのエチレン性二重結合が開裂して構成される構成単位を意味する。
「アクリル酸エステル」は、α位の炭素原子に水素原子が結合しているアクリル酸エステルのほか、α位の炭素原子に置換基(水素原子以外の原子または基)が結合しているものも含む概念とする。
置換基としては、ハロゲン原子、低級アルキル基、ハロゲン化低級アルキル基等が挙げられる。ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられ、特にフッ素原子が好ましい。
なお、アクリル酸エステルから誘導される構成単位のα位(α位の炭素原子)とは、特に断りがない限り、カルボニル基が結合している炭素原子のことを意味する。
アクリル酸エステルにおいて、α位の置換基としての低級アルキル基として、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基などの直鎖状または分岐鎖状の低級アルキル基が挙げられる。
本発明において、アクリル酸エステルのα位に結合しているのは、水素原子、ハロゲン原子、低級アルキル基またはハロゲン化低級アルキル基であることが好ましく、水素原子、フッ素原子、低級アルキル基またはフッ素化低級アルキル基であることがより好ましく、工業上の入手の容易さから、水素原子またはメチル基であることが特に好ましい。
Here, in the present specification and claims, the “structural unit derived from an acrylate ester” means a structural unit formed by cleavage of an ethylenic double bond of an acrylate ester.
“Acrylic acid esters” include those in which a hydrogen atom is bonded to the carbon atom at the α-position, and those in which a substituent (atom or group other than a hydrogen atom) is bonded to the carbon atom in the α-position. Include concepts.
Examples of the substituent include a halogen atom, a lower alkyl group, and a halogenated lower alkyl group. Examples of the halogen atom include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom, and a fluorine atom is particularly preferable.
Note that the α position (α-position carbon atom) of a structural unit derived from an acrylate ester means a carbon atom to which a carbonyl group is bonded unless otherwise specified.
In the acrylate ester, as the lower alkyl group as a substituent at the α-position, specifically, methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, tert-butyl group, pentyl group, Examples include linear or branched lower alkyl groups such as isopentyl group and neopentyl group.
In the present invention, the α-position of the acrylate ester is preferably a hydrogen atom, a halogen atom, a lower alkyl group or a halogenated lower alkyl group, and a hydrogen atom, a fluorine atom, a lower alkyl group or a fluorine atom. A lower alkyl group is more preferred, and a hydrogen atom or a methyl group is particularly preferred from the viewpoint of industrial availability.

・構成単位(a1)
構成単位(a1)は、酸解離性溶解抑制基を含むアクリル酸エステルから誘導される構成単位である。
構成単位(a1)における酸解離性溶解抑制基は、解離前は(A1)成分全体をアルカリ不溶とするアルカリ溶解抑制性を有するとともに、解離後はこの(A1)成分全体をアルカリ可溶性へ変化させるものであれば、これまで、化学増幅型レジスト用のベース樹脂の酸解離性溶解抑制基として提案されているものを使用することができる。
一般的には、(メタ)アクリル酸等におけるカルボキシ基と環状または鎖状の第3級アルキルエステルを形成する基;アルコキシアルキル基等のアセタール型酸解離性溶解抑制基などが広く知られている。
・ Structural unit (a1)
The structural unit (a1) is a structural unit derived from an acrylate ester containing an acid dissociable, dissolution inhibiting group.
The acid dissociable, dissolution inhibiting group in the structural unit (a1) has an alkali dissolution inhibiting property that makes the entire component (A1) insoluble in alkali before dissociation, and changes the entire component (A1) to alkali-soluble after dissociation. If it is a thing, the thing proposed until now as an acid dissociable, dissolution inhibiting group of the base resin for chemically amplified resists can be used.
Generally, a group that forms a cyclic or chain tertiary alkyl ester with a carboxy group in (meth) acrylic acid or the like; an acetal-type acid dissociable, dissolution inhibiting group such as an alkoxyalkyl group is widely known. .

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

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

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

Figure 2008033016
[式中、Rは上記と同じであり、R15、R16はアルキル基(直鎖、分岐鎖状のいずれでもよく、好ましくは炭素数1〜5である。)を示す。]
Figure 2008033016
[Wherein, R is the same as described above, and R 15 and R 16 represent an alkyl group (which may be linear or branched, and preferably has 1 to 5 carbon atoms). ]

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

Figure 2008033016
[式中、R’,R’はそれぞれ独立して水素原子または低級アルキル基を表し、nは0〜3の整数を表し、Yは低級アルキル基または脂肪族環式基を表す。]
Figure 2008033016
[Wherein, R 1 ′ and R 2 ′ each independently represents a hydrogen atom or a lower alkyl group, n represents an integer of 0 to 3, and Y represents a lower alkyl group or an aliphatic cyclic group. ]

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

Figure 2008033016
[式中、R’、n、Yは上記と同様である。]
Figure 2008033016
[Wherein R 1 ′, n and Y are the same as described above. ]

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

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

Figure 2008033016
[式中、R17、R18はそれぞれ独立して直鎖状または分岐鎖状のアルキル基または水素原子であり、R19は直鎖状、分岐鎖状または環状のアルキル基である。または、R17およびR19がそれぞれ独立に直鎖状または分岐鎖状のアルキレン基であって、R17の末端とR19の末端とが結合して環を形成していてもよい。]
Figure 2008033016
[Wherein, R 17 and R 18 each independently represent a linear or branched alkyl group or a hydrogen atom, and R 19 represents a linear, branched or cyclic alkyl group. Alternatively, R 17 and R 19 may be each independently a linear or branched alkylene group, and the end of R 17 and the end of R 19 may be bonded to form a ring. ]

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

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

Figure 2008033016
[式中、Rは水素原子、ハロゲン原子、低級アルキル基またはハロゲン化低級アルキル基を示し;Xは酸解離性溶解抑制基を示す。]
Figure 2008033016
[Wherein, R represents a hydrogen atom, a halogen atom, a lower alkyl group or a halogenated lower alkyl group; and X 1 represents an acid dissociable, dissolution inhibiting group. ]

Figure 2008033016
[式中、Rは水素原子、ハロゲン原子、低級アルキル基またはハロゲン化低級アルキル基を示し;Xは酸解離性溶解抑制基を示し;Yはアルキレン基または脂肪族環式基を示す。]
Figure 2008033016
[Wherein, R represents a hydrogen atom, a halogen atom, a lower alkyl group or a halogenated lower alkyl group; X 2 represents an acid dissociable, dissolution inhibiting group; Y 2 represents an alkylene group or an aliphatic cyclic group. ]

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

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

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

Figure 2008033016
[上記式中、X’は第3級アルキルエステル型酸解離性溶解抑制基を表し、Yは炭素数1〜5の低級アルキル基、または脂肪族環式基を表し;nは0〜3の整数を表し;mは0または1を表し;Rは前記と同じであり、R’、R’はそれぞれ独立して水素原子または炭素数1〜5の低級アルキル基を表す。]
Figure 2008033016
[In the above formula, X ′ represents a tertiary alkyl ester type acid dissociable, dissolution inhibiting group, Y represents a lower alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, or an aliphatic cyclic group; M represents 0 or 1; R is the same as defined above; R 1 ′ and R 2 ′ each independently represent a hydrogen atom or a lower alkyl group having 1 to 5 carbon atoms. ]

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

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

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

Figure 2008033016
Figure 2008033016

Figure 2008033016
Figure 2008033016

Figure 2008033016
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Figure 2008033016
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Figure 2008033016
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Figure 2008033016
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Figure 2008033016
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Figure 2008033016
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Figure 2008033016
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Figure 2008033016
Figure 2008033016

Figure 2008033016
Figure 2008033016

構成単位(a1)としては、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
その中でも、一般式(a1−1)で表される構成単位が好ましく、具体的には(a1−1−1)〜(a1−1−6)または(a1−1−35)〜(a1−1−41)で表される構成単位から選ばれる少なくとも1種を用いることがより好ましい。
さらに、構成単位(a1)としては、特に式(a1−1−1)〜式(a1−1−4)の構成単位を包括する下記一般式(a1−1−01)で表されるものや、式(a1−1−35)〜(a1−1−41)の構成単位を包括する下記一般式(a1−1−02)も好ましい。
As the structural unit (a1), one type may be used alone, or two or more types may be used in combination.
Among these, the structural unit represented by the general formula (a1-1) is preferable, and specifically, (a1-1-1) to (a1-1-6) or (a1-1-35) to (a1- It is more preferable to use at least one selected from structural units represented by 1-41).
Furthermore, as the structural unit (a1), in particular, those represented by the following general formula (a1-1-01) including the structural units of the formulas (a1-1-1) to (a1-1-4) The following general formula (a1-1-02) including the structural units of formulas (a1-1-35) to (a1-1-41) is also preferable.

Figure 2008033016
[式中、Rは水素原子、ハロゲン原子、低級アルキル基またはハロゲン化低級アルキル基を示し、R11は低級アルキル基を示す。]
Figure 2008033016
[Wherein, R represents a hydrogen atom, a halogen atom, a lower alkyl group or a halogenated lower alkyl group, and R 11 represents a lower alkyl group. ]

Figure 2008033016
[式中、Rは水素原子、ハロゲン原子、低級アルキル基またはハロゲン化低級アルキル基を示し、R12は低級アルキル基を示す。hは1〜3の整数を表す。]
Figure 2008033016
[Wherein, R represents a hydrogen atom, a halogen atom, a lower alkyl group or a halogenated lower alkyl group, and R 12 represents a lower alkyl group. h represents an integer of 1 to 3. ]

一般式(a1−1−01)において、Rについては上記と同様である。R11の低級アルキル基はRにおける低級アルキル基と同様であり、メチル基又はエチル基が好ましい。 In general formula (a1-1-01), R is the same as defined above. The lower alkyl group for R 11 is the same as the lower alkyl group for R, and is preferably a methyl group or an ethyl group.

一般式(a1−1−02)において、Rについては上記と同様である。R12の低級アルキル基はRにおける低級アルキル基と同様であり、メチル基又はエチル基が好ましく、エチル基が最も好ましい。hは1又は2が好ましく、2が最も好ましい。 In general formula (a1-1-02), R is the same as defined above. The lower alkyl group for R 12 is the same as the lower alkyl group for R, preferably a methyl group or an ethyl group, and most preferably an ethyl group. h is preferably 1 or 2, and most preferably 2.

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

・構成単位(a2)
本発明において、(A1)成分は、前記構成単位(a1)に加えて、さらにラクトン含有環式基を含むアクリル酸エステルから誘導される構成単位(a2)を有することが好ましい。
ここで、ラクトン含有環式基とは、−O−C(O)−構造を含むひとつの環(ラクトン環)を含有する環式基を示す。ラクトン環をひとつの目の環として数え、ラクトン環のみの場合は単環式基、さらに他の環構造を有する場合は、その構造に関わらず多環式基と称する。
構成単位(a2)のラクトン環式基は、(A1)成分をレジスト膜の形成に用いた場合に、レジスト膜の基板への密着性を高めたり、水を含有する現像液との親和性を高めたりするうえで有効なものである。
・ Structural unit (a2)
In the present invention, the component (A1) preferably has a structural unit (a2) derived from an acrylate ester containing a lactone-containing cyclic group in addition to the structural unit (a1).
Here, the lactone-containing cyclic group refers to a cyclic group containing one ring (lactone ring) containing an —O—C (O) — structure. The lactone ring is counted as the first ring. When only the lactone ring is present, it is called a monocyclic group. When it has another ring structure, it is called a polycyclic group regardless of the structure.
When the component (A1) is used for forming a resist film, the lactone cyclic group of the structural unit (a2) increases the adhesion of the resist film to the substrate or has an affinity for a developer containing water. It is effective in raising.

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

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

Figure 2008033016
[式中、Rは水素原子、ハロゲン原子、低級アルキル基またはハロゲン化低級アルキル基であり、R’は水素原子、低級アルキル基、または炭素数1〜5のアルコキシ基であり、mは0または1の整数であり、Aは炭素数1〜5のアルキレン基または酸素原子である。]
Figure 2008033016
[Wherein, R is a hydrogen atom, a halogen atom, a lower alkyl group or a halogenated lower alkyl group, R ′ is a hydrogen atom, a lower alkyl group, or an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms, and m is 0 or 1 is an integer, and A is an alkylene group having 1 to 5 carbon atoms or an oxygen atom. ]

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

Figure 2008033016
Figure 2008033016

Figure 2008033016
Figure 2008033016

Figure 2008033016
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Figure 2008033016
Figure 2008033016

Figure 2008033016
Figure 2008033016

これらの中でも、一般式(a2−1)〜(a2−5)から選択される少なくとも1種以上を用いることが好ましく、一般式(a2−1)〜(a2−3)から選択される少なくとも1種以上を用いることが好ましい。具体的には、化学式(a2−1−1)、(a2−1−2)、(a2−2−1)、(a2−2−2)、(a2−3−1)、(a2−3−2)、(a2−3−9)及び(a2−3−10)から選択される少なくとも1種以上を用いることが好ましい。   Among these, it is preferable to use at least one selected from general formulas (a2-1) to (a2-5), and at least one selected from general formulas (a2-1) to (a2-3). It is preferable to use more than one species. Specifically, chemical formulas (a2-1-1), (a2-1-2), (a2-2-1), (a2-2-2), (a2-3-1), (a2-3) -2), at least one selected from (a2-3-9) and (a2-3-10) is preferably used.

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

・構成単位(a3)
本発明において、(A1)成分は、前記構成単位(a1)に加えて、または前記構成単位(a1)および(a2)に加えて、さらに極性基含有脂肪族炭化水素基を含むアクリル酸エステルから誘導される構成単位(a3)を有することが好ましい。構成単位(a3)を有することにより、(A1)成分の親水性が高まり、現像液との親和性が高まって、露光部でのアルカリ溶解性が向上し、解像性の向上に寄与する。
極性基としては、水酸基、シアノ基、カルボキシ基、アルキル基の水素原子の一部がフッ素原子で置換されたヒドロキシアルキル基等が挙げられ、特に水酸基が好ましい。
脂肪族炭化水素基としては、炭素数1〜10の直鎖状または分岐状の炭化水素基(好ましくはアルキレン基)や、多環式の脂肪族炭化水素基(多環式基)が挙げられる。該多環式基としては、例えばArFエキシマレーザー用レジスト組成物用の樹脂において、多数提案されているものの中から適宜選択して用いることができる。
その中でも、水酸基、シアノ基、カルボキシ基、またはアルキル基の水素原子の一部がフッ素原子で置換されたヒドロキシアルキル基を含有する脂肪族多環式基を含むアクリル酸エステルから誘導される構成単位がより好ましい。該多環式基としては、ビシクロアルカン、トリシクロアルカン、テトラシクロアルカンなどから1個以上の水素原子を除いた基などを例示できる。具体的には、アダマンタン、ノルボルナン、イソボルナン、トリシクロデカン、テトラシクロドデカンなどのポリシクロアルカンから1個以上の水素原子を除いた基などが挙げられる。これらの多環式基の中でも、アダマンタンから2個以上の水素原子を除いた基、ノルボルナンから2個以上の水素原子を除いた基、テトラシクロドデカンから2個以上の水素原子を除いた基が工業上好ましい。
・ Structural unit (a3)
In the present invention, the component (A1) is an acrylic ester containing a polar group-containing aliphatic hydrocarbon group in addition to the structural unit (a1) or in addition to the structural units (a1) and (a2). It is preferable to have a derived structural unit (a3). By having the structural unit (a3), the hydrophilicity of the component (A1) is increased, the affinity with the developer is increased, the alkali solubility in the exposed area is improved, and the resolution is improved.
Examples of the polar group include a hydroxyl group, a cyano group, a carboxy group, and a hydroxyalkyl group in which a part of hydrogen atoms of an alkyl group is substituted with a fluorine atom. A hydroxyl group is particularly preferable.
Examples of the aliphatic hydrocarbon group include a linear or branched hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms (preferably an alkylene group) and a polycyclic aliphatic hydrocarbon group (polycyclic group). . As the polycyclic group, for example, a resin for a resist composition for ArF excimer laser can be appropriately selected from among many proposed ones.
Among them, a structural unit derived from an acrylate ester containing an aliphatic polycyclic group containing a hydroxyalkyl group in which a part of hydrogen atoms of a hydroxyl group, a cyano group, a carboxy group, or an alkyl group is substituted with a fluorine atom Is more preferable. Examples of the polycyclic group include groups in which one or more hydrogen atoms have been removed from bicycloalkane, tricycloalkane, tetracycloalkane, or the like. Specific examples include groups in which one or more hydrogen atoms have been removed from a polycycloalkane such as adamantane, norbornane, isobornane, tricyclodecane, or tetracyclododecane. Among these polycyclic groups, there are groups in which two or more hydrogen atoms have been removed from adamantane, groups in which two or more hydrogen atoms have been removed from norbornane, and groups in which two or more hydrogen atoms have been removed from tetracyclododecane. Industrially preferable.

構成単位(a3)としては、極性基含有脂肪族炭化水素基における炭化水素基が炭素数1〜10の直鎖状または分岐状の炭化水素基のときは、アクリル酸のヒドロキシエチルエステルから誘導される構成単位が好ましく、該炭化水素基が多環式基のときは、下記式(a3−1)で表される構成単位、(a3−2)で表される構成単位、(a3−3)で表される構成単位が好ましいものとして挙げられる。   The structural unit (a3) is derived from a hydroxyethyl ester of acrylic acid when the hydrocarbon group in the polar group-containing aliphatic hydrocarbon group is a linear or branched hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms. When the hydrocarbon group is a polycyclic group, a structural unit represented by the following formula (a3-1), a structural unit represented by (a3-2), (a3-3) The structural unit represented by is mentioned as a preferable thing.

Figure 2008033016
[式中、Rは前記に同じであり、jは1〜3の整数であり、kは1〜3の整数であり、t’は1〜3の整数であり、lは1〜5の整数であり、sは1〜3の整数である。]
Figure 2008033016
[Wherein, R is the same as defined above, j is an integer of 1 to 3, k is an integer of 1 to 3, t ′ is an integer of 1 to 3, and l is an integer of 1 to 5] And s is an integer of 1 to 3. ]

式(a3−1)中、jは1又は2であることが好ましく、1であることがさらに好ましい。jが2の場合は、水酸基がアダマンチル基の3位と5位に結合しているものが好ましい。jが1の場合は、水酸基がアダマンチル基の3位に結合しているものが好ましい。
jは1であることが好ましく、特に水酸基がアダマンチル基の3位に結合しているものが好ましい。
In formula (a3-1), j is preferably 1 or 2, and more preferably 1. When j is 2, it is preferable that the hydroxyl group is bonded to the 3rd and 5th positions of the adamantyl group. When j is 1, it is preferable that the hydroxyl group is bonded to the 3-position of the adamantyl group.
j is preferably 1, and a hydroxyl group bonded to the 3-position of the adamantyl group is particularly preferred.

式(a3−2)中、kは1であることが好ましい。シアノ基はノルボルニル基の5位または6位に結合していることが好ましい。   In formula (a3-2), k is preferably 1. The cyano group is preferably bonded to the 5th or 6th position of the norbornyl group.

式(a3−3)中、t’は1であることが好ましい。lは1であることが好ましい。sは1であることが好ましい。これらはアクリル酸のカルボキシ基の末端に2−ノルボルニル基または3−ノルボルニル基が結合していることが好ましい。フッ素化アルキルアルコールはノルボルニル基の5又は6位に結合していることが好ましい。   In formula (a3-3), t ′ is preferably 1. l is preferably 1. s is preferably 1. These preferably have a 2-norbornyl group or a 3-norbornyl group bonded to the terminal of the carboxy group of acrylic acid. The fluorinated alkyl alcohol is preferably bonded to the 5th or 6th position of the norbornyl group.

(A1)成分において、構成単位(a3)は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
(A1)成分中の構成単位(a3)の割合は、(A1)成分を構成する全構成単位に対し、5〜50モル%であることが好ましく、5〜40モル%がより好ましく、5〜25モル%がさらに好ましい。下限値以上とすることにより構成単位(a3)を含有させることによる効果が充分に得られ、上限値以下とすることにより他の構成単位とのバランスをとることができる。
In the component (A1), as the structural unit (a3), one type of structural unit may be used alone, or two or more types may be used in combination.
The proportion of the structural unit (a3) in the component (A1) is preferably 5 to 50 mol%, more preferably 5 to 40 mol%, based on all the structural units constituting the component (A1). 25 mol% is more preferable. By setting it to the lower limit value or more, the effect of containing the structural unit (a3) is sufficiently obtained, and by setting the upper limit value or less, it is possible to balance with other structural units.

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

Figure 2008033016
[式中、Rは前記と同じである。]
Figure 2008033016
[Wherein, R is the same as defined above. ]

かかる構成単位(a4)を(A1)成分に含有させる際、構成単位(a4)の割合は、(A1)成分を構成する全構成単位の合計に対し、1〜30モル%であることが好ましく、10〜20モル%であることがより好ましい。   When the structural unit (a4) is contained in the component (A1), the proportion of the structural unit (a4) is preferably 1 to 30 mol% with respect to the total of all the structural units constituting the component (A1). 10 to 20 mol% is more preferable.

本発明において、(A1)成分は、酸の作用によりアルカリ可溶性が増大する樹脂成分(重合体)であり、係る樹脂成分(重合体)として好適なものとしては、たとえば、構成単位(a1)、(a2)および(a3)を有する共重合体であり、係る共重合体としては、たとえば、構成単位(a1)、(a2)および(a3)からなる共重合体、構成単位(a1)、(a2)、(a3)および(a4)からなる共重合体等が例示できる。   In the present invention, the component (A1) is a resin component (polymer) whose alkali solubility is increased by the action of an acid. Examples of suitable resin component (polymer) include the structural unit (a1), Examples of the copolymer having (a2) and (a3) include, for example, a copolymer composed of structural units (a1), (a2) and (a3), structural units (a1), ( Examples thereof include a copolymer comprising a2), (a3) and (a4).

本発明において、(A)成分としては、特に下記一般式(A1−1)で表される様な構成単位の組み合わせを含む共重合体(A1−1)が好ましい。   In the present invention, the component (A) is particularly preferably a copolymer (A1-1) containing a combination of structural units represented by the following general formula (A1-1).

Figure 2008033016
[式中、Rは前記と同様である。R20は低級アルキル基である。]
Figure 2008033016
[Wherein, R is the same as defined above. R 20 is a lower alkyl group. ]

式(A1−1)中、Rは前記と同様であり、なかでも、水素原子またはメチル基であることが最も好ましい。
20は低級アルキル基であり、なかでも、メチル基又はエチル基であることが好ましく、メチル基であることが最も好ましい。
In formula (A1-1), R is the same as defined above, and most preferably a hydrogen atom or a methyl group.
R 20 is a lower alkyl group, preferably a methyl group or an ethyl group, and most preferably a methyl group.

(A)成分中、共重合体(A1−1)としては、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
(A)成分中の共重合体(A1−1)の含有量は、70質量%以上であることが好ましく、80質量%以上であることがより好ましく、100質量%であってもよい。なかでも、100質量%であることが最も好ましい。該範囲の下限値以上であることにより、ポジ型レジスト組成物とした際、リソグラフィー特性がより向上する。
In the component (A), as the copolymer (A1-1), one type may be used alone, or two or more types may be used in combination.
The content of the copolymer (A1-1) in the component (A) is preferably 70% by mass or more, more preferably 80% by mass or more, and may be 100% by mass. Especially, it is most preferable that it is 100 mass%. By being above the lower limit of the range, the lithography properties are further improved when a positive resist composition is obtained.

(A1)成分は、各構成単位を誘導するモノマーを、例えばアゾビスイソブチロニトリル(AIBN)のようなラジカル重合開始剤を用いた公知のラジカル重合等によって重合させることによって得ることができる。
また、(A1)成分には、上記重合の際に、たとえばHS−CH−CH−CH−C(CF−OHのような連鎖移動剤を併用して用いることにより、末端に−C(CF−OH基を導入してもよい。このように、アルキル基の水素原子の一部がフッ素原子で置換されたヒドロキシアルキル基が導入された共重合体は、現像欠陥の低減やLER(ラインエッジラフネス:ライン側壁の不均一な凹凸)の低減に有効である。
The component (A1) can be obtained by polymerizing a monomer for deriving each structural unit by a known radical polymerization using a radical polymerization initiator such as azobisisobutyronitrile (AIBN).
Further, for the component (A1), in the polymerization, a chain transfer agent such as HS—CH 2 —CH 2 —CH 2 —C (CF 3 ) 2 —OH is used in combination, so that the terminal A —C (CF 3 ) 2 —OH group may be introduced into the. As described above, a copolymer introduced with a hydroxyalkyl group in which a part of hydrogen atoms of the alkyl group is substituted with a fluorine atom reduces development defects and LER (line edge roughness: uneven unevenness of line side walls). It is effective in reducing

(A1)成分の質量平均分子量(Mw)(ゲルパーミエーションクロマトグラフィーによるポリスチレン換算基準)は、特に限定するものではないが、2000〜50000が好ましく、3000〜30000がより好ましく、5000〜20000が最も好ましい。この範囲の上限よりも小さいと、レジストとして用いるのに充分なレジスト溶剤への溶解性があり、この範囲の下限よりも大きいと、耐ドライエッチング性やレジストパターン断面形状が良好である。
また、分散度(Mw/Mn)は1.0〜5.0が好ましく、1.0〜3.0がより好ましく、1.2〜2.5が最も好ましい。なお、Mnは数平均分子量を示す。
また、(A1)成分は、共重合体(A1−1)以外のアルカリ可溶性樹脂成分、たとえば従来のポジ型レジスト組成物に用いられている他の高分子化合物等を用いることもできる。
本発明のポジ型レジスト組成物中、(A1)成分の含有量は、形成しようとするレジスト膜厚等に応じて調整すればよい。
The mass average molecular weight (Mw) of the component (A1) (polystyrene conversion standard by gel permeation chromatography) is not particularly limited, but is preferably 2000 to 50000, more preferably 3000 to 30000, and most preferably 5000 to 20000. preferable. When it is smaller than the upper limit of this range, it has sufficient solubility in a resist solvent to be used as a resist, and when it is larger than the lower limit of this range, dry etching resistance and resist pattern cross-sectional shape are good.
Further, the dispersity (Mw / Mn) is preferably 1.0 to 5.0, more preferably 1.0 to 3.0, and most preferably 1.2 to 2.5. In addition, Mn shows a number average molecular weight.
Further, as the component (A1), alkali-soluble resin components other than the copolymer (A1-1), for example, other polymer compounds used in conventional positive resist compositions can be used.
In the positive resist composition of the present invention, the content of the component (A1) may be adjusted according to the resist film thickness to be formed.

<(B)成分>
本発明の多層レジスト用ポジ型レジスト組成物において、露光により酸を発生する酸発生剤成分(B)は、上記一般式(b1−4)で表されるカチオン部を有する酸発生剤(B1)(以下、(B1)成分という。)を含むものである。
(B)成分が、該(B1)成分を含むことにより、シリコーン系ハードマスク材料からなる中間層上に上層レジスト層を形成する際に生じやすいフッティングに対して、優れた抑制効果が得られ、レジスト積層体を形成する工程を含むパターン形成方法において、上層レジスト膜形成用途のレジスト組成物とした際、良好なリソグラフィー特性が得られる。また、該(B1)成分と前記構成単位(a1)とを組み合わせて用いることにより、ラインワイズラフネス(LWR)を低減させることができる。
該(B1)成分は、PGME,PGMEA、EL等の一般的なレジスト溶剤への可溶性が良好である。また、レジスト積層体を形成する工程を含むパターン形成方法に用いるレジスト組成物中に多く配合することができる。これは、露光波長帯(特にArFエキシマレーザーの波長帯域)に対する透明性(光の吸収抑制)が高いことに起因すると考えられる。
<(B) component>
In the positive resist composition for multilayer resists of the present invention, the acid generator component (B) that generates an acid upon exposure is an acid generator (B1) having a cation moiety represented by the general formula (b1-4). (Hereinafter referred to as the component (B1)).
When the component (B) contains the component (B1), an excellent suppression effect is obtained for footing that is likely to occur when an upper resist layer is formed on an intermediate layer made of a silicone hard mask material. In a pattern forming method including a step of forming a resist laminate, good lithography characteristics can be obtained when a resist composition is used for forming an upper resist film. Further, by using the component (B1) in combination with the structural unit (a1), line width roughness (LWR) can be reduced.
The component (B1) has good solubility in general resist solvents such as PGME, PGMEA, and EL. Moreover, it can mix | blend much in the resist composition used for the pattern formation method including the process of forming a resist laminated body. This is considered to be due to high transparency (inhibition of light absorption) with respect to the exposure wavelength band (particularly the wavelength band of ArF excimer laser).

例えば、酸発生剤(B1)として、下記一般式(b1−40)で表される化合物を用いることができる。   For example, a compound represented by the following general formula (b1-40) can be used as the acid generator (B1).

Figure 2008033016
前記一般式(b1−40)中、Xはアニオンである。Xのアニオン部は特に制限されず、オニウム塩系酸発生剤のアニオン部として知られているものを適宜用いることができる。例えば、一般式「R14SO (R14は、直鎖、分岐若しくは環状のアルキル基又はハロゲン化アルキル基を表す。)」で表されるアニオンを用いることができる。
Figure 2008033016
In the general formula (b1-40), X represents an anion. The anion moiety of X is not particularly limited, and any known anion moiety of the onium salt acid generator can be used as appropriate. For example, an anion represented by the general formula “R 14 SO 3 (R 14 represents a linear, branched or cyclic alkyl group or halogenated alkyl group)” can be used.

前記一般式「R14SO 」において、R14は、直鎖、分岐若しくは環状のアルキル基又はハロゲン化アルキル基を表す。
前記R14としての直鎖若しくは分岐のアルキル基は、炭素数1〜10であることが好ましく、炭素数1〜8であることがさらに好ましく、炭素数1〜4であることが最も好ましい。
前記R14としての環状のアルキル基は、炭素数4〜15であることが好ましく、炭素数4〜10であることがさらに好ましく、炭素数6〜10であることが最も好ましい。
前記R14としてはハロゲン化アルキル基が好ましい。すなわち、前記一般式(b1−40)中、Xは、ハロゲン化アルキルスルホン酸イオンであることが好ましい。ハロゲン化アルキルとは、アルキル中の水素原子の一部または全部がハロゲン原子で置換されたものである。ここで、ハロゲン化アルキルは、前記R41、R42およびR43における「アルキル基」と同様のものにハロゲン原子が置換したものが挙げられる。置換するハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられる。ハロゲン化アルキルにおいて、水素原子の全個数の50〜100%がハロゲン原子で置換されていることが望ましく、全て置換されていることがより好ましい。
ここで、該ハロゲン化アルキル基としては、フッ素化アルキル基が好ましい。フッ素化アルキル基は、炭素数1〜10であることが好ましく、炭素数1〜8であることがさらに好ましく、炭素数1〜4であることが最も好ましい。また、該フッ化アルキル基のフッ素化率(フッ素化前のアルキル基中の全水素原子数に対する、フッ素化により置換したフッ素原子の数の割合、以下同様。)は、好ましくは10〜100%、さらに好ましくは50〜100%であり、特に水素原子をすべてフッ素原子で置換したものが、酸の強度が強くなるので好ましい。
In the general formula “R 14 SO 3 ”, R 14 represents a linear, branched or cyclic alkyl group or a halogenated alkyl group.
The linear or branched alkyl group as R 14 preferably has 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 8 carbon atoms, and most preferably 1 to 4 carbon atoms.
The cyclic alkyl group as R 14 preferably has 4 to 15 carbon atoms, more preferably 4 to 10 carbon atoms, and most preferably 6 to 10 carbon atoms.
R 14 is preferably a halogenated alkyl group. That is, in the general formula (b1-40), X is preferably a halogenated alkyl sulfonate ion. An alkyl halide is one in which part or all of the hydrogen atoms in the alkyl are substituted with halogen atoms. Here, examples of the halogenated alkyl include those in which a halogen atom is substituted for the same as the “alkyl group” in R 41 , R 42 and R 43 . Examples of the halogen atom to be substituted include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom. In the halogenated alkyl, it is desirable that 50 to 100% of the total number of hydrogen atoms is substituted with halogen atoms, and it is more preferable that all are substituted.
Here, the halogenated alkyl group is preferably a fluorinated alkyl group. The fluorinated alkyl group preferably has 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 8 carbon atoms, and most preferably 1 to 4 carbon atoms. The fluorination rate of the fluorinated alkyl group (ratio of the number of fluorine atoms substituted by fluorination to the total number of hydrogen atoms in the alkyl group before fluorination, the same shall apply hereinafter) is preferably 10 to 100%. More preferably, it is 50 to 100%, and in particular, those in which all hydrogen atoms are substituted with fluorine atoms are preferred because the strength of the acid becomes strong.

前記一般式(b1−40)中、Xは、下記一般式(b−3)で表されるアニオン、下記一般式(b−4)で表されるアニオン等を用いることができる。 In the general formula (b1-40), X may be an anion represented by the following general formula (b-3), an anion represented by the following general formula (b-4), or the like.

Figure 2008033016
Figure 2008033016

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

前記一般式(b−3)において、X”は、少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換された直鎖状又は分岐状のアルキレン基であり、該アルキレン基の炭素数は、好ましくは2〜6であり、より好ましくは炭素数3〜5、最も好ましくは炭素数3である。
前記一般式(b−4)において、Y”、Z”は、それぞれ独立に、少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換された直鎖状又は分岐状のアルキル基であり、該アルキル基の炭素数は、好ましくは1〜10であり、より好ましくは炭素数1〜7、最も好ましくは炭素数1〜3である。
X”のアルキレン基の炭素数又はY”、Z”のアルキル基の炭素数は、上記炭素数の範囲内において、レジスト溶媒への溶解性も良好である等の理由により、小さいほど好ましい。
また、X”のアルキレン基又はY”、Z”のアルキル基において、フッ素原子で置換されている水素原子の数が多いほど、酸の強度が強くなり、また200nm以下の高エネルギー光や電子線に対する透明性が向上するので好ましい。該アルキレン基又はアルキル基のフッ素化率は、好ましくは70〜100%、さらに好ましくは90〜100%であり、最も好ましくは、全ての水素原子がフッ素原子で置換されたパーフルオロアルキレン基又はパーフルオロアルキル基である。
In the general formula (b-3), X ″ is a linear or branched alkylene group in which at least one hydrogen atom is substituted with a fluorine atom, and the alkylene group preferably has 2 to 2 carbon atoms. 6, more preferably 3 to 5 carbon atoms, most preferably 3 carbon atoms.
In the general formula (b-4), Y ″ and Z ″ each independently represent a linear or branched alkyl group in which at least one hydrogen atom is substituted with a fluorine atom, and the carbon of the alkyl group The number is preferably 1 to 10, more preferably 1 to 7 carbon atoms, and most preferably 1 to 3 carbon atoms.
The number of carbon atoms of the X ″ alkylene group or the number of carbon atoms of the Y ″ and Z ″ alkyl groups is preferably as small as possible because the solubility in a resist solvent is good within the above-mentioned range of carbon numbers.
In addition, in the alkylene group of X ″ or the alkyl group of Y ″ and Z ″, the strength of the acid increases as the number of hydrogen atoms substituted with fluorine atoms increases, and high-energy light or electron beam of 200 nm or less The fluorination rate of the alkylene group or alkyl group is preferably 70 to 100%, more preferably 90 to 100%, and most preferably all hydrogen atoms are fluorine atoms. A substituted perfluoroalkylene group or a perfluoroalkyl group.

一般式(b1−40)で表される化合物として、好ましい具体例を以下に挙げる。   Preferred specific examples of the compound represented by the general formula (b1-40) are shown below.

Figure 2008033016
Figure 2008033016

これらの中でも、前記化学式(b1−41)で表される化合物が好ましい。   Among these, the compound represented by the chemical formula (b1-41) is preferable.

一般式(b1−40)で表される化合物は、例えば、下記一般式(b1−0−41)で表される化合物と、下記一般式(b1−0−42)で表される化合物とを、安息香酸銅(II)等の触媒を用いて、クロロベンゼン、ヨードベンゼン等の溶媒中で、80〜130℃、より好ましくは100〜120℃にて、0.5〜3時間、より好ましくは1〜2時間反応させることで得ることができる。   The compound represented by the general formula (b1-40) includes, for example, a compound represented by the following general formula (b1-0-41) and a compound represented by the following general formula (b1-0-42). And a catalyst such as copper (II) benzoate in a solvent such as chlorobenzene and iodobenzene at 80 to 130 ° C., more preferably at 100 to 120 ° C., for 0.5 to 3 hours, more preferably 1 It can be obtained by reacting for ˜2 hours.

Figure 2008033016
[式中、Xは、上記(b1−40)式中のXと同様である。]
Figure 2008033016
Wherein, X - is, X in the above (b1-40) expression - is the same as. ]

Figure 2008033016
Figure 2008033016

(B)成分は、1種又は2種以上混合して用いることができる。
本発明の多層レジスト用ポジ型レジスト組成物において、(B)成分全体における(B1)成分の含有量は、40質量%以上であることが好ましく、70質量%以上であることがより好ましく、100質量%でもよい。最も好ましくは100質量%である。該範囲の下限値以上であることにより、レジストパターン形状が良好である。特に多層レジスト積層体形成の際の、上層レジスト膜形成用レジスト組成物に用いてレジストパターンを形成した場合、リソグラフィー特性が向上する。多層レジスト積層体を形成する際には、レジストの下層膜とのマッチングが良好となり、レジストパターンの裾引き等を抑制することができるため好ましい。
また、本発明の多層レジスト用ポジ型レジスト組成物において、(B1)成分の含有量は、前記(A)成分の100質量部に対し、1〜30質量部であることが好ましく、5〜20質量部であることが特に好ましく、7〜18質量部であることが最も好ましい。該範囲の下限値以上であることにより、特に上層レジスト膜形成用レジスト組成物として用いてレジストパターンを形成した場合、リソグラフィー特性が向上する。一方、上限値以下であることにより、保存安定性が良好なもとなる。
(B) A component can be used 1 type or in mixture of 2 or more types.
In the positive resist composition for a multilayer resist of the present invention, the content of the component (B1) in the entire component (B) is preferably 40% by mass or more, more preferably 70% by mass or more, and 100 It may be mass%. Most preferably, it is 100 mass%. By being at least the lower limit of the range, the resist pattern shape is good. In particular, when a resist pattern is formed using a resist composition for forming an upper resist film when forming a multilayer resist laminate, the lithography properties are improved. When forming a multilayer resist laminate, it is preferable because matching with the lower layer film of the resist is good, and resist pattern tailing and the like can be suppressed.
Moreover, in the positive resist composition for multilayer resists of this invention, it is preferable that content of (B1) component is 1-30 mass parts with respect to 100 mass parts of said (A) component, 5-20 It is particularly preferably part by mass, and most preferably 7 to 18 parts by mass. By being at least the lower limit of the range, the lithography properties are improved particularly when a resist pattern is formed using the resist composition for forming an upper resist film. On the other hand, when it is not more than the upper limit value, the storage stability is good.

(B)成分においては、前記(B1)成分以外の酸発生剤(B2)(以下、(B2)成分という。)を前記(B1)成分と併用してもよい。
(B2)成分としては、前記(B1)成分以外であれば特に限定されず、これまで化学増幅型レジスト用の酸発生剤として提案されているものを使用することができる。
このような酸発生剤としては、これまで、ヨードニウム塩やスルホニウム塩などのオニウム塩系酸発生剤、オキシムスルホネート系酸発生剤、ビスアルキルまたはビスアリールスルホニルジアゾメタン類、ポリ(ビススルホニル)ジアゾメタン類などのジアゾメタン系酸発生剤、ニトロベンジルスルホネート系酸発生剤、イミノスルホネート系酸発生剤、ジスルホン系酸発生剤など多種のものが知られている。
In the component (B), an acid generator (B2) other than the component (B1) (hereinafter referred to as the component (B2)) may be used in combination with the component (B1).
The component (B2) is not particularly limited as long as it is other than the component (B1), and those that have been proposed as acid generators for chemically amplified resists can be used.
Examples of such acid generators include onium salt acid generators such as iodonium salts and sulfonium salts, oxime sulfonate acid generators, bisalkyl or bisarylsulfonyldiazomethanes, and poly (bissulfonyl) diazomethanes. There are various known diazomethane acid generators, nitrobenzyl sulfonate acid generators, imino sulfonate acid generators, disulfone acid generators, and the like.

オニウム塩系酸発生剤として、例えば下記一般式(b−0)で表される酸発生剤を好適に用いることができる。   As the onium salt acid generator, for example, an acid generator represented by the following general formula (b-0) can be preferably used.

Figure 2008033016
Figure 2008033016

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

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

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

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

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

Figure 2008033016
Figure 2008033016

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

また一般式(b−0)で表される酸発生剤の他のオニウム塩系酸発生剤として、例えば下記一般式(b−1)または(b−2)で表される化合物も好適に用いられる。   As other onium salt-based acid generators represented by the general formula (b-0), for example, compounds represented by the following general formula (b-1) or (b-2) are also preferably used. It is done.

Figure 2008033016
[式中、R”〜R”,R”〜R”は、それぞれ独立に、アリール基またはアルキル基を表し;R”は、直鎖、分岐または環状のアルキル基またはフッ素化アルキル基を表し;R”〜R”のうち少なくとも1つはアリール基を表し、R”〜R”のうち少なくとも1つはアリール基を表す。]
Figure 2008033016
[Wherein, R 1 ″ to R 3 ″ and R 5 ″ to R 6 ″ each independently represents an aryl group or an alkyl group; R 4 ″ represents a linear, branched or cyclic alkyl group or fluorinated group. Represents an alkyl group; at least one of R 1 ″ to R 3 ″ represents an aryl group, and at least one of R 5 ″ to R 6 ″ represents an aryl group.]

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

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

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

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

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

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

Figure 2008033016
[式(B−1)中、R31、R32はそれぞれ独立に有機基を表す。]
Figure 2008033016
[In formula (B-1), R 31 and R 32 each independently represents an organic group. ]

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

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

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

Figure 2008033016
[式(B−2)中、R33は、シアノ基、置換基を有さないアルキル基またはハロゲン化アルキル基である。R34はアリール基である。R35は置換基を有さないアルキル基またはハロゲン化アルキル基である。]
Figure 2008033016
[In Formula (B-2), R 33 represents a cyano group, an alkyl group having no substituent, or a halogenated alkyl group. R 34 is an aryl group. R 35 represents an alkyl group having no substituent or a halogenated alkyl group. ]

Figure 2008033016
[式(B−3)中、R36はシアノ基、置換基を有さないアルキル基またはハロゲン化アルキル基である。R37は2または3価の芳香族炭化水素基である。R38は置換基を有さないアルキル基またはハロゲン化アルキル基である。p”は2または3である。]
Figure 2008033016
[In Formula (B-3), R 36 represents a cyano group, an alkyl group having no substituent, or a halogenated alkyl group. R 37 is a divalent or trivalent aromatic hydrocarbon group. R38 is an alkyl group having no substituent or a halogenated alkyl group. p ″ is 2 or 3.]

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

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

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

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

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

Figure 2008033016
Figure 2008033016

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

Figure 2008033016
Figure 2008033016

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

(B2)成分は、上記酸発生剤を1種単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。   As the component (B2), one type of acid generator may be used alone, or two or more types may be used in combination.

本発明の多層レジスト用ポジ型レジスト組成物における(B)成分の含有量は、(A)成分100質量部に対し、0.5〜30質量部、好ましくは1〜20質量部とされる。上記範囲とすることでパターン形成が充分に行われる。また、均一な溶液が得られ、保存安定性が良好となるため好ましい。   The content of the component (B) in the positive resist composition for multilayer resists of the present invention is 0.5 to 30 parts by mass, preferably 1 to 20 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the component (A). By setting it within the above range, pattern formation is sufficiently performed. Moreover, since a uniform solution is obtained and storage stability becomes favorable, it is preferable.

<(D)成分>
本発明の多層レジスト用ポジ型レジスト組成物には、レジストパターン形状、引き置き経時安定性などを向上させるために、さらに任意の成分として、含窒素有機化合物(D)(以下、(D)成分という)を含有させることが好ましい。
この(D)成分は、既に多種多様なものが提案されているので、公知のものから任意に用いれば良く、なかでも脂肪族アミン、特に第2級脂肪族アミンや第3級脂肪族アミンが好ましい。ここで、本特許請求の範囲及び明細書における「脂肪族」とは、芳香族に対する相対的な概念であって、芳香族性を持たない基、化合物等を意味するものと定義する。「脂肪族環式基」は、芳香性を持たない単環式基または多環式基であることを示す。
脂肪族アミンとしては、アンモニアNHの水素原子の少なくとも1つを、炭素数12以下のアルキル基またはヒドロキシアルキル基で置換したアミン(アルキルアミンまたはアルキルアルコールアミン)又は環式アミンが挙げられる。
アルキルアミンおよびアルキルアルコールアミンの具体例としては、n−ヘキシルアミン、n−ヘプチルアミン、n−オクチルアミン、n−ノニルアミン、n−デシルアミン等のモノアルキルアミン;ジエチルアミン、ジ−n−プロピルアミン、ジ−n−ヘプチルアミン、ジ−n−オクチルアミン、ジシクロヘキシルアミン等のジアルキルアミン;トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリ−n−プロピルアミン、トリ−n−ブチルアミン、トリ−n−ヘキシルアミン、トリ−n−ペンチルアミン、トリ−n−ヘプチルアミン、トリ−n−オクチルアミン、トリ−n−ノニルアミン、トリ−n−デカニルアミン、トリ−n−ドデシルアミン等のトリアルキルアミン;ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、ジイソプロパノールアミン、トリイソプロパノールアミン、ジ−n−オクタノールアミン、トリ−n−オクタノールアミン等のアルキルアルコールアミンが挙げられる。これらの中でも、炭素数5〜10のトリアルキルアミンがさらに好ましく、トリ−n−ペンチルアミン、トリ−n−オクチルアミンが特に好ましく、トリ−n−ペンチルアミンが最も好ましい。
環式アミンとしては、たとえば、ヘテロ原子として窒素原子を含む複素環化合物が挙げられる。該複素環化合物としては、単環式のもの(脂肪族単環式アミン)であっても多環式のもの(脂肪族多環式アミン)であってもよい。
脂肪族単環式アミンとして、具体的には、ピペリジン、ピペラジン等が挙げられる。
脂肪族多環式アミンとしては、炭素数が6〜10のものが好ましく、具体的には、1,5−ジアザビシクロ[4.3.0]−5−ノネン、1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]−7−ウンデセン、ヘキサメチレンテトラミン、1,4−ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン等が挙げられる。
これらは単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
(D)成分は、(A)成分100質量部に対して、通常0.01〜5.0質量部の範囲で用いられる。
<(D) component>
In the positive resist composition for multilayer resists of the present invention, a nitrogen-containing organic compound (D) (hereinafter referred to as the (D) component) is further added as an optional component in order to improve the resist pattern shape, the stability over time. It is preferable to contain.
Since a wide variety of components (D) have already been proposed, any known one may be used. Among them, aliphatic amines, particularly secondary aliphatic amines and tertiary aliphatic amines are used. preferable. Here, “aliphatic” in the claims and the specification is a relative concept with respect to aromatics, and is defined to mean a group, a compound, or the like that does not have aromaticity. “Aliphatic cyclic group” means a monocyclic group or polycyclic group having no aromaticity.
Examples of the aliphatic amine include an amine (alkyl amine or alkyl alcohol amine) or a cyclic amine in which at least one hydrogen atom of ammonia NH 3 is substituted with an alkyl group or hydroxyalkyl group having 12 or less carbon atoms.
Specific examples of alkylamines and alkyl alcohol amines include monoalkylamines such as n-hexylamine, n-heptylamine, n-octylamine, n-nonylamine, n-decylamine; diethylamine, di-n-propylamine, di- -Dialkylamines such as n-heptylamine, di-n-octylamine, dicyclohexylamine; trimethylamine, triethylamine, tri-n-propylamine, tri-n-butylamine, tri-n-hexylamine, tri-n-pentylamine , Tri-n-heptylamine, tri-n-octylamine, tri-n-nonylamine, tri-n-decanylamine, tri-n-dodecylamine, and the like; diethanolamine, triethanolamine, diisopropanolamine Triisopropanolamine, di -n- octanol amines, alkyl alcohol amines tri -n- octanol amine. Among these, a trialkylamine having 5 to 10 carbon atoms is more preferable, tri-n-pentylamine and tri-n-octylamine are particularly preferable, and tri-n-pentylamine is most preferable.
Examples of the cyclic amine include heterocyclic compounds containing a nitrogen atom as a hetero atom. The heterocyclic compound may be monocyclic (aliphatic monocyclic amine) or polycyclic (aliphatic polycyclic amine).
Specific examples of the aliphatic monocyclic amine include piperidine and piperazine.
As the aliphatic polycyclic amine, those having 6 to 10 carbon atoms are preferable. Specifically, 1,5-diazabicyclo [4.3.0] -5-nonene, 1,8-diazabicyclo [5. 4.0] -7-undecene, hexamethylenetetramine, 1,4-diazabicyclo [2.2.2] octane, and the like.
These may be used alone or in combination of two or more.
(D) component is normally used in 0.01-5.0 mass parts with respect to 100 mass parts of (A) component.

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

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

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

本発明の多層レジスト用ポジ型レジスト組成物は、上記のとおり、シリコーン系ハードマスク材料からなる中間層上に上層レジスト層を形成する際に生じやすいフッティングに対して、優れた抑制効果が得られ、レジスト積層体を形成する工程を含むパターン形成方法において、上層レジスト膜形成用ポジ型レジスト組成物として好適に用いることができ、良好なリソグラフィー特性が得られる。
かかる理由としては、本発明において用いられる前記一般式(b1−4)で表されるカチオン部を有する酸発生剤(B1)が、露光波長帯(特にArFエキシマレーザーの波長帯域)において、光の吸収が効果的に抑制され、かつ、レジストの各種成分を溶解させるために用いられている有機溶剤(レジスト溶剤)に対する溶解性が優れていることが挙げられる。そのため、本発明の多層レジスト用ポジ型レジスト組成物は、該(B1)成分の配合により光吸収が抑えられて該レジスト組成物の透明性が高まっていると考えられる。
さらに、該(B1)成分は、レジスト膜中での分散性が良好であり、レジスト膜中に、従来の酸発生剤より均一に分布していると考えられる。そのため、露光により、該(B1)成分から発生する酸が、従来の酸発生剤を用いた場合よりも、レジスト膜中により均一に拡散できると推測される。
本発明においては、前記構成単位(a1)を有する基材成分(A)と、酸発生剤(前記(B1)成分)とを組み合わせて用いることにより、シリコーン系ハードマスク材料からなる中間層上に上層レジスト層を形成する生じやすいフッティングの抑制効果とともにLWRの低減効果の両方の効果が得られると推測される。
以上の理由により、本発明の多層レジスト用ポジ型レジスト組成物は、レジスト積層体を形成する工程を含むパターン形成方法において、上層レジスト膜形成用ポジ型レジスト組成物として好適に用いることができ、良好なリソグラフィー特性が得られると推測される。
そして、本発明の多層レジスト用ポジ型レジスト組成物によれば、たとえばラインワイズラフネス(LWR)、レジストパターン形状(特にレジストパターンの表面荒れ)、マスクエラーファクタ(MEF)、露光量マージン(ELマージン)等のリソグラフィー特性が良好なレジストパターンが形成できる。
なお、MEFは、同じ露光量で、ピッチを固定した状態でマスクサイズ(ライン幅とスペース幅)を変化させた際に、サイズの異なるマスクパターンをどれだけ忠実に再現できるかを示すパラメーターであり、MEFの値が1に近いほど、マスク再現性が良好であることを示すものである。
ELマージンは、露光量の変動に伴うパターンサイズの変化量を示すパラメーターであり、その値が大きいほど、該変化量が小さいことを示すものである。
As described above, the positive resist composition for a multilayer resist of the present invention has an excellent inhibitory effect on footing that is likely to occur when an upper resist layer is formed on an intermediate layer made of a silicone hard mask material. In the pattern forming method including the step of forming a resist laminate, it can be suitably used as a positive resist composition for forming an upper resist film, and good lithography characteristics can be obtained.
The reason for this is that the acid generator (B1) having a cation moiety represented by the general formula (b1-4) used in the present invention has a light wavelength in an exposure wavelength band (particularly the wavelength band of an ArF excimer laser). It is mentioned that absorption is effectively suppressed and the solubility in an organic solvent (resist solvent) used to dissolve various components of the resist is excellent. Therefore, it is considered that the positive resist composition for multilayer resists of the present invention is suppressed in light absorption by the blending of the component (B1) and the transparency of the resist composition is increased.
Further, it is considered that the component (B1) has good dispersibility in the resist film and is more uniformly distributed in the resist film than the conventional acid generator. For this reason, it is presumed that the acid generated from the component (B1) by exposure can diffuse more uniformly in the resist film than when a conventional acid generator is used.
In the present invention, the base component (A) having the structural unit (a1) and the acid generator (the component (B1)) are used in combination on the intermediate layer made of a silicone hard mask material. It is presumed that both the effect of suppressing the footing that easily occurs to form the upper resist layer and the effect of reducing the LWR can be obtained.
For the above reasons, the positive resist composition for multilayer resist of the present invention can be suitably used as a positive resist composition for forming an upper resist film in a pattern forming method including a step of forming a resist laminate. It is estimated that good lithography characteristics can be obtained.
According to the positive resist composition for a multilayer resist of the present invention, for example, line width roughness (LWR), resist pattern shape (particularly surface roughness of the resist pattern), mask error factor (MEF), exposure margin (EL margin) A resist pattern having good lithography characteristics such as
Note that MEF is a parameter that indicates how faithfully a mask pattern of different size can be reproduced when the mask size (line width and space width) is changed with the same exposure amount and a fixed pitch. The closer the MEF value is to 1, the better the mask reproducibility.
The EL margin is a parameter indicating the amount of change in the pattern size that accompanies a change in exposure amount. The larger the value, the smaller the amount of change.

≪パターン形成方法≫
本発明の第二の態様のパターン形成方法は、基板上に、ドライエッチング可能な下層有機膜を形成する工程と、該下層有機膜上にシリコーン系ハードマスク材料からなる中間層を形成する工程と、該中間層上に、上記本発明の第一の態様の多層レジスト用ポジ型レジスト組成物を用いて上層レジスト膜を形成してレジスト積層体を形成する工程と、前記上層レジスト膜を露光し、現像してレジストパターンを形成する工程とを含む。
本発明の第二の態様のパターン形成方法としては、例えば以下のようにして行うことができる。
≪Pattern formation method≫
The pattern forming method of the second aspect of the present invention includes a step of forming a lower organic film capable of dry etching on a substrate, and a step of forming an intermediate layer made of a silicone-based hard mask material on the lower organic film. A step of forming an upper layer resist film on the intermediate layer using the positive resist composition for multilayer resist of the first aspect of the present invention to form a resist laminate, and exposing the upper layer resist film. And developing to form a resist pattern.
The pattern forming method of the second aspect of the present invention can be performed, for example, as follows.

(下層有機膜を形成する工程)
本発明のパターン形成方法においては、まず、シリコンウェーハのような基板上に、下層有機膜を形成するためのレジスト組成物や樹脂溶液を、スピンナーなどで塗布し、好ましくは200〜300℃、30〜300秒間、好ましくは60〜180秒間の加熱条件でベーク処理し、下層有機膜を形成する。
(Step of forming the lower organic film)
In the pattern forming method of the present invention, first, a resist composition or a resin solution for forming a lower organic film is applied on a substrate such as a silicon wafer with a spinner or the like, preferably 200 to 300 ° C., 30 Baking is performed under heating conditions for ˜300 seconds, preferably 60 to 180 seconds, to form a lower organic film.

下層有機膜は、従来のドライエッチング法でエッチング可能な有機膜である。この有機膜は、露光後の現像の際に用いられるアルカリ現像液に対して不溶性であることが望ましい。このような下層有機膜を用いることにより、まず、リソグラフィーにより上層レジスト膜の選択的露光、アルカリ現像を行ってレジストパターンを形成し、次いで、該レジストパターンをマスクとし、例えば、ハロゲン系ガスによるオキサイドエッチング等を用いて中間層にパターンを転写した後、該中間層パターンをマスクとして下層有機膜をドライエッチングすることによって、下層有機膜に、上層レジスト膜および中間層のレジストパターンが転写される。その結果、パターンのパターン倒れを生じることなく、高アスペクト比のパターンを形成することができる。   The lower organic film is an organic film that can be etched by a conventional dry etching method. This organic film is desirably insoluble in an alkaline developer used for development after exposure. By using such a lower organic film, first, a resist pattern is formed by performing selective exposure and alkali development of the upper resist film by lithography, and then using the resist pattern as a mask, for example, an oxide with a halogen-based gas. After the pattern is transferred to the intermediate layer using etching or the like, the lower layer organic film is dry-etched using the intermediate layer pattern as a mask, whereby the upper layer resist film and the intermediate layer resist pattern are transferred to the lower layer organic film. As a result, a pattern with a high aspect ratio can be formed without causing pattern collapse.

下層有機膜を形成するための有機膜材料は、上層レジスト膜のような、電子線や光に対する感受性を必ずしも必要とするものではない。半導体素子や液晶表示素子の製造において、一般的に用いられているレジストや樹脂を用いればよい。   The organic film material for forming the lower organic film does not necessarily require sensitivity to an electron beam or light like the upper resist film. In the manufacture of semiconductor elements and liquid crystal display elements, resists and resins that are generally used may be used.

また、上層レジストパターンおよび中間層パターンを下層有機膜へ転写する必要があるので、下層有機膜は、酸素プラズマによるエッチングが可能な材料であることが好ましい。
このような材料としては、酸素プラズマによるエッチングを行いやすいと同時に、後工程でシリコン基板等のエッチングに用いられているフッ化炭素系ガスに対する耐性が強いことなどから、ノボラック樹脂、アクリル樹脂及び可溶性ポリイミドからなる群から選択される少なくとも一種を主成分とするものが好ましく用いられる。
これらの中でも、ノボラック樹脂、及び側鎖に脂環式部位又は芳香族環を有するアクリル樹脂は、安価で汎用的に用いられ、後工程のドライエッチング耐性に優れるので、好ましく用いられる。
Moreover, since it is necessary to transfer the upper resist pattern and the intermediate layer pattern to the lower organic film, the lower organic film is preferably a material that can be etched by oxygen plasma.
As such a material, it is easy to perform etching with oxygen plasma, and at the same time has strong resistance to fluorocarbon gas used for etching a silicon substrate or the like in a later process. Those having as a main component at least one selected from the group consisting of polyimides are preferably used.
Among these, a novolak resin and an acrylic resin having an alicyclic site or an aromatic ring in the side chain are preferably used because they are inexpensive and widely used and have excellent dry etching resistance in the subsequent steps.

ノボラック樹脂としては、ポジ型レジスト組成物に一般的に用いられているものが使用可能であるし、ノボラック樹脂を主成分として含むi線やg線用のポジレジストも使用可能である。
ノボラック樹脂は、例えば、フェノール性水酸基を持つ芳香族化合物(以下、単に「フェノール類」という。)とアルデヒド類とを酸触媒下で付加縮合させることにより得られる樹脂である。
As the novolak resin, those generally used in positive resist compositions can be used, and i-line and g-line positive resists containing novolak resin as a main component can also be used.
The novolac resin is, for example, a resin obtained by addition condensation of an aromatic compound having a phenolic hydroxyl group (hereinafter simply referred to as “phenols”) and an aldehyde under an acid catalyst.

フェノール類としては、例えばフェノール、o−クレゾール、m−クレゾール、p−クレゾール、o−エチルフェノール、m−エチルフェノール、p−エチルフェノール、o−ブチルフェノール、m−ブチルフェノール、p−ブチルフェノール、2,3−キシレノール、2,4−キシレノール、2,5−キシレノール、2,6−キシレノール、3,4−キシレノール、3,5−キシレノール、2,3,5−トリメチルフェノール、3,4,5−トリメチルフェノール、p−フェニルフェノール、レゾルシノール、ヒドロキノン、ヒドロキノンモノメチルエーテル、ピロガロール、フロログリシノール、ヒドロキシジフェニル、ビスフェノールA、没食子酸、没食子酸エステル、α−ナフトール、β−ナフトール等が挙げられる。   Examples of phenols include phenol, o-cresol, m-cresol, p-cresol, o-ethylphenol, m-ethylphenol, p-ethylphenol, o-butylphenol, m-butylphenol, p-butylphenol, 2, 3 -Xylenol, 2,4-xylenol, 2,5-xylenol, 2,6-xylenol, 3,4-xylenol, 3,5-xylenol, 2,3,5-trimethylphenol, 3,4,5-trimethylphenol , P-phenylphenol, resorcinol, hydroquinone, hydroquinone monomethyl ether, pyrogallol, phloroglicinol, hydroxydiphenyl, bisphenol A, gallic acid, gallic acid ester, α-naphthol, β-naphthol and the like.

またアルデヒド類としては、例えばホルムアルデヒド、フルフラール、ベンズアルデヒド、ニトロベンズアルデヒド、アセトアルデヒド等が挙げられる。
付加縮合反応時の触媒は、特に限定されるものではないが、例えば酸触媒では、塩酸、硝酸、硫酸、蟻酸、蓚酸、酢酸等が使用される。
上記ノボラック樹脂は、質量平均分子量が3000〜10000、好ましくは6000〜9000、さらに好ましくは7000〜8000の範囲内のものが好ましい。質量平均分子量が3000未満であると、高温でベークしたときに昇華してしまうことがあり、また、質量平均分子量が10000を超えると、ドライエッチングしにくくなる傾向があり、好ましくない。
Examples of aldehydes include formaldehyde, furfural, benzaldehyde, nitrobenzaldehyde, and acetaldehyde.
The catalyst for the addition condensation reaction is not particularly limited. For example, hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid, formic acid, oxalic acid, acetic acid and the like are used as the acid catalyst.
The novolak resin has a mass average molecular weight of 3000 to 10000, preferably 6000 to 9000, more preferably 7000 to 8000. If the mass average molecular weight is less than 3000, it may sublime when baked at a high temperature. If the mass average molecular weight exceeds 10,000, dry etching tends to be difficult, which is not preferable.

本発明において使用可能なノボラック樹脂は、市販されているものを使用することもできるが、特に質量平均分子量(Mw)が5000〜50000、好ましくは8000〜30000であり、かつ分子量500以下、好ましくは200以下の低核体の含有量が、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー法において1質量%以下、好ましくは0.8質量%以下であるノボラック樹脂が好ましい。低核体の含有量は、少ないほど好ましく、望ましくは0質量%である。   As the novolak resin that can be used in the present invention, a commercially available one can be used, and in particular, the mass average molecular weight (Mw) is 5000 to 50000, preferably 8000 to 30000, and the molecular weight is 500 or less, preferably A novolak resin having a content of low nuclei of 200 or less in the gel permeation chromatography method is 1% by mass or less, preferably 0.8% by mass or less. The content of the low nucleus is preferably as small as possible, and is desirably 0% by mass.

「分子量500以下の低核体」とは、ポリスチレンを標準としてGPC法により分析した際に分子量500以下の低分子フラクションとして検出されるものである。「分子量500以下の低核体」には、重合しなかったモノマーや、重合度の低いもの、例えば、分子量によっても異なるが、フェノール類2〜5分子がアルデヒド類と縮合したものなどが含まれる。
分子量500以下の低核体の含有量(質量%)は、このGPC法による分析結果を、横軸にフラクション番号、縦軸に濃度をとってグラフとし、全曲線下面積に対する、分子量500以下の低分子フラクションの曲線下面積の割合(%)を求めることにより測定される。
The “low molecular weight having a molecular weight of 500 or less” is detected as a low molecular fraction having a molecular weight of 500 or less when analyzed by GPC using polystyrene as a standard. “Low molecular weight less than 500 molecular weight” includes monomers that have not been polymerized and those that have a low degree of polymerization, such as those in which 2 to 5 molecules of phenols are condensed with aldehydes, depending on the molecular weight. .
The content (mass%) of the low nuclei having a molecular weight of 500 or less is graphed by taking the analysis result by the GPC method with the fraction number on the horizontal axis and the concentration on the vertical axis, and the molecular weight of 500 or less with respect to the area under the entire curve. It is measured by determining the percentage (%) of the area under the curve of the low molecular fraction.

ノボラック樹脂のMwを50000以下とすることにより、微細な凹凸を有する基板に対する良好な埋め込み特性が優れ、また、Mwを5000以上とすることにより、フッ化炭素系ガス等に対するエッチング耐性が優れるので好ましい。
また、分子量500以下の低核体の含有量が1質量%以下であることにより、微細な凹凸を有する基板に対する埋め込み特性が良好になる。低核体の含有量が低減されていることにより埋め込み特性が良好になる理由は明らかではないが、分散度が小さくなるためと推測される。
When the Mw of the novolak resin is 50000 or less, excellent embedding characteristics with respect to a substrate having fine irregularities are excellent, and when the Mw is 5000 or more, etching resistance to a fluorocarbon-based gas is excellent, which is preferable. .
In addition, when the content of the low-nuclear substance having a molecular weight of 500 or less is 1% by mass or less, the embedding characteristic with respect to the substrate having fine unevenness is improved. Although the reason why the embedding property is improved by reducing the content of the low nuclei is not clear, it is presumed that the degree of dispersion becomes small.

アクリル樹脂としては、ポジ型レジスト組成物に一般的に用いられているものが使用可能であり、例えば、エーテル結合を有する重合性化合物から誘導された構成単位と、カルボキシル基を有する重合性化合物から誘導された構成単位を含有するアクリル樹脂を挙げることができる。   As the acrylic resin, those generally used for positive resist compositions can be used. For example, a structural unit derived from a polymerizable compound having an ether bond and a polymerizable compound having a carboxyl group can be used. Mention may be made of acrylic resins containing derived structural units.

エーテル結合を有する重合性化合物としては、2−メトキシエチル(メタ)アクリレート、メトキシトリエチレングリコール(メタ)アクリレート、3−メトキシブチル(メタ)アクリレート、エチルカルビトール(メタ)アクリレート、フェノキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート等のエーテル結合及びエステル結合を有する(メタ)アクリル酸誘導体等を例示することができる。これらの化合物は単独もしくは2種以上組み合わせて使用できる。   Examples of the polymerizable compound having an ether bond include 2-methoxyethyl (meth) acrylate, methoxytriethylene glycol (meth) acrylate, 3-methoxybutyl (meth) acrylate, ethyl carbitol (meth) acrylate, phenoxy polyethylene glycol (meta And (meth) acrylic acid derivatives having an ether bond and an ester bond such as acrylate, methoxypolypropylene glycol (meth) acrylate, and tetrahydrofurfuryl (meth) acrylate. These compounds can be used alone or in combination of two or more.

カルボキシル基を有する重合性化合物としては、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸などのモノカルボン酸;マレイン酸、フマル酸、イタコン酸などのジカルボン酸;2−メタクリロイルオキシエチルコハク酸、2−メタクリロイルオキシエチルマレイン酸、2−メタクリロイルオキシエチルフタル酸、2−メタクリロイルオキシエチルヘキサヒドロフタル酸などのカルボキシル基及びエステル結合を有する化合物等を例示することができ、好ましくは、アクリル酸、メタクリル酸である。これらの化合物は単独もしくは2種以上組み合わせて使用できる。   Examples of the polymerizable compound having a carboxyl group include monocarboxylic acids such as acrylic acid, methacrylic acid, and crotonic acid; dicarboxylic acids such as maleic acid, fumaric acid, and itaconic acid; 2-methacryloyloxyethyl succinic acid, and 2-methacryloyloxyethyl. Examples include maleic acid, 2-methacryloyloxyethyl phthalic acid, 2-methacryloyloxyethyl hexahydrophthalic acid and other compounds having a carboxyl group and an ester bond, and acrylic acid and methacrylic acid are preferred. These compounds can be used alone or in combination of two or more.

可溶性ポリイミドとは、上述のような有機溶剤により液状にできるポリイミドである。   The soluble polyimide is a polyimide that can be made liquid by the organic solvent as described above.

下層有機膜は、例えば、上述したような下地材の溶液を、常法に従って基板上に塗布することによって形成できる。   The lower organic film can be formed, for example, by applying a solution of a base material as described above onto a substrate according to a conventional method.

下層有機膜の厚さは、好ましくは50〜500nm、より好ましくは100〜400nmである。下層有機膜の厚さをこの範囲内とすることにより、高アスペクト比のレジストパターンが形成できる、基板エッチング時に十分なエッチング耐性が確保できる等の効果がある。   The thickness of the lower organic film is preferably 50 to 500 nm, more preferably 100 to 400 nm. By setting the thickness of the lower organic film within this range, it is possible to form a resist pattern with a high aspect ratio and to obtain sufficient etching resistance during substrate etching.

(中間層を形成する工程)
次いで、下層有機膜上に、ハードマスク形成用組成物をスピンナーなどで塗布し、70〜130℃の温度条件下、プレベークを40〜180秒間、好ましくは60〜90秒間施した後、さらに200〜250℃において60〜120秒間焼成して中間層を形成する。
(Step of forming the intermediate layer)
Next, a hard mask forming composition is applied onto the lower organic film with a spinner or the like, prebaked at a temperature of 70 to 130 ° C. for 40 to 180 seconds, preferably 60 to 90 seconds, and then 200 to 200- The intermediate layer is formed by baking at 250 ° C. for 60 to 120 seconds.

シリコーン系ハードマスク材料からなる中間層の材料および形成方法に特に制限はないが、本発明の第一の態様の多層レジスト用ポジ型レジスト組成物とのマッチングが良好であることから、シルセスキオキサン系樹脂を含有するハードマスク形成用組成物が好適に用いられる。例えば、ここで好適に用いられるシルセスキオキサン系樹脂としては、フェニルシルセスキオキサン/水素シルセスキオキサン/メチルシルセスキオキサン/プロピオン酸メチルシルセスキオキサン共重合体、フェニルシルセスキオキサン/水素シルセスキオキサン共重合体等の共重合体を挙げることができる。   There is no particular limitation on the material and forming method of the intermediate layer made of the silicone-based hard mask material, but since the matching with the positive resist composition for multilayer resist of the first aspect of the present invention is good, A hard mask forming composition containing a sun resin is preferably used. For example, the silsesquioxane resin suitably used here includes phenyl silsesquioxane / hydrogen silsesquioxane / methyl silsesquioxane / methyl silsesquioxane propionate copolymer, phenyl silsesquioxane, Mention may be made of copolymers such as sun / hydrogen silsesquioxane copolymers.

レジスト積層体を形成する工程に用いられるハードマスク形成用組成物は、下地材としての有機膜を有するシリコンウエーハのような基材上に慣用のスピンコーティング法により簡単に塗布し、所望のハードマスクを形成させることができる。これまでのレジストプロセスにおいては、蒸着により基材上に酸化膜を形成し、その上にレジスト膜を施すことが必要であったことを考えれば、非常に簡便化されている。   The hard mask forming composition used in the step of forming the resist laminate is simply applied by a conventional spin coating method onto a substrate such as a silicon wafer having an organic film as a base material, and a desired hard mask. Can be formed. In the conventional resist process, considering that it is necessary to form an oxide film on a base material by vapor deposition and to apply a resist film thereon, the process is greatly simplified.

ハードマスク形成用組成物は、使用に際して適当な溶剤に溶かし、溶液として用いられる。この際用いる溶剤としては、上述した(S)成分と同様のものが使用可能である。   The composition for forming a hard mask is dissolved in an appropriate solvent when used and used as a solution. As the solvent used in this case, the same solvent as the component (S) described above can be used.

ハードマスク形成用組成物には、所望に応じ、さらに、相容性のある添加物、例えば増感剤、付加的樹脂、可塑剤、安定剤あるいは現像した像をより一層可視的にするための着色料などの慣用されているものを添加含有させることができる。   If desired, the hard mask forming composition may further include compatible additives such as sensitizers, additional resins, plasticizers, stabilizers or developed images to make them more visible. A commonly used colorant or the like can be added.

中間層は、例えば、上述したハードマスク形成用組成物の溶液を、常法に従って上述した下層有機膜上に塗布することによって形成できる。   An intermediate | middle layer can be formed by apply | coating the solution of the composition for hard mask formation mentioned above on the lower layer organic film mentioned above according to a conventional method, for example.

中間層の厚さは、好ましくは10〜100nm、より好ましくは20〜80nmである。中間層の厚さをこの範囲内とすることにより、レジストパターンを高解像度で形成できる、ドライエッチングに対する十分な耐性が得られる等の効果がある。   The thickness of the intermediate layer is preferably 10 to 100 nm, more preferably 20 to 80 nm. By setting the thickness of the intermediate layer within this range, there are effects that a resist pattern can be formed with high resolution and sufficient resistance to dry etching can be obtained.

(レジスト積層体を形成する工程)
次いで、上述のようにして形成された中間層上に、上記本発明の第一の態様の多層レジスト用ポジ型レジスト組成物(上層レジスト層形成用レジスト組成物)の溶液をスピンナーなどで塗布し、80〜150℃の温度条件下、プレベークを40〜120秒間、好ましくは60〜90秒間施して上層レジスト膜を形成し、基板上に三層構造のレジストが積層されたレジスト積層体を得る。
(Step of forming a resist laminate)
Next, on the intermediate layer formed as described above, a solution of the positive resist composition for multilayer resist (resist composition for forming the upper resist layer) of the first aspect of the present invention is applied with a spinner or the like. Then, pre-baking is performed for 40 to 120 seconds, preferably 60 to 90 seconds under a temperature condition of 80 to 150 ° C. to form an upper resist film, and a resist laminate in which a three-layer resist is laminated on the substrate is obtained.

上層レジスト膜の厚さは、好ましくは30〜200nm、より好ましくは50〜180nmであり、最も好ましくは70〜150nmである。上層レジスト膜の厚さをこの範囲内とすることにより、i線よりも短波長領域の放射線、例えばKrFエキシマレーザー(248nm)やArFエキシマレーザー(193nm)に対して充分な透過性を付与することができ、また、レジストパターンを高解像度で形成できる、ドライエッチングに対する十分な耐性が得られる等の効果がある。   The thickness of the upper resist film is preferably 30 to 200 nm, more preferably 50 to 180 nm, and most preferably 70 to 150 nm. By setting the thickness of the upper resist film within this range, sufficient transparency is imparted to radiation in a shorter wavelength region than i-line, such as KrF excimer laser (248 nm) and ArF excimer laser (193 nm). In addition, the resist pattern can be formed with high resolution, and sufficient resistance to dry etching can be obtained.

上層レジスト膜、中間層、および下層有機膜からなるレジスト積層体の厚さは、目的とするアスペクト比と下層有機膜のドライエッチングに要する時間を考慮したスループットのバランスから、トータルとして、好ましくは1μm以下、より好ましくは0.7μm以下、最も好ましいのは0.5μm以下である。トータルの下限値は特に限定されないが、好ましくは0.1μm以上、より好ましくは0.15μm以上である。   The total thickness of the resist laminate composed of the upper resist film, the intermediate layer, and the lower organic film is preferably 1 μm as a total from the balance of throughput considering the target aspect ratio and the time required for dry etching of the lower organic film. Hereinafter, it is more preferably 0.7 μm or less, and most preferably 0.5 μm or less. The total lower limit value is not particularly limited, but is preferably 0.1 μm or more, more preferably 0.15 μm or more.

(レジストパターンを形成する工程)
前記レジスト積層体の上層レジスト膜に対して、KrFエキシマレーザー(248nm)やArFエキシマレーザー(193nm)等を選択的に露光する。この露光としては、一般的に用いられている露光方法を用いることができ、また、液浸露光(イマージョン(immersion)リソグラフィー)方法を採用することもできる。
(Process for forming resist pattern)
A KrF excimer laser (248 nm), an ArF excimer laser (193 nm), or the like is selectively exposed to the upper resist film of the resist laminate. As this exposure, a commonly used exposure method can be used, and an immersion exposure (immersion lithography) method can also be adopted.

次いで、80〜150℃の温度条件下、PEB(露光後加熱)を30〜120秒間、好ましくは60〜90秒間施す。次いで、これをアルカリ現像液、例えば0.1〜10質量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液を用いて現像処理する。このようにして、上層レジスト膜に、マスクパターンに忠実なレジストパターン(上層レジストパターン)を形成することができる。   Subsequently, PEB (post-exposure heating) is applied for 30 to 120 seconds, preferably 60 to 90 seconds, under a temperature condition of 80 to 150 ° C. Subsequently, this is developed using an alkali developer, for example, an aqueous solution of 0.1 to 10% by mass of tetramethylammonium hydroxide. In this manner, a resist pattern (upper layer resist pattern) faithful to the mask pattern can be formed on the upper layer resist film.

本発明のパターン形成方法においては、更に、このレジストパターンをマスクパターンとして用い、中間層にパターン(中間層パターン)を転写形成することができる。中間層パターンの形成は、上層レジストパターンをマスクとして、中間層エッチャント(中間層をエッチング可能なガス)、例えば中間層がシリコン系被膜の場合は、ハロゲン系のガスでオキサイドエッチする。なお、これらのエッチャントやエッチング条件は、公知の方法で行うことができる。   In the pattern forming method of the present invention, the resist pattern can be used as a mask pattern to transfer and form a pattern (intermediate layer pattern) on the intermediate layer. For the formation of the intermediate layer pattern, the upper layer resist pattern is used as a mask, and the intermediate layer etchant (a gas capable of etching the intermediate layer), for example, when the intermediate layer is a silicon-based film, is oxide-etched with a halogen-based gas. In addition, these etchants and etching conditions can be performed by a well-known method.

また更に、レジストパターンとこの中間層のパターンをマスクパターンとして用い、下層有機層をドライエッチングすることで、マスクパターンに忠実なパターン(下層パターン)を得ることができる。
ドライエッチングの方法としては、ダウンフローエッチングやケミカルドライエッチング等の化学的エッチング;スパッタエッチングやイオンビームエッチング等の物理的エッチング;RIE(リアクティブイオンエッチング)等の化学的・物理的エッチングなどの公知の方法を用いることができる。
最も一般的なドライエッチングは、平行平板型RIEである。この方法では、まず、RIE装置のチャンバーにレジスト積層体を入れ、必要なエッチングガスを導入する。チャンバー内の、上部電極と平行に置かれたレジスト積層体のホルダーに高周波電圧を加えると、ガスがプラズマ化される。プラズマ中では正・負のイオンや電子などの電荷粒子、中性活性種などが存在している。これらのエッチング種が下部レジスト層に吸着すると、化学反応が生じ、反応生成物が表面から離脱して外部へ排気され、エッチングが進行する。
エッチングガスとしては、酸素、二酸化硫黄等があるが、酸素プラズマによるエッチングは解像度が高いこと、汎用的に用いられている等の理由で好ましく用いられる。
Furthermore, a pattern (lower layer pattern) faithful to the mask pattern can be obtained by dry etching the lower organic layer using the resist pattern and this intermediate layer pattern as a mask pattern.
Known dry etching methods include chemical etching such as downflow etching and chemical dry etching; physical etching such as sputter etching and ion beam etching; and chemical and physical etching such as RIE (reactive ion etching). The method can be used.
The most common dry etching is parallel plate RIE. In this method, first, a resist laminate is put in a chamber of an RIE apparatus, and a necessary etching gas is introduced. When a high frequency voltage is applied to the holder of the resist laminate placed in parallel with the upper electrode in the chamber, the gas is turned into plasma. In the plasma, there are charged particles such as positive and negative ions and electrons, and neutral active species. When these etching species are adsorbed on the lower resist layer, a chemical reaction occurs, the reaction product is detached from the surface and exhausted to the outside, and etching proceeds.
Examples of the etching gas include oxygen and sulfur dioxide. Etching with oxygen plasma is preferably used because it has a high resolution and is widely used.

このようにして得られた下層パターンをマスクとして基板のエッチングを行うことで基板に微細パターンを形成することもできる。このときのエッチング法としてはハロゲン系ガスを用いたエッチング法を好ましく用いることができる。上述のようにして得られるパターンは、例えば、半導体等の製造に用いることができる。   A fine pattern can also be formed on the substrate by etching the substrate using the lower layer pattern thus obtained as a mask. As an etching method at this time, an etching method using a halogen-based gas can be preferably used. The pattern obtained as described above can be used, for example, for manufacturing a semiconductor or the like.

以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらの例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.

(実施例1、比較例1、2)
<樹脂成分(A)>
実施例および比較例に用いた(A)成分の重合体(A)−1を下記に示す。
重合体(A)−1は以下の手順で合成した。すなわち、窒素導入口、攪拌機、コンデンサーおよび温度計を備えたフラスコに、窒素雰囲気下でPGMEAを入れ、攪拌しながら湯浴の温度を80℃に上げた。
次に、重合開始剤として2,2’−アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)と、PGMEAと、重合体(A)−1の各構成単位を誘導するモノマー(2−メチル−2−アダマンチルメタクリレート/α−メタクリロイルオキシγ−ブチロラクトン/3−ヒドロキシ−1−アダマンチルアクリレート=3/5/2(モル比))とを混合した単量体溶液を、滴下装置を用いて、一定速度で6時間かけてフラスコ中へ滴下し、その後、80℃で1時間保持した。その後、反応溶液を室温に戻した。
次いで、得られた反応溶液を、約30倍量のメタノール中に攪拌しながら滴下し、無色の析出物の沈殿を得た。得られた沈殿を濾別し、該沈殿を、重合に使用した単量体に対して約30倍量のメタノール中で洗浄した。そして、この沈殿を濾別し、減圧下、50℃で約40時間乾燥することにより、重合体(A)−1を得た。
なお、下記重合体(A)−1の質量平均分子量(Mw)、分散度(Mw/Mn)を併記した。質量平均分子量(Mw)、分散度(Mw/Mn)は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によるポリスチレン換算基準で求めた。
また、組成比はカーボンNMRにより算出した。化学式中、構成単位の右下に付した数字は、重合体中の各構成単位の割合(モル%)を示す。
(Example 1, Comparative Examples 1 and 2)
<Resin component (A)>
The polymer (A) -1 as the component (A) used in Examples and Comparative Examples is shown below.
Polymer (A) -1 was synthesized by the following procedure. That is, PGMEA was put in a flask equipped with a nitrogen inlet, a stirrer, a condenser and a thermometer under a nitrogen atmosphere, and the temperature of the hot water bath was raised to 80 ° C. while stirring.
Next, 2,2′-azobisisobutyronitrile (AIBN), PGMEA, and a monomer (2-methyl-2-adamantyl methacrylate) for deriving each structural unit of the polymer (A) -1 as a polymerization initiator / Α-methacryloyloxy γ-butyrolactone / 3-hydroxy-1-adamantyl acrylate = 3/5/2 (molar ratio)) is used for 6 hours at a constant rate using a dropping device. Was dropped into the flask, and then kept at 80 ° C. for 1 hour. Thereafter, the reaction solution was returned to room temperature.
Next, the obtained reaction solution was dropped into about 30 times amount of methanol with stirring to obtain a colorless precipitate. The resulting precipitate was filtered off, and the precipitate was washed in about 30 times the amount of methanol used for the monomer used for the polymerization. And this precipitate was separated by filtration and it dried at 50 degreeC under pressure reduction for about 40 hours, and the polymer (A) -1 was obtained.
In addition, the mass average molecular weight (Mw) and dispersity (Mw / Mn) of the following polymer (A) -1 were written together. The mass average molecular weight (Mw) and dispersity (Mw / Mn) were determined on a polystyrene conversion basis by gel permeation chromatography (GPC).
The composition ratio was calculated by carbon NMR. In the chemical formula, the number attached to the lower right of the structural unit indicates the ratio (mol%) of each structural unit in the polymer.

Figure 2008033016
(Mw:10000、Mw/Mn:2.0)
Figure 2008033016
(Mw: 10000, Mw / Mn: 2.0)

<ポジ型レジスト組成物溶液の調製>
表1に示す各成分を混合し、溶解してポジ型レジスト組成物溶液を調製した。
<Preparation of positive resist composition solution>
Each component shown in Table 1 was mixed and dissolved to prepare a positive resist composition solution.

Figure 2008033016
Figure 2008033016

表1中の各略号は以下の意味を有する。また、[ ]内の数値は配合量(質量部)である。
(B)−1:下記化学式(b1−41)で表される酸発生剤。
Each abbreviation in Table 1 has the following meaning. Moreover, the numerical value in [] is a compounding quantity (mass part).
(B) -1: An acid generator represented by the following chemical formula (b1-41).

Figure 2008033016
Figure 2008033016

(B)−2:ジ(1−ナフチル)フェニルスルホニウムノナフルオロブタンスルホネート。
(B)−3:(4−メチルフェニル)ジフェニルスルホニウムノナフルオロブタンスルホネート。
(D)−1:トリ−n−ペンチルアミン。
(E)−1:サリチル酸。
(S)−1:γ−ブチロラクトン。
(S)−2:PGMEA/PGME=6/4(質量比)の混合溶剤。
(B) -2: Di (1-naphthyl) phenylsulfonium nonafluorobutanesulfonate.
(B) -3: (4-methylphenyl) diphenylsulfonium nonafluorobutanesulfonate.
(D) -1: tri-n-pentylamine.
(E) -1: salicylic acid.
(S) -1: γ-butyrolactone.
(S) -2: Mixed solvent of PGMEA / PGME = 6/4 (mass ratio).

<リソグラフィー特性の評価>
得られたポジ型レジスト組成物溶液を用いてレジストパターンを形成し、以下のリソグラフィー特性を評価した。
<Evaluation of lithography properties>
A resist pattern was formed using the obtained positive resist composition solution, and the following lithography characteristics were evaluated.

[レジストパターン形成]
以下の手順でレジスト積層体を製造し、該レジスト積層体を用いてレジストパターンを形成した。
まず、8インチのシリコンウェーハ上に、ノボラック樹脂を含む下地材の溶液をスピンナーを用いて塗布し、230℃で90秒間ソフトベークすることにより、膜厚270nmの下層有機膜を形成した。
次いで、下層上にハードマスク形成用組成物(フェニルシルセスキオキサン/水素シルセスキオキサン/メチルシルセスキオキサン/プロピオン酸メチルシルセスキオキサン共重合体をPGMEAとELとの混合溶剤(質量比6/4)に溶解してなるもの(固形分濃度2.5質量%))をスピンナーを用いて塗布し、90℃で90秒間ソフトベーク処理し、続いて250℃で90秒間のベーク処理することにより、膜厚30nmのハードマスク層(中間層)を形成した。
次いで、該中間層に対し、上記実施例1及び比較例1、2のポジ型レジスト組成物溶液を、スピンナーを用いて塗布し、ホットプレート上で、110℃にて、60秒間の条件でプレベーク(PAB)処理を行い、乾燥することにより、膜厚150nmのポジ型レジスト層(上層レジスト膜)を形成して、三層構造のレジスト層が基板上に積層されたレジスト積層体を得た。
[Resist pattern formation]
A resist laminate was manufactured by the following procedure, and a resist pattern was formed using the resist laminate.
First, a base material solution containing a novolak resin was applied onto an 8-inch silicon wafer using a spinner, and soft-baked at 230 ° C. for 90 seconds to form a lower organic film having a thickness of 270 nm.
Next, on the lower layer, a hard mask forming composition (phenylsilsesquioxane / hydrogen silsesquioxane / methylsilsesquioxane / methylsilsesquioxane propionate copolymer was mixed with PGMEA and EL (mass (6/4) (solid content concentration: 2.5% by mass)) was applied using a spinner and soft-baked at 90 ° C. for 90 seconds, followed by baking at 250 ° C. for 90 seconds. As a result, a hard mask layer (intermediate layer) having a thickness of 30 nm was formed.
Next, the positive resist composition solutions of Example 1 and Comparative Examples 1 and 2 were applied to the intermediate layer using a spinner and pre-baked on a hot plate at 110 ° C. for 60 seconds. By performing (PAB) treatment and drying, a positive resist layer (upper resist film) having a film thickness of 150 nm was formed, and a resist laminate in which a three-layer resist layer was laminated on the substrate was obtained.

次いで、ArF露光装置NSR−S302(ニコン社製;NA(開口数)=0.60,2/3輪帯照明)により、ArFエキシマレーザー(193nm)を、マスクパターンを介して選択的に照射した。そして、表2に示す各温度にて、60秒間の条件で露光後加熱(PEB)処理を行い、さらに23℃にて2.38質量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)水溶液で30秒間の条件で現像し、その後30秒間、純水を用いて水リンスし、振り切り乾燥を行うことにより、ラインアンドスペース(1:1)のレジストパターン(L/Sパターン)を形成し、ライン幅120nm、ピッチ240nmのL/Sパターンが形成される最適露光量(感度:Eop,mJ/cm)を求めた。 Next, an ArF excimer laser (193 nm) was selectively irradiated through the mask pattern by an ArF exposure apparatus NSR-S302 (manufactured by Nikon; NA (numerical aperture) = 0.60, 2/3 annular illumination). . Then, a post-exposure heating (PEB) treatment was performed at each temperature shown in Table 2 under conditions of 60 seconds, and further a condition of 30 seconds with a 2.38 mass% tetramethylammonium hydroxide (TMAH) aqueous solution at 23 ° C. And then rinsed with pure water for 30 seconds and shaken and dried to form a line-and-space (1: 1) resist pattern (L / S pattern) with a line width of 120 nm and pitch The optimum exposure amount (sensitivity: Eop, mJ / cm 2 ) at which a 240 nm L / S pattern was formed was determined.

[ラインワイズラフネス(LWR)]
前記Eopで形成されたライン幅120nm、ピッチ240nmのL/Sパターンのライン幅において、側長SEM(日立製作所社製、商品名:S−9220)により、ラインの長手方向に5箇所測定し、その結果から標準偏差(s)の3倍値(3s)を、LWRを示す尺度として算出した。結果を表2に示した。
なお、この3sの値が小さいほど線幅のラフネスが小さく、より均一幅のレジストパターンが得られたことを意味する。
[Line width roughness (LWR)]
In the line width of the L / S pattern having a line width of 120 nm and a pitch of 240 nm formed by the Eop, a side length SEM (manufactured by Hitachi, Ltd., trade name: S-9220) was used to measure five locations in the longitudinal direction of the line, From the result, a triple value (3 s) of the standard deviation (s) was calculated as a scale indicating LWR. The results are shown in Table 2.
Note that the smaller the value of 3s, the smaller the roughness of the line width, which means that a resist pattern with a more uniform width was obtained.

Figure 2008033016
Figure 2008033016

表2の結果から、本発明に係る実施例1は、比較例1に比べて、LWR値が小さく、より均一幅のレジストパターンが得られることが確認できた。
また、比較例1においてはL/Sパターンの断面が裾引き形状であり、中間層と上層レジスト膜との間においてフッティングが生じているのに対して、本発明に係る実施例1では、L/Sパターンの断面形状が矩形であった。
また、比較例2においてはL/Sパターンの断面が裾引き形状であり、中間層と上層レジスト膜との間においてフッティングが生じていた。LWRに関しては、フッティングが激しかったため、評価するまでもなかった。
以上の結果から、本発明に係る実施例1は、LWRを低減させることができるとともに、シリコーン系ハードマスク材料からなる中間層上に上層レジスト層を形成する際に生じやすいフッティングの抑制効果に優れていることが確認できた。
From the results in Table 2, it was confirmed that Example 1 according to the present invention had a smaller LWR value and a resist pattern with a more uniform width than that of Comparative Example 1.
Further, in Comparative Example 1, the cross section of the L / S pattern is a skirt shape, and footing occurs between the intermediate layer and the upper resist film, whereas in Example 1 according to the present invention, The cross-sectional shape of the L / S pattern was rectangular.
Further, in Comparative Example 2, the cross section of the L / S pattern was a skirt shape, and footing occurred between the intermediate layer and the upper resist film. Regarding LWR, footing was intense, so it was not necessary to evaluate it.
From the above results, Example 1 according to the present invention can reduce LWR and has an effect of suppressing footing that is likely to occur when an upper resist layer is formed on an intermediate layer made of a silicone-based hard mask material. It was confirmed that it was excellent.

Claims (7)

基板上に、ドライエッチング可能な下層有機膜を形成する工程と、該下層有機膜上にシリコーン系ハードマスク材料からなる中間層を形成する工程において、前記中間層上に用いられ、
酸の作用によりアルカリ溶解性が増大する基材成分(A)と、露光により酸を発生する酸発生剤成分(B)とを含有する多層レジスト用ポジ型レジスト組成物であって、
前記酸発生剤成分(B)は、下記一般式(b1−4)で表されるカチオン部を有する酸発生剤(B1)を含むことを特徴とする多層レジスト用ポジ型レジスト組成物。
Figure 2008033016
In the step of forming a lower organic film capable of dry etching on a substrate and the step of forming an intermediate layer made of a silicone-based hard mask material on the lower organic film, used on the intermediate layer,
A positive resist composition for a multilayer resist comprising a base material component (A) whose alkali solubility is increased by the action of an acid and an acid generator component (B) which generates an acid upon exposure,
The acid generator component (B) contains an acid generator (B1) having a cation moiety represented by the following general formula (b1-4), and a positive resist composition for multilayer resists.
Figure 2008033016
前記基材成分(A)は、酸の作用によりアルカリ可溶性が増大する樹脂成分(A1)である請求項1記載の多層レジスト用ポジ型レジスト組成物。   The positive resist composition for a multilayer resist according to claim 1, wherein the substrate component (A) is a resin component (A1) whose alkali solubility is increased by the action of an acid. 前記樹脂成分(A1)は、酸解離性溶解抑制基を含むアクリル酸エステルから誘導される構成単位(a1)を有する請求項2記載の多層レジスト用ポジ型レジスト組成物。   The positive resist composition for a multilayer resist according to claim 2, wherein the resin component (A1) has a structural unit (a1) derived from an acrylate ester containing an acid dissociable, dissolution inhibiting group. 前記樹脂成分(A1)は、さらにラクトン含有環式基を含むアクリル酸エステルから誘導される構成単位(a2)を有する請求項3記載の多層レジスト用ポジ型レジスト組成物。   The positive resist composition for multilayer resist according to claim 3, wherein the resin component (A1) further comprises a structural unit (a2) derived from an acrylate ester containing a lactone-containing cyclic group. 前記樹脂成分(A1)は、さらに極性基含有脂肪族炭化水素基を含むアクリル酸エステルから誘導される構成単位(a3)を有する請求項3または4記載の多層レジスト用ポジ型レジスト組成物。   The positive resist composition for a multilayer resist according to claim 3 or 4, wherein the resin component (A1) further comprises a structural unit (a3) derived from an acrylate ester containing a polar group-containing aliphatic hydrocarbon group. さらに含窒素有機化合物(D)を含有する請求項1〜5のいずれか一項に記載の多層レジスト用ポジ型レジスト組成物。   Furthermore, the positive resist composition for multilayer resists as described in any one of Claims 1-5 containing a nitrogen-containing organic compound (D). 基板上に、ドライエッチング可能な下層有機膜を形成する工程と、該下層有機膜上にシリコーン系ハードマスク材料からなる中間層を形成する工程と、該中間層上に、請求項1〜6のいずれか一項に記載の多層レジスト用ポジ型レジスト組成物を用いて上層レジスト膜を形成してレジスト積層体を形成する工程と、前記上層レジスト膜を露光し、現像してレジストパターンを形成する工程とを含むことを特徴とするパターン形成方法。   The process of forming the lower layer organic film which can be dry-etched on a board | substrate, the process of forming the intermediate | middle layer which consists of a silicone type hard mask material on this lower layer organic film, On this intermediate | middle layer, Claim 1-6 Forming an upper resist film using the positive resist composition for multilayer resist according to any one of the above to form a resist laminate, exposing the upper resist film, and developing to form a resist pattern A pattern forming method comprising the steps of:
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2012083385A (en) * 2010-10-06 2012-04-26 Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd Resist composition and resist pattern forming method
JP2013518135A (en) * 2010-01-25 2013-05-20 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション Fused ring heteroaromatic photoacid generator containing no fluorine and resist composition containing the same
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