JP2008038118A - Method for producing resin for photosensitive composition, resin for resist produced by the same production method, resist composition containing the same resin for resist and method for forming pattern by using the same resist composition - Google Patents

Method for producing resin for photosensitive composition, resin for resist produced by the same production method, resist composition containing the same resin for resist and method for forming pattern by using the same resist composition Download PDF

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Kaoru Iwato
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for producing a resin for photosensitive composition, from which high molecular weight component is removed, by a simple method and to provide a resin for resist produced by the method and a resist composition in which development defect and pattern collapse are improved by using the resin for resist and to provide a pattern-forming method using the resin for resist. <P>SOLUTION: The method for producing the resin for photosensitive composition comprises a step for depositing a high-molecular weight component of the resin by bringing a resin solution in which the resin is dissolved in a solvent into contact with a solvent having low ability to dissolve the resin and removing the high-molecular weight component to provide the resin solution from which the high-molecular weight component is removed. The resin for resist is produced by the above method. The resist composition improved in development defect and pattern collapse is obtained by using the resin for resist produced by the method. The pattern-forming method is obtained by using the resist composition. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、IC等の半導体製造工程、液晶、サーマルヘッド等の回路基板の製造、さらにその他のフォトファブリケーション工程に使用される感光性組成物に好適に使用することができる感光性組成物用樹脂の製造方法、この製造方法により製造されたレジスト用樹脂、該レジスト用樹脂を含有するレジスト組成物及び該レジスト組成物を用いたパターンの形成方法に関するものである。さらに詳しくは250nm以下、好ましくは220nm以下の遠紫外線などの露光光源、および電子線などによる照射源とする場合に好適な感光性組成物用樹脂の製造方法、この製造方法により製造されたレジスト用樹脂、該レジスト用樹脂を含有するレジスト組成物及び該レジスト組成物を用いたパターンの形成方法に関するものである。   The present invention is for a photosensitive composition that can be suitably used for a photosensitive composition used in a semiconductor manufacturing process such as an IC, a circuit board such as a liquid crystal and a thermal head, and other photofabrication processes. The present invention relates to a resin production method, a resist resin produced by the production method, a resist composition containing the resist resin, and a pattern formation method using the resist composition. More specifically, a method for producing a resin for a photosensitive composition suitable for use as an exposure light source such as far ultraviolet rays of 250 nm or less, preferably 220 nm or less, and an irradiation source by an electron beam, for a resist produced by this production method The present invention relates to a resin, a resist composition containing the resist resin, and a pattern forming method using the resist composition.

化学増幅系レジスト組成物は、遠紫外光等の放射線の照射により露光部に酸を生成させ、この酸を触媒とする反応によって、活性放射線の照射部と非照射部の現像液に対する溶解性を変化させ、パターンを基板上に形成させるパターン形成材料である。   The chemically amplified resist composition generates an acid in the exposed area by irradiation with radiation such as far ultraviolet light, and the acid-catalyzed reaction causes the solubility of the active radiation irradiated area and non-irradiated area in the developer. It is a pattern forming material that changes and forms a pattern on a substrate.

KrFエキシマレーザーを露光光源とする場合には、主として248nm領域での吸収の小さい、ポリ(ヒドロキシスチレン)を基本骨格とする樹脂を主成分に使用するため、高感度、高解像度で、且つ良好なパターンを形成し、従来のナフトキノンジアジド/ノボラック樹脂系に比べて良好な系となっている。   When a KrF excimer laser is used as an exposure light source, a resin having a basic skeleton of poly (hydroxystyrene) having a small absorption mainly in the 248 nm region is used as a main component. A pattern is formed, which is a better system than the conventional naphthoquinone diazide / novolak resin system.

一方、更なる短波長の光源、例えばArFエキシマレーザー(193nm)を露光光源として使用する場合は、芳香族基を有する化合物が本質的に193nm領域に大きな吸収を示すため、脂環炭化水素構造を有する樹脂を含有するArFエキシマレーザー用レジストが開発されてきている。
前記レジスト組成物においては通常、露光部に発生した酸に感応しアルカリ溶解性が変化する樹脂が含有されている。例えばポジ型化学増幅レジスト組成物においては酸の作用により分解し、アルカリ可溶性が増大する樹脂、ネガ型レジスト組成物においては酸架橋剤と反応しアルカリ溶解性が減少する樹脂が含有される。
これらレジスト組成物に用いられる樹脂は、種々の重合法により製造することが可能であるが、アゾ系化合物などを重合開始剤として用いるラジカル重合法がコストや反応制御の容易さから有利である。一般的なラジカル重合により得られる樹脂は広い分子量分布を持ち、未反応の残存モノマーやオリゴマー成分から非常に分子量の高い成分まで含まれている。従来の製造法においては、特開2004−231834号公報(特許文献1)に示されているように、重合によって得られた樹脂溶液を該樹脂を溶解する能力の低い溶剤中に注ぐいわゆる再沈殿工程により樹脂を析出させ、析出させた樹脂を回収して未反応の残存モノマーやオリゴマー成分を除去する方法が用いられてきた。
しかしながら、樹脂に含まれる高分子量成分は溶剤溶解性、あるいは現像液溶解性が非常に悪く、現像欠陥、パターン倒れの観点からも高分子量成分を効率よく除去することが望まれている。高分子成分の生成を抑制する方法として、特開2002−3533号公報(特許文献2)、特開2004−220009号公報(特許文献3)に示されているように、リビング重合が知られているが、反応に用いられる基質に制限があったり、反応後の後処理が煩雑であったり、得られた樹脂においても吸収が大きいあるいは安定性に問題があった。
On the other hand, when a further short-wavelength light source, for example, ArF excimer laser (193 nm) is used as the exposure light source, the compound having an aromatic group exhibits a large absorption in the 193 nm region. ArF excimer laser resists containing a resin having been developed have been developed.
The resist composition usually contains a resin that changes its alkali solubility in response to the acid generated in the exposed area. For example, a positive chemically amplified resist composition contains a resin that decomposes by the action of an acid to increase alkali solubility, and a negative resist composition contains a resin that reacts with an acid crosslinking agent to reduce alkali solubility.
Resins used in these resist compositions can be produced by various polymerization methods, but radical polymerization using an azo compound as a polymerization initiator is advantageous because of cost and ease of reaction control. Resins obtained by general radical polymerization have a wide molecular weight distribution and include unreacted residual monomers and oligomer components to components having a very high molecular weight. In the conventional production method, as shown in JP-A-2004-231834 (Patent Document 1), a so-called reprecipitation in which a resin solution obtained by polymerization is poured into a solvent having a low ability to dissolve the resin. A method has been used in which a resin is deposited by a process, and the deposited resin is collected to remove unreacted residual monomers and oligomer components.
However, the high molecular weight component contained in the resin is very poor in solvent solubility or developer solubility, and it is desired to efficiently remove the high molecular weight component from the viewpoint of development defects and pattern collapse. Living polymerization is known as a method for suppressing the formation of polymer components, as disclosed in JP 2002-3533 (Patent Document 2) and JP 2004-220009 (Patent Document 3). However, the substrate used for the reaction is limited, post-treatment after the reaction is complicated, and the obtained resin has a large absorption or a problem in stability.

特開2004−231834号公報JP 2004-231834 A 特開2002−3533号公報JP 2002-3533 A 特開2004−220009号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2004-220009

本発明の目的は、高分子量成分が除去された感光性組成物用樹脂を簡便な方法により製造する方法、この方法によって製造されたレジスト用樹脂、この方法によって製造されたレジスト用樹脂を用いることにより現像欠陥、パターン倒れが改良されたレジスト組成物及びそれを用いたパターン形成方法を提供することにある。   An object of the present invention is to use a method for producing a photosensitive composition resin from which a high molecular weight component has been removed by a simple method, a resist resin produced by this method, and a resist resin produced by this method. An object of the present invention is to provide a resist composition with improved development defects and pattern collapse and a pattern forming method using the same.

本発明は、次の通りである。   The present invention is as follows.

(1) 樹脂(p1)が溶剤(s1)に溶解している樹脂溶液(ps1)に対し、該樹脂を溶解する能力の低い溶剤(s2)を接触させることにより、該樹脂の高分子量成分を析出させ、この高分子量成分を除去して、高分子量成分の除かれた樹脂溶液(ps2)を得る工程(X)を含むことを特徴とする感光性組成物用樹脂の製造方法。   (1) The resin solution (ps1) in which the resin (p1) is dissolved in the solvent (s1) is brought into contact with a solvent (s2) having a low ability to dissolve the resin, whereby the high molecular weight component of the resin is changed. A method for producing a resin for a photosensitive composition, comprising the step (X) of depositing and removing the high molecular weight component to obtain a resin solution (ps2) from which the high molecular weight component has been removed.

(2) (1)に記載の製造方法により得られたことを特徴とするレジスト用樹脂。   (2) A resist resin obtained by the production method according to (1).

(3) (2)に記載のレジスト用樹脂を含有することを特徴とするレジスト組成物。   (3) A resist composition comprising the resist resin according to (2).

(4) (A1)酸分解性樹脂及び(B)酸発生剤を含有するポジ型レジスト組成物であって、
(A1)成分が、(1)に記載の製造方法により得られた樹脂であることを特徴とするポジ型レジスト組成物。
(4) A positive resist composition containing (A1) an acid-decomposable resin and (B) an acid generator,
A positive resist composition, wherein the component (A1) is a resin obtained by the production method according to (1).

(5) (A2)アルカリ可溶性樹脂、(B)酸発生剤及び(C)酸架橋剤を含有するネガ型レジスト組成物であって、
(A2)成分が、(1)に記載の製造方法により得られた樹脂であることを特徴とするネガ型レジスト組成物。
(5) A negative resist composition containing (A2) an alkali-soluble resin, (B) an acid generator, and (C) an acid crosslinking agent,
A negative resist composition, wherein the component (A2) is a resin obtained by the production method according to (1).

(6) (3)〜(5)のいずれかに記載のレジスト組成物により、レジスト膜を形成し、該レジスト膜を露光、現像する工程を含むことを特徴とするパターン形成方法。   (6) A pattern forming method comprising a step of forming a resist film from the resist composition according to any one of (3) to (5), and exposing and developing the resist film.

以下、更に、本発明の好ましい実施の態様を挙げる。   The preferred embodiments of the present invention will be further described below.

(7) 樹脂が、単環または多環の脂環炭化水素構造を有することを特徴とする(2)に記載のレジスト用樹脂。   (7) The resist resin as described in (2), wherein the resin has a monocyclic or polycyclic alicyclic hydrocarbon structure.

(8) 樹脂が、ラクトン基、酸無水物基、シアノ基、水酸基及びアルカリ可溶性基から選ばれる少なくとも1種類を有することを特徴とする(2)に記載のレジスト用樹脂。   (8) The resist resin as described in (2), wherein the resin has at least one selected from a lactone group, an acid anhydride group, a cyano group, a hydroxyl group, and an alkali-soluble group.

(9) 樹脂が、芳香族基を有さないことを特徴とする(2)に記載のレジスト用樹脂。   (9) The resist resin as described in (2), wherein the resin does not have an aromatic group.

(10) 樹脂が、ヒドロキシスチレン系繰り返し単位を有することを特徴とする(2)に記載のレジスト用樹脂。   (10) The resist resin as described in (2), wherein the resin has a hydroxystyrene-based repeating unit.

(11) 樹脂が、シリコン原子を有することを特徴とする(2)に記載のレジスト用樹脂。   (11) The resist resin as described in (2), wherein the resin has a silicon atom.

(12) 樹脂を溶解する能力の低い溶剤(S2)が、水、アルコール系溶剤及び極性基を有さない炭化水素系溶剤から選ばれる少なくとも1種類又は水、アルコール系溶剤及び極性基を有さない炭化水素系溶剤から選ばれる少なくとも1種類と他の溶剤との混合溶剤であることを特徴とする(1)に記載のレジスト用樹脂の製造方法。   (12) The solvent (S2) having a low ability to dissolve the resin has at least one kind selected from water, an alcohol solvent and a hydrocarbon solvent having no polar group, or water, an alcohol solvent and a polar group. The method for producing a resist resin as described in (1), which is a mixed solvent of at least one selected from non-hydrocarbon solvents and another solvent.

(13) 樹脂溶液(ps1)に於いて、樹脂(p1)が溶解している溶剤(s1)が、エーテル系溶剤及びケトン系溶剤から選ばれる少なくとも1種類又はエーテル系溶剤及びケトン系溶剤から選ばれる少なくとも1種類と他の溶剤との混合溶剤であることを特徴とする(1)に記載のレジスト用樹脂の製造方法。   (13) In the resin solution (ps1), the solvent (s1) in which the resin (p1) is dissolved is selected from at least one selected from ether solvents and ketone solvents, or from ether solvents and ketone solvents. (1) The method for producing a resist resin according to (1), wherein the solvent is a mixed solvent of at least one kind and another solvent.

(14) (B)成分が、活性光線又は放射線の照射により炭素数2〜4のフロロアルキル鎖を有する酸、又はフッ素原子を有するベンゼンスルホン酸を発生する化合物であることを特徴とする(4)又は(5)に記載のレジスト組成物。   (14) The component (B) is a compound that generates an acid having a fluoroalkyl chain having 2 to 4 carbon atoms or a benzenesulfonic acid having a fluorine atom upon irradiation with an actinic ray or radiation (4 ) Or (5).

(15) 更に、工程(X)を経て得られた樹脂溶液(ps2)を、該樹脂を溶解する能力の低い溶剤と接触させることにより粉体樹脂を析出させ、樹脂を回収する工程を含む(1)に記載の感光性組成物用樹脂の製造方法。   (15) Furthermore, the resin solution (ps2) obtained through the step (X) is contacted with a solvent having a low ability to dissolve the resin, thereby precipitating the powder resin and collecting the resin ( The manufacturing method of resin for photosensitive compositions as described in 1).

本発明により、高分子量成分が除去された感光性組成物用樹脂を簡便な方法により製造する方法、この方法によって製造されたレジスト用樹脂、この方法によって製造されたレジスト用樹脂を用いることにより現像欠陥、パターン倒れが改良されたレジスト組成物及びそれを用いたパターン形成方法を提供することができる。   According to the present invention, a method for producing a photosensitive composition resin from which a high molecular weight component has been removed by a simple method, a resist resin produced by this method, and development using a resist resin produced by this method It is possible to provide a resist composition with improved defects and pattern collapse and a pattern forming method using the same.

以下、本発明を実施するための最良の形態について説明する。
尚、本明細書に於ける基(原子団)の表記に於いて、置換及び無置換を記していない表記は、置換基を有さないものと共に置換基を有するものをも包含するものである。例えば、「アルキル基」とは、置換基を有さないアルキル基(無置換アルキル基)のみならず、置換基を有するアルキル基(置換アルキル基)をも包含するものである。
Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described.
In addition, in the description of the group (atomic group) in this specification, the description which does not describe substitution and non-substitution includes what does not have a substituent and what has a substituent. . For example, the “alkyl group” includes not only an alkyl group having no substituent (unsubstituted alkyl group) but also an alkyl group having a substituent (substituted alkyl group).

本発明の感光性組成物用樹脂の製造方法は、樹脂(p1)が溶剤(s1)に溶解している樹脂溶液(ps1)に対し、該樹脂を溶解する能力の低い溶剤(貧溶媒)(s2)を接触させることにより、該樹脂の高分子量成分を析出させ、この高分子量成分を除去して、高分子量成分の除かれた樹脂溶液(ps2)を得る工程(X)を含むことを特徴とする。
高分子量成分が除去された樹脂を用いた感光性組成物は、従来法で製造された樹脂に比べ、現像欠陥、更にはパターン倒れが改良される。
ここで、高分子量成分とは、元の樹脂(p1)の重量平均分子量よりも高い重量平均分子量を有する樹脂をいう。
ラジカル重合法によって得られた樹脂は、一般に、2.0程度の分散度を有し、オリゴマー成分から非常に高い分子量を有する高分子量成分までの広い分子量分布を有する。例えば、通常のアゾ系開始剤を用いたラジカル重合で合成した重量平均分子量10000、分散度2.0の樹脂は、分子量数百から数千のオリゴマー成分から、分子量数万以上の高分子量体を含有する。
従来用いられていた方法としては、重合反応などにより得られた樹脂溶液を貧溶媒に注ぎ、樹脂成分を析出させて回収するいわゆる再沈殿工程を用いるのが一般的である。従来法においては再沈殿工程により、未反応の残存モノマーやオリゴマー成分を除去すること
ができ、分散度の狭い樹脂を得ることができる一方で、高分子量成分は溶剤に対する溶解性が低いため優先的に析出、回収され、再沈殿工程で除くことは困難である。
本発明の製造方法では、溶剤に対する溶解性の低い高分子量成分を、樹脂溶液に対し、該樹脂を溶解する能力の低い溶剤を接触させることにより、高分子量成分を選択的に析出させ、これを除去する工程(X)を導入することにより、高分子量成分の除かれた樹脂溶液を得ることができる。
In the method for producing a resin for a photosensitive composition of the present invention, a solvent (poor solvent) having a low ability to dissolve a resin (ps1) in which the resin (p1) is dissolved in the solvent (s1) (poor solvent) ( a step (X) of depositing a high molecular weight component of the resin by contacting s2) and removing the high molecular weight component to obtain a resin solution (ps2) from which the high molecular weight component has been removed. And
A photosensitive composition using a resin from which a high molecular weight component has been removed has improved development defects and further pattern collapse compared to a resin produced by a conventional method.
Here, the high molecular weight component refers to a resin having a weight average molecular weight higher than that of the original resin (p1).
Resins obtained by radical polymerization generally have a degree of dispersion of about 2.0 and a broad molecular weight distribution from oligomer components to very high molecular weight components. For example, a resin having a weight average molecular weight of 10,000 and a dispersity of 2.0 synthesized by radical polymerization using a normal azo-based initiator is obtained from an oligomer component having a molecular weight of several hundred to several thousand, and a high molecular weight polymer having a molecular weight of tens of thousands or more contains.
As a conventionally used method, it is common to use a so-called reprecipitation step in which a resin solution obtained by a polymerization reaction or the like is poured into a poor solvent to precipitate and recover a resin component. In the conventional method, the unreacted residual monomer and oligomer components can be removed by the reprecipitation step, and a resin having a narrow degree of dispersion can be obtained. On the other hand, the high molecular weight component is preferential because it has low solubility in a solvent. It is difficult to remove it in the reprecipitation process.
In the production method of the present invention, a high molecular weight component having low solubility in a solvent is contacted with a resin solution having a low ability to dissolve the resin to selectively precipitate the high molecular weight component. By introducing the step (X) to be removed, a resin solution from which the high molecular weight component has been removed can be obtained.

本発明の特徴である、樹脂(p1)が溶剤(s1)に溶解している樹脂溶液(ps1)に対し、該樹脂を溶解する能力の低い溶剤(貧溶媒)(s2)を接触させることにより、該樹脂の高分子量成分を析出させ、この高分子量成分を除去して、高分子量成分の除かれた樹脂溶液(ps2)を得る工程(X)において、用いる樹脂溶液(ps1)としては、樹脂(p1)が溶剤(s1)に溶解していれば、どのような溶液を用いてもよい。例えば重合反応により得られた反応液をそのまま用いてもよいし、別の方法により得た樹脂溶液、例えば、反応液から樹脂を回収し、該樹脂を再度溶剤に溶解させた樹脂溶液を用いてもよい。樹脂溶液(ps1)の濃度としては、1〜50質量%が好ましく、より好ましくは5〜30質量%、更により好ましくは10〜25質量%である。樹脂溶液(ps1)において、樹脂を溶解している溶剤(s1)としては、樹脂を溶解する溶剤であればいずれのものでも用いることができるが、好ましくはエーテル系溶剤(より好ましくはプロピレングリコールメチルエーテル、テトラヒドロフラン)、ケトン系溶剤(より好ましくはメチルエチルケトン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、アセトン、メチルイソブチルケトン)、エステル系溶剤(より好ましくは酢酸エチル、酢酸ブチル、乳酸エチル、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート)が挙げられる。樹脂溶液(ps1)において、樹脂(p1)を溶解している溶剤(s1)としては、これらの溶剤の単独溶剤または2種以上の混合溶剤を用いることができるし、これらの溶剤と他の溶剤との混合溶剤を用いることができる。   By contacting the resin solution (ps1) in which the resin (p1) is dissolved in the solvent (s1), which is a feature of the present invention, with a solvent (poor solvent) (s2) having a low ability to dissolve the resin. The resin solution (ps1) used in the step (X) of precipitating the high molecular weight component of the resin and removing the high molecular weight component to obtain a resin solution (ps2) from which the high molecular weight component has been removed is the resin Any solution may be used as long as (p1) is dissolved in the solvent (s1). For example, a reaction solution obtained by a polymerization reaction may be used as it is, or a resin solution obtained by another method, for example, a resin solution obtained by recovering a resin from a reaction solution and dissolving the resin in a solvent again. Also good. As a density | concentration of a resin solution (ps1), 1-50 mass% is preferable, More preferably, it is 5-30 mass%, More preferably, it is 10-25 mass%. In the resin solution (ps1), as the solvent (s1) dissolving the resin, any solvent can be used as long as it is a solvent capable of dissolving the resin, but preferably an ether solvent (more preferably propylene glycol methyl). Ether, tetrahydrofuran), ketone solvents (more preferably methyl ethyl ketone, cyclohexanone, cyclopentanone, acetone, methyl isobutyl ketone), ester solvents (more preferably ethyl acetate, butyl acetate, ethyl lactate, propylene glycol methyl ether acetate) Can be mentioned. In the resin solution (ps1), as the solvent (s1) dissolving the resin (p1), a single solvent of these solvents or a mixed solvent of two or more kinds can be used, and these solvents and other solvents can be used. And a mixed solvent can be used.

樹脂を溶解する能力の低い溶剤(貧溶媒)(s2)としては、樹脂を溶解する能力の低い溶剤であればいずれのものでも使用することができる。好ましい貧溶媒(s2)としては、極性基を有さない炭化水素系溶剤(より好ましくはヘキサン、ヘプタン、オクタン、トルエン)、水、アルコール系溶剤(より好ましくはメタノール、エタノール、イソプロパノール)を挙げることができる。貧溶媒(s2)としては、貧溶媒(s2)を単独若しくは2種類以上を混合して用いてもよいが、樹脂を溶解する能力の低い溶媒と樹脂を溶解する能力の高い溶媒を混合した混合溶剤が好ましい。樹脂を溶解する能力の低い溶媒と樹脂を溶解する能力の高い溶媒との混合溶剤を用いることで樹脂の溶解性を調整でき、所望の成分を除去することができる。好ましい貧溶媒(s2)としては、水、メタノール、水/メタノール混合溶剤、イソプロパノール、水/イソプロパノール混合溶剤、ヘキサン、酢酸エチル、ヘキサン/酢酸エチル混合溶剤、ヘプタン、ヘプタン/酢酸エチル混合溶剤、ヘプタン/イソプロパノール混合溶剤を挙げることができる。
貧溶媒(s2)に対する樹脂(p1)の溶解性としては、10質量%以下が好ましく、より好ましくは5質量%以下、更により好ましくは3質量%以下である。
As the solvent (poor solvent) (s2) having a low ability to dissolve the resin, any solvent having a low ability to dissolve the resin can be used. Preferred examples of the poor solvent (s2) include a hydrocarbon solvent having no polar group (more preferably hexane, heptane, octane, toluene), water, and an alcohol solvent (more preferably methanol, ethanol, isopropanol). Can do. As the poor solvent (s2), the poor solvent (s2) may be used singly or as a mixture of two or more kinds, but a mixture in which a solvent having a low ability to dissolve a resin and a solvent having a high ability to dissolve a resin are mixed. Solvents are preferred. By using a mixed solvent of a solvent having a low ability to dissolve the resin and a solvent having a high ability to dissolve the resin, the solubility of the resin can be adjusted, and a desired component can be removed. Preferred poor solvents (s2) include water, methanol, water / methanol mixed solvent, isopropanol, water / isopropanol mixed solvent, hexane, ethyl acetate, hexane / ethyl acetate mixed solvent, heptane, heptane / ethyl acetate mixed solvent, heptane / An isopropanol mixed solvent can be mentioned.
As solubility of resin (p1) with respect to a poor solvent (s2), 10 mass% or less is preferable, More preferably, it is 5 mass% or less, More preferably, it is 3 mass% or less.

本発明の製造方法は、樹脂の高分子成分の溶剤溶解性が低いことを利用したものであるが、樹脂の溶解性は、構成するモノマー種、ポリマー末端種、分子量など様々な要因によって変化するため、使用する溶剤(s1)、(s2)あるいは再沈殿溶剤は、樹脂ごとに最適な溶剤が選択される。   The production method of the present invention utilizes the low solvent solubility of the polymer component of the resin, but the solubility of the resin varies depending on various factors such as the constituent monomer species, polymer terminal species, and molecular weight. Therefore, as the solvent (s1), (s2) or reprecipitation solvent to be used, an optimum solvent is selected for each resin.

好ましい樹脂溶液(ps1)と、接触させる貧溶媒(s2)の比率は、樹脂溶液(ps1):貧溶媒(s2)の質量比で好ましくは1:0.01〜1:10、より好ましくは1:0.1〜1:5、更により好ましくは1:0.5〜1:3である。   The ratio of the preferable resin solution (ps1) and the poor solvent (s2) to be contacted is preferably 1: 0.01 to 1:10, more preferably 1 in terms of the mass ratio of the resin solution (ps1): the poor solvent (s2). : 0.1 to 1: 5, even more preferably 1: 0.5 to 1: 3.

樹脂溶液(ps1)に対し、貧溶媒(s2)を接触させる方法としては、攪拌されている樹脂溶液(ps1)に貧溶媒(s2)を0.1〜10時間かけて添加するのが好ましい。樹脂溶液(ps1)に貧溶媒(s2)を加える温度としては、0℃〜100℃が好ましく、より好ましくは10℃〜50℃である。
貧溶媒(s2)を加えた後、0.5〜5時間さらに攪拌することが好ましい。貧溶媒(s2)添加時あるいは攪拌時に加熱及び/又は冷却工程を加えてもよい。
As a method of bringing the poor solvent (s2) into contact with the resin solution (ps1), it is preferable to add the poor solvent (s2) to the stirred resin solution (ps1) over 0.1 to 10 hours. The temperature at which the poor solvent (s2) is added to the resin solution (ps1) is preferably 0 ° C to 100 ° C, more preferably 10 ° C to 50 ° C.
It is preferable to further stir for 0.5 to 5 hours after adding the poor solvent (s2). A heating and / or cooling step may be added when adding the poor solvent (s2) or stirring.

樹脂溶液(ps1)に貧溶媒(s2)を接触させた後、析出させた高分子量成分を除去する。除去の方法としては、ろ過、あるいはデカンテーションが好ましい。除去される樹脂の量としては、全樹脂に対し1〜40質量%が好ましく、より好ましくは3〜30質量%、更に好ましくは5〜20質量%である。除去される成分の量を調整することで、収率を落とすことなく、該樹脂を使用した感光性組成物の性能を向上させることができる。   After bringing the poor solvent (s2) into contact with the resin solution (ps1), the deposited high molecular weight component is removed. As a removal method, filtration or decantation is preferable. The amount of the resin to be removed is preferably 1 to 40% by mass, more preferably 3 to 30% by mass, and still more preferably 5 to 20% by mass with respect to the total resin. By adjusting the amount of the component to be removed, the performance of the photosensitive composition using the resin can be improved without reducing the yield.

高分子量成分を析出除去させた溶液(ps2)は、そのまま感光性組成物に用いてもよいが、再度貧溶媒と接触させて樹脂を析出させ、樹脂を回収するいわゆる再沈殿工程を行うことが好ましい。再沈殿工程を行うことによって、更に低分子量成分、残存オリゴマーが除去され、感光性組成物の解像力が向上する。再沈殿工程に用いられる貧溶媒としては、工程(X)で用いられた貧溶媒(s2)と同じものが好ましく用いることができる。   The solution (ps2) from which the high molecular weight component has been deposited and removed may be used as it is in the photosensitive composition, but it may be subjected to a so-called reprecipitation step in which the resin is precipitated by bringing it into contact with a poor solvent again to recover the resin. preferable. By performing the reprecipitation step, the low molecular weight component and the remaining oligomer are further removed, and the resolution of the photosensitive composition is improved. As the poor solvent used in the reprecipitation step, the same solvent as the poor solvent (s2) used in step (X) can be preferably used.

本発明の樹脂の製造方法に用いる樹脂は、常法に従って(例えばラジカル重合)合成することができる。例えば、一般的合成方法としては、モノマー種および開始剤を溶剤に溶解させ、加熱することにより重合を行う一括重合法、加熱溶剤にモノマー種と開始剤の溶液を1〜10時間かけて滴下して加える滴下重合法などが挙げられ、滴下重合法が好ましい。反応溶媒としては、例えばテトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン、ジイソプロピルエーテルなどのエーテル類やメチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンのようなケトン類、酢酸エチルのようなエステル溶媒、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミドなどのアミド溶剤、さらには後述のプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテル、シクロヘキサノンのような本発明の組成物を溶解する溶媒が挙げられる。より好ましくは本発明の感光性組成物に用いられる溶剤と同一の溶剤を用いて重合することが好ましい。これにより保存時のパーティクルの発生が抑制できる。
重合反応は窒素やアルゴンなど不活性ガス雰囲気下で行われることが好ましい。重合開始剤としては市販のラジカル開始剤(アゾ系開始剤、パーオキサイドなど)を用いて重合を開始させる。ラジカル開始剤としてはアゾ系開始剤が好ましく、エステル基、シアノ基、カルボキシル基を有するアゾ系開始剤が好ましい。好ましい開始剤としては、アゾビスイソブチロニトリル、アゾビスジメチルバレロニトリル、ジメチル2,2‘−アゾビス(2−メチルプロピオネート)などが挙げられる。所望により開始剤を追加、あるいは分割で添加し、反応を行う。反応の濃度は5〜50質量%であり、好ましくは10〜30質量%である。反応温度は、通常10℃〜150℃であり、好ましくは30℃〜120℃、さらに好ましくは60〜100℃である。
得られた反応液は、そのまま若しくは溶剤(s1)を更に添加して樹脂溶液(ps1)とし、本発明の工程(X)に使用してもよいし、あるいは反応液を溶剤に投入して粉体あるいは固形回収等の方法で回収した樹脂(p1)を溶剤(s1)に溶解させて樹脂溶液(ps1)とし、本発明の工程(X)に使用してもよい。
The resin used in the method for producing the resin of the present invention can be synthesized according to a conventional method (for example, radical polymerization). For example, as a general synthesis method, a monomer polymerization method in which a monomer species and an initiator are dissolved in a solvent and the polymerization is performed by heating, and a solution of the monomer species and the initiator is dropped into the heating solvent over 1 to 10 hours. The dropping polymerization method is added, and the dropping polymerization method is preferable. Examples of the reaction solvent include ethers such as tetrahydrofuran, 1,4-dioxane, diisopropyl ether, ketones such as methyl ethyl ketone and methyl isobutyl ketone, ester solvents such as ethyl acetate, amide solvents such as dimethylformamide and dimethylacetamide, Furthermore, the solvent which melt | dissolves the composition of this invention like the below-mentioned propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether, and cyclohexanone is mentioned. More preferably, the polymerization is performed using the same solvent as the solvent used in the photosensitive composition of the present invention. Thereby, generation | occurrence | production of the particle at the time of a preservation | save can be suppressed.
The polymerization reaction is preferably performed in an inert gas atmosphere such as nitrogen or argon. As a polymerization initiator, a commercially available radical initiator (azo initiator, peroxide, etc.) is used to initiate the polymerization. As the radical initiator, an azo initiator is preferable, and an azo initiator having an ester group, a cyano group, or a carboxyl group is preferable. Preferred examples of the initiator include azobisisobutyronitrile, azobisdimethylvaleronitrile, dimethyl 2,2′-azobis (2-methylpropionate) and the like. If desired, an initiator is added or added in portions to carry out the reaction. The concentration of the reaction is 5 to 50% by mass, preferably 10 to 30% by mass. The reaction temperature is usually 10 ° C to 150 ° C, preferably 30 ° C to 120 ° C, more preferably 60-100 ° C.
The obtained reaction solution may be used as it is or after further adding a solvent (s1) to form a resin solution (ps1), which may be used in the step (X) of the present invention, or the reaction solution is added to a solvent and powdered. The resin (p1) recovered by a method such as body recovery or solid recovery may be dissolved in the solvent (s1) to obtain a resin solution (ps1), which may be used in the step (X) of the present invention.

樹脂溶液(ps1)に含まれる樹脂(p1)としては、ラジカル重合によって得られた、重量平均分子量(Mw)が好ましくは1000〜200000、更に好ましくは3000〜20000、特に好ましくは5000〜20000、分子量分散度(Mw/Mn)が1.4〜2.5の樹脂が好適である。この樹脂溶液(ps1)に対し、本発明の製造方法を適用して製造する樹脂は、重量平均分子量(Mw)4500〜18000、分子量分散度(Mw/Mn)が1.2〜1.7であることが好ましい。   The resin (p1) contained in the resin solution (ps1) has a weight average molecular weight (Mw) obtained by radical polymerization of preferably 1000 to 200000, more preferably 3000 to 20000, particularly preferably 5000 to 20000, and molecular weight. Resins having a dispersity (Mw / Mn) of 1.4 to 2.5 are suitable. The resin produced by applying the production method of the present invention to this resin solution (ps1) has a weight average molecular weight (Mw) of 4500 to 18000 and a molecular weight dispersity (Mw / Mn) of 1.2 to 1.7. Preferably there is.

本発明の製造方法により得られた樹脂を用いた感光性組成物に於いて、
好ましい第1の様態として、(A1)本発明の製造方法により得られた酸分解性樹脂及び(B)酸発生剤を含有するポジ型レジスト組成物を挙げることができる。
好ましい第2の様態として、(A2)本発明の製造方法により得られたアルカリ可溶性樹脂、(B)酸発生剤及び(C)酸架橋剤を含有するネガ型レジスト組成物を挙げることができる。
In the photosensitive composition using the resin obtained by the production method of the present invention,
A preferred first embodiment is (A1) a positive resist composition containing an acid-decomposable resin obtained by the production method of the present invention and (B) an acid generator.
As a preferred second embodiment, there can be mentioned a negative resist composition containing (A2) an alkali-soluble resin obtained by the production method of the present invention, (B) an acid generator and (C) an acid crosslinking agent.

本発明の製造方法に適した樹脂(p1)としては、フェノール性水酸基(好ましくはヒドロキシスチレン構造)を有する繰り返し単位を有する樹脂、単環または多環の環状炭化水素構造を有する繰り返し単位を有する樹脂である。
より好ましくは、酸の作用によりアルカリ現像液への溶解性が増大する樹脂、またはアルカリ可溶性樹脂であって、酸の作用により酸架橋剤と架橋反応し、アルカリ現像液への溶解性が減少する樹脂である。
Examples of the resin (p1) suitable for the production method of the present invention include a resin having a repeating unit having a phenolic hydroxyl group (preferably a hydroxystyrene structure) and a resin having a repeating unit having a monocyclic or polycyclic hydrocarbon structure. It is.
More preferably, it is a resin whose solubility in an alkaline developer is increased by the action of an acid, or an alkali-soluble resin, which undergoes a crosslinking reaction with an acid crosslinking agent by the action of an acid, thereby reducing its solubility in an alkaline developer. Resin.

(A1)酸分解性樹脂
酸分解性樹脂は、酸の作用により分解してアルカリ現像液への溶解性が増大する基(以下、「酸分解性基」ともいう)を有する繰り返し単位を有する。
酸分解性基としては、例えば、カルボキシル基、フェノール性水酸基等のアルカリ可溶性基の水素原子が、酸の作用により脱離する基で保護された基を挙げることができる。
酸の作用により脱離する基(以下、「酸脱離性基」ともいう)としては、例えば、−C(R36)(R37)(R38)、−C(R36)(R37)(OR39)、−C(R01)(R02)(OR39)等を挙げることができる。
式中、R36〜R39は、各々独立に、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基又はアルケニル基表す。R36とR37とは、互いに結合して環を形成してもよい。
01〜R02は、各々独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基又はアルケニル基を表す。
本発明の製造方法に適した酸分解性樹脂としては、ヒドロキシスチレン構造を有する繰り返し単位を有する樹脂、単環または多環の環状炭化水素構造を有する繰り返し単位を有する樹脂及びシリコン原子を有する樹脂を挙げることができる。
(A1) Acid-decomposable resin The acid-decomposable resin has a repeating unit having a group (hereinafter, also referred to as “acid-decomposable group”) that is decomposed by the action of an acid to increase the solubility in an alkali developer.
Examples of the acid-decomposable group include a group in which a hydrogen atom of an alkali-soluble group such as a carboxyl group or a phenolic hydroxyl group is protected with a group capable of leaving by the action of an acid.
Group capable of leaving by the action of an acid The (hereinafter, also referred to as "acid-eliminable group"), for example, -C (R 36) (R 37) (R 38), - C (R 36) (R 37 ) (OR 39 ), —C (R 01 ) (R 02 ) (OR 39 ), and the like.
In the formula, R 36 to R 39 each independently represents an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an aralkyl group, or an alkenyl group. R 36 and R 37 may be bonded to each other to form a ring.
R 01 and R 02 each independently represents a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an aralkyl group or an alkenyl group.
Examples of the acid-decomposable resin suitable for the production method of the present invention include a resin having a repeating unit having a hydroxystyrene structure, a resin having a repeating unit having a monocyclic or polycyclic hydrocarbon structure, and a resin having a silicon atom. Can be mentioned.

本発明の方法で製造された樹脂をKrFエキシマレーザー光、電子線、X線、波長50nm以下の高エネルギー光線(EUVなど)を照射するポジ型レジスト組成物に使用する場合には、樹脂は、ヒドロキシスチレンによる繰り返し単位等のヒドロキシスチレン系繰り返し単位を有することが好ましい。更に好ましくは、ヒドロキシスチレン系繰り返し単位及び酸分解基を有する繰り返し単位を有する樹脂である。酸分解基を有する繰り返し単位としては、酸脱離性基で保護されたヒドロキシスチレン系繰り返し単位、酸分解性(メタ)アクリル酸3級アルキルエステル系繰り返し単位が好ましい。
酸脱離性基で保護されたヒドロキシスチレン系繰り返し単位としては、1−アルコキシエトキシスチレン、t−ブチルカルボニルオキシスチレン等による繰り返し単位が好ましい。酸分解性(メタ)アクリル酸3級アルキルエステル系繰り返し単位におけるアルキル基としては、鎖状、あるいは単環または多環の環状アルキル基が挙げられる。酸分解性(メタ)アクリル酸3級アルキルエステル系繰り返し単位として、好ましくはt−ブチル(メタ)アクリレート、2−アルキル−2−アダマンチル(メタ)アクリルレート、2−(1−アダマンチル)−2−プロピル(メタ)アクリルレート、1−アルキル−1−シクロヘキシル(メタ)アクリルレート、1−アルキル−1−シクロペンチル(メタ)アクリルレート等による繰り返し単位が挙げられる。
When the resin produced by the method of the present invention is used for a positive resist composition that irradiates a KrF excimer laser beam, an electron beam, an X-ray, a high energy beam (EUV, etc.) having a wavelength of 50 nm or less, It preferably has a hydroxystyrene-based repeating unit such as a repeating unit of hydroxystyrene. More preferably, it is a resin having a hydroxystyrene-based repeating unit and a repeating unit having an acid-decomposable group. The repeating unit having an acid-decomposable group is preferably a hydroxystyrene-based repeating unit protected with an acid-eliminable group or an acid-decomposable (meth) acrylic acid tertiary alkyl ester-based repeating unit.
The hydroxystyrene-based repeating unit protected with an acid leaving group is preferably a repeating unit of 1-alkoxyethoxystyrene, t-butylcarbonyloxystyrene or the like. Examples of the alkyl group in the acid-decomposable (meth) acrylic acid tertiary alkyl ester-based repeating unit include a linear or monocyclic or polycyclic alkyl group. The acid-decomposable (meth) acrylic acid tertiary alkyl ester-based repeating unit is preferably t-butyl (meth) acrylate, 2-alkyl-2-adamantyl (meth) acrylate, 2- (1-adamantyl) -2- Examples of the repeating unit include propyl (meth) acrylate, 1-alkyl-1-cyclohexyl (meth) acrylate, 1-alkyl-1-cyclopentyl (meth) acrylate, and the like.

以下、本発明に使用されるヒドロキシスチレン系繰り返し単位及び酸分解基を有する繰
り返し単位を有する樹脂の具体例を示すが、本発明は、これに限定されるものではない。
Specific examples of the resin having a hydroxystyrene-based repeating unit and a repeating unit having an acid-decomposable group used in the present invention are shown below, but the present invention is not limited thereto.

Figure 2008038118
Figure 2008038118

上記具体例において、tBuは、t−ブチル基を表す。   In the specific example, tBu represents a t-butyl group.

酸分解性基の含有率は、樹脂中の酸分解性基の数(B)と酸で脱離する基で保護されていないアルカリ可溶性基の数(S)をもって、B/(B+S)で表される。含有率は、好ましくは0.01〜0.7、より好ましくは0.05〜0.50、更に好ましくは0.0
5〜0.40である。
The content of the acid-decomposable group is expressed as B / (B + S) with the number of acid-decomposable groups in the resin (B) and the number of alkali-soluble groups not protected by an acid-eliminating group (S). Is done. The content is preferably 0.01 to 0.7, more preferably 0.05 to 0.50, still more preferably 0.0.
5 to 0.40.

本発明の方法で製造された樹脂をArFエキシマレーザー光を照射するポジレジスト組成物に使用する場合には、樹脂は、単環又は多環の脂環炭化水素構造を有し、酸の作用により分解し、アルカリ現像液に対する溶解度が増加する樹脂であることが好ましい。更に好ましくは、芳香族構造を有する繰り返し単位が15mol%以下、より好ましくは芳香族構造を有さない樹脂である。   When the resin produced by the method of the present invention is used in a positive resist composition that is irradiated with ArF excimer laser light, the resin has a monocyclic or polycyclic alicyclic hydrocarbon structure, and is caused by the action of an acid. A resin that decomposes and increases the solubility in an alkaline developer is preferable. More preferably, the resin has a repeating unit having an aromatic structure of 15 mol% or less, more preferably a resin having no aromatic structure.

単環又は多環の脂環炭化水素構造を有し、酸の作用により分解し、アルカリ現像液に対する溶解度が増加する樹脂(以下、「脂環炭化水素系酸分解性樹脂」ともいう)は、酸分解性基を有する繰り返し単位として、下記一般式(II)で表される繰り返し単位を有することが好ましい。   A resin having a monocyclic or polycyclic alicyclic hydrocarbon structure, decomposed by the action of an acid, and increased in solubility in an alkali developer (hereinafter also referred to as “alicyclic hydrocarbon-based acid-decomposable resin”) The repeating unit having an acid-decomposable group preferably has a repeating unit represented by the following general formula (II).

Figure 2008038118
Figure 2008038118

一般式(II)に於いて、
Xa1は、水素原子、アルキル基、シアノ基又はハロゲン原子を表す。Xa1のアルキル基は、炭素数1〜4の直鎖状若しくは分岐状アルキル基が好ましく、水酸基、ハロゲン原子で置換されていてもよい。
Xa1は、好ましくは、水素原子又はメチル基である。
Rx1〜Rx3は、それぞれ独立に、直鎖状若しくは分岐状アルキル基又は単環若しくは多環のシクロアルキル基を表す。Rx1〜Rx3の少なくとも2つが結合して、単環若しくは多環のシクロアルキル基を形成してもよい。
Rx1〜Rx3の直鎖状若しくは分岐アルキル基としては、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、t−ブチル基などの炭素数
1〜4のものが好ましい。
Rx1〜Rx3の単環若しくは多環のシクロアルキル基としては、シクロペンチル基、シクロヘキシル基などの単環のシクロアルキル基、ノルボルニル基、テトラシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、アダマンチル基などの多環のシクロアルキル基が好ましい。
Rx1〜Rx3の少なくとも2つが結合して形成される、単環若しくは多環のシクロアルキル基としては、シクロペンチル基、シクロヘキシル基などの単環のシクロアルキル基、ノルボルニル基、テトラシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、アダマンチル基などの多環のシクロアルキル基が好ましい。
Rx1が、メチル基又はエチル基であり、Rx2とRx3が結合して上述の単環若しくは多環のシクロアルキル基を結合している様態が好ましい。
In general formula (II):
Xa 1 represents a hydrogen atom, an alkyl group, a cyano group, or a halogen atom. The alkyl group represented by Xa 1 is preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and may be substituted with a hydroxyl group or a halogen atom.
Xa 1 is preferably a hydrogen atom or a methyl group.
Rx 1 to Rx 3 each independently represents a linear or branched alkyl group or a monocyclic or polycyclic cycloalkyl group. At least two of Rx 1 to Rx 3 may combine to form a monocyclic or polycyclic cycloalkyl group.
The linear or branched alkyl group of Rx 1 to Rx 3 has 1 to 4 carbon atoms such as methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, and t-butyl group. Those are preferred.
Examples of the monocyclic or polycyclic cycloalkyl group represented by Rx 1 to Rx 3 include a monocyclic cycloalkyl group such as a cyclopentyl group and a cyclohexyl group, a norbornyl group, a tetracyclodecanyl group, a tetracyclododecanyl group, and an adamantyl group. The polycyclic cycloalkyl group is preferable.
The monocyclic or polycyclic cycloalkyl group formed by combining at least two of Rx 1 to Rx 3 includes a monocyclic cycloalkyl group such as a cyclopentyl group and a cyclohexyl group, a norbornyl group, and a tetracyclodecanyl group. And a polycyclic cycloalkyl group such as a tetracyclododecanyl group and an adamantyl group are preferred.
It is preferable that Rx 1 is a methyl group or an ethyl group, and Rx 2 and Rx 3 are bonded to each other to bond the above monocyclic or polycyclic cycloalkyl group.

酸分解性基を有する繰り返し単位の含有量は、ポリマー中の全繰り返し単位に対し、20〜50mol%が好ましく、より好ましくは25〜45mol%である。   As for content of the repeating unit which has an acid-decomposable group, 20-50 mol% is preferable with respect to all the repeating units in a polymer, More preferably, it is 25-45 mol%.

好ましい酸分解性基を有する繰り返し単位の具体例を以下に示すが、本発明は、これに限定されるものではない。   Although the specific example of the repeating unit which has a preferable acid-decomposable group is shown below, this invention is not limited to this.

Figure 2008038118
Figure 2008038118

脂環炭化水素系酸分解性樹脂は、ラクトン構造を有する繰り返し単位を有することが好ましい。
ラクトン構造としては、ラクトン構造を有していればいずれでも用いることができるが、好ましくは5〜7員環ラクトン構造であり、5〜7員環ラクトン構造にビシクロ構造、スピロ構造を形成する形で他の環構造が縮環しているものが好ましい。下記一般式(LC1−1)〜(LC1−16)のいずれかで表されるラクトン構造を有する繰り返し単位を有することがより好ましい。また、ラクトン構造が主鎖に直接結合していてもよい。好ましいラクトン構造としては(LC1−1)、(LC1−4)、(LC1−5)、(LC1−6)、(LC1−13)、(LC1−14)であり、特定のラクトン構造を用いることでラインエッジラフネス、現像欠陥が良好になる。
The alicyclic hydrocarbon-based acid-decomposable resin preferably has a repeating unit having a lactone structure.
Any lactone structure can be used as long as it has a lactone structure, but a 5- to 7-membered lactone structure is preferable, and a bicyclo structure or a spiro structure is formed in the 5- to 7-membered ring lactone structure. The other ring structure is preferably condensed. It is more preferable to have a repeating unit having a lactone structure represented by any of the following general formulas (LC1-1) to (LC1-16). The lactone structure may be directly bonded to the main chain. Preferred lactone structures are (LC1-1), (LC1-4), (LC1-5), (LC1-6), (LC1-13), (LC1-14), and a specific lactone structure is used. This improves line edge roughness and development defects.

Figure 2008038118
Figure 2008038118

ラクトン構造部分は置換基(Rb2)を有していても有していなくてもよい。好ましい置換基(Rb2)としては、炭素数1〜8のアルキル基、炭素数4〜7のシクロアルキル基、炭素数1〜8のアルコキシ基、炭素数1〜8のアルコキシカルボニル基、カルボキシル基、ハロゲン原子、水酸基、シアノ基、酸分解性基などが挙げられる。より好ましくは炭素数1〜4のアルキル基、シアノ基、酸分解性基である。n2は、0〜4の整数を表す。n2が2以上の時、複数存在するRb2は、同一でも異なっていてもよく、また、複数存在するRb2同士が結合して環を形成してもよい。 The lactone structure moiety may or may not have a substituent (Rb 2 ). Preferred substituents (Rb 2 ) include an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, a cycloalkyl group having 4 to 7 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 8 carbon atoms, an alkoxycarbonyl group having 1 to 8 carbon atoms, and a carboxyl group. , Halogen atom, hydroxyl group, cyano group, acid-decomposable group and the like. More preferably, they are a C1-C4 alkyl group, a cyano group, and an acid-decomposable group. n2 represents an integer of 0 to 4. When n2 is 2 or more, a plurality of Rb 2 may be the same or different, and a plurality of Rb 2 may be bonded to form a ring.

一般式(LC1−1)〜(LC1−16)のいずれかで表されるラクトン構造を有する繰り返し単位としては、下記一般式(AI)で表される繰り返し単位を挙げることができる。   Examples of the repeating unit having a lactone structure represented by any one of the general formulas (LC1-1) to (LC1-16) include a repeating unit represented by the following general formula (AI).

Figure 2008038118
Figure 2008038118

一般式(AI)中、
b0は、水素原子、ハロゲン原子又は炭素数1〜4のアルキル基を表す。Rb0のアルキル基が有していてもよい好ましい置換基としては、水酸基、ハロゲン原子が挙げられる。
b0のハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、沃素原子を挙げることができる。
b0は、水素原子又はメチル基が好ましい。
bは、単結合、アルキレン基、単環または多環の脂環炭化水素構造を有する2価の連結基、エーテル基、エステル基、カルボニル基、カルボキシル基、又はこれらを組み合わせた2価の連結基を表す。好ましくは、単結合、−Ab1−CO2−で表される2価の連結基である。Ab1は、直鎖、分岐アルキレン基、単環または多環のシクロアルキレン基であり、好ましくはメチレン基、エチレン基、シクロヘキシル基、アダマンチル基、ノルボルニル基である。
Vは、一般式(LC1−1)〜(LC1−16)の内のいずれかで示される構造を有する基を表す。
In general formula (AI),
R b0 represents a hydrogen atom, a halogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. Preferable substituents that the alkyl group for R b0 may have include a hydroxyl group and a halogen atom.
Examples of the halogen atom for R b0 include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom.
R b0 is preferably a hydrogen atom or a methyl group.
A b is a single bond, an alkylene group, a divalent linking group having a monocyclic or polycyclic alicyclic hydrocarbon structure, an ether group, an ester group, a carbonyl group, a carboxyl group, or a divalent linking that is a combination thereof. Represents a group. Preferably a single bond, -Ab 1 -CO 2 - is a divalent linking group represented by. Ab 1 is a linear, branched alkylene group, monocyclic or polycyclic cycloalkylene group, preferably a methylene group, an ethylene group, a cyclohexyl group, an adamantyl group, or a norbornyl group.
V represents a group having a structure represented by any one of the general formulas (LC1-1) to (LC1-16).

ラクトン構造を有する繰り返し単位は、通常光学異性体が存在するが、いずれの光学異性体を用いてもよい。また、1種の光学異性体を単独で用いても、複数の光学異性体混合して用いてもよい。1種の光学異性体を主に用いる場合、その光学純度(ee)が90以上のものが好ましく、より好ましくは95以上である。   The repeating unit having a lactone structure usually has an optical isomer, but any optical isomer may be used. One optical isomer may be used alone, or a plurality of optical isomers may be mixed and used. When one kind of optical isomer is mainly used, the optical purity (ee) thereof is preferably 90 or more, more preferably 95 or more.

ラクトン構造を有する繰り返し単位の含有量は、ポリマー中の全繰り返し単位に対し、15〜60mol%が好ましく、より好ましくは20〜50mol%、更に好ましくは30〜50mol%である。   The content of the repeating unit having a lactone structure is preferably from 15 to 60 mol%, more preferably from 20 to 50 mol%, still more preferably from 30 to 50 mol%, based on all repeating units in the polymer.

ラクトン構造を有する繰り返し単位の具体例を以下に挙げるが、本発明はこれらに限定されない。   Specific examples of the repeating unit having a lactone structure are given below, but the present invention is not limited thereto.

Figure 2008038118
Figure 2008038118

Figure 2008038118
Figure 2008038118

Figure 2008038118
Figure 2008038118

特に好ましいラクトン構造を有する繰り返し単位としては、下記の繰り返し単位が挙げられる。最適なラクトン構造を選択することにより、パターンプロファイル、粗密依存性が良好となる。   Particularly preferred repeating units having a lactone structure include the following repeating units. By selecting the optimum lactone structure, the pattern profile and the density dependence become good.

Figure 2008038118
Figure 2008038118

脂環炭化水素系酸分解性樹脂は、水酸基又はシアノ基を有する繰り返し単位を有することが好ましい。これにより基板密着性、現像液親和性が向上する。水酸基又はシアノ基を有する繰り返し単位は、水酸基又はシアノ基で置換された脂環炭化水素構造を有する繰り返し単位であることが好ましい。水酸基又はシアノ基で置換された脂環炭化水素構造に於ける、脂環炭化水素構造としては、アダマンチル基、ジアマンチル基、ノルボルナン基が好ましい。好ましい水酸基又はシアノ基で置換された脂環炭化水素構造としては、下記一般式(VIIa)〜(VIId)で表される部分構造が好ましい。   The alicyclic hydrocarbon-based acid-decomposable resin preferably has a repeating unit having a hydroxyl group or a cyano group. This improves the substrate adhesion and developer compatibility. The repeating unit having a hydroxyl group or a cyano group is preferably a repeating unit having an alicyclic hydrocarbon structure substituted with a hydroxyl group or a cyano group. The alicyclic hydrocarbon structure in the alicyclic hydrocarbon structure substituted with a hydroxyl group or a cyano group is preferably an adamantyl group, a diamantyl group, or a norbornane group. As the alicyclic hydrocarbon structure substituted with a preferred hydroxyl group or cyano group, partial structures represented by the following general formulas (VIIa) to (VIId) are preferred.

Figure 2008038118
Figure 2008038118

一般式(VIIa)〜(VIIc)に於いて、
2c〜R4cは、各々独立に、水素原子、水酸基又はシアノ基を表す。ただし、R2c〜R4cの内の少なくとも1つは、水酸基又はシアノ基を表す。好ましくは、R2c〜R4cの内の1つ又は2つが、水酸基で、残りが水素原子である。一般式(VIIa)に於いて、更に好ましくは、R2c〜R4cの内の2つが、水酸基で、残りが水素原子である。
In general formulas (VIIa) to (VIIc),
R 2 c to R 4 c each independently represents a hydrogen atom, a hydroxyl group or a cyano group. However, at least one of R 2 c to R 4 c represents a hydroxyl group or a cyano group. Preferably, one or two of R 2 c to R 4 c are a hydroxyl group and the remaining is a hydrogen atom. In general formula (VIIa), more preferably, two of R 2 c to R 4 c are hydroxyl groups and the remaining are hydrogen atoms.

一般式(VIIa)〜(VIId)で表される部分構造を有する繰り返し単位としては、下記一般式(AIIa)〜(AIId)で表される繰り返し単位を挙げることができる。   Examples of the repeating unit having a partial structure represented by the general formulas (VIIa) to (VIId) include the repeating units represented by the following general formulas (AIIa) to (AIId).

Figure 2008038118
Figure 2008038118

一般式(AIIa)〜(AIIb)に於いて、
1cは、水素原子、メチル基、トリフロロメチル基又はヒドロキメチル基を表す。
2c〜R4cは、一般式(VIIa)〜(VIIc)に於ける、R2c〜R4cと同義である。
In the general formulas (AIIa) to (AIIb),
R 1 c represents a hydrogen atom, a methyl group, a trifluoromethyl group or a hydroxymethyl group.
R 2 c to R 4 c are in the general formula (VIIa) ~ (VIIc), same meanings as R 2 c~R 4 c.

水酸基又はシアノ基で置換された脂環炭化水素構造を有する繰り返し単位の含有量は、ポリマー中の全繰り返し単位に対し、5〜40mol%が好ましく、より好ましくは5〜30mol%、更に好ましくは10〜25mol%である。   The content of the repeating unit having an alicyclic hydrocarbon structure substituted with a hydroxyl group or a cyano group is preferably 5 to 40 mol%, more preferably 5 to 30 mol%, still more preferably 10 with respect to all repeating units in the polymer. ˜25 mol%.

水酸基又はシアノ基を有する繰り返し単位の具体例を以下に挙げるが、本発明はこれらに限定されない。   Specific examples of the repeating unit having a hydroxyl group or a cyano group are given below, but the present invention is not limited thereto.

Figure 2008038118
Figure 2008038118

脂環炭化水素系酸分解性樹脂は、アルカリ可溶性基を有する繰り返し単位を有することが好ましい。アルカリ可溶性基としてはカルボキシル基、スルホンアミド基、スルホニルイミド基、ビスルスルホニルイミド基、α位が電子吸引性基で置換された脂肪族アルコー
ル(例えばヘキサフロロイソプロパノール基)が挙げられ、カルボキシル基を有する繰り返し単位を有することがより好ましい。アルカリ可溶性基を有する繰り返し単位を含有することによりコンタクトホール用途での解像性が増す。アルカリ可溶性基を有する繰り返し単位としては、アクリル酸、メタクリル酸による繰り返し単位のような樹脂の主鎖に直接アルカリ可溶性基が結合している繰り返し単位、あるいは連結基を介して樹脂の主鎖にアルカリ可溶性基が結合している繰り返し単位、さらにはアルカリ可溶性基を有する重合開始剤や連鎖移動剤を重合時に用いてポリマー鎖の末端に導入、のいずれも好ましく、連結基は単環または多環の環状炭化水素構造を有していてもよい。特に好ましくはアクリル酸、メタクリル酸による繰り返し単位である。
The alicyclic hydrocarbon-based acid-decomposable resin preferably has a repeating unit having an alkali-soluble group. Examples of the alkali-soluble group include a carboxyl group, a sulfonamide group, a sulfonylimide group, a bisulsulfonylimide group, and an aliphatic alcohol (for example, hexafluoroisopropanol group) substituted with an electron-attracting group at the α-position. It is more preferable to have a repeating unit. By containing the repeating unit having an alkali-soluble group, the resolution in contact hole applications is increased. The repeating unit having an alkali-soluble group includes a repeating unit in which an alkali-soluble group is directly bonded to the main chain of the resin, such as a repeating unit of acrylic acid or methacrylic acid, or an alkali in the main chain of the resin through a linking group. Either a repeating unit to which a soluble group is bonded, or a polymerization initiator or chain transfer agent having an alkali-soluble group is used at the time of polymerization and introduced at the end of the polymer chain, and the linking group is monocyclic or polycyclic. It may have a cyclic hydrocarbon structure. Particularly preferred are repeating units of acrylic acid or methacrylic acid.

アルカリ可溶性基を有する繰り返し単位の含有量は、ポリマー中の全繰り返し単位に対し、1〜20mol%が好ましく、より好ましくは3〜15mol%、更に好ましくは5〜10mol%である。   As for content of the repeating unit which has an alkali-soluble group, 1-20 mol% is preferable with respect to all the repeating units in a polymer, More preferably, it is 3-15 mol%, More preferably, it is 5-10 mol%.

アルカリ可溶性基を有する繰り返し単位の具体例を以下に示すが、本発明は、これに限定されるものではない。   Specific examples of the repeating unit having an alkali-soluble group are shown below, but the present invention is not limited thereto.

Figure 2008038118
Figure 2008038118

脂環炭化水素系酸分解性樹脂は、上記の繰り返し構造単位以外に、ドライエッチング耐性や標準現像液適性、基板密着性、レジストプロファイル、さらにレジストの一般的な必要な特性である解像力、耐熱性、感度等を調節する目的で様々な繰り返し構造単位を有することができる。   In addition to the above repeating structural units, the alicyclic hydrocarbon-based acid-decomposable resin has dry etching resistance, standard developer suitability, substrate adhesion, resist profile, and general required properties of resist, resolving power and heat resistance. In order to adjust sensitivity and the like, various repeating structural units can be included.

このような繰り返し構造単位としては、下記の単量体に相当する繰り返し構造単位を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。   Examples of such repeating structural units include, but are not limited to, repeating structural units corresponding to the following monomers.

これにより、(A1)成分に要求される性能、特に、
(1)塗布溶剤に対する溶解性、
(2)製膜性(ガラス転移点)、
(3)アルカリ現像性、
(4)膜べり(親疎水性、アルカリ可溶性基選択)、
(5)未露光部の基板への密着性、
(6)ドライエッチング耐性、
等の微調整が可能となる。
Thereby, the performance required for the component (A1), in particular,
(1) Solubility in coating solvent,
(2) Film formability (glass transition point),
(3) Alkali developability,
(4) Membrane slip (hydrophobic, alkali-soluble group selection),
(5) Adhesion of unexposed part to substrate,
(6) Dry etching resistance,
Etc. can be finely adjusted.

このような単量体として、例えばアクリル酸エステル類、メタクリル酸エステル類、アクリルアミド類、メタクリルアミド類、アリル化合物、ビニルエーテル類、ビニルエステル類等から選ばれる付加重合性不飽和結合を1個有する化合物等を挙げることができる。   As such a monomer, for example, a compound having one addition polymerizable unsaturated bond selected from acrylic acid esters, methacrylic acid esters, acrylamides, methacrylamides, allyl compounds, vinyl ethers, vinyl esters, etc. Etc.

その他にも、上記種々の繰り返し構造単位に相当する単量体と共重合可能である付加重合性の不飽和化合物であれば、共重合されていてもよい。   In addition, any addition-polymerizable unsaturated compound that can be copolymerized with monomers corresponding to the above various repeating structural units may be copolymerized.

脂環炭化水素系酸分解性樹脂において、各繰り返し構造単位の含有モル比はレジストのドライエッチング耐性や標準現像液適性、基板密着性、レジストプロファイル、さらにはレジストの一般的な必要性能である解像力、耐熱性、感度等を調節するために適宜設定される。   In alicyclic hydrocarbon-based acid-decomposable resins, the molar ratio of each repeating structural unit is the resist's dry etching resistance, standard developer suitability, substrate adhesion, resist profile, and resolution that is a general required performance of resists. In order to adjust heat resistance, sensitivity, etc., it is set appropriately.

本発明のポジ型レジスト組成物が、ArF露光用であるとき、ArF光への透明性の点から脂環炭化水素系酸分解性樹脂は芳香族基を有さないことが好ましい。   When the positive resist composition of the present invention is for ArF exposure, the alicyclic hydrocarbon-based acid-decomposable resin preferably has no aromatic group from the viewpoint of transparency to ArF light.

脂環炭化水素系酸分解性樹脂として好ましくは、繰り返し単位のすべてが(メタ)アクリレート系繰り返し単位で構成されたものである。この場合、繰り返し単位のすべてがメタクリレート系繰り返し単位であるもの、繰り返し単位のすべてがアクリレート系繰り返し単位であるもの、繰り返し単位のすべてがメタクリレート系繰り返し単位とアクリレート系繰り返し単位とによるもののいずれのものでも用いることができるが、アクリレート系繰り返し単位が全繰り返し単位の50mol%以下であることが好ましい。より好ましくは、酸分解性基を有する(メタ)アクリレート系繰り返し単位20〜50モル%、ラクトン構造を有する(メタ)アクリレート系繰り返し単位20〜50モル%、水酸基又はシアノ基で置換された脂環炭化水素構造を有する(メタ)アクリレート系繰り返し単位5〜30モル%、更にその他の(メタ)アクリレート系繰り返し単位を0〜20モル%含む共重合ポリマーである。   The alicyclic hydrocarbon-based acid-decomposable resin is preferably one in which all of the repeating units are composed of (meth) acrylate-based repeating units. In this case, all of the repeating units are methacrylate repeating units, all of the repeating units are acrylate repeating units, or all of the repeating units are methacrylate repeating units and acrylate repeating units. Although it can be used, the acrylate-based repeating unit is preferably 50 mol% or less of the total repeating units. More preferably, the (meth) acrylate repeating unit having an acid-decomposable group is 20 to 50 mol%, the (meth) acrylate repeating unit having a lactone structure is 20 to 50 mol%, and the alicyclic ring is substituted with a hydroxyl group or a cyano group. It is a copolymer containing 5 to 30 mol% of a (meth) acrylate-based repeating unit having a hydrocarbon structure and further 0 to 20 mol% of another (meth) acrylate-based repeating unit.

本発明のポジ型レジスト組成物を多層レジストの上層レジストに使用する場合に、樹脂は、シリコン原子を有し、酸の作用により分解し、アルカリ現像液に対する溶解度が増加する樹脂(以下、「シリコン原子を有する酸分解性樹脂」ともいう)であることが好ましい。   When the positive resist composition of the present invention is used for the upper resist of a multilayer resist, the resin has a silicon atom, decomposes by the action of an acid, and increases in solubility in an alkaline developer (hereinafter referred to as “silicon”). The acid-decomposable resin having an atom "is preferred.

シリコン原子を有する酸分解性樹脂としては、シリコン原子を主鎖及び側鎖の少なくとも一方に有する樹脂を用いることができる。樹脂の側鎖にシロキサン構造を有する樹脂として、例えば、シリコン原子を側鎖に有するオレフィン系単量体、無水マレイン酸及び酸分解性基を側鎖に有する(メタ)アクリル酸系単量体の共重合体を挙げることができる。
シリコン原子を有する酸分解性樹脂としてはトリアルキルシリル構造、単環または多環の環状シロキサン構造を有する樹脂が好ましく、下記一般式(SS−1)〜(SS−4)で表される構造を有する繰り返しを有する樹脂がより好ましく、一般式(SS−1)〜(SS−4)で表される構造を有する(メタ)アクリル酸エステル系繰り返し単位、ビニル系繰り返し単位またはアリル系繰り返し単位を有する樹脂がより好ましい。
As the acid-decomposable resin having a silicon atom, a resin having a silicon atom in at least one of a main chain and a side chain can be used. Examples of the resin having a siloxane structure in the side chain of the resin include, for example, an olefin monomer having a silicon atom in the side chain, maleic anhydride and a (meth) acrylic acid monomer having an acid-decomposable group in the side chain. Mention may be made of copolymers.
The acid-decomposable resin having a silicon atom is preferably a resin having a trialkylsilyl structure or a monocyclic or polycyclic siloxane structure, and has a structure represented by the following general formulas (SS-1) to (SS-4). More preferably, the resin has a (meth) acrylate-based repeating unit, a vinyl-based repeating unit, or an allyl-based repeating unit having a structure represented by General Formulas (SS-1) to (SS-4). A resin is more preferable.

Figure 2008038118
Figure 2008038118

一般式(SS−1)〜(SS−4)中、Rsは炭素数1〜5のアルキル基を表し、好ましくはメチル基、エチル基である。   In general formulas (SS-1) to (SS-4), Rs represents an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, preferably a methyl group or an ethyl group.

シリコン原子を有する酸分解性樹脂は、異なる2種類以上のシリコン原子を有する繰り返し単位を有することが好ましく、より好ましくは(Sa)シリコン原子を1〜4個有する繰り返し単位と(Sb)シリコン原子を5〜10個有する繰り返し単位の両方を有する樹脂であり、更により好ましくは一般式(SS−1)〜(SS−3)で表される構造を有する少なくとも1種類の繰り返し単位と一般式(SS−4)で表される構造を有する繰り返し単位を有する樹脂である。   The acid-decomposable resin having a silicon atom preferably has a repeating unit having two or more different types of silicon atoms, more preferably (Sa) a repeating unit having 1 to 4 silicon atoms and (Sb) a silicon atom. It is a resin having both 5 to 10 repeating units, and even more preferably, at least one repeating unit having a structure represented by general formulas (SS-1) to (SS-3) and general formula (SS) -4) It is resin which has a repeating unit which has a structure represented.

本発明のポジ型レジスト組成物において、酸分解性樹脂の組成物全体中の配合量は、全固形分中50〜99質量%が好ましく、より好ましくは60〜98.0質量%である。
また、本発明において、酸分解性樹脂は、1種で使用してもよいし、複数併用してもよい。
In the positive resist composition of the present invention, the blending amount of the acid-decomposable resin in the whole composition is preferably 50 to 99% by mass, more preferably 60 to 98.0% by mass in the total solid content.
In the present invention, the acid-decomposable resin may be used alone or in combination.

(A2)アルカリ可溶性樹脂
アルカリ可溶性樹脂のアルカリ溶解速度は、0.261Nテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド(TMAH)で測定(23℃)して20Å/秒以上のものが好ましい。特に好ましくは200Å/秒以上のものである(Åはオングストローム)。
(A2) Alkali-soluble resin The alkali-soluble resin preferably has an alkali dissolution rate of at least 20 kg / sec as measured with 0.261N tetramethylammonium hydroxide (TMAH) (23 ° C.). Particularly preferred is 200 Å / sec or more (Å is angstrom).

本発明に用いられるアルカリ可溶性樹脂としては、例えばノボラック樹脂、水素化ノボラツク樹脂、アセトン−ピロガロール樹脂、o−ポリヒドロキシスチレン、m−ポリヒドロキシスチレン、p−ポリヒドロキシスチレン、水素化ポリヒドロキシスチレン、ハロゲンもしくはアルキル置換ポリヒドロキシスチレン、ヒドロキシスチレン−N−置換マレイミド共重合体、o/p−及びm/p−ヒドロキシスチレン共重合体、ポリヒドロキシスチレンの水酸基に対する一部O−アルキル化物(例えば、5〜30モル%のO−メチル化物、O−(1−メトキシ)エチル化物、O−(1−エトキシ)エチル化物、O−2−テトラヒドロピラニル化物、O−(t−ブトキシカルボニル)メチル化物等)もしくはO−アシル化物(例えば、5〜30モル%のo−アセチル化物、O−(t−ブトキシ)カルボニル化物等)、スチレン−無水マレイン酸共重合体、スチレン−ヒドロキシスチレン共重合体、α−メチルスチレン−ヒドロキシスチレン共重合体、カルボキシル基含有メタクリル系樹脂及びその誘導体、ポリビニルアルコール誘導体を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。   Examples of the alkali-soluble resin used in the present invention include novolak resin, hydrogenated novolak resin, acetone-pyrogalol resin, o-polyhydroxystyrene, m-polyhydroxystyrene, p-polyhydroxystyrene, hydrogenated polyhydroxystyrene, and halogen. Alternatively, alkyl-substituted polyhydroxystyrene, hydroxystyrene-N-substituted maleimide copolymer, o / p- and m / p-hydroxystyrene copolymer, partially O-alkylated product of hydroxyl group of polyhydroxystyrene (for example, 5- 30 mol% O-methylated product, O- (1-methoxy) ethylated product, O- (1-ethoxy) ethylated product, O-2-tetrahydropyranylated product, O- (t-butoxycarbonyl) methylated product, etc.) Or O-acylated product (for example, 5 to 30 mol) O-acetylated product, O- (t-butoxy) carbonylated product, etc.), styrene-maleic anhydride copolymer, styrene-hydroxystyrene copolymer, α-methylstyrene-hydroxystyrene copolymer, carboxyl group-containing methacrylic acid Examples thereof include, but are not limited to, resins and derivatives thereof, and polyvinyl alcohol derivatives.

特に好ましいアルカリ可溶性樹脂は、ノボラック樹脂及びo−ポリヒドロキシスチレン、m−ポリヒドロキシスチレン、p−ポリヒドロキシスチレン及びこれらの共重合体、アルキル置換ポリヒドロキシスチレン、ポリヒドロキシスチレンの一部O−アルキル化、もしくはO−アシル化物、スチレン−ヒドロキシスチレン共重合体、α−メチルスチレン−ヒドロキシスチレン共重合体である。   Particularly preferred alkali-soluble resins are novolak resins and o-polyhydroxystyrene, m-polyhydroxystyrene, p-polyhydroxystyrene and copolymers thereof, alkyl-substituted polyhydroxystyrene, partially O-alkylated polyhydroxystyrene. Or an O-acylated product, a styrene-hydroxystyrene copolymer, and an α-methylstyrene-hydroxystyrene copolymer.

該ノボラック樹脂は所定のモノマーを主成分として、酸性触媒の存在下、アルデヒド類と付加縮合させることにより得られる。   The novolak resin is obtained by subjecting a predetermined monomer as a main component to addition condensation with an aldehyde in the presence of an acidic catalyst.

また、アルカリ溶解性樹脂の重量平均分子量は、2000以上、好ましくは5000〜200000、より好ましくは5000〜100000である。   Moreover, the weight average molecular weight of alkali-soluble resin is 2000 or more, Preferably it is 5000-200000, More preferably, it is 5000-100000.

ここで、重量平均分子量はゲルパーミエーションクロマトグラフィーのポリスチレン換算値をもって定義される。   Here, the weight average molecular weight is defined as a polystyrene equivalent value of gel permeation chromatography.

本発明におけるこれらのアルカリ可溶性樹脂は2種類以上組み合わせて使用してもよい。   These alkali-soluble resins in the present invention may be used in combination of two or more.

アルカリ可溶性樹脂の使用量は、ネガ型レジスト組成物の全組成物の固形分に対し、40〜97質量%、好ましくは60〜90質量%である。   The usage-amount of alkali-soluble resin is 40-97 mass% with respect to solid content of the whole composition of a negative resist composition, Preferably it is 60-90 mass%.

(B)酸発生剤
本発明のレジスト組成物は、活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物(「酸発生剤」ともいう)を含有する。
そのような酸発生剤としては、光カチオン重合の光開始剤、光ラジカル重合の光開始剤、色素類の光消色剤、光変色剤、あるいはマイクロレジスト等に使用されている活性光線又は放射線の照射により酸を発生する公知の化合物及びそれらの混合物を適宜に選択して使用することができる。
(B) Acid generator The resist composition of this invention contains the compound (it is also called an "acid generator") which generate | occur | produces an acid by irradiation of actinic light or a radiation.
Examples of such an acid generator include a photoinitiator for photocationic polymerization, a photoinitiator for photoradical polymerization, a photodecolorant for dyes, a photochromic agent, or an actinic ray or radiation used for a microresist. A known compound that generates an acid by irradiation and a mixture thereof can be appropriately selected and used.

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

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

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

活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物としては、活性光線又は放射線の照射により炭素数2〜4のフロロアルキル鎖を有する酸、又はフッ素原子を有するベンゼンスルホン酸を発生する化合物であることが好ましい。   The compound that generates an acid upon irradiation with actinic rays or radiation is a compound that generates an acid having a fluoroalkyl chain having 2 to 4 carbon atoms or a benzenesulfonic acid having a fluorine atom upon irradiation with actinic rays or radiation. Is preferred.

活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物の内で好ましい化合物として、下記一般式(ZI)、(ZII)、(ZIII)で表される化合物を挙げることができる。   Among the compounds that generate an acid upon irradiation with actinic rays or radiation, compounds represented by the following general formulas (ZI), (ZII), and (ZIII) can be exemplified.

Figure 2008038118
Figure 2008038118

一般式(ZI)において、
201、R202及びR203は、各々独立に、有機基を表す。
-は、非求核性アニオンを表し、好ましくはスルホン酸アニオン、カルボン酸アニオン、ビス(アルキルスルホニル)アミドアニオン、トリス(アルキルスルホニル)メチドアニオン、BF4 -、PF6 -、SbF6 -などが挙げられ、好ましくは炭素原子を含有する有機アニオンである。
In general formula (ZI):
R 201 , R 202 and R 203 each independently represents an organic group.
X represents a non-nucleophilic anion, preferably sulfonate anion, carboxylate anion, bis (alkylsulfonyl) amide anion, tris (alkylsulfonyl) methide anion, BF 4 , PF 6 , SbF 6 − and the like. Preferably, it is an organic anion containing a carbon atom.

好ましい有機アニオンとしては、下記一般式(AN1)〜(AN4)に示す有機アニオンが挙げられる。   Preferred organic anions include organic anions represented by the following general formulas (AN1) to (AN4).

Figure 2008038118
Figure 2008038118

一般式(AN1)〜(AN2)に於いて、
Rc1は、有機基を表す。
Rc1における有機基としては、炭素数1〜30のものが挙げられ、好ましくは置換し
ていてもよいアルキル基、アリール基、またはこれらの複数が、単結合、−O−、−CO2−、−S−、−SO3−、−SO2N(Rd1)−などの連結基で連結された基を挙げることができる。Rd1は、水素原子又はアルキル基を表し、結合しているアルキル基、アリール基と環構造を形成してもよい。
Rc1の有機基として、より好ましくは1位がフッ素原子またはフロロアルキル基で置換されたアルキル基、フッ素原子またはフロロアルキル基で置換されたフェニル基である。フッ素原子またはフロロアルキル基を有することにより、光照射によって発生した酸の酸性度が上がり、感度が向上する。Rc1において炭素原子を5個以上有する時、少なくとも1つの炭素原子は水素原子が全てフッ素原子で置換されているのではなく、水素原子を有していることが好ましく、水素原子の数がフッ素原子より多いことがより好ましい。炭素数5以上のパーフロロアルキル基を有さないことにより生態への毒性が軽減する。
In general formulas (AN1) to (AN2),
Rc 1 represents an organic group.
Examples of the organic group for Rc 1 include those having 1 to 30 carbon atoms, and preferably an alkyl group, an aryl group, or a plurality thereof, which may be substituted, is a single bond, —O—, —CO 2 —. , —S—, —SO 3 —, —SO 2 N (Rd 1 ) — and the like. Rd 1 represents a hydrogen atom or an alkyl group, and may form a ring structure with the bonded alkyl group or aryl group.
The organic group of Rc 1 is more preferably an alkyl group substituted at the 1-position with a fluorine atom or a fluoroalkyl group, or a phenyl group substituted with a fluorine atom or a fluoroalkyl group. By having a fluorine atom or a fluoroalkyl group, the acidity of the acid generated by light irradiation is increased and the sensitivity is improved. When Rc 1 has 5 or more carbon atoms, it is preferable that at least one carbon atom has a hydrogen atom, not all hydrogen atoms are substituted with fluorine atoms, and the number of hydrogen atoms is fluorine. More preferably than atoms. By not having a perfluoroalkyl group having 5 or more carbon atoms, ecotoxicity is reduced.

Rc1の特に好ましい様態として、下記一般式で表される基を挙げることができる。 As a particularly preferred embodiment of Rc 1 , groups represented by the following general formula can be exemplified.

Figure 2008038118
Figure 2008038118

上記一般式に於いて、
Rc6は、炭素数4以下、より好ましくは2〜4、更に好ましくは2〜3のパーフロロアルキレン基、3〜5個のフッ素原子及び/又は1〜3個のフロロアルキル基で置換されたフェニレン基を表す。
Axは、連結基(好ましくは、単結合、−O−、−CO2−、−S−、−SO3−、−SO2N(Rd1)−)を表す。Rd1は、水素原子又はアルキル基を表し、Rc7と結合して環構造を形成してもよい。
Rc7は、水素原子、フッソ原子、直鎖状若しくは分岐状アルキル基、単環若しくは多環のシクロアルキル基又はアリール基を表す。アルキル基、シクロアルキル基、アリール基は、置換していてもよいが、置換基としてフッ素原子を有さないことが好ましい。
In the above general formula,
Rc 6 is substituted with a perfluoroalkylene group having 4 or less carbon atoms, more preferably 2 to 4 carbon atoms, more preferably 2 to 3 carbon atoms, 3 to 5 fluorine atoms and / or 1 to 3 fluoroalkyl groups. Represents a phenylene group.
Ax represents a linking group (preferably a single bond, —O—, —CO 2 —, —S—, —SO 3 —, —SO 2 N (Rd 1 ) —). Rd 1 represents a hydrogen atom or an alkyl group, and may combine with Rc 7 to form a ring structure.
Rc 7 represents a hydrogen atom, a fluorine atom, a linear or branched alkyl group, a monocyclic or polycyclic cycloalkyl group or an aryl group. The alkyl group, cycloalkyl group and aryl group may be substituted, but preferably have no fluorine atom as a substituent.

前記一般式(AN3)〜(AN4)に於いて、
Rc3、Rc4及びRc5は、各々独立に、有機基を表す。
Rc3、Rc4及びRc5の有機基として、好ましくはRc1における好ましい有機基と同じものを挙げることができる。
Rc3とRc4が結合して環を形成していてもよい。Rc3とRc4が結合して形成される基としては、アルキレン基、アリーレン基が挙げられる。好ましくは炭素数2〜4のパーフロロアルキレン基である。Rc3とRc4が結合して環を形成することにより光照射によって発生した酸の酸性度が上がり、感度が向上し、好ましい。
In the general formulas (AN3) to (AN4),
Rc 3 , Rc 4 and Rc 5 each independently represents an organic group.
Preferred examples of the organic group for Rc 3 , Rc 4 and Rc 5 include the same organic groups as those for Rc 1 .
Rc 3 and Rc 4 may combine to form a ring. Examples of the group formed by combining Rc 3 and Rc 4 include an alkylene group and an arylene group. Preferably, it is a C2-C4 perfluoroalkylene group. By combining Rc 3 and Rc 4 to form a ring, the acidity of the acid generated by light irradiation is increased, and the sensitivity is improved, which is preferable.

前記一般式(ZI)に於ける、
201、R202及びR203としての有機基の炭素数は、一般的に1〜30、好ましくは1〜20である。
また、R201〜R203のうち2つが結合して環構造を形成してもよく、環内に酸素原子、硫黄原子、エステル結合、アミド結合、カルボニル基を含んでいてもよい。R201〜R203の内の2つが結合して形成する基としては、アルキレン基(例えば、ブチレン基、ペンチレン基)を挙げることができる。
201、R202及びR203としての有機基の具体例としては、後述する化合物(ZI−1)、(ZI−2)、(ZI−3)における対応する基を挙げることができる。
In the general formula (ZI),
The carbon number of the organic group as R 201 , R 202 and R 203 is generally 1-30, preferably 1-20.
Two of R 201 to R 203 may be bonded to form a ring structure, and the ring may contain an oxygen atom, a sulfur atom, an ester bond, an amide bond, or a carbonyl group. The two of the group formed by bonding of the R 201 to R 203, there can be mentioned an alkylene group (e.g., butylene, pentylene).
Specific examples of the organic group as R 201 , R 202 and R 203 include corresponding groups in the compounds (ZI-1), (ZI-2) and (ZI-3) described later.

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

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

化合物(ZI−1)は、上記一般式(ZI)のR201〜R203の少なくとも1つがアリール基である、アリールスルホニム化合物、即ち、アリールスルホニウムをカチオンとする化合物である。
アリールスルホニウム化合物は、R201〜R203の全てがアリール基でもよいし、R201〜R203の一部がアリール基で、残りがアルキル基、シクロアルキル基でもよい。
アリールスルホニウム化合物としては、例えば、トリアリールスルホニウム化合物、ジアリールアルキルスルホニウム化合物、アリールジアルキルスルホニウム化合物、ジアリールシクロアルキルスルホニウム化合物、アリールジシクロアルキルスルホニウム化合物を挙げることができる。
アリールスルホニウム化合物のアリール基としてはフェニル基、ナフチル基などのアリール基、インドール残基、ピロール残基、などのヘテロアリール基が好ましく、更に好ましくはフェニル基、インドール残基である。アリールスルホニム化合物が2つ以上のアリール基を有する場合に、2つ以上あるアリール基は同一であっても異なっていてもよい。
アリールスルホニウム化合物が必要に応じて有しているアルキル基は、炭素数1〜15の直鎖若しくは分岐状アルキル基が好ましく、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、t−ブチル基等を挙げることができる。
アリールスルホニウム化合物が必要に応じて有しているシクロアルキル基は、炭素数3〜15のシクロアルキル基が好ましく、例えば、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロヘキシル基等を挙げることができる。
201〜R203のアリール基、アルキル基、シクロアルキル基は、アルキル基(例えば炭素数1〜15)、シクロアルキル基(例えば炭素数3〜15)、アリール基(例えば炭素数6−から14)、アルコキシ基(例えば炭素数1〜15)、ハロゲン原子、水酸基、フェニルチオ基を置換基として有してもよい。好ましい置換基としては炭素数1〜12の直鎖若しくは分岐状アルキル基、炭素数3〜12のシクロアルキル基、炭素数1〜12の直鎖、分岐又は環状のアルコキシ基であり、特に好ましくは炭素数1〜4のアルキル基、炭素数1〜4のアルコキシ基である。置換基は、3つのR201〜R203のうちのいずれか1つに置換していてもよいし、3つ全てに置換していてもよい。また、R201〜R203がアリール基の場合に、置換基はアリール基のp−位に置換していることが好ましい。
(ZI−1)として好ましくは、R201〜R203が置換していてもよいフェニル基であるトリフェニルスルホニウム塩、またはR201〜R203のうち1つが置換していてもよいアリール基でR201〜R203のうち2つがアルキル基であるアリールジアルキルスルホニウム塩(2つのアルキル基は結合して環形成していてもよい)である。
The compound (ZI-1) is at least one of the aryl groups R 201 to R 203 in formula (ZI), arylsulfonium compound, i.e., a compound having arylsulfonium as a cation.
In the arylsulfonium compound, all of R 201 to R 203 may be an aryl group, or a part of R 201 to R 203 may be an aryl group, and the rest may be an alkyl group or a cycloalkyl group.
Examples of the arylsulfonium compound include triarylsulfonium compounds, diarylalkylsulfonium compounds, aryldialkylsulfonium compounds, diarylcycloalkylsulfonium compounds, and aryldicycloalkylsulfonium compounds.
The aryl group of the arylsulfonium compound is preferably an aryl group such as a phenyl group or a naphthyl group, or a heteroaryl group such as an indole residue or a pyrrole residue, more preferably a phenyl group or an indole residue. When the arylsulfonium compound has two or more aryl groups, the two or more aryl groups may be the same or different.
The alkyl group that the arylsulfonium compound has as necessary is preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 15 carbon atoms, such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an n-butyl group, sec- Examples thereof include a butyl group and a t-butyl group.
The cycloalkyl group that the arylsulfonium compound has as necessary is preferably a cycloalkyl group having 3 to 15 carbon atoms, and examples thereof include a cyclopropyl group, a cyclobutyl group, and a cyclohexyl group.
The aryl group, alkyl group, and cycloalkyl group of R 201 to R 203 are an alkyl group (for example, having 1 to 15 carbon atoms), a cycloalkyl group (for example, having 3 to 15 carbon atoms), an aryl group (for example, having 6 to 14 carbon atoms). ), An alkoxy group (for example, having 1 to 15 carbon atoms), a halogen atom, a hydroxyl group, or a phenylthio group as a substituent. Preferred substituents are linear or branched alkyl groups having 1 to 12 carbon atoms, cycloalkyl groups having 3 to 12 carbon atoms, and linear, branched or cyclic alkoxy groups having 1 to 12 carbon atoms, particularly preferably. They are a C1-C4 alkyl group and a C1-C4 alkoxy group. The substituent may be substituted with any one of the three R 201 to R 203 , or may be substituted with all three. When R 201 to R 203 are an aryl group, the substituent is preferably substituted at the p-position of the aryl group.
(ZI-1) as preferably, triphenylsulfonium salts R 201 to R 203 is a phenyl group optionally substituted or one is an aryl group which may be substituted of R 201 to R 203, R 201 two of to R 203 is a diarylcycloalkylsulfonium salt is an alkyl radical (the two alkyl groups may be ring formed by bonding).

次に、化合物(ZI−2)について説明する。
化合物(ZI−2)は、式(ZI)におけるR201〜R203が、各々独立に、芳香環を含有しない有機基を表す場合の化合物である。ここで芳香環とは、ヘテロ原子を含有する芳香族環も包含するものである。
201〜R203としての芳香環を含有しない有機基は、一般的に炭素数1〜30、好ましくは炭素数1〜20である。
201〜R203は、各々独立に、好ましくはアルキル基、シクロアルキル基、アリル基、ビニル基であり、更に好ましくは直鎖、分岐、環状2−オキソアルキル基、アルコキシカルボニルメチル基、特に好ましくは直鎖、分岐2−オキソアルキル基である。
Next, the compound (ZI-2) will be described.
Compound (ZI-2) is a compound in the case where R 201 to R 203 in formula (ZI) each independently represents an organic group containing no aromatic ring. Here, the aromatic ring includes an aromatic ring containing a hetero atom.
The organic group having no aromatic ring as R 201 to R 203 generally has 1 to 30 carbon atoms, preferably 1 to 20 carbon atoms.
R 201 to R 203 are each independently preferably an alkyl group, a cycloalkyl group, an allyl group, or a vinyl group, more preferably a linear, branched, cyclic 2-oxoalkyl group, or an alkoxycarbonylmethyl group, particularly preferably Is a linear, branched 2-oxoalkyl group.

201〜R203としてのアルキル基は、好ましくは、炭素数1〜10の直鎖若しくは分岐状アルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基)を挙げることができる。R201〜R203としてのアルキル基は、直鎖、分岐2−オキソアルキル基、アルコキシメチル基であることがより好ましい。
201〜R203としてのシクロアルキル基は、好ましくは、炭素数3〜10のシクロアルキル基(シクロペンチル基、シクロヘキシル基、ノルボニル基)を挙げることができる。R201〜R203としてのシクロアルキル基は、環状2−オキソアルキル基であることがより好ましい。
201〜R203としての直鎖、分岐、環状の2−オキソアルキル基は、好ましくは、上記のアルキル基、シクロアルキル基の2位に>C=Oを有する基を挙げることができる。
201〜R203としてのアルコキシカルボニルメチル基におけるアルコキシ基としては、
好ましくは炭素数1〜5のアルコキシ基(メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基、ペントキシ基)を挙げることができる。
201〜R203は、ハロゲン原子、アルコキシ基(例えば炭素数1〜5)、水酸基、シアノ基、ニトロ基等によって更に置換されていてもよい。
The alkyl group as R 201 to R 203 is preferably include a linear or branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms (e.g., methyl group, ethyl group, propyl group, butyl group, pentyl group) . The alkyl group as R 201 to R 203 may be linear, branched 2-oxoalkyl group, more preferably an alkoxymethyl group.
The cycloalkyl group as R 201 to R 203 is preferably, and a cycloalkyl group having 3 to 10 carbon atoms (e.g., cyclopentyl, cyclohexyl, norbornyl). The cycloalkyl group as R 201 to R 203 is more preferably a cyclic 2-oxoalkyl group.
Linear as R 201 to R 203, branched or cyclic 2-oxoalkyl group may preferably be a group having a 2-position> C = O in the above-described alkyl or cycloalkyl group.
The alkoxy group in the alkoxycarbonylmethyl group as R 201 to R 203,
Preferable examples include an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms (methoxy group, ethoxy group, propoxy group, butoxy group, pentoxy group).
R 201 to R 203 may be further substituted with a halogen atom, an alkoxy group (eg, having 1 to 5 carbon atoms), a hydroxyl group, a cyano group, a nitro group, or the like.

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

Figure 2008038118
Figure 2008038118

一般式(ZI−3)に於いて、
1c〜R5cは、各々独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基又はハロゲン原子を表す。
6c及びR7cは、各々独立に、水素原子、アルキル基又はシクロアルキル基を表す。
Rx及びRyは、各々独立に、アルキル基、シクロアルキル基、アリル基又はビニル基を表す。
1c〜R7c中のいずれか2つ以上、及びRxとRyは、それぞれ結合して環構造を形成しても良く、この環構造は、酸素原子、硫黄原子、エステル結合、アミド結合を含んでいてもよい。R1c〜R7c中のいずれか2つ以上、及びRxとRyが結合して形成する基としては、ブチレン基、ペンチレン基等を挙げることができる。
-は、非求核性アニオンを表し、一般式(I)に於ける、X-の非求核性アニオンと同様のものを挙げることができる。
In general formula (ZI-3),
R 1c to R 5c each independently represents a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkoxy group or a halogen atom.
R 6c and R 7c each independently represents a hydrogen atom, an alkyl group or a cycloalkyl group.
Rx and Ry each independently represents an alkyl group, a cycloalkyl group, an allyl group or a vinyl group.
Any two or more of R 1c to R 7c, and R x and R y may be bonded to each other to form a ring structure, the ring structure may contain an oxygen atom, a sulfur atom, an ester bond, an amide bond May be included. Examples of the group formed by combining any two or more of R 1c to R 7c and R x and R y include a butylene group and a pentylene group.
X represents a non-nucleophilic anion, and examples thereof include those similar to the non-nucleophilic anion of X in formula (I).

1c〜R7cとしてのアルキル基は、例えば、炭素数1〜20個の直鎖若しくは分岐状アルキル基、好ましくは、炭素数1〜12個の直鎖若しくは分岐状アルキル基(例えば、メチル基、エチル基、直鎖又は分岐プロピル基、直鎖又は分岐ブチル基、直鎖又は分岐ペンチル基)を挙げることができる。
1c〜R7cとしてのシクロアルキル基は、好ましくは、炭素数3〜8個のシクロアルキル基(例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基)を挙げることができる。
1c〜R5cとしてのアルコキシ基は、直鎖、分岐、環状のいずれであってもよく、例えば炭素数1〜10のアルコキシ基、好ましくは、炭素数1〜5の直鎖及び分岐アルコキシ基(例えば、メトキシ基、エトキシ基、直鎖又は分岐プロポキシ基、直鎖又は分岐ブトキシ基、直鎖又は分岐ペントキシ基)、炭素数3〜8の環状アルコキシ基(例えば、シクロペンチルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基)を挙げることができる。
好ましくはR1c〜R5cのうちいずれかが直鎖若しくは分岐状アルキル基、シクロアルキル基、又は直鎖、分岐、環状アルコキシ基であり、更に好ましくはR1c〜R5cの炭素数の和が2〜15である。これにより、より溶剤溶解性が向上し、保存時にパーティクルの発生が抑制される。
The alkyl group as R 1c to R 7c is, for example, a linear or branched alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 12 carbon atoms (for example, a methyl group). , Ethyl group, linear or branched propyl group, linear or branched butyl group, linear or branched pentyl group).
Preferable examples of the cycloalkyl group as R 1c to R 7c include a cycloalkyl group having 3 to 8 carbon atoms (for example, a cyclopentyl group and a cyclohexyl group).
The alkoxy group as R 1c to R 5c may be linear, branched or cyclic, for example, an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, preferably a linear or branched alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms. (For example, methoxy group, ethoxy group, linear or branched propoxy group, linear or branched butoxy group, linear or branched pentoxy group), C3-C8 cyclic alkoxy group (for example, cyclopentyloxy group, cyclohexyloxy group) ).
Preferably any one of R 1c to R 5c is a linear or branched alkyl group, a cycloalkyl group, or a linear, branched or cyclic alkoxy group, and more preferably the sum of the carbon number of R 1c to R 5c is 2-15. Thereby, solvent solubility improves more and generation | occurrence | production of a particle is suppressed at the time of a preservation | save.

x及びRyとしてのアルキル基は、R1c〜R7cとしてのアルキル基と同様のものを挙げることができる。Rx及びRyとしてのアルキル基は、直鎖若しくは分岐2−オキソアルキル基、アルコキシメチル基であることがより好ましい。
x及びRyとしてのシクロアルキル基は、R1c〜R7cとしてのシクロアルキル基と同様のものを挙げることができる。Rx及びRyとしてのシクロアルキル基は、環状2−オキソアルキル基であることがより好ましい。
直鎖若しくは分岐状アルキル基、環状2−オキソアルキル基は、R1c〜R7cとしてのアルキル基、シクロアルキル基の2位に>C=Oを有する基を挙げることができる。
アルコキシカルボニルメチル基におけるアルコキシ基については、R1c〜R5cとしてのアルコキシ基と同様のものを挙げることができる。
x、Ryは、好ましくは炭素数4個以上のアルキル基であり、より好ましくは6個以上、更に好ましくは8個以上のアルキル基である。
Examples of the alkyl group as R x and R y include the same alkyl groups as R 1c to R 7c . The alkyl group as R x and R y is more preferably a linear or branched 2-oxoalkyl group or an alkoxymethyl group.
The cycloalkyl group as R x and R y may be the same as the cycloalkyl group as R 1c to R 7c. The cycloalkyl group as R x and R y is more preferably a cyclic 2-oxoalkyl group.
Examples of the linear or branched alkyl group and the cyclic 2-oxoalkyl group include a group having> C═O at the 2-position of the alkyl group or cycloalkyl group as R 1c to R 7c .
Examples of the alkoxy group in the alkoxycarbonylmethyl group include the same alkoxy groups as R 1c to R 5c .
R x and R y are preferably an alkyl group having 4 or more carbon atoms, more preferably 6 or more, and still more preferably 8 or more.

前記一般式(ZII)及び(ZIII)に於いて、
204〜R207は、各々独立に、アリール基、アルキル基又はシクロアルキル基を表す。
204〜R207のアリール基としては、フェニル基、ナフチル基が好ましく、更に好ましくはフェニル基である。
204〜R207としてのアルキル基は、好ましくは、炭素数1〜10の直鎖若しくは分岐アルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基)を挙げることができる。
204〜R207としてのシクロアルキル基は、好ましくは、炭素数3〜10のシクロアルキル基(シクロペンチル基、シクロヘキシル基、ノルボニル基)を挙げることができる。
204〜R207は、置換基を有していてもよい。R204〜R207が有していてもよい置換基としては、例えば、アルキル基(例えば炭素数1〜15)、シクロアルキル基(例えば炭素数3〜15)、アリール基(例えば炭素数6〜15)、アルコキシ基(例えば炭素数1〜15)、ハロゲン原子、水酸基、フェニルチオ基等を挙げることができる。
-は、非求核性アニオンを表し、一般式(I)に於けるX-の非求核性アニオンと同様のものを挙げることができる。
In the general formulas (ZII) and (ZIII),
R 204 to R 207 each independently represents an aryl group, an alkyl group or a cycloalkyl group.
The aryl group of R 204 to R 207, a phenyl group, a naphthyl group, more preferably a phenyl group.
The alkyl group as R 204 to R 207 may preferably be mentioned a linear or branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms (e.g., methyl group, ethyl group, propyl group, butyl group, pentyl group).
The cycloalkyl group as R 204 to R 207 is preferably, and a cycloalkyl group having 3 to 10 carbon atoms (e.g., cyclopentyl, cyclohexyl, norbornyl).
R 204 to R 207 may have a substituent. The R 204 to R 207 are substituents which may have, for example, an alkyl group (for example, 1 to 15 carbon atoms), a cycloalkyl group (for example, 3 to 15 carbon atoms), an aryl group (e.g., 6 carbon atoms 15), alkoxy groups (for example, having 1 to 15 carbon atoms), halogen atoms, hydroxyl groups, phenylthio groups and the like.
X represents a non-nucleophilic anion, and examples thereof include the same as the non-nucleophilic anion of X − in formula (I).

活性光線又は放射線の照射により分解して酸を発生する化合物の内で好ましい化合物として、更に、下記一般式(ZIV)、(ZV)、(ZVI)で表される化合物を挙げることができる。   Among the compounds that decompose upon irradiation with actinic rays or radiation to generate acids, compounds represented by the following general formulas (ZIV), (ZV), and (ZVI) can be further exemplified.

Figure 2008038118
Figure 2008038118

一般式(ZIV)〜(ZVI)に於いて、
Ar3及びAr4は、各々独立に、アリール基を表す。
206は、アルキル基、シクロアルキル基又はアリール基を表す。
207及びR208は、各々独立に、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基又は電子吸引性基を表す。R207として、好ましくは、アリール基である。R208として、好ましくは、電子吸引性基であり、より好ましくは、シアノ基、フロロアルキル基である。
Aは、アルキレン基、アルケニレン基又はアリーレン基を表す。
In the general formulas (ZIV) to (ZVI),
Ar 3 and Ar 4 each independently represents an aryl group.
R 206 represents an alkyl group, a cycloalkyl group or an aryl group.
R 207 and R 208 each independently represents an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, or an electron-withdrawing group. R 207 is preferably an aryl group. R 208 is preferably an electron-withdrawing group, more preferably a cyano group or a fluoroalkyl group.
A represents an alkylene group, an alkenylene group or an arylene group.

活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物の内でより好ましくは、一般式(ZI)〜(ZIII)で表される化合物であり、更に好ましくは一般式(ZI)で表される化合物であり、特に好ましくは一般式(ZI−1)〜(ZI−3)で表される化合物である。
更に、活性光線又は放射線の照射により、下記一般式(AC1)〜(AC3)で表される酸を発生する化合物が好ましい。
Of the compounds that generate an acid upon irradiation with actinic rays or radiation, more preferred are compounds represented by general formulas (ZI) to (ZIII), and even more preferred are compounds represented by general formula (ZI). And particularly preferred are compounds represented by the general formulas (ZI-1) to (ZI-3).
Furthermore, the compound which generate | occur | produces the acid represented by the following general formula (AC1)-(AC3) by irradiation of actinic light or a radiation is preferable.

Figure 2008038118
Figure 2008038118

一般式(AC1)〜(AC3)に於ける、Rc1、Rc3〜Rc5は、一般式(AN1)〜(AN4)に於ける、Rc1、Rc3〜Rc5と同義である。 In formula (AC1) ~ (AC3), Rc 1, Rc 3 ~Rc 5 are in the general formula (AN1) ~ (AN4), and Rc 1, Rc 3 ~Rc 5 synonymous.

特に好ましい酸発生剤の様態としては、一般式(ZI)の構造において、X−が、前記(AN1)、(AN3)、(AN4)から選ばれるアニオンである化合物である。   A particularly preferred acid generator is a compound in which, in the structure of the general formula (ZI), X- is an anion selected from the above (AN1), (AN3), and (AN4).

活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物の中で、特に好ましいものの例を以下に挙げる。   Among the compounds that generate an acid upon irradiation with actinic rays or radiation, examples of particularly preferable compounds are listed below.

Figure 2008038118
Figure 2008038118

Figure 2008038118
Figure 2008038118

Figure 2008038118
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酸発生剤は、1種単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。2種以上を組み合わせて使用する際には、水素原子を除く全原子数が2以上異なる2種の有機酸を発生する化合物を組み合わせることが好ましい。
酸発生剤の組成物中の含量は、レジスト組成物の全固形分を基準として、0.1〜20質量%が好ましく、より好ましくは0.5〜10質量%、更に好ましくは1〜7質量%である。
An acid generator can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types. When two or more types are used in combination, it is preferable to combine two types of compounds that generate two types of organic acids that differ in the total number of atoms excluding hydrogen atoms by two or more.
The content of the acid generator in the composition is preferably 0.1 to 20% by mass, more preferably 0.5 to 10% by mass, and still more preferably 1 to 7% by mass, based on the total solid content of the resist composition. %.

(C)酸架橋剤
本発明のネガ型レジスト組成物には、酸架橋剤が使用される。
(C) Acid crosslinking agent An acid crosslinking agent is used in the negative resist composition of the present invention.

酸架橋剤としては、酸の作用によりアルカリ可溶性樹脂を架橋する化合物であればいずれも用いることができるが、以下の(1)〜(3)が好ましい。
(1)フェノール誘導体のヒドロキシメチル体、アルコキシメチル体、アシルオキシメチル体。
(2)N−ヒドロキシメチル基、N−アルコキシメチル基、N−アシルオキシメチル基を有する化合物。
(3)エポキシ基を有する化合物。
Any acid crosslinking agent can be used as long as it is a compound that crosslinks an alkali-soluble resin by the action of an acid, but the following (1) to (3) are preferred.
(1) Hydroxymethyl, alkoxymethyl, and acyloxymethyl forms of phenol derivatives.
(2) A compound having an N-hydroxymethyl group, an N-alkoxymethyl group, or an N-acyloxymethyl group.
(3) A compound having an epoxy group.

アルコキシメチル基としては炭素数6個以下、アシルオキシメチル基としては炭素数6個以下が好ましい。   The alkoxymethyl group preferably has 6 or less carbon atoms, and the acyloxymethyl group preferably has 6 or less carbon atoms.

これらの酸架橋剤の内、特に好ましいものを以下に挙げる。   Among these acid crosslinking agents, particularly preferred are listed below.

Figure 2008038118
Figure 2008038118

式中、L1〜L8は、同じであっても異なっていてもよく、水素原子、ヒドロキシメチル基、メトキシメチル基、エトキシメチル基又は炭素数1〜6個のアルキル基を示す。 In the formula, L 1 to L 8 may be the same or different and each represents a hydrogen atom, a hydroxymethyl group, a methoxymethyl group, an ethoxymethyl group, or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms.

酸架橋剤は、ネガ型レジスト組成物の固形分中、通常3〜70質量%、好ましくは5〜50質量%の添加量で用いられる。   The acid crosslinking agent is used in an amount of usually 3 to 70% by mass, preferably 5 to 50% by mass, in the solid content of the negative resist composition.

アルカリ可溶性基、親水基及び酸分解性基から選ばれるすくなくとも1つを有する、分子量3000以下の溶解制御化合物
本発明のレジスト組成物には、アルカリ可溶性基、親水基及び酸分解性基から選ばれるすくなくとも1つを有する、分子量3000以下の溶解制御化合物(以下、「溶解制御化合物」ともいう)を加えてもよい。
溶解制御化合物としては、カルボキシル基、スルホニルイミド基、α位がフロロアルキル基で置換された水酸基などのようなアルカリ可溶性基を有する化合物、水酸基やラクトン基、シアノ基、アミド基、ピロリドン基、スルホンアミド基、などの親水性基を有する化合物、または酸分解性基を有する化合物が好ましい。酸分解性基としては、カルボキシル基あるいは水酸基を酸分解性基保護基で保護した基が好ましい。溶解制御化合物としては220nm以下の透過性を低下させないため、芳香環を含有しない化合物を用いるか、芳香環を有する化合物を組成物の固形分に対し20wt%以下の添加量で用いることが好ましい。
好ましい溶解制御化合物としてはアダマンタン(ジ)カルボン酸、ノルボルナンカルボン酸、コール酸などの脂環炭化水素構造を有するカルボン酸化合物、またはそのカルボン酸を酸分解性保護基で保護した化合物、糖類などのポリオール、またはその水酸基を酸分解性保護基で保護した化合物が好ましい。
A dissolution control compound having a molecular weight of 3000 or less, having at least one selected from an alkali-soluble group, a hydrophilic group and an acid-decomposable group. The resist composition of the present invention is selected from an alkali-soluble group, a hydrophilic group and an acid-decomposable group. A dissolution controlling compound having a molecular weight of 3000 or less (hereinafter also referred to as “solubility controlling compound”) having at least one may be added.
Examples of the dissolution control compound include a carboxyl group, a sulfonylimide group, a compound having an alkali-soluble group such as a hydroxyl group substituted at the α-position with a fluoroalkyl group, a hydroxyl group, a lactone group, a cyano group, an amide group, a pyrrolidone group, a sulfone group. A compound having a hydrophilic group such as an amide group or a compound having an acid-decomposable group is preferred. The acid-decomposable group is preferably a group in which a carboxyl group or a hydroxyl group is protected with an acid-decomposable protecting group. In order not to lower the permeability of 220 nm or less as the dissolution control compound, it is preferable to use a compound that does not contain an aromatic ring, or to use a compound having an aromatic ring in an amount of 20 wt% or less based on the solid content of the composition.
Preferred dissolution control compounds include carboxylic acid compounds having an alicyclic hydrocarbon structure such as adamantane (di) carboxylic acid, norbornane carboxylic acid, and cholic acid, or compounds obtained by protecting the carboxylic acid with an acid-decomposable protecting group, such as saccharides. A polyol or a compound having its hydroxyl group protected with an acid-decomposable protecting group is preferred.

溶解制御化合物の分子量は、3000以下であり、好ましくは300〜3000、更に好ましくは500〜2500である。   The molecular weight of the dissolution controlling compound is 3000 or less, preferably 300 to 3000, and more preferably 500 to 2500.

溶解制御化合物の添加量は、レジスト組成物の固形分に対し、好ましくは3〜40質量%であり、より好ましくは5〜20質量%である。   The addition amount of the dissolution control compound is preferably 3 to 40% by mass, more preferably 5 to 20% by mass, based on the solid content of the resist composition.

以下に溶解制御化合物の具体例を示すが、本発明はこれらに限定されない。   Specific examples of the dissolution control compound are shown below, but the present invention is not limited thereto.

Figure 2008038118
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塩基性化合物
本発明のレジスト組成物は、露光から加熱までの経時による性能変化を低減あるいは、露光によって発生した酸の膜中拡散性を制御するために、塩基性化合物を含有することが好ましい。
Basic Compound The resist composition of the present invention preferably contains a basic compound in order to reduce the change in performance over time from exposure to heating or to control the diffusibility of the acid generated by exposure in the film.

塩基性化合物としては含窒素塩基性化合物、オニウム塩化合物を挙げることができる。
好ましい含窒素塩基性化合物の構造として、下記一般式(A)〜(E)で示される部分構造を有する化合物を挙げることができる。
Examples of basic compounds include nitrogen-containing basic compounds and onium salt compounds.
Preferred examples of the structure of the nitrogen-containing basic compound include compounds having partial structures represented by the following general formulas (A) to (E).

Figure 2008038118
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一般式(A)に於いて、
250、R251及びR252は、各々独立に、水素原子、炭素数1〜20のアルキル、炭素数3〜20のシクロアルキル基又は炭素数6〜20のアリール基であり、R250とR251は互いに結合して環を形成してもよい。これらは、置換基を有していてもよく、置換基を有するアルキル基及びシクロアルキル基としては、炭素数1〜20のアミノアルキル基又は炭素数3〜20のアミノシクロアルキル基、炭素数1〜20のヒドロキシアルキル基又は炭素数3〜20のヒドロキシシクロアルキル基が好ましい。
また、これらはアルキル鎖中に酸素原子、硫黄原子、窒素原子を含んでも良い。
一般式(E)に於いて、
253、R254、R255及びR256は、各々独立に、炭素数1〜6のアルキル基又は炭素数3〜6のシクロアルキル基を示す。
In general formula (A),
R 250, R 251 and R 252 are each independently a hydrogen atom, an alkyl having 1 to 20 carbon atoms, a cycloalkyl group or an aryl group having 6 to 20 carbon atoms having 3 to 20 carbon atoms, R 250 and R 251 may be bonded to each other to form a ring. These may have a substituent. Examples of the alkyl group and cycloalkyl group having a substituent include an aminoalkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an aminocycloalkyl group having 3 to 20 carbon atoms, and 1 carbon atom. A -20 hydroxyalkyl group or a C3-C20 hydroxycycloalkyl group is preferred.
These may contain an oxygen atom, a sulfur atom, or a nitrogen atom in the alkyl chain.
In general formula (E),
R 253 , R 254 , R 255 and R 256 each independently represent an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms or a cycloalkyl group having 3 to 6 carbon atoms.

好ましい化合物として、グアニジン、アミノピロリジン、ピラゾール、ピラゾリン、ピペラジン、アミノモルホリン、アミノアルキルモルフォリン、ピペリジンを挙げることができ、置換基を有していてもよい。更に好ましい化合物として、イミダゾール構造、ジアザビシクロ構造、オニウムヒドロキシド構造、オニウムカルボキシレート構造、トリアルキルアミン構造、アニリン構造又はピリジン構造を有する化合物、水酸基及び/又はエーテル結合を有するアルキルアミン誘導体、水酸基及び/又はエーテル結合を有するアニリン誘導体等を挙げることができる。   Preferable compounds include guanidine, aminopyrrolidine, pyrazole, pyrazoline, piperazine, aminomorpholine, aminoalkylmorpholine, and piperidine, and may have a substituent. More preferred compounds include compounds having an imidazole structure, diazabicyclo structure, onium hydroxide structure, onium carboxylate structure, trialkylamine structure, aniline structure or pyridine structure, alkylamine derivatives having a hydroxyl group and / or an ether bond, hydroxyl groups and / or Or the aniline derivative which has an ether bond etc. can be mentioned.

イミダゾール構造を有する化合物としては、イミダゾール、2、4、5−トリフェニルイミダゾール、ベンズイミダゾール等を挙げることができる。ジアザビシクロ構造を有する化合物としては、1、4−ジアザビシクロ[2,2,2]オクタン、1、5−ジアザビシクロ[4,3,0]ノナ−5−エン、1、8−ジアザビシクロ[5,4,0]ウンデカ−7−エン等を挙げることができる。オニウムヒドロキシド構造を有する化合物としては、トリアリールスルホニウムヒドロキシド、フェナシルスルホニウムヒドロキシド、2−オキソアルキル基を有するスルホニウムヒドロキシド、具体的にはトリフェニルスルホニウムヒドロキシド、トリス(t−ブチルフェニル)スルホニウムヒドロキシド、ビス(t−ブチルフェニル)ヨードニウムヒドロキシド、フェナシルチオフェニウムヒドロキシド、2−オキソプロピルチオフェニウムヒドロキシド等を挙げることができる。オニウムカルボキシレート構造を有する化合物としては、オニウムヒドロキシド構造を有する化合物のアニオン部がカルボキシレートになったものであり、例えばアセテート、アダマンタン−1−カルボキシレート、パーフロロアルキルカルボキシレート等を挙げることができる。トリアルキルアミン構造を有する化合物としては、トリ(n−ブチル)アミン、トリ(n−オクチル)アミン等を挙げることができる。アニリン化合物としては、2,6−ジイソプロピルアニリン、N,N−ジメチルアニリン等を挙げることができる。水酸基及び/又はエーテル結合を有するアルキルアミン誘導体としては、エタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、トリス(メトキシエトキシエチル)アミン等を挙げることができる。水酸基及び/又はエーテル結合を有するアニリン誘導体としては、N,N−ビス(ヒドロキシエチル)アニリン等を挙げることができる。   Examples of the compound having an imidazole structure include imidazole, 2,4,5-triphenylimidazole, and benzimidazole. Examples of the compound having a diazabicyclo structure include 1,4-diazabicyclo [2,2,2] octane, 1,5-diazabicyclo [4,3,0] non-5-ene, and 1,8-diazabicyclo [5,4. 0] undec-7-ene and the like. Examples of the compound having an onium hydroxide structure include triarylsulfonium hydroxide, phenacylsulfonium hydroxide, sulfonium hydroxide having a 2-oxoalkyl group, specifically, triphenylsulfonium hydroxide, tris (t-butylphenyl) Examples thereof include sulfonium hydroxide, bis (t-butylphenyl) iodonium hydroxide, phenacylthiophenium hydroxide, and 2-oxopropylthiophenium hydroxide. Examples of the compound having an onium carboxylate structure are compounds in which the anion portion of the compound having an onium hydroxide structure is converted to a carboxylate, and examples thereof include acetate, adamantane-1-carboxylate, and perfluoroalkylcarboxylate. it can. Examples of the compound having a trialkylamine structure include tri (n-butyl) amine and tri (n-octyl) amine. Examples of aniline compounds include 2,6-diisopropylaniline and N, N-dimethylaniline. Examples of the alkylamine derivative having a hydroxyl group and / or an ether bond include ethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, and tris (methoxyethoxyethyl) amine. Examples of aniline derivatives having a hydroxyl group and / or an ether bond include N, N-bis (hydroxyethyl) aniline.

これらの塩基性化合物は、単独であるいは2種以上で用いられる。塩基性化合物の使用量は、レジスト組成物の固形分を基準として、通常0.001〜10質量%、好ましくは0.01〜5質量%である。十分な添加効果を得る上で0.001質量%以上が好ましく、感度や非露光部の現像性の点で10質量%以下が好ましい。   These basic compounds are used alone or in combination of two or more. The usage-amount of a basic compound is 0.001-10 mass% normally based on solid content of a resist composition, Preferably it is 0.01-5 mass%. In order to obtain a sufficient addition effect, 0.001% by mass or more is preferable, and 10% by mass or less is preferable in terms of sensitivity and developability of the non-exposed area.

フッ素及び/又はシリコン系界面活性剤
本発明のレジスト組成物は、更に、フッ素及び/又はシリコン系界面活性剤(フッ素系界面活性剤、シリコン系界面活性剤及びフッ素原子と珪素原子の両方を含有する界面活性
剤)のいずれか、あるいは2種以上を含有することが好ましい。
本発明のレジスト組成物がフッ素及び/又はシリコン系界面活性剤を含有することにより、250nm以下、特に220nm以下の露光光源の使用時に、良好な感度及び解像度で、密着性及び現像欠陥の少ないレジストパターンを与えることが可能となる。
Fluorine and / or silicon surfactant The resist composition of the present invention further contains fluorine and / or silicon surfactant (fluorine surfactant, silicon surfactant and both fluorine atoms and silicon atoms). Or a combination of two or more surfactants.
When the resist composition of the present invention contains fluorine and / or a silicon-based surfactant, a resist having low adhesion and development defects with good sensitivity and resolution when using an exposure light source of 250 nm or less, particularly 220 nm or less. A pattern can be given.

これらのフッ素及び/又はシリコン系界面活性剤として、例えば特開昭62−36663号公報、特開昭61−226746号公報、特開昭61−226745号公報、特開昭62−170950号公報、特開昭63−34540号公報、特開平7−230165号公報、特開平8−62834号公報、特開平9−54432号公報、特開平9−5988号公報、特開2002−277862号公報、米国特許第5405720号明細書、同5360692号明細書、同5529881号明細書、同5296330号明細書、同5436098号明細書、同5576143号明細書、同5294511号明細書、同5824451号明細書記載の界面活性剤を挙げることができ、下記市販の界面活性剤をそのまま用いることもできる。   Examples of these fluorine and / or silicon surfactants include, for example, JP-A No. 62-36663, JP-A No. 61-226746, JP-A No. 61-226745, JP-A No. 62-170950, JP 63-34540 A, JP 7-230165 A, JP 8-62834 A, JP 9-54432 A, JP 9-5988 A, JP 2002-277862 A, US Patent Nos. 5,405,720, 5,360,692, 5,529,881, 5,296,330, 5,436,098, 5,576,143, 5,294,511, 5,824,451 Surfactant can be mentioned, The following commercially available surfactant can also be used as it is.

使用できる市販の界面活性剤として、例えばエフトップEF301、EF303、(新秋田化成(株)製)、フロラードFC430、431(住友スリーエム(株)製)、メガファックF171、F173、F176、F189、R08(大日本インキ化学工業(株)製)、サーフロンS−382、SC101、102、103、104、105、106(旭硝子(株)製)、トロイゾルS−366(トロイケミカル(株)製)等のフッ素系界面活性剤又はシリコン系界面活性剤を挙げることができる。またポリシロキサンポリマーKP−341(信越化学工業(株)製)もシリコン系界面活性剤として用いることができる。   Examples of commercially available surfactants that can be used include F-top EF301, EF303 (manufactured by Shin-Akita Kasei Co., Ltd.), Florard FC430, 431 (manufactured by Sumitomo 3M Co., Ltd.), MegaFuck F171, F173, F176, F189, R08 (Dainippon Ink Chemical Co., Ltd.), Surflon S-382, SC101, 102, 103, 104, 105, 106 (Asahi Glass Co., Ltd.), Troisol S-366 (Troy Chemical Co., Ltd.), etc. Fluorine type surfactant or silicon type surfactant can be mentioned. Polysiloxane polymer KP-341 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) can also be used as a silicon-based surfactant.

また、界面活性剤としては、上記に示すような公知のものの他に、テロメリゼーション法(テロマー法ともいわれる)もしくはオリゴメリゼーション法(オリゴマー法ともいわれる)により製造されたフルオロ脂肪族化合物から導かれたフルオロ脂肪族基を有する重合体を用いた界面活性剤を用いることが出来る。フルオロ脂肪族化合物は、特開2002−90991号公報に記載された方法によって合成することが出来る。   In addition to the known surfactants described above, surfactants are derived from fluoroaliphatic compounds produced by the telomerization method (also referred to as the telomer method) or the oligomerization method (also referred to as the oligomer method). A surfactant using a polymer having a fluoroaliphatic group can be used. The fluoroaliphatic compound can be synthesized by the method described in JP-A-2002-90991.

フルオロ脂肪族基を有する重合体としては、フルオロ脂肪族基を有するモノマーと(ポリ(オキシアルキレン))アクリレート及び/又は(ポリ(オキシアルキレン))メタクリレートとの共重合体が好ましく、不規則に分布していても、ブロック共重合していてもよい。また、ポリ(オキシアルキレン)基としては、ポリ(オキシエチレン)基、ポリ(オキシプロピレン)基、ポリ(オキシブチレン)基などが挙げられ、また、ポリ(オキシエチレンとオキシプロピレンとオキシエチレンとのブロック連結体)やポリ(オキシエチレンとオキシプロピレンとのブロック連結体)など同じ鎖長内に異なる鎖長のアルキレンを有するようなユニットでもよい。さらに、フルオロ脂肪族基を有するモノマーと(ポリ(オキシアルキレン))アクリレート(又はメタクリレート)との共重合体は2元共重合体ばかりでなく、異なる2種以上のフルオロ脂肪族基を有するモノマーや、異なる2種以上の(ポリ(オキシアルキレン))アクリレート(又はメタクリレート)などを同時に共重合した3元系以上の共重合体でもよい。   As the polymer having a fluoroaliphatic group, a copolymer of a monomer having a fluoroaliphatic group and (poly (oxyalkylene)) acrylate and / or (poly (oxyalkylene)) methacrylate is preferable and distributed irregularly. It may be block copolymerized. Examples of the poly (oxyalkylene) group include a poly (oxyethylene) group, a poly (oxypropylene) group, a poly (oxybutylene) group, and the like, and a poly (oxyethylene, oxypropylene, and oxyethylene group). A unit having different chain lengths in the same chain length, such as a block link) or poly (block link of oxyethylene and oxypropylene) may be used. Furthermore, a copolymer of a monomer having a fluoroaliphatic group and (poly (oxyalkylene)) acrylate (or methacrylate) is not only a binary copolymer but also a monomer having two or more different fluoroaliphatic groups, Further, it may be a ternary or higher copolymer obtained by simultaneously copolymerizing two or more different (poly (oxyalkylene)) acrylates (or methacrylates).

例えば、市販の界面活性剤として、メガファックF178、F−470、F−473、F−475、F−476、F−472(大日本インキ化学工業(株)製)を挙げることができる。さらに、C613基を有するアクリレート(又はメタクリレート)と(ポリ(オキシアルキレン))アクリレート(又はメタクリレート)との共重合体、C613基を有するアクリレート(又はメタクリレート)と(ポリ(オキシエチレン))アクリレート(又はメタクリレート)と(ポリ(オキシプロピレン))アクリレート(又はメタクリレート)との共重合体、C817基を有するアクリレート(又はメタクリレート)と(ポリ(オキシアルキレン))アクリレート(又はメタクリレート)との共重合体、C817基を
有するアクリレート(又はメタクリレート)と(ポリ(オキシエチレン))アクリレート(又はメタクリレート)と(ポリ(オキシプロピレン))アクリレート(又はメタクリレート)との共重合体、などを挙げることができる。
Examples of commercially available surfactants include Megafac F178, F-470, F-473, F-475, F-476, and F-472 (Dainippon Ink Chemical Co., Ltd.). Further, a copolymer of an acrylate (or methacrylate) having a C 6 F 13 group and (poly (oxyalkylene)) acrylate (or methacrylate), an acrylate (or methacrylate) having a C 6 F 13 group and (poly (oxy) (Ethylene)) acrylate (or methacrylate) and (poly (oxypropylene)) acrylate (or methacrylate) copolymer, acrylate (or methacrylate) and (poly (oxyalkylene)) acrylate having C 8 F 17 groups (or Copolymer of acrylate (or methacrylate), (poly (oxyethylene)) acrylate (or methacrylate), and (poly (oxypropylene)) acrylate (or methacrylate) having a C 8 F 17 group Coalesce, etc. Can.

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

溶剤
本発明のレジスト組成物は、各成分を所定の溶剤に溶解して用いる。
使用し得る溶剤としては、例えば、エチレンジクロライド、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、2−ヘプタノン、γ−ブチロラクトン、メチルエチルケトン、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、2−メトキシエチルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、トルエン、酢酸エチル、乳酸メチル、乳酸エチル、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、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、ピルビン酸プロピル、N,N−ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、N−メチルピロリドン、テトラヒドロフラン等の有機溶剤を挙げることができる。
Solvent The resist composition of the present invention is used by dissolving each component in a predetermined solvent.
Examples of solvents that can be used include ethylene dichloride, cyclohexanone, cyclopentanone, 2-heptanone, γ-butyrolactone, methyl ethyl ketone, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, 2-methoxyethyl acetate, ethylene glycol monoethyl ether. Acetate, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, toluene, ethyl acetate, methyl lactate, ethyl lactate, methyl methoxypropionate, ethyl ethoxypropionate, methyl pyruvate, ethyl pyruvate, propyl pyruvate, N, N- Examples include organic solvents such as dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, N-methylpyrrolidone, and tetrahydrofuran. Kill.

本発明において、溶剤としては、単独で用いても混合して用いても良いが、異なる官能基を有する2種以上の溶剤を含有する混合溶剤を用いることが好ましい。これにより素材の溶解性が高まり、経時におけるパーティクルの発生が抑制できるだけでなく、良好なパターンプロファイルが得られる。溶剤が含有する好ましい官能基としては、エステル基、ラクトン基、水酸基、ケトン基、カーボネート基が挙げられる。異なる官能基を有する混合溶剤としては以下の(S1)〜(S5)の混合溶剤が好ましい。
(S1)水酸基を含有する溶剤と、水酸基を含有しない溶剤とを混合した混合溶剤、
(S2)エステル構造を有する溶剤とケトン構造を有する溶剤とを混合した混合溶剤、
(S3)エステル構造を有する溶剤とラクトン構造を有する溶剤とを混合した混合溶剤、
(S4)エステル構造を有する溶剤とラクトン構造を有する溶剤と水酸基を含有する溶剤とを混合した混合溶剤、
(S5)エステル構造を有する溶剤とカーボネート構造を有する溶剤と水酸基を含有する混合溶剤。
これによりレジスト液保存時のパーティクル発生を軽減でき、また、塗布時の欠陥の発生を抑制することができる。
In the present invention, the solvent may be used alone or mixed, but it is preferable to use a mixed solvent containing two or more kinds of solvents having different functional groups. As a result, the solubility of the material is increased, and not only the generation of particles over time can be suppressed, but also a good pattern profile can be obtained. Preferable functional groups contained in the solvent include ester groups, lactone groups, hydroxyl groups, ketone groups, and carbonate groups. As the mixed solvent having different functional groups, the following mixed solvents (S1) to (S5) are preferable.
(S1) a mixed solvent obtained by mixing a solvent containing a hydroxyl group and a solvent not containing a hydroxyl group,
(S2) a mixed solvent obtained by mixing a solvent having an ester structure and a solvent having a ketone structure;
(S3) a mixed solvent obtained by mixing a solvent having an ester structure and a solvent having a lactone structure;
(S4) a mixed solvent obtained by mixing a solvent having an ester structure, a solvent having a lactone structure, and a solvent containing a hydroxyl group;
(S5) A mixed solvent containing a solvent having an ester structure, a solvent having a carbonate structure, and a hydroxyl group.
As a result, the generation of particles during storage of the resist solution can be reduced, and the generation of defects during application can be suppressed.

水酸基を含有する溶剤としては、例えば、エチレングリコール、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、乳酸エチル等を挙げることができ、これらの内でプロピレングリコールモノメチルエーテル、乳酸エチルが特に好ましい。
水酸基を含有しない溶剤としては、例えば、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチルエトキシプロピオネート、2−ヘプタノン、γ−ブチロラクトン、シクロヘキサノン、酢酸ブチル、N−メチルピロリドン、N,N−ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド等を挙げることができ、これらの内で、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチルエトキシプロピオネート、2−ヘプタノン、γ−ブチロラクトン、シクロヘキサノン、酢酸ブチルが特に好ましく、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチルエトキシプロピオネート、2−ヘプタノン、シクロヘキサノンが特に好ましい。
ケトン構造を有する溶剤としてはシクロヘキサノン、2−ヘプタノンなどが挙げられ、好ましくはシクロヘキサノンである。
エステル構造を有する溶剤として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、エチルエトキシプロピオネート、酢酸ブチルなどが挙げられ、好ましく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である。
ラクトン構造を有する溶剤としてはγ−ブチロラクトンが挙げられる。
カーボネート構造を有する溶剤としてはプロピレンカーボネート、エチレンカーボネートが挙げられ、好ましくはプロピレンカーボネートである。
Examples of the solvent containing a hydroxyl group include ethylene glycol, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, propylene glycol, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, ethyl lactate, and the like. Particularly preferred are propylene glycol monomethyl ether and ethyl lactate.
Examples of the solvent not containing a hydroxyl group include propylene glycol monomethyl ether acetate, ethyl ethoxypropionate, 2-heptanone, γ-butyrolactone, cyclohexanone, butyl acetate, N-methylpyrrolidone, N, N-dimethylacetamide, dimethyl sulfoxide and the like. Among these, propylene glycol monomethyl ether acetate, ethyl ethoxypropionate, 2-heptanone, γ-butyrolactone, cyclohexanone, and butyl acetate are particularly preferred, and propylene glycol monomethyl ether acetate, ethyl ethoxypropionate. 2-heptanone and cyclohexanone are particularly preferred.
Examples of the solvent having a ketone structure include cyclohexanone and 2-heptanone, and cyclohexanone is preferable.
Examples of the solvent having an ester structure include propylene glycol monomethyl ether acetate, ethyl ethoxypropionate, and butyl acetate, and propylene glycol monomethyl ether acetate is preferable.
Examples of the solvent having a lactone structure include γ-butyrolactone.
Examples of the solvent having a carbonate structure include propylene carbonate and ethylene carbonate, with propylene carbonate being preferred.

水酸基を含有する溶剤と水酸基を含有しない溶剤との混合比(質量)は、1/99〜99/1、好ましくは10/90〜90/10、更に好ましくは20/80〜60/40である。水酸基を含有しない溶剤を50質量%以上含有する混合溶剤が塗布均一性の点で特に好ましい。
エステル構造を有する溶剤とケトン構造を有する溶剤との混合比(質量)は、1/99〜99/1、好ましくは10/90〜90/10、更に好ましくは40/60〜80/20である。エステル構造を有する溶剤を50質量%以上含有する混合溶剤が塗布均一性の点で特に好ましい。
エステル構造を有する溶剤とラクトン構造を有する溶剤との混合比(質量)は、70/30〜99/1、好ましくは80/20〜99/1、更に好ましくは90/10〜99/1である。エステル構造を有する溶剤を70質量%以上含有する混合溶剤が経時安定性の点で特に好ましい。
エステル構造を有する溶剤とラクトン構造を有する溶剤と水酸基を含有する溶剤を混合する際は、エステル構造を有する溶剤を30〜80質量%、ラクトン構造を有する溶剤を1〜20質量%、水酸基を含有する溶剤を10〜60質量%含有することが好ましい。
エステル構造を有する溶剤とカーボネート構造を有する溶剤と水酸基を含有する溶剤を混合する際は、エステル構造を有する溶剤を30〜80質量%、カーボネート構造を有する溶剤を1〜20質量%、水酸基を含有する溶剤を10〜60質量%含有することが好ましい。
The mixing ratio (mass) of the solvent containing a hydroxyl group and the solvent not containing a hydroxyl group is 1/99 to 99/1, preferably 10/90 to 90/10, more preferably 20/80 to 60/40. . A mixed solvent containing 50% by mass or more of a solvent not containing a hydroxyl group is particularly preferred from the viewpoint of coating uniformity.
The mixing ratio (mass) of the solvent having an ester structure and the solvent having a ketone structure is 1/99 to 99/1, preferably 10/90 to 90/10, and more preferably 40/60 to 80/20. . A mixed solvent containing 50% by mass or more of a solvent having an ester structure is particularly preferable from the viewpoint of coating uniformity.
The mixing ratio (mass) of the solvent having an ester structure and the solvent having a lactone structure is 70/30 to 99/1, preferably 80/20 to 99/1, and more preferably 90/10 to 99/1. . A mixed solvent containing 70% by mass or more of a solvent having an ester structure is particularly preferable from the viewpoint of stability over time.
When mixing a solvent having an ester structure, a solvent having a lactone structure, and a solvent containing a hydroxyl group, the solvent having an ester structure is 30 to 80% by mass, the solvent having a lactone structure is 1 to 20% by mass, and the hydroxyl group is contained. It is preferable to contain 10-60 mass% of solvent to do.
When mixing a solvent having an ester structure, a solvent having a carbonate structure, and a solvent containing a hydroxyl group, the solvent having an ester structure is 30 to 80% by mass, the solvent having a carbonate structure is 1 to 20% by mass, and the hydroxyl group is contained. It is preferable to contain 10-60 mass% of solvent to do.

これら溶剤の好ましい様態としては、アルキレングリコールモノアルキルエーテルカルボキシレート(好ましく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)を含有する溶剤であり、より好ましくは、アルキレングリコールモノアルキルエーテルカルボキシレートと、他の溶剤の混合溶剤であり、他の溶剤が水酸基、ケトン基、ラクトン基、エステル基、エーテル基、カーボネート基から選ばれる官能基を少なくとも1つ有する溶剤から選ばれる少なくとも1種類の溶剤である。特に好ましい混合溶剤は、乳酸エチル、γブチロラクトン、プロピレングリコールモノメチルエーテル、酢酸ブチル、シクロヘキサノンから選ばれる少なくとも1種類と、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートの混合溶剤である。
最適な溶剤を選択することにより現像欠陥性能を改良することができる。
A preferable embodiment of these solvents is a solvent containing an alkylene glycol monoalkyl ether carboxylate (preferably propylene glycol monomethyl ether acetate), more preferably a mixed solvent of an alkylene glycol monoalkyl ether carboxylate and another solvent. And the other solvent is at least one solvent selected from solvents having at least one functional group selected from a hydroxyl group, a ketone group, a lactone group, an ester group, an ether group, and a carbonate group. A particularly preferable mixed solvent is a mixed solvent of at least one selected from ethyl lactate, γ-butyrolactone, propylene glycol monomethyl ether, butyl acetate, and cyclohexanone, and propylene glycol monomethyl ether acetate.
The development defect performance can be improved by selecting an optimum solvent.

<その他の添加剤>
本発明のレジスト組成物には、必要に応じてさらに染料、可塑剤、前記フッ素及び/又はシリコン系界面活性剤以外の界面活性剤、光増感剤、及び現像液に対する溶解性を促進させる化合物等を含有させることができる。
<Other additives>
In the resist composition of the present invention, if necessary, a dye, a plasticizer, a surfactant other than the fluorine and / or silicon surfactant, a photosensitizer, and a compound that promotes solubility in a developer. Etc. can be contained.

本発明で使用できる現像液に対する溶解促進性化合物は、フェノール性OH基を2個以上、又はカルボキシ基を1個以上有する分子量1,000以下の低分子化合物である。カルボキシ基を有する場合は脂環族又は脂肪族化合物が好ましい。   The dissolution accelerating compound for the developer that can be used in the present invention is a low molecular weight compound having a molecular weight of 1,000 or less and having two or more phenolic OH groups or one or more carboxy groups. When it has a carboxy group, an alicyclic or aliphatic compound is preferable.

これら溶解促進性化合物の好ましい添加量は、酸分解性樹脂に対して2〜50質量%であり、さらに好ましくは5〜30質量%である。現像残渣抑制、現像時パターン変形防止の点で50質量%以下が好ましい。   A preferable addition amount of these dissolution promoting compounds is 2 to 50% by mass, and more preferably 5 to 30% by mass with respect to the acid-decomposable resin. The amount is preferably 50% by mass or less from the viewpoint of suppressing development residue and preventing pattern deformation during development.

このような分子量1000以下のフェノール化合物は、例えば、特開平4−122938号、特開平2−28531号、米国特許第4916210号、欧州特許第219294号等に記載の方法を参考にして、当業者において容易に合成することができる。   Such phenolic compounds having a molecular weight of 1000 or less can be obtained by referring to methods described in, for example, JP-A-4-1222938, JP-A-2-28531, U.S. Pat. No. 4,916,210, European Patent 219294, and the like. Can be easily synthesized.

カルボキシル基を有する脂環族、又は脂肪族化合物の具体例としてはコール酸、デオキシコール酸、リトコール酸などのステロイド構造を有するカルボン酸誘導体、アダマンタンカルボン酸誘導体、アダマンタンジカルボン酸、シクロヘキサンカルボン酸、シクロヘキサンジカルボン酸などが挙げられるがこれらに限定されるものではない。   Specific examples of alicyclic or aliphatic compounds having a carboxyl group include carboxylic acid derivatives having a steroid structure such as cholic acid, deoxycholic acid, lithocholic acid, adamantane carboxylic acid derivatives, adamantane dicarboxylic acid, cyclohexane carboxylic acid, cyclohexane Examples thereof include, but are not limited to, dicarboxylic acids.

本発明においては、フッ素及び/又はシリコン系界面活性剤以外の他の界面活性剤を加えることもできる。具体的には、ポリオキシエチレンアルキルエーテル類、ポリオキシエチレンアルキルアリルエーテル類、ポリオキシエチレン・ポリオキシプロピレンブロックコポリマー類、ソルビタン脂肪族エステル類、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪族エステル類等のノニオン系界面活性剤を挙げることができる。   In the present invention, other surfactants than fluorine and / or silicon surfactants can be added. Specifically, nonionic interfaces such as polyoxyethylene alkyl ethers, polyoxyethylene alkyl allyl ethers, polyoxyethylene / polyoxypropylene block copolymers, sorbitan aliphatic esters, polyoxyethylene sorbitan aliphatic esters, etc. Mention may be made of activators.

これらの界面活性剤は単独で添加してもよいし、また、いくつかの組み合わせで添加することもできる。   These surfactants may be added alone or in some combination.

(パターン形成方法)
本発明のレジスト組成物は、各成分を所定の溶剤、好ましくは前記混合溶剤に溶解し、フィルター濾過した後、次のように所定の支持体上に塗布して用いる。フィルター濾過に用いるフィルターは0.1ミクロン以下、より好ましくは0.05ミクロン以下、更に好ましくは0.03ミクロン以下のポリテトラフロロエチレン製、ポリエチレン製、ナイロン製のものが好ましい。
(Pattern formation method)
The resist composition of the present invention is used by dissolving each component in a predetermined solvent, preferably the above mixed solvent, filtering through a filter, and coating on a predetermined support as follows. The filter used for filter filtration is preferably made of polytetrafluoroethylene, polyethylene, or nylon of 0.1 microns or less, more preferably 0.05 microns or less, and still more preferably 0.03 microns or less.

例えば、レジスト組成物を精密集積回路素子の製造に使用されるような基板(例:シリコン/二酸化シリコン被覆)上にスピナー、コーター等の適当な塗布方法により塗布、乾燥し、感光性膜を形成する。
当該感光性膜に、所定のマスクを通して活性光線又は放射線を照射し、好ましくはベーク(加熱)を行い、現像、リンスする。これにより良好なパターンを得ることができる。
活性光線又は放射線の照射時に感光性膜とレンズの間に空気よりも屈折率の高い液体(液浸媒体)を満たして露光(液浸露光)を行ってもよい。これにより解像性を高めることができる。用いる液浸媒体としては空気よりも屈折率の高い液体であればいずれのものでも用いることができるが好ましくは純水である。また、液浸露光を行なう際に液浸媒体と感光性膜が直接触れ合わないようにするために感光性膜の上にさらにオーバーコート層を設けても良い。これにより感光性膜から液浸媒体への組成物の溶出が抑えられ、現像欠陥が低減する。
For example, a photosensitive composition is formed by applying and drying a resist composition on a substrate (eg, silicon / silicon dioxide coating) used in the manufacture of precision integrated circuit elements by an appropriate application method such as a spinner or a coater. To do.
The photosensitive film is irradiated with actinic rays or radiation through a predetermined mask, preferably baked (heated), developed and rinsed. Thereby, a good pattern can be obtained.
Exposure (immersion exposure) may be performed by filling a liquid (immersion medium) having a higher refractive index than air between the photosensitive film and the lens during irradiation with actinic rays or radiation. Thereby, resolution can be improved. As the immersion medium to be used, any liquid can be used as long as it has a higher refractive index than air, but pure water is preferred. Further, an overcoat layer may be further provided on the photosensitive film so that the immersion medium and the photosensitive film do not come into direct contact with each other during the immersion exposure. Thereby, the elution of the composition from the photosensitive film to the immersion medium is suppressed, and development defects are reduced.

感光性膜を形成する前に、基板上に予め反射防止膜を塗設してもよい。
反射防止膜としては、チタン、二酸化チタン、窒化チタン、酸化クロム、カーボン、アモルファスシリコン等の無機膜型と、吸光剤とポリマー材料からなる有機膜型のいずれも用いることができる。また、有機反射防止膜として、ブリューワーサイエンス社製のDUV30シリーズや、DUV−40シリーズ、シプレー社製のAR−2、AR−3、AR−5等の市販の有機反射防止膜を使用することもできる。
Before forming the photosensitive film, an antireflection film may be coated on the substrate in advance.
As the antireflection film, any of an inorganic film type such as titanium, titanium dioxide, titanium nitride, chromium oxide, carbon, and amorphous silicon, and an organic film type made of a light absorber and a polymer material can be used. In addition, as the organic antireflection film, commercially available organic antireflection films such as DUV30 series, DUV-40 series manufactured by Brewer Science, AR-2, AR-3, AR-5 manufactured by Shipley, etc. may be used. it can.

活性光線又は放射線としては、赤外光、可視光、紫外光、遠紫外光、X線、電子線等を挙げることができるが、好ましくは250nm以下、より好ましくは220nm以下の波
長の遠紫外光、具体的には、KrFエキシマレーザー(248nm)、ArFエキシマレーザー(193nm)、F2エキシマレーザー(157nm)、X線、電子ビーム等であり、ArFエキシマレーザー、F2エキシマレーザー、EUV(13nm)、電子ビームが好ましい。
Examples of the actinic ray or radiation include infrared light, visible light, ultraviolet light, far ultraviolet light, X-ray, electron beam, etc., but preferably far ultraviolet light having a wavelength of 250 nm or less, more preferably 220 nm or less. Specifically, KrF excimer laser (248 nm), ArF excimer laser (193 nm), F 2 excimer laser (157 nm), X-ray, electron beam, etc. ArF excimer laser, F 2 excimer laser, EUV (13 nm) An electron beam is preferred.

現像工程では、アルカリ現像液を次のように用いる。レジスト組成物のアルカリ現像液としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、ケイ酸ナトリウム、メタケイ酸ナトリウム、アンモニア水等の無機アルカリ類、エチルアミン、n−プロピルアミン等の第一アミン類、ジエチルアミン、ジ−n−ブチルアミン等の第二アミン類、トリエチルアミン、メチルジエチルアミン等の第三アミン類、ジメチルエタノールアミン、トリエタノールアミン等のアルコールアミン類、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド等の第四級アンモニウム塩、ピロール、ピヘリジン等の環状アミン類等のアルカリ性水溶液を使用することができる。
さらに、上記アルカリ現像液にアルコール類、界面活性剤を適当量添加して使用することもできる。
アルカリ現像液のアルカリ濃度は、通常0.1〜20質量%である。
アルカリ現像液のpHは、通常10.0〜15.0である。
In the development step, an alkaline developer is used as follows. As an alkaline developer of the resist composition, inorganic hydroxides such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, sodium silicate, sodium metasilicate, and aqueous ammonia, primary amines such as ethylamine and n-propylamine, Secondary amines such as diethylamine and di-n-butylamine, tertiary amines such as triethylamine and methyldiethylamine, alcohol amines such as dimethylethanolamine and triethanolamine, tetramethylammonium hydroxide, tetraethylammonium hydroxide and the like Alkaline aqueous solutions such as quaternary ammonium salts, cyclic amines such as pyrrole and pihelidine can be used.
Furthermore, alcohols and surfactants can be added in appropriate amounts to the alkaline developer.
The alkali concentration of the alkali developer is usually from 0.1 to 20% by mass.
The pH of the alkali developer is usually from 10.0 to 15.0.

以下、実施例により、本発明を説明するが、本発明は、これに限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention, this invention is not limited to this.

合成例1
窒素気流下、メチルエチルケトン48gを3つ口フラスコに入れ、これを80℃に加熱した。これに、ノルボルナンラクトンアクリレート41.6g、3,5−ジヒドロキシ−1−アダマンチルメタクリレート25.2g、2−(1−アダマンチル)プロピル−2−メタクリレート52.5g、重合開始剤V−601(和光純薬製)をモノマーに対し8mol%をメチルエチルケトン430gに溶解させた溶液を6時間かけて滴下した。滴下終了後、さらに80℃で2時間反応させろことにより下記構造を有する樹脂(A)の反応液を得た。反応液中の樹脂(A)の重量平均分子量は、標準ポリスチレン換算で9100、分散度(Mw/Mn)は、1.90であった。
Synthesis example 1
Under a nitrogen stream, 48 g of methyl ethyl ketone was placed in a three-necked flask and heated to 80 ° C. To this, 41.6 g of norbornane lactone acrylate, 25.2 g of 3,5-dihydroxy-1-adamantyl methacrylate, 52.5 g of 2- (1-adamantyl) propyl-2-methacrylate, polymerization initiator V-601 (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) (Product) was added dropwise over 6 hours with a solution obtained by dissolving 8 mol% of the monomer in 430 g of methyl ethyl ketone. After completion of the dropwise addition, the reaction mixture was further reacted at 80 ° C. for 2 hours to obtain a reaction solution of resin (A) having the following structure. The weight average molecular weight of the resin (A) in the reaction solution was 9100 in terms of standard polystyrene, and the dispersity (Mw / Mn) was 1.90.

Figure 2008038118
Figure 2008038118

反応液をメチルエチルケトンにより10質量%に希釈し、樹脂溶液(A)を調製した。   The reaction solution was diluted to 10% by mass with methyl ethyl ketone to prepare a resin solution (A).

本発明の方法による樹脂(A−a)、(A−b1)、(A−b2)の製造方法
調製した樹脂溶液(A)を使用し、以下の手法a、b1、b2を用いて樹脂(A−a)、(A−b1)、(A−b2)を製造した。
(手法a)樹脂溶液(A)120gにメタノール180gを徐々に加えたところ、粘調物が沈殿した。デカンテーションにより粘調物を除いたポリマー溶液を回収し、これを攪
拌している蒸留水1200ml中に注ぎ、再沈殿を行った。析出した粉体をろ取、水洗、乾燥し、樹脂(A−a)を得た。
除去された粘調物成分の重量平均分子量は14600、得られた樹脂(A−a)の重量平均分子量は8640、分散度は1.64であった。
(手法b1)樹脂溶液(A)120gにメタノール180gを徐々に加えたところ、粘調物が沈殿した。デカンテーションにより粘調物を除いたポリマー溶液を回収し、これを攪拌しているヘキサン1200ml中に注ぎ、再沈殿を行った。析出した粉体をろ取、水洗、乾燥し、樹脂(A−b1)を得た。
除去された粘調物成分の重量平均分子量は14700、得られた樹脂(A−b1)の重量平均分子量は8520、分散度は1.68であった。
(手法b2)再沈殿に用いる溶剤をヘキサン1200mlからヘキサン/酢酸エチル=50/50(質量比)の混合溶剤1200mlに変更したほかは手法b1と同じ方法を用いて樹脂(A−b2)を得た。
除去された粘調物成分の重量平均分子量は14500、得られた樹脂(A−b2)の重量平均分子量は9560、分散度は1.36であった。
Method for Producing Resin (Aa), (A-b1), (A-b2) by Method of the Present Invention Using the prepared resin solution (A), resin (A A-a), (A-b1), and (A-b2) were produced.
(Method a) When 180 g of methanol was gradually added to 120 g of the resin solution (A), a viscous product was precipitated. The polymer solution from which the viscous material was removed was collected by decantation, and poured into 1200 ml of stirring distilled water to perform reprecipitation. The precipitated powder was collected by filtration, washed with water, and dried to obtain a resin (Aa).
The weight average molecular weight of the removed viscous substance component was 14600, the weight average molecular weight of the obtained resin (Aa) was 8640, and the degree of dispersion was 1.64.
(Method b1) When 180 g of methanol was gradually added to 120 g of the resin solution (A), a viscous product was precipitated. The polymer solution from which the viscous material was removed was collected by decantation, and the polymer solution was poured into 1200 ml of stirring hexane for reprecipitation. The precipitated powder was collected by filtration, washed with water, and dried to obtain a resin (A-b1).
The weight average molecular weight of the removed viscous product component was 14700, and the obtained resin (A-b1) had a weight average molecular weight of 8520 and a dispersity of 1.68.
(Method b2) Resin (A-b2) is obtained using the same method as Method b1, except that the solvent used for reprecipitation is changed from 1200 ml of hexane to 1200 ml of a mixed solvent of hexane / ethyl acetate = 50/50 (mass ratio). It was.
The weight average molecular weight of the removed viscous component was 14,500, and the obtained resin (A-b2) had a weight average molecular weight of 9560 and a dispersity of 1.36.

従来の方法による樹脂(A−c)、(A−d)、(A−e)の製造方法(比較方法)
調製した樹脂溶液(A)を使用し、以下の手法c、dを用いて樹脂(A−c)、(A−d)を製造した。
また、以下の手法eを用いて樹脂(A−e)を製造した。
(手法c)樹脂溶液(A)120gを攪拌している蒸留水1200ml中に注ぎ、再沈殿を行った。析出した粉体をろ取、水洗、乾燥し、樹脂(A−c)を得た。
(手法d)樹脂溶液(A)120gを攪拌しているヘキサン1200ml中に注ぎ、再沈殿を行った。析出した粉体をろ取、水洗、乾燥し、樹脂(A−d)を得た。
(手法e)重合開始剤V−601をモノマーに対し12mol%用いた他は合成例1と同じ操作で、反応液を得た。反応液120gを酢酸エチル/ヘキサン=5/5(質量比)の混合溶剤1200mlに注ぎ、再沈殿を行った。析出した粉体をろ取、水洗、乾燥し、樹脂(A−e)を得た。
Production method of resin (Ac), (Ad), (Ae) by conventional method (comparative method)
Resin (Ac) and (Ad) were manufactured using the prepared resin solution (A) and the following methods c and d.
Moreover, resin (Ae) was manufactured using the following methods e.
(Procedure c) 120 g of the resin solution (A) was poured into 1200 ml of stirring distilled water to perform reprecipitation. The precipitated powder was collected by filtration, washed with water, and dried to obtain a resin (Ac).
(Method d) 120 g of the resin solution (A) was poured into 1200 ml of stirring hexane, and reprecipitation was performed. The precipitated powder was collected by filtration, washed with water, and dried to obtain a resin (Ad).
(Method e) A reaction solution was obtained in the same manner as in Synthesis Example 1 except that 12 mol% of the polymerization initiator V-601 was used with respect to the monomer. 120 g of the reaction solution was poured into 1200 ml of a mixed solvent of ethyl acetate / hexane = 5/5 (mass ratio) to perform reprecipitation. The precipitated powder was collected by filtration, washed with water, and dried to obtain a resin (Ae).

従来の方法によって得られた樹脂(A−c)を使用した本発明による樹脂(A−f)の製造方法
(手法f)(手法c)の方法で得られた樹脂(A−c)をメチルエチルケトンに溶解させ10質量%の溶液120gを作成した。これにメタノール180gを徐々に加えたところ、粘調物が沈殿した。デカンテーションにより粘調物を除いたポリマー溶液を回収し、これを攪拌している蒸留水1200ml中に注ぎ、再沈殿を行った。析出した粉体をろ取、水洗、乾燥し、樹脂(A−f)を得た。除去された粘調物成分の重量平均分子量は15000、得られた樹脂(A−f)の重量平均分子量は8600、分散度は1.60であった。
Production Method of Resin (Af) According to the Present Invention Using Resin (Ac) Obtained by Conventional Method Resin (Ac) Obtained by Method (Method f) (Method c) is Methyl Ethyl Ketone 120 g of a 10% by mass solution was prepared. When 180 g of methanol was gradually added thereto, a viscous product was precipitated. The polymer solution from which the viscous material was removed was collected by decantation, and poured into 1200 ml of stirring distilled water to perform reprecipitation. The precipitated powder was collected by filtration, washed with water, and dried to obtain a resin (Af). The weight average molecular weight of the removed viscous product component was 15000, the weight average molecular weight of the obtained resin (Af) was 8600, and the degree of dispersion was 1.60.

得られた樹脂(A−a)〜(A−f)の重量平均分子量、分散度を下記表1に示す。
本発明の手法a、b1によって得られた樹脂(A−a)、(A−b1)は、除去された成分の重量平均分子量が樹脂(A)の反応液の重量平均分子量より大きく、且つ、得られた樹脂(A−a)、(A−b1)の重量平均分子量が樹脂(A)の反応液の重量平均分子量より小さく、分散度が狭くなっていることから、高分子成分が選択的に除去されていることが分かる。樹脂(A−b2)は、除去された成分の重量平均分子量が樹脂(A)の反応液の重量平均分子量より大きく、分散度が(A−b1)に比べ極めて狭くなっていることから、本発明の方法により高分子量成分を除去し、更に再沈殿溶剤に酢酸エチルの混合溶剤を使用することにより低分子成分をも選択的に除去し得たことが分かる。
従来の手法c、dによって得られた樹脂(A−c)、(A−d)は、重量平均分子量が樹脂(A)の反応液の重量平均分子量より大きく、分散度が狭くなっていることから、低
分子成分が選択的に除去されていることが分かる。
樹脂(A−e)は、従来の手法を用い、再沈殿溶剤に酢酸エチルの混合溶剤を使用して低分子成分を選択的に除去することにより、重量平均分子量、分散度が樹脂(A−a)、(A−b1)と同程度となったものであることが分かる。
樹脂(A−f)は、従来手法で得られた樹脂(A−c)を再度溶剤に溶解させ本発明の方法を適用したものである。除去された成分の重量平均分子量が樹脂(A−c)の重量平均分子量より大きく、且つ、得られた樹脂(A−f)の重量平均分子量が樹脂(A−c)の重量平均分子量より小さく、分散度が狭くなっていることから、高分子成分が選択的に除去されていることが分かる。
The weight average molecular weights and dispersities of the obtained resins (Aa) to (Af) are shown in Table 1 below.
Resins (Aa) and (A-b1) obtained by the methods a and b1 of the present invention have a weight average molecular weight of the removed component larger than the weight average molecular weight of the reaction solution of the resin (A), and Since the weight average molecular weight of the obtained resins (Aa) and (A-b1) is smaller than the weight average molecular weight of the reaction liquid of the resin (A) and the degree of dispersion is narrow, the polymer component is selective. It can be seen that it has been removed. Resin (A-b2) has a weight average molecular weight of the removed component larger than the weight average molecular weight of the reaction solution of resin (A), and the dispersity is extremely narrow compared to (A-b1). It can be seen that the high molecular weight component was removed by the method of the invention, and the low molecular component could be selectively removed by using a mixed solvent of ethyl acetate as the reprecipitation solvent.
The resins (Ac) and (Ad) obtained by the conventional methods c and d have a weight average molecular weight larger than the weight average molecular weight of the reaction solution of the resin (A), and the dispersity is narrow. From this, it can be seen that the low molecular components are selectively removed.
Resin (Ae) is obtained by using a conventional technique and selectively removing low molecular components using a mixed solvent of ethyl acetate as a reprecipitation solvent, so that the weight average molecular weight and the dispersity are resin (A-). It turns out that it became a thing comparable to a) and (A-b1).
Resin (Af) is obtained by dissolving the resin (Ac) obtained by the conventional method in a solvent again and applying the method of the present invention. The weight average molecular weight of the removed component is larger than the weight average molecular weight of the resin (Ac), and the weight average molecular weight of the obtained resin (Af) is smaller than the weight average molecular weight of the resin (Ac). From the fact that the degree of dispersion is narrow, it can be seen that the polymer component is selectively removed.

Figure 2008038118
Figure 2008038118

合成例2
窒素気流下、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート16g、プロピレングリコールメチルエーテル11gを3つ口フラスコに入れこれを80℃に加熱した。これに、ノルボルナンラクトンアクリレート25.0g、3,5−ジヒドロキシ−1−アダマンチルメタクリレート15.1g、2−(1−アダマンチル)プロピル−2−メタクリレート23.1g、メタクリル酸2.6g、重合開始剤V−601(和光純薬製)をモノマーに対し10mol%をプロピレングリコールメチルエーテルアセテート143g、プロピレングリコールメチルエーテル95.5gに溶解させた溶液を6時間かけて滴下した。滴下終了後、さらに80℃で2時間反応させた。反応液をヘキサン/酢酸エチル=1/9(質量比)の混合溶剤2500mlに注ぎ、粉体を回収し、下記構造の樹脂(B)を得た。樹脂(B)の重量平均分子量は標準ポリスチレン換算で6820、分散度(Mw/Mn)は1.79であった。
Synthesis example 2
Under a nitrogen stream, 16 g of propylene glycol methyl ether acetate and 11 g of propylene glycol methyl ether were placed in a three-necked flask and heated to 80 ° C. To this, 25.0 g of norbornane lactone acrylate, 15.1 g of 3,5-dihydroxy-1-adamantyl methacrylate, 23.1 g of 2- (1-adamantyl) propyl-2-methacrylate, 2.6 g of methacrylic acid, polymerization initiator V A solution prepared by dissolving -601 (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) in 10 mol% of the monomer in 143 g of propylene glycol methyl ether acetate and 95.5 g of propylene glycol methyl ether was added dropwise over 6 hours. After completion of dropping, the reaction was further carried out at 80 ° C. for 2 hours. The reaction solution was poured into 2500 ml of a mixed solvent of hexane / ethyl acetate = 1/9 (mass ratio), and the powder was recovered to obtain a resin (B) having the following structure. The weight average molecular weight of the resin (B) was 6820 in terms of standard polystyrene, and the dispersity (Mw / Mn) was 1.79.

Figure 2008038118
Figure 2008038118

得られた樹脂(B)をプロピレングリコールメチルエーテルアセテート/プロピレングリコールメチルエーテル=6/4(質量比)の混合溶剤に溶解させ、20質量%の樹脂溶液(B)を調製した。   The obtained resin (B) was dissolved in a mixed solvent of propylene glycol methyl ether acetate / propylene glycol methyl ether = 6/4 (mass ratio) to prepare a 20 mass% resin solution (B).

本発明の方法による樹脂(B−f)、(B−g)、(B−h)の製造方法
調製した樹脂溶液(B)を使用し、以下の手法f、g、hを用いて樹脂を製造した。
(手法f)攪拌している樹脂溶液(B)50gに酢酸エチル60mlを徐々に加え、析出した粉体を0.2ミクロンのポリテトラフロロエチレンフィルターでろ別した。ろ液をヘキサン/酢酸エチル=1/9(質量比)の混合液500mlに注ぎ、再沈殿を行った。析出した粉体を回収し、樹脂(B−f)を得た。
(手法g)樹脂溶液(B)50gに酢酸エチル60mlの代わりに酢酸エチル120mlを加えた他は、手法fと同じ方法を用いて樹脂(B−f)を得た。
(手法h)樹脂溶液(B)50gに酢酸エチル60mlの代わりにメタノール80mlを加えた他は、手法fと同じ方法を用いて樹脂(B−h)を得た。
Manufacturing method of resin (Bf), (Bg), (Bh) by the method of the present invention The prepared resin solution (B) is used, and the resin is prepared using the following methods f, g, h. Manufactured.
(Method f) 60 ml of ethyl acetate was gradually added to 50 g of the stirred resin solution (B), and the precipitated powder was filtered off with a 0.2 micron polytetrafluoroethylene filter. The filtrate was poured into 500 ml of a mixture of hexane / ethyl acetate = 1/9 (mass ratio) to perform reprecipitation. The precipitated powder was collected to obtain a resin (Bf).
(Method g) Resin (Bf) was obtained using the same method as Method f except that 120 ml of ethyl acetate was added to 50 g of the resin solution (B) instead of 60 ml of ethyl acetate.
(Method h) Resin (Bh) was obtained using the same method as Method f except that 50 ml of the resin solution (B) was added with 80 ml of methanol instead of 60 ml of ethyl acetate.

得られた樹脂(B−f)〜(B−h)の重量平均分子量、分散度を下記表2に示す。
本発明の手法f,g,hによって得られた樹脂(B−f)、(B−g)、(B−h)は、高分子量成分が除去されていることが分かる。
The weight average molecular weights and dispersities of the obtained resins (Bf) to (Bh) are shown in Table 2 below.
It can be seen that the resins (Bf), (Bg), and (Bh) obtained by the methods f, g, and h of the present invention have high molecular weight components removed.

Figure 2008038118
Figure 2008038118

合成例1と同様にして、下記構造を有する樹脂(C)〜(H)の反応液(C)〜(H)を得た。
尚、樹脂(C)〜(H)を合成する際に、後記表3に示すように、重合開始剤の使用量を変化させて、各樹脂の重量平均分子量を調整した。
In the same manner as in Synthesis Example 1, reaction solutions (C) to (H) of resins (C) to (H) having the following structures were obtained.
In addition, when synthesizing the resins (C) to (H), as shown in Table 3 below, the amount of the polymerization initiator used was changed to adjust the weight average molecular weight of each resin.

Figure 2008038118
Figure 2008038118

反応液(C)〜(H)をメチルエチルケトンにより10質量%に希釈し、樹脂溶液(C)〜(H)を調製した。   Reaction liquid (C)-(H) was diluted to 10 mass% with methyl ethyl ketone, and resin solution (C)-(H) was prepared.

調製した樹脂溶液(C)〜(H)を使用し、以下の手法iを用いて本発明方法による樹脂(C−i)、(D−i)、(E−i)、(F−i)、(G−i)、(H−i)を製造した。
(手法i)樹脂溶液(C)〜(H)120gにメタノール180gを徐々に加えたところ、粘調物または粉体が沈殿した。デカンテーションにより粘調物を除いたポリマー溶液を回収し、これを攪拌している蒸留水1200ml中に注ぎ、再沈殿を行った。析出した粉体をろ取、水洗、乾燥し、樹脂(C−i)、(D−i)、(E−i)、(F−i)、(G−i)、(H−i)を得た。
Resins (Ci), (Di), (Ei), (Fi) by the method of the present invention using the prepared resin solutions (C) to (H) and using the following method i , (G-i) and (Hi) were produced.
(Method i) When 180 g of methanol was gradually added to 120 g of the resin solutions (C) to (H), a viscous product or powder precipitated. The polymer solution from which the viscous material was removed was collected by decantation, and poured into 1200 ml of stirring distilled water to perform reprecipitation. The precipitated powder is collected by filtration, washed with water, and dried. Resins (Ci), (Di), (Ei), (Fi), (Gi), and (Hi) Obtained.

調製した樹脂溶液(C)〜(H)を使用し、以下の手法jを用いて比較方法による樹脂(C−j)、(D−j)、(E−j)、(F−j)、(G−j)、(H−j)を製造した。
(手法j)樹脂溶液(C)〜(H)120gを攪拌している蒸留水1200ml中に注ぎ、再沈殿を行った。析出した粉体をろ取、水洗、乾燥し、樹脂(C−j)、(D−j)、(E−j)、(F−j)、(G−j)、(H−j)を得た。
Resins (Cj), (Dj), (Ej), (Fj) by the comparison method using the prepared resin solutions (C) to (H) and using the following method j, (Gj) and (Hj) were produced.
(Method j) 120 g of the resin solutions (C) to (H) were poured into 1200 ml of stirring distilled water to perform reprecipitation. The precipitated powder is collected by filtration, washed with water, and dried to obtain resins (Cj), (Dj), (Ej), (Fj), (Gj), and (Hj). Obtained.

得られた樹脂(C−i)〜(H−j)の重量平均分子量、分散度を下記表3に示す。
本発明の手法iによって得られた樹脂(C−i)、(D−i)、(E−i)、(F−i)、(G−i)、(H−i)は、高分子量成分が除去されていることが分かる。
The weight average molecular weights and dispersities of the obtained resins (Ci) to (Hj) are shown in Table 3 below.
Resins (Ci), (Di), (Ei), (Fi), (Gi), and (Hi) obtained by the technique i of the present invention are high molecular weight components. It can be seen that is removed.

Figure 2008038118
Figure 2008038118

実施例1〜13及び比較例1〜10
<レジスト調製>
下記表4に示す成分を溶剤に溶解させ固形分濃度6質量%の溶液を調製し、これを0.02mのポリエチレンフィルターでろ過してポジ型レジスト溶液を調製した。
Examples 1-13 and Comparative Examples 1-10
<Resist preparation>
The components shown in Table 4 below were dissolved in a solvent to prepare a solution having a solid content concentration of 6% by mass, and this was filtered through a 0.02 m polyethylene filter to prepare a positive resist solution.

<パターン倒れ評価>
スピンコーターにてヘキサメチルジシラザン処理を施したシリコン基板上にブリューワーサイエンス社製反射防止膜DUV−42を600オングストローム均一に塗布し、100℃で90秒間ホットプレート上で乾燥した後、190℃で240秒間加熱乾燥を行った。その後、各ポジ型レジスト溶液をスピンコーターで塗布し、120℃で60秒乾燥を行い、160nmのレジスト膜を形成させた。
このレジスト膜に対し、マスクを通してArFエキシマレーザーステッパー(ASML社製 NA=0.75、2/3輪帯)で露光し、露光後直ぐに120℃で60秒間ホットプレート上で加熱した。さらに2.38質量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液で23℃で60秒間現像し、30秒間純水にてリンスした後、乾燥し、ラインパターンを形成させた。
75nmライン/90nmスペースのマスクパターンを再現する露光量を最適露光量とし、最適露光量からさらに露光量を増大させて形成されるラインパターンの線幅を細らせた際に、パターンが倒れずに解像する線幅をもって定義した。値が小さいほど、より微細なパターンが倒れずに解像することを表し、パターン倒れが発生しにくく、解像力が高いことを示す。
評価結果を表4に示す。
<Pattern collapse evaluation>
An anti-reflective coating DUV-42 manufactured by Brewer Science Co., Ltd. was uniformly applied to 600 angstroms on a silicon substrate subjected to hexamethyldisilazane treatment with a spin coater, dried on a hot plate at 100 ° C. for 90 seconds, and then at 190 ° C. Heat drying was performed for 240 seconds. Thereafter, each positive resist solution was applied by a spin coater and dried at 120 ° C. for 60 seconds to form a 160 nm resist film.
This resist film was exposed with an ArF excimer laser stepper (NAML = 0.75, 2/3 ring zone) through a mask, and heated on a hot plate at 120 ° C. for 60 seconds immediately after the exposure. Further, the resist film was developed with an aqueous 2.38 mass% tetramethylammonium hydroxide solution at 23 ° C. for 60 seconds, rinsed with pure water for 30 seconds, and then dried to form a line pattern.
When the exposure amount that reproduces the mask pattern of 75nm line / 90nm space is set as the optimal exposure amount and the line width of the line pattern formed by further increasing the exposure amount from the optimal exposure amount is reduced, the pattern does not collapse It was defined as the line width that resolves to. The smaller the value, the finer pattern is resolved without falling, and the pattern collapse is less likely to occur and the resolution is higher.
The evaluation results are shown in Table 4.

<現像欠陥評価>
各ポジ型レジスト溶液をスピンコーターによりヘキサメチルジシラザン処理を施した6インチのシリコン基板上に均一に塗布し、120℃で90秒間ホットプレート上で加熱、乾燥を行い、150nmのレジスト膜を形成した。このレジスト膜を、露光せずに110℃で90秒間ホットプレート上で加熱した。更に2.38重量%濃度のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液で23℃で60秒間現像し、30秒間純水にてリンスした後
、乾燥した。このようにして得られたサンプルウェハーを、KLA2112機(KLAテンコール(株)製)により現像欠陥数を測定した(Threshold12、Pixcel Size=0.39)。
評価結果を表4に示す。
<Development defect evaluation>
Each positive resist solution is uniformly coated on a 6-inch silicon substrate subjected to hexamethyldisilazane treatment by a spin coater, and heated and dried on a hot plate at 120 ° C. for 90 seconds to form a 150 nm resist film. did. This resist film was heated on a hot plate at 110 ° C. for 90 seconds without exposure. Further, the resist film was developed with an aqueous 2.38 wt% tetramethylammonium hydroxide solution at 23 ° C. for 60 seconds, rinsed with pure water for 30 seconds, and then dried. The number of development defects of the sample wafer thus obtained was measured with a KLA2112 machine (manufactured by KLA Tencor) (Threshold12, Pixcel Size = 0.39).
The evaluation results are shown in Table 4.

Figure 2008038118
Figure 2008038118

以下、表中の略号を示す。   Hereinafter, abbreviations in the table are shown.

Figure 2008038118
Figure 2008038118

〔塩基性化合物〕
TPSA:トリフェニルスルホニウムアセテート
DIA:2,6−ジイソプロピルアニリン
TEA:トリエタノールアミン
PBI:2−フェニルベンズイミダゾール
TMEA:トリス(メトキシエトキシエチル)アミン
PEA:N−フェニルジエタノールアミン
[Basic compounds]
TPSA: Triphenylsulfonium acetate
DIA: 2,6-diisopropylaniline
TEA: Triethanolamine
PBI: 2-phenylbenzimidazole TMEA: Tris (methoxyethoxyethyl) amine
PEA: N-phenyldiethanolamine

〔界面活性剤〕
W−1:メガファックF176(大日本インキ化学工業(株)製)(フッ素系)
W−2:メガファックR08(大日本インキ化学工業(株)製)(フッ素及びシリコン系)
W−3:ポリシロキサンポリマーKP−341(信越化学工業(株)製)(シリコン系)
W−4:トロイゾルS−366(トロイケミカル(株)製)(シリコン系)
[Surfactant]
W-1: MegaFuck F176 (Dainippon Ink Chemical Co., Ltd.) (Fluorine)
W-2: Megafuck R08 (Dainippon Ink Chemical Co., Ltd.) (fluorine and silicon)
W-3: Polysiloxane polymer KP-341 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) (silicon-based)
W-4: Troisol S-366 (manufactured by Troy Chemical Co., Ltd.) (silicon-based)

〔溶剤〕
S1:プロピレングリコールメチルエーテルアセテート
S2:2−ヘプタノン
S3:シクロヘキサノン
S4:γ−ブチロラクトン
S5:プロピレングリコールメチルエーテル
S6:乳酸エチル
S7:プロピレンカーボネート
〔solvent〕
S1: Propylene glycol methyl ether acetate
S2: 2-Heptanone
S3: cyclohexanone
S4: γ-butyrolactone
S5: Propylene glycol methyl ether
S6: Ethyl lactate S7: Propylene carbonate

表4から、本発明の製造方法により製造された樹脂を含有するレジスト組成物は、従来の製造方法により製造された樹脂を含有するレジスト組成物に比較して、現像欠陥、パターン倒れが改良されていることが分かる。   From Table 4, the resist composition containing the resin produced by the production method of the present invention has improved development defects and pattern collapse compared to the resist composition containing the resin produced by the conventional production method. I understand that

(液浸露光)
<ポジ型レジスト溶液の調製>
表4に記載の成分を溶剤に溶解させ固形分濃度6質量%の溶液を調製し、これを0.03μmのポリエチレンフィルターで濾過してポジ型レジスト溶液を調製し、下記の方法で評価した。
(Immersion exposure)
<Preparation of positive resist solution>
The components listed in Table 4 were dissolved in a solvent to prepare a solution having a solid content concentration of 6% by mass, and this was filtered through a 0.03 μm polyethylene filter to prepare a positive resist solution, which was evaluated by the following method.

<解像性評価>
シリコンウエハー上に有機反射防止膜ARC29A(日産化学社製)を塗布し、205℃、60秒ベークを行い、78nmの反射防止膜を形成した。その上に調製したポジ型レジスト溶液を塗布し、115℃、60秒ベークを行い140nmのレジスト膜を形成した。こうして得られたウエハーを液浸液としては純水を使用し、2光束干渉露光を行った(ウェット露光)。尚、2光束干渉露光(ウエット)では、図1に示すように、レーザー1、絞り2、シャッター3、3枚の反射ミラー4、5、6、集光レンズ7を使用し、プリズム8、液浸液(純水)9を介して反射防止膜及びレジスト膜を有するウエハー10に露光を行った。レーザー1の波長は、193nmを用い、65nmのラインアンドスペースパターンを形成するプリズム8を使用した。露光直後に115℃、90秒加熱した後、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド水溶液(2.38%)で60秒間現像し、純水でリンスした後、スピン乾燥して得たパターンについて走査型電子顕微鏡(日立製S−9260)を用い、観察した。実施例のポジ型レジスト溶液を用いたところ、65nmのラインアンドスペースパターンがパターン倒れを発生せずに解像した。比較例のポジ型レジスト溶液を用いたところ、65nmのラインアンドスペースパターンは解像するものの、一部のパターンでパターン倒れが観測された。
本発明のポジ型レジスト溶液は、液浸液を介した露光方法においても良好な画像形成能を有することが明らかである。
<Resolution evaluation>
An organic antireflection film ARC29A (manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.) was applied on a silicon wafer and baked at 205 ° C. for 60 seconds to form a 78 nm antireflection film. A positive resist solution prepared thereon was applied and baked at 115 ° C. for 60 seconds to form a 140 nm resist film. The wafer thus obtained was subjected to two-beam interference exposure (wet exposure) using pure water as the immersion liquid. In the two-beam interference exposure (wet), as shown in FIG. 1, a laser 1, an aperture 2, a shutter 3, three reflecting mirrors 4, 5, 6 and a condenser lens 7 are used, a prism 8, a liquid The wafer 10 having an antireflection film and a resist film was exposed through an immersion liquid (pure water) 9. The wavelength of the laser 1 was 193 nm, and the prism 8 forming a 65 nm line and space pattern was used. Immediately after the exposure, the film was heated at 115 ° C. for 90 seconds, developed with a tetramethylammonium hydroxide aqueous solution (2.38%) for 60 seconds, rinsed with pure water, and spin-dried to obtain a scanning electron microscope ( Hitachi S-9260) was used for observation. When the positive resist solution of the example was used, the 65 nm line and space pattern was resolved without causing pattern collapse. When the positive resist solution of the comparative example was used, pattern collapse was observed in some patterns although the 65 nm line and space pattern was resolved.
It is apparent that the positive resist solution of the present invention has a good image forming ability even in an exposure method using an immersion liquid.

2光束干渉露光実験装置の概略図である。It is the schematic of a two-beam interference exposure experiment apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

1 レーザー
2 絞り
3 シャッター
4、5、6 反射ミラー
7 集光レンズ
8 プリズム
9 液浸液
10 反射防止膜及びレジスト膜を有するウエハー
11 ウエハーステージ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Laser 2 Aperture 3 Shutter 4, 5, 6 Reflection mirror 7 Condensing lens 8 Prism 9 Immersion liquid 10 Wafer having antireflection film and resist film 11 Wafer stage

Claims (6)

樹脂(p1)が溶剤(s1)に溶解している樹脂溶液(ps1)に対し、該樹脂を溶解する能力の低い溶剤(s2)を接触させることにより、該樹脂の高分子量成分を析出させ、この高分子量成分を除去して、高分子量成分の除かれた樹脂溶液(ps2)を得る工程(X)を含むことを特徴とする感光性組成物用樹脂の製造方法。   By contacting the resin solution (ps1) in which the resin (p1) is dissolved in the solvent (s1) with a solvent (s2) having a low ability to dissolve the resin, the high molecular weight component of the resin is precipitated, A process for producing a resin for a photosensitive composition, comprising the step (X) of removing the high molecular weight component to obtain a resin solution (ps2) from which the high molecular weight component has been removed. 請求項1に記載の製造方法により得られたことを特徴とするレジスト用樹脂。   A resist resin obtained by the production method according to claim 1. 請求項2に記載のレジスト用樹脂を含有することを特徴とするレジスト組成物。   A resist composition comprising the resist resin according to claim 2. (A1)酸分解性樹脂及び(B)酸発生剤を含有するポジ型レジスト組成物であって、
(A1)成分が、請求項1に記載の製造方法により得られた樹脂であることを特徴とするポジ型レジスト組成物。
A positive resist composition containing (A1) an acid-decomposable resin and (B) an acid generator,
A positive resist composition, wherein the component (A1) is a resin obtained by the production method according to claim 1.
(A2)アルカリ可溶性樹脂、(B)酸発生剤及び(C)酸架橋剤を含有するネガ型レジスト組成物であって、
(A2)成分が、請求項1に記載の製造方法により得られた樹脂であることを特徴とするネガ型レジスト組成物。
(A2) a negative resist composition containing an alkali-soluble resin, (B) an acid generator, and (C) an acid crosslinking agent,
The negative resist composition, wherein the component (A2) is a resin obtained by the production method according to claim 1.
請求項3〜5のいずれかに記載のレジスト組成物により、レジスト膜を形成し、該レジスト膜を露光、現像する工程を含むことを特徴とするパターン形成方法。   A pattern forming method comprising: forming a resist film from the resist composition according to claim 3; and exposing and developing the resist film.
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