JP2008127462A - Method for producing resin, resin produced by the method, positive type photosensitive composition containing the resin and method for forming pattern by using the same - Google Patents

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

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祐士 金子
Hideaki Tsubaki
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  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Materials For Photolithography (AREA)
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for producing a resin by removing a low molecular eight component giving bad effects to its resist performance effectively and simply, the resin and further a positive type photosensitive composition improved with resist performance [light exposure latitude, LER (line edge roughness), development defects and preservation stability], and a method for forming a pattern by using the same. <P>SOLUTION: This method for producing the resin increasing dissolving rate to an alkaline developing liquid by an action of an acid is provided by comprising a process of adding a solvent (b) containing a poor solvent to a solution (a) containing the resin of which dissolving rate to the alkaline development liquid is increased by the action of the acid to prepare a solution (c), and a process of precipitating the resin of which dissolving rate to the alkaline development liquid is increased by the action of the acid by adding the solution (c) to a solvent (d) containing the poor solvent. The resin produced by such the method of production, the positive type photosensitive composition containing the above resin and the method for forming the pattern by using the same are also provided. <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で用いられるポジ型感光性組成物に使用される、樹脂の製造方法、その製造方法によって製造された樹脂、その樹脂を含有するポジ型感光性組成物及びそれを用いたパターン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ポジ型感光性組成物に使用される、樹脂の製造方法、その製造方法によって製造された樹脂、その樹脂を含有するポジ型感光性組成物及びそれを用いたパターン形成方法に関するものである。   The present invention relates to a method for producing a resin used in a positive photosensitive composition used in a semiconductor production process such as an IC, a circuit board such as a liquid crystal or a thermal head, and other photofabrication processes, and its production. The present invention relates to a resin produced by the method, a positive photosensitive composition containing the resin, and a pattern forming method using the same. More specifically, a method for producing a resin used in a positive 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 using an electron beam, and a method for producing the same Relates to a positive photosensitive composition containing the resin and a pattern forming method using the same.

化学増幅系感光性組成物は、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 photosensitive 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. This is a pattern forming material for changing the pattern to form a pattern on the 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、上記化学増幅系でも十分ではなかった。
このため、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(例えば、特許文献1及び2参照)。これらのレジストは低分子量成分を含有すると、レジストパターン上の現像欠陥や保存安定性が低下するといった問題があった。低分子成分を除去する方法に、溶媒を用いて精製する方法(再沈)があり、例えば、疎水性溶媒を用いた方法(例えば、特許文献3)、親水性溶媒を用いた方法(例えば、特許文献4参照)、再沈で得られた樹脂を溶媒で2回以上洗浄する方法(例えば、特許文献5参照)、再沈で得られた樹脂を溶媒で溶解後、水洗して精製する方法(例えば、特許文献6参照)が挙げられる。しかし、特許文献3及び特許文献4の方法は低分子量成分の除去効果が低く、満足のいくレジスト性能が得られなかった。また、特許文献5及び特許文献6では低分子量成分の除去効果が高いが、操作が煩雑で工程数が長くなるため、製造コストが高くなるという問題があった。
On the other hand, when a further short wavelength light source, for example, an ArF excimer laser (193 nm) is used as an exposure light source, the compound having an aromatic group exhibits a large absorption in the 193 nm region. It wasn't.
For this reason, resists for ArF excimer lasers containing a resin having an alicyclic hydrocarbon structure have been developed (see, for example, Patent Documents 1 and 2). When these resists contain a low molecular weight component, there is a problem that development defects on the resist pattern and storage stability are lowered. Methods for removing low molecular components include a method of refining using a solvent (reprecipitation), for example, a method using a hydrophobic solvent (for example, Patent Document 3), a method using a hydrophilic solvent (for example, Patent Document 4), a method of washing a resin obtained by reprecipitation twice or more with a solvent (for example, see Patent Document 5), a method of dissolving a resin obtained by reprecipitation with a solvent, and then washing and purifying the resin. (For example, refer to Patent Document 6). However, the methods of Patent Document 3 and Patent Document 4 have a low effect of removing low molecular weight components, and satisfactory resist performance cannot be obtained. Further, Patent Document 5 and Patent Document 6 have a high effect of removing low molecular weight components, but there is a problem that the manufacturing cost increases because the operation is complicated and the number of steps is long.

特開平9−73173号公報JP-A-9-73173 米国特許第6388101号明細書US Pat. No. 6,388,101 特開2002−201232号公報JP 2002-201232 A 特開2002−229220号公報JP 2002-229220 A 特開2003−270788号公報JP 2003-270788 A 特開2004−250672号公報JP 2004-250672 A

本発明は、かかる従来技術の問題点に対してなされたものであり、レジスト性能に悪影響を及ぼす低分子量成分を効果的且つ簡便に除去した樹脂の製造方法及び樹脂を提供し、
さらに、レジスト性能(露光ラチチュード・LER(ラインエッジラフネス)・現像欠陥・保存安定性)が改良されたポジ型感光性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を目的とする。
The present invention has been made with respect to such problems of the prior art, and provides a resin production method and a resin in which low molecular weight components that adversely affect resist performance are effectively and simply removed.
It is another object of the present invention to provide a positive photosensitive composition having improved resist performance (exposure latitude, LER (line edge roughness), development defect, storage stability) and a pattern forming method using the same.

本発明者は、上記目的を達成すべく鋭意検討したところ、精製時の溶媒の添加方法を工夫して、低分子成分が析出する樹脂内に含まれにくくすることにより、低分子成分の除去効果が飛躍的に高まることを見出し、本発明を完成するに至った。さらに、本発明で製造した樹脂を用いることにより、ポジ型感光性組成物の露光ラチチュード・LER(ラインエッジラフネス)・現像欠陥・保存安定性を改良し得ることを見出し、本発明に到達した。   The present inventor has intensively studied to achieve the above object, and devised a method for adding a solvent during purification so that the low molecular component is less likely to be contained in the precipitated resin, thereby removing the low molecular component. Has been found to increase dramatically, and the present invention has been completed. Furthermore, it has been found that the exposure latitude, LER (line edge roughness), development defect, and storage stability of the positive photosensitive composition can be improved by using the resin produced in the present invention, and the present invention has been achieved.

本発明は、以下の構成よりなる。   The present invention has the following configuration.

(1) 酸の作用によりアルカリ現像液に対する溶解速度が増大する樹脂の製造方法に於いて、酸の作用によりアルカリ現像液に対する溶解速度が増大する樹脂を含む溶液(a)に貧溶媒を含む溶媒(b)を添加して溶液(c)を調製する工程と、溶液(c)を貧溶媒を含む溶媒(d)に添加して酸の作用によりアルカリ現像液に対する溶解速度が増大する樹脂を析出させる工程を含むことを特徴とする酸の作用によりアルカリ現像液に対する溶解速度が増大する樹脂の製造方法。   (1) In a method for producing a resin in which the dissolution rate in an alkaline developer is increased by the action of an acid, the solvent containing a poor solvent in the solution (a) containing a resin in which the dissolution rate in an alkaline developer is increased by the action of an acid (B) is added to prepare a solution (c), and the solution (c) is added to a solvent (d) containing a poor solvent to precipitate a resin whose dissolution rate in an alkaline developer is increased by the action of an acid. A process for producing a resin, wherein the dissolution rate in an alkaline developer is increased by the action of an acid, which comprises the step of

(2) 溶液(c)の酸の作用によりアルカリ現像液に対する溶解速度が増大する樹脂の濃度をX、溶液(c)の酸の作用によりアルカリ現像液に対する溶解速度が増大する樹脂の飽和溶解度をYとすると、X<Yとなるように溶媒(b)を添加することを特徴とする(1)に記載の酸の作用によりアルカリ現像液に対する溶解速度が増大する樹脂の製造方法。   (2) X is the concentration of the resin whose dissolution rate in the alkaline developer is increased by the action of the acid of the solution (c), and X is the saturated solubility of the resin whose dissolution rate is increased in the alkali developer by the action of the acid of the solution (c). Solvent (b) is added so that it may be set to Y <Y, The manufacturing method of resin with which the melt | dissolution rate with respect to an alkali developing solution increases by the effect | action of the acid as described in (1) characterized by the above-mentioned.

(3) 貧溶媒が、脂肪族炭化水素系溶媒、芳香族炭化水素系溶媒、アルコール系溶媒、水、エステル系溶媒、ケトン系溶媒又はエーテル系溶媒であることを特徴とする(1)又は(2)に記載の酸の作用によりアルカリ現像液に対する溶解速度が増大する樹脂の製造方法。   (3) The poor solvent is an aliphatic hydrocarbon solvent, an aromatic hydrocarbon solvent, an alcohol solvent, water, an ester solvent, a ketone solvent or an ether solvent (1) or ( A method for producing a resin, wherein the dissolution rate in an alkaline developer is increased by the action of an acid as described in 2).

(4) 貧溶媒が、炭素数5〜15のアルカン、炭素数5〜15のシクロアルカン、炭素数1〜5のアルコール又は水であることを特徴とする(1)又は(2)に記載の酸の作用によりアルカリ現像液に対する溶解速度が増大する樹脂の製造方法。   (4) The poor solvent is an alkane having 5 to 15 carbon atoms, a cycloalkane having 5 to 15 carbon atoms, an alcohol having 1 to 5 carbon atoms, or water, described in (1) or (2) A method for producing a resin, wherein the dissolution rate in an alkaline developer is increased by the action of an acid.

(5) 酸の作用によりアルカリ現像液に対する溶解速度が増大する樹脂が、酸分解性基を有する繰り返し単位を有することを特徴とする(1)〜(4)のいずれかに記載の酸の作用によりアルカリ現像液に対する溶解速度が増大する樹脂の製造方法。   (5) The action of the acid according to any one of (1) to (4), wherein the resin whose dissolution rate in an alkaline developer is increased by the action of an acid has a repeating unit having an acid-decomposable group. A method for producing a resin in which the dissolution rate in an alkaline developer increases.

(6) 酸の作用によりアルカリ現像液に対する溶解速度が増大する樹脂が、ラクトン構造を有する基を有する繰り返し単位を有することを特徴とする(1)〜(5)のいずれかに記載の酸の作用によりアルカリ現像液に対する溶解速度が増大する樹脂の製造方法。   (6) The resin according to any one of (1) to (5), wherein the resin whose dissolution rate in an alkali developer is increased by the action of an acid has a repeating unit having a group having a lactone structure. A method for producing a resin, which increases the dissolution rate in an alkaline developer by action.

(7) 酸の作用によりアルカリ現像液に対する溶解速度が増大する樹脂が、極性基を有する繰り返し単位を有することを特徴とする(1)〜(6)のいずれかに記載の酸の作用によりアルカリ現像液に対する溶解速度が増大する樹脂の製造方法。   (7) The resin whose dissolution rate in an alkali developer increases by the action of an acid has a repeating unit having a polar group, and is alkali by the action of an acid according to any one of (1) to (6) A method for producing a resin, which increases the dissolution rate in a developer.

(8) (1)〜(7)のいずれかに記載の方法で製造されたことを特徴とする酸の作用によりアルカリ現像液に対する溶解速度が増大する樹脂。   (8) Resin which increases the dissolution rate in an alkaline developer by the action of an acid, which is produced by the method according to any one of (1) to (7).

(9) (A)活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物及び
(B)(8)に記載の酸の作用によりアルカリ現像液に対する溶解速度が増大する樹脂
を含有することを特徴とするポジ型感光性組成物。
(9) It contains (A) a compound capable of generating an acid upon irradiation with actinic rays or radiation, and (B) a resin whose dissolution rate in an alkali developer is increased by the action of the acid described in (8). Positive photosensitive composition.

(10) (9)に記載のポジ型感光性組成物により、膜を形成し、該膜を露光、現像する工程を含むことを特徴とするパターン形成法。   (10) A pattern forming method comprising a step of forming a film with the positive photosensitive composition according to (9), and exposing and developing the film.

本発明により、レジスト性能に悪影響を及ぼす低分子量成分が効果的且つ簡便に除去された樹脂の製造方法及び樹脂を提供することができ、且つ、レジスト性能(露光ラチチュード・LER(ラインエッジラフネス)・現像欠陥・保存安定性)が改良されたポジ型感光性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。   INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, it is possible to provide a resin production method and resin from which low molecular weight components that adversely affect resist performance are effectively and easily removed, and resist performance (exposure latitude, LER (line edge roughness)). A positive photosensitive composition having improved development defects and storage stability) and a pattern forming method using the same can be provided.

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).

本発明は、酸の作用によりアルカリ現像液に対する溶解速度が増大する樹脂を含む溶液(a)に貧溶媒を含む溶媒(b)を添加して溶液(c)を調製する工程と、溶液(c)を貧溶媒を含む溶媒(d)に添加して樹脂を析出させる工程を含むことを特徴とする樹脂の製造方法である。この方法により低分子量成分が通常の精製法(再沈)よりも効果的に除去できる。この理由は、推定であるが、以下のように考えられる。つまり、通常の精製法は、樹脂を含む溶液(a)を貧溶媒(d)に添加して樹脂を析出させる。この場合、樹脂溶液(溶液(a))と再沈溶媒(溶媒(d))の樹脂溶解性差が大きいため、溶媒(d)中で樹脂粒子が局所的かつ急に成長し、樹脂粒子中に低分子量成分が取り込まれやすい。一方、本発明では、あらかじめ貧溶媒を含む溶媒(b)で希釈することにより、樹脂溶液(溶液(c))と再沈溶媒(溶媒(d))の樹脂溶解性差が小さくなり、樹脂粒子がゆっくりと均一に成長し、低分子量成分を取り込むことなく析出する。この樹脂粒子の成長機構の違いにより、低分子量成分の除去効果が飛躍的に向上したと考えている。本発明は、特に溶液(c)の樹脂の濃度をX、溶液(c)の樹脂の飽和溶解度をYとすると、X<Yとなるように溶媒(b)を添加するときに効果を発揮する。ただし、X≧Yとなるように溶媒(b)を添加してももちろん良い。ここで、飽和溶解度とは本発明の製造方法を実施する温度におけるポリマーの溶媒に対する最大溶解度をいう。本発明の製造方法を実施する温度は特に制限がないが、0〜150℃が好ましく、10〜100℃が特に好ましい。   The present invention includes a step of preparing a solution (c) by adding a solvent (b) containing a poor solvent to a solution (a) containing a resin whose dissolution rate in an alkaline developer is increased by the action of an acid, and a solution (c) ) Is added to the solvent (d) containing a poor solvent to precipitate the resin. By this method, low molecular weight components can be removed more effectively than the usual purification method (reprecipitation). The reason for this is an estimate, but is considered as follows. That is, in a normal purification method, the resin (a) containing the resin is added to the poor solvent (d) to precipitate the resin. In this case, since the resin solubility difference between the resin solution (solution (a)) and the reprecipitation solvent (solvent (d)) is large, the resin particles grow locally and rapidly in the solvent (d), Easy to incorporate low molecular weight components. On the other hand, in the present invention, the resin solubility difference between the resin solution (solution (c)) and the reprecipitation solvent (solvent (d)) is reduced by diluting with a solvent (b) containing a poor solvent in advance. It grows slowly and uniformly and precipitates without incorporating low molecular weight components. It is thought that the removal effect of low molecular weight components has been greatly improved by the difference in the growth mechanism of the resin particles. The present invention is particularly effective when the solvent (b) is added so that X <Y, where X is the concentration of the resin in the solution (c) and Y is the saturated solubility of the resin in the solution (c). . However, the solvent (b) may be added so that X ≧ Y. Here, the saturation solubility means the maximum solubility of the polymer in the solvent at the temperature at which the production method of the present invention is carried out. Although the temperature which implements the manufacturing method of this invention does not have a restriction | limiting in particular, 0-150 degreeC is preferable and 10-100 degreeC is especially preferable.

本発明に於ける、樹脂を含む溶液(a)とは、樹脂を溶媒に溶解させた溶液、もしくは、モノマーを重合して得られる重合溶液であるが、モノマーを重合して得られる重合溶液であることが製造上好ましい。モノマーを重合して溶液(a)を得る場合、重合方法としてラジカル重合、カチオン重合、イオン重合等の付加重合や、重縮合等が挙げられるが、特にラジカル重合が好ましい。ラジカル重合の方法としては、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るが、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系溶媒やメチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノンのようなケトン系溶媒、酢酸エチルのようなエステル系溶媒、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系溶媒、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。これらの溶媒は単独で用いても良く、混合して用いても良い。より好ましくは本発明のポジ型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。   In the present invention, the resin-containing solution (a) is a solution obtained by dissolving a resin in a solvent, or a polymerization solution obtained by polymerizing monomers, but a polymerization solution obtained by polymerizing monomers. It is preferable in production. In the case of obtaining a solution (a) by polymerizing monomers, examples of the polymerization method include addition polymerization such as radical polymerization, cationic polymerization, and ionic polymerization, polycondensation, and the like, and radical polymerization is particularly preferable. As a method of radical polymerization, a batch polymerization method in which a monomer species and an initiator are dissolved in a solvent and polymerization is performed by heating, and a solution of the monomer species and the initiator is added dropwise to the heating solvent over 1 to 10 hours. Although the dropping polymerization method etc. are mentioned, the dropping polymerization method is preferable. Examples of the reaction solvent include ether solvents such as tetrahydrofuran, 1,4-dioxane, diisopropyl ether, ketone solvents such as methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, cyclohexanone, ester solvents such as ethyl acetate, dimethylformamide, dimethylacetamide. Examples thereof include amide solvents such as propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether, and cyclohexanone described below. These solvents may be used alone or in combination. More preferably, the polymerization is performed using the same solvent as the solvent used in the positive photosensitive composition of the present invention. Thereby, generation | occurrence | production of the particle at the time of a preservation | save can be suppressed.

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。重合は、連鎖移動剤を添加して行っても良い。連鎖移動剤としては、硫黄を含有する化合物が好ましく、炭素数が1〜10のチオール、炭素数が2〜20のジスルフィドが最も好ましい。チオールとしては、1−ブタンチオール、1−ペンタンチオール、シクロヘキサンチオール、1−オクタンチオール等が挙げられる。ジスルフィドとしては、ジブチルジスルフィド、ジオクチルジスルフィド、ジシクロヘキシルジスルフィド等が挙げられる。これら連鎖移動剤の添加量は、目的の重合体の分子量によるため一義的に決定できないが、全モノマーモル数に対し、概ね0.01〜10モル%である。重合反応の全モノマー濃度は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。   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 initiators include azobisisobutyronitrile, azobisdimethylvaleronitrile, dimethyl 2,2′-azobis (2-methylpropionate) and the like. The polymerization may be performed by adding a chain transfer agent. As the chain transfer agent, a compound containing sulfur is preferable, and a thiol having 1 to 10 carbon atoms and a disulfide having 2 to 20 carbon atoms are most preferable. Examples of the thiol include 1-butanethiol, 1-pentanethiol, cyclohexanethiol, 1-octanethiol and the like. Examples of the disulfide include dibutyl disulfide, dioctyl disulfide, dicyclohexyl disulfide and the like. The addition amount of these chain transfer agents depends on the molecular weight of the target polymer and cannot be determined uniquely, but is generally 0.01 to 10 mol% with respect to the total number of monomer moles. The total monomer concentration in the polymerization 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 ° C to 100 ° C.

溶媒(b)について説明する。溶媒(b)は、貧溶媒を含む溶媒である。ここでいう貧溶媒とは、樹脂の飽和溶解度が、0.010g−樹脂/1.0mL−貧溶媒(10℃)以下である溶媒又は混合溶媒をいう。貧溶媒の例として、脂肪族炭化水素系溶媒(例えば、ペンタン、ヘキサン、シクロヘキサン等)、芳香族炭化水素系溶媒(例えば、トルエン、キシレン、メシチレン等)、アルコール系溶媒(例えば、メタノール、エタノール、イソプロパノール、n−ブタノール、3−メチルブタノール、プロピレングリコールモノメチルエーテル等)、水、エステル系溶媒(例えば、酢酸エチル、酢酸ブチル、プロピオン酸エチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等)、ケトン系溶媒(例えば、アセトン、メチルエチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン等)及びエーテル系溶媒(例えば、ジエチルエーテル、ジブチルエーテル、テトラヒドロフラン等)が挙げられ、特に炭素数5〜15のアルカン、炭素数5〜15のシクロアルカン、炭素数1〜5のアルコール及び水が好ましい。これらは混合して用いても良い。溶媒(b)は、貧溶媒のみであってもよいし、貧溶媒以外にさらに他の溶媒を含んでもよい。溶媒(b)がさらに含んでもよい他の溶媒として、スルホキシド系溶媒(例えば、ジメチルスルホキシド等)、ニトリル系溶媒(例えば、アセトニトリル、プロピオンニトリル等)、アミド系溶媒(例えば、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドン等)、カルボン酸系溶媒(例えば、酢酸、プロピオン酸等)、ハロゲン系溶媒(例えば、クロロホルム、1,2−ジクロロエタン等)が挙げられるが、ニトリル系溶媒、アミド系溶媒が好ましい。溶媒(b)に含まれる貧溶媒の割合は、特に制限がないが、20〜100体積%が好ましく、40〜100体積%がさらに好ましい。   The solvent (b) will be described. The solvent (b) is a solvent containing a poor solvent. The poor solvent here refers to a solvent or mixed solvent in which the saturation solubility of the resin is 0.010 g-resin / 1.0 mL-poor solvent (10 ° C.) or less. Examples of poor solvents include aliphatic hydrocarbon solvents (eg, pentane, hexane, cyclohexane, etc.), aromatic hydrocarbon solvents (eg, toluene, xylene, mesitylene, etc.), alcohol solvents (eg, methanol, ethanol, Isopropanol, n-butanol, 3-methylbutanol, propylene glycol monomethyl ether, etc.), water, ester solvents (eg, ethyl acetate, butyl acetate, ethyl propionate, propylene glycol monomethyl ether acetate, etc.), ketone solvents (eg, Acetone, methyl ethyl ketone, cyclopentanone, cyclohexanone, etc.) and ether solvents (for example, diethyl ether, dibutyl ether, tetrahydrofuran, etc.), and in particular, alkanes having 5 to 15 carbon atoms and silanes having 5 to 15 carbon atoms. Roarukan, preferably alcohols and water of 1 to 5 carbon atoms. These may be used as a mixture. The solvent (b) may be a poor solvent alone or may further contain another solvent in addition to the poor solvent. Other solvents that may be further contained in the solvent (b) include sulfoxide solvents (for example, dimethyl sulfoxide), nitrile solvents (for example, acetonitrile, propiononitrile), amide solvents (for example, N, N-dimethylformamide). N, N-dimethylacetamide, N-methylpyrrolidone, etc.), carboxylic acid solvents (eg, acetic acid, propionic acid, etc.), halogen solvents (eg, chloroform, 1,2-dichloroethane, etc.), System solvents and amide solvents are preferred. The ratio of the poor solvent contained in the solvent (b) is not particularly limited, but is preferably 20 to 100% by volume, and more preferably 40 to 100% by volume.

溶液(c)は、溶液(a)に溶媒(b)を添加して調製する。溶液(c)を調製する際、溶液(c)の酸の作用によりアルカリ現像液に対する溶解速度が増大する樹脂の濃度をX、溶液(c)の酸の作用によりアルカリ現像液に対する溶解速度が増大する樹脂の飽和溶解度をYとすると、X<Yとなるように溶媒(b)を添加する。溶媒(b)の添加量は特に制限がないが、多すぎると(つまりX≧Yの場合)、樹脂が析出するため好ましくなく、少なすぎると本発明の低分子成分の除去効果が低くなるので、0.010Y≦X<Yとなるように溶媒(b)を添加するのが好ましく、0.10Y≦X<Yとなるように溶媒
(b)を添加するのが特に好ましい。この範囲で溶媒(b)を添加することにより低分子成分を最大限に除去できる。
The solution (c) is prepared by adding the solvent (b) to the solution (a). When preparing the solution (c), the concentration of the resin whose dissolution rate in the alkaline developer is increased by the action of the acid in the solution (c) is X, and the dissolution rate in the alkaline developer is increased by the action of the acid in the solution (c). When the saturated solubility of the resin to be used is Y, the solvent (b) is added so that X <Y. The amount of the solvent (b) added is not particularly limited. However, if the amount is too large (that is, when X ≧ Y), the resin is not preferable because it precipitates. If the amount is too small, the effect of removing low molecular components of the present invention is low. The solvent (b) is preferably added so that 0.010Y ≦ X <Y, and the solvent (b) is particularly preferably added so that 0.10Y ≦ X <Y. By adding the solvent (b) within this range, the low molecular components can be removed to the maximum extent.

溶媒(d)は、貧溶媒を含む溶媒である。溶媒(d)が含む貧溶媒は、前記溶媒(b)が含む貧溶媒が挙げられる。溶媒(d)は、貧溶媒以外に更に他の溶媒を含んでいてもよい。溶媒(d)に於ける、他の溶媒としては、溶媒(b)に於ける、他の溶媒と同様のものを挙げることができる。溶媒(d)は、貧溶媒を30〜100体積%有することが好ましく、50〜100体積%有することが特に好ましい。用いる溶媒(d)の量は、樹脂の種類や製造設備等に依存するため一義的に決定できないが、溶液(c)の体積に対し、1.0〜50倍用いることが好ましく、2.0〜20倍用いることが特に好ましい。   The solvent (d) is a solvent containing a poor solvent. Examples of the poor solvent included in the solvent (d) include the poor solvent included in the solvent (b). The solvent (d) may further contain another solvent in addition to the poor solvent. Examples of the other solvent in the solvent (d) include the same solvents as those in the solvent (b). The solvent (d) preferably has a poor solvent of 30 to 100% by volume, particularly preferably 50 to 100% by volume. The amount of the solvent (d) to be used cannot be uniquely determined because it depends on the type of resin, production equipment, etc., but it is preferably 1.0 to 50 times the volume of the solution (c), and 2.0 It is particularly preferable to use ~ 20 times.

本発明の精製工程を実施する温度(内温)は、−10〜200℃で行うことができるが、0〜150℃が好ましく、10〜100℃が特に好ましい。   The temperature (internal temperature) at which the purification step of the present invention is carried out can be carried out at -10 to 200 ° C, preferably 0 to 150 ° C, particularly preferably 10 to 100 ° C.

本発明で得られた樹脂は、レジスト用途に使用することができる。レジスト用途として使用する場合、(A)活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物及び(B)本発明の製造方法で得られたアルカリ現像液に対する溶解速度が増大する樹脂を含有するポジ型感光性組成物として使用する。以下、(A)活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物、(B)アルカリ現像液に対する溶解速度が増大する樹脂について説明する。   The resin obtained in the present invention can be used for resist applications. When used as a resist application, a positive type containing (A) a compound that generates an acid upon irradiation with actinic rays or radiation, and (B) a resin that increases the dissolution rate in an alkaline developer obtained by the production method of the present invention. Used as a photosensitive composition. Hereinafter, (A) a compound that generates an acid upon irradiation with actinic rays or radiation, and (B) a resin that increases the dissolution rate in an alkali developer will be described.

(A)活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物
本発明のポジ型感光性組成物は、活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物(以下、「光酸発生剤」ともいう)を含有する。
そのような光酸発生剤としては、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。
(A) Compound that generates acid upon irradiation with actinic ray or radiation The positive photosensitive composition of the present invention is a compound that generates acid upon irradiation with actinic ray or radiation (hereinafter, also referred to as “photoacid generator”). Containing.
Examples of such photoacid generators include photoinitiators for photocationic polymerization, photoinitiators for photoradical polymerization, photodecolorants for dyes, photochromic agents, actinic rays used in microresists, etc. Known compounds that generate an acid upon irradiation with radiation and mixtures thereof can be appropriately selected and used.

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

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の内で好ましい化合物として、下記一般式(ZI)、(ZII)又は(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 formula (ZI), (ZII) or (ZIII) can be exemplified.

Figure 2008127462
Figure 2008127462

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. An organic anion having a carbon atom is preferable.

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 2008127462
Figure 2008127462

一般式(AN1)及び(AN2)に於いて、
Rc1は、有機基を表す。
In general formulas (AN1) and (AN2):
Rc 1 represents an organic group.

一般式(AN1)〜(AN2)、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、シクロアルキル基、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、シクロアルキル基、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。
Formula (AN1) ~ (AN2), examples of the organic group in Rc 1, include those having 1 to 30 carbon atoms, preferably an alkyl group which may be substituted, cycloalkyl group, aryl group, or a mixture, A group in which a plurality of them are linked by a linking group such as a single bond, —O—, —CO 2 —, —S—, —SO 3 —, —SO 2 N (Rd 1 ) — can be exemplified. Rd 1 represents a hydrogen atom or an alkyl group, and may form a ring structure with a bonded alkyl group, cycloalkyl group, or aryl group.
More preferred as the organic group for Rc 1 is 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 2008127462
Figure 2008127462

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、1〜4個のフッ素原子及び/または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、単結合又は2価の連結基(好ましくは、−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、置換していてもよい、直鎖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。置換していてもよいアルキル基、シクロアルキル基、アリール基は、置換基としてフッソ原子を有し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, 1 to 4 fluorine atoms and / or 1 to 3 fluoroalkyl groups. Represents a phenylene group.
Ax represents a single bond or a divalent linking group (preferably —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, may be substituted, represents a linear or branched alkyl group, a monocyclic or polycyclic cycloalkyl group or an aryl group. The optionally substituted alkyl group, cycloalkyl group and aryl group preferably do not have a fluorine atom as a substituent.

前記一般式(AN3)及び(AN4)に於いて、
Rc3、Rc4及びRc5は、各々独立に、有機基を表す。
Rc3とRc4が結合して環を形成していてもよい。
In the general formulas (AN3) and (AN4),
Rc 3 , Rc 4 and Rc 5 each independently represents an organic group.
Rc 3 and Rc 4 may combine to form a ring.

一般式(AN3)及び(AN4)に於ける、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する場合に、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) and (AN4), the organic groups represented by Rc 3 , Rc 4 and Rc 5 are preferably the same as the preferred organic groups in Rc 1 .
When Rc 3 and Rc 4 are combined to form a ring, examples of the group formed by combining Rc 3 and Rc 4 include an alkylene group and an arylene group. A perfluoroalkylene group having 2 to 4 carbon atoms is preferred. 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、R201、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。
201〜R203のうちの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。
In the general formula (ZI), the organic group as R 201 , R 202 and R 203 generally has 1 to 30 carbon atoms, preferably 1 to 20 carbon atoms.
Two members out of R 201 to R 203 may combine to form a ring structure, and the ring may contain an oxygen atom, a sulfur atom, an ester bond, an amide bond, or a carbonyl group. The two of the group formed by bonding of the R 201 to R 203, there can be mentioned an alkylene group (e.g., butylene, pentylene).

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)及び(ZI−3)における対応する基を挙げることができる。 Specific examples of the organic group as R 201 , R 202 and R 203 include corresponding groups in the compounds (ZI-1), (ZI-2) and (ZI-3) described later.

尚、一般式(Z1)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 (Z1) 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(Z1)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。   Further preferred examples of the component (Z1) 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等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6〜14)、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、より好ましくは、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。
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, aryldicycloalkylsulfonium compounds, and the like.
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.
Aryl group, alkyl group of R 201 to R 203, cycloalkyl group, an alkyl group (for example, 1 to 15 carbon atoms), a cycloalkyl group (for example, 3 to 15 carbon atoms), an aryl group (for example, 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 may be substituted. 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, and more preferably , An alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms. 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.

次に、化合物(ZI−2)について説明する。
化合物(ZI−2)は、一般式(ZI)におけるR201〜R203が、各々独立に、芳香環を有さ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としての芳香環を有さない有機基は、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.
The compound (ZI-2) is, R 201 to R 203 in formula (ZI) each independently is a compound when it represents an organic group having no aromatic ring. Here, the aromatic ring includes an aromatic ring having a hetero atom.
The aromatic ring-free organic group 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, an alkoxycarbonylmethyl group, particularly A linear or branched 2-oxoalkyl group is preferred.

201〜R203としてのアルキル基は、直鎖、分岐のいずれであってもよく、好ましくは、炭素数1〜10の直鎖又は分岐アルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基)を挙げることができる。R201〜R203としてのアルキル基は、直鎖若しくは分岐状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2−オキソアルキル基は、直鎖、分岐、環状のいずれであってもよく、好ましくは、上記のアルキル基、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 may be linear, may be either branched, preferably a straight-chain or branched alkyl group (e.g., methyl group having 1 to 10 carbon atoms, an ethyl group, a propyl group, Butyl group, pentyl group). The alkyl group as R 201 to R 203 is a straight-chain or 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.
The 2-oxoalkyl group as R 201 to R 203 may be linear, branched or cyclic, and preferably a group having> C═O at the 2-position of the above alkyl group or cycloalkyl group Can be mentioned.
The alkoxy group in the alkoxycarbonylmethyl group as R 201 to R 203, preferably may be mentioned alkoxy groups having 1 to 5 carbon atoms (a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, a butoxy group, a 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, or a nitro group.

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 2008127462
Figure 2008127462

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(ZI)に於ける、X-と同様のものである。
In general formula (ZI-3),
R 1 c to R 5 c each independently represents a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkoxy group, or a halogen atom.
R 6 c and R 7 c 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.
R 1 c to R 7 Any two or more of c, and Rx and Ry may combine with each other to form a ring structure, the ring structure may contain an oxygen atom, a sulfur atom, an ester bond, an amide bond May be included. R 1 c to R 7 Any two or more of c, and as the group Rx and Ry are formed by combined include a butylene group and a pentylene group.
X - represents a non-nucleophilic anion, in formula (ZI) in, X - are those same as the.

1c〜R7cとしてのアルキル基は、直鎖状、分岐状のいずれであってもよく、例えば炭素数1〜20個のアルキル基、好ましくは炭素数1〜12個の直鎖及び分岐アルキル基(例えば、メチル基、エチル基、直鎖又は分岐プロピル基、直鎖又は分岐ブチル基、直鎖又は分岐ペンチル基)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 1 c to R 7 c may be either linear or branched, for example, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, preferably a linear chain having 1 to 12 carbon atoms and A branched alkyl group (for example, a methyl group, an ethyl group, a linear or branched propyl group, a linear or branched butyl group, a linear or branched pentyl group) can be exemplified.
Preferable examples of the cycloalkyl group as R 1 c to R 7 c include a cycloalkyl group having 3 to 8 carbon atoms (for example, a cyclopentyl group and a cyclohexyl group).
The alkoxy group as R 1 c to R 5 c may be linear, branched or cyclic, for example, an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, preferably a linear or branched chain having 1 to 5 carbon atoms. Alkoxy groups (for example, methoxy group, ethoxy group, linear or branched propoxy group, linear or branched butoxy group, linear or branched pentoxy group), cyclic alkoxy groups having 3 to 8 carbon atoms (for example, cyclopentyloxy group, cyclohexyl) Oxy group).
Preferably any of R 1 c to R 5 c is a linear or branched alkyl group, a cycloalkyl group or a linear, branched or cyclic alkoxy group, more preferably the R 1 c to R 5 c atoms The sum of the numbers is 2-15. Thereby, solvent solubility improves more and generation | occurrence | production of a particle is suppressed at the time of a preservation | save.

Rx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、直鎖若しくは分岐状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。
Rx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。
直鎖状、分岐状、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。
Rx、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。
The alkyl group as Rx and Ry, there can be mentioned the same alkyl groups as R 1 c~R 7 c. The alkyl group as Rx and Ry is more preferably a linear or branched 2-oxoalkyl group or an alkoxymethyl group.
The cycloalkyl group as Rx and Ry may be the same as the cycloalkyl group of R 1 c~R 7 c. The cycloalkyl group as Rx and Ry is more preferably a cyclic 2-oxoalkyl group.
Examples of the linear, branched, or cyclic 2-oxoalkyl group include a group having> C═O at the 2-position of the alkyl group or cycloalkyl group as R 1 c to R 7 c.
The alkoxy group in the alkoxycarbonylmethyl group may be the same as the alkoxy group as R 1 c~R 5 c.
Rx and Ry are preferably alkyl groups having 4 or more carbon atoms, more preferably 6 or more, and still more preferably 8 or more.

前記一般式(ZII)、(ZIII)中、
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、直鎖状、分岐状のいずれであってもよく、好ましくは、炭素数1〜10の直鎖又は分岐アルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基)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(ZI)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 be linear, it may be either branched, preferably a straight-chain or branched alkyl group (e.g., methyl group having 1 to 10 carbon atoms, an ethyl group, a 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 non-nucleophilic anion as X − in formula (ZI).

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、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 generate an acid upon irradiation with actinic rays or radiation, compounds represented by the following general formulas (ZIV), (ZV), and (ZVI) can be further exemplified.

Figure 2008127462
Figure 2008127462

一般式(ZIV)〜(ZVI)中、
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、シアノ基又はフロロアルキル基である。
Aは、アルキレン基、シクロアルキレン基、アルケニレン基又はアリーレン基を表す。
In 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, and more preferably a cyano group or a fluoroalkyl group.
A represents an alkylene group, a cycloalkylene 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(ZI)で表される化合物であり、更により好ましくは(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。
Among the compounds that generate an acid upon irradiation with actinic rays or radiation, more preferred are compounds represented by the general formulas (ZI) to (ZIII), and still more preferred are compounds represented by (ZI). Even more preferred are compounds represented by (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 2008127462
Figure 2008127462

すなわち、特に好ましい光酸発生剤の様態として、一般式(ZI)で表される構造に於いて、X-が、前記一般式(AN1)、(AN3)、(AN4)から選ばれるアニオンである化合物を挙げることができる。 That is, as a particularly preferred embodiment of the photoacid generator, in the structure represented by the general formula (ZI), X is an anion selected from the general formulas (AN1), (AN3), and (AN4). A compound can be mentioned.

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

Figure 2008127462
Figure 2008127462

Figure 2008127462
Figure 2008127462

Figure 2008127462
Figure 2008127462

光酸発生剤は、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。   A photo-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.

光酸発生剤の組成物中の含量は、ポジ型感光性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。
The content of the photoacid generator in the composition is preferably 0.1 to 20% by mass, more preferably 0.5 to 10% by mass, and still more preferably, based on the total solid content of the positive photosensitive composition. 1 to 7% by mass.

(B)酸の作用によりアルカリ現像液に対する溶解速度が増大する樹脂
本発明のポジ型感光性組成物に用いられる樹脂は、酸の作用によりアルカリ現像液に対する溶解速度が増大する樹脂であり、樹脂の主鎖又は側鎖、あるいは、主鎖及び側鎖の両方に、酸の作用により分解し、アルカリ可溶性基を生じる基(以下、「酸分解性基」ともいう)を有する樹脂(「酸分解性樹脂」、「酸分解性樹脂(B)」又は「樹脂(B)」とも呼ぶ)である。
アルカリ可溶性基としては、フェノール性水酸基、カルボン酸基、フッ素化アルコール基、スルホン酸基、スルホンアミド基、スルホニルイミド基、(アルキルスルホニル)(アルキルカルボニル)メチレン基、(アルキルスルホニル)(アルキルカルボニル)イミド基、ビス(アルキルカルボニル)メチレン基、ビス(アルキルカルボニル)イミド基、ビス(アルキルスルホニル)メチレン基、ビス(アルキルスルホニル)イミド基、トリス(アルキルカルボニル)メチレン基、トリス(アルキルスルホニル)メチレン基を有する基等が挙げられる。
好ましいアルカリ可溶性基としては、カルボン酸基、フッ素化アルコール基(好ましくはヘキサフルオロイソプロパノール)、スルホン酸基が挙げられる。
酸分解性基として好ましい基は、これらのアルカリ可溶性基の水素原子を酸で脱離する基で置換した基である。
酸で脱離する基としては、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。
酸分解性基としては好ましくは、クミルエステル基、エノールエステル基、アセタールエステル基、第3級のアルキルエステル基等である。更に好ましくは、第3級アルキルエステル基である。
(B) Resin whose dissolution rate in an alkaline developer is increased by the action of an acid The resin used in the positive photosensitive composition of the present invention is a resin whose dissolution rate in an alkaline developer is increased by the action of an acid. Resin having a group (hereinafter also referred to as “acid-decomposable group”) that decomposes by the action of an acid to generate an alkali-soluble group (hereinafter also referred to as “acid-decomposable group”) in the main chain or side chain of Or “resin (B)”).
Alkali-soluble groups include phenolic hydroxyl groups, carboxylic acid groups, fluorinated alcohol groups, sulfonic acid groups, sulfonamido groups, sulfonylimide groups, (alkylsulfonyl) (alkylcarbonyl) methylene groups, (alkylsulfonyl) (alkylcarbonyl) Imido group, bis (alkylcarbonyl) methylene group, bis (alkylcarbonyl) imide group, bis (alkylsulfonyl) methylene group, bis (alkylsulfonyl) imide group, tris (alkylcarbonyl) methylene group, tris (alkylsulfonyl) methylene group A group having
Preferred alkali-soluble groups include carboxylic acid groups, fluorinated alcohol groups (preferably hexafluoroisopropanol), and sulfonic acid groups.
A preferable group as the acid-decomposable group is a group in which the hydrogen atom of these alkali-soluble groups is substituted with a group capable of leaving with an acid.
Examples of the group leaving with an acid include -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.
The acid-decomposable group is preferably a cumyl ester group, an enol ester group, an acetal ester group, a tertiary alkyl ester group or the like. More preferably, it is a tertiary alkyl ester group.

本発明の樹脂(B)は、酸分解性基を有する繰り返し単位を有することが好ましい。酸分解性基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が好ましい。   The resin (B) of the present invention preferably has a repeating unit having an acid-decomposable group. The repeating unit having an acid-decomposable group is preferably a repeating unit represented by the following general formula (AI).

Figure 2008127462
Figure 2008127462

一般式(AI)に於いて、
Xa1は、水素原子、メチル基、トリフルオロメチル基又はヒドロキシメチル基を表す。
Rx1〜Rx3は、それぞれ独立に、アルキル基(直鎖若しくは分岐)又はシクロアルキル基(単環若しくは多環)を表す。
Rx1〜Rx3の少なくとも2つが結合して、シクロアルキル基(単環若しくは多環)を形成してもよい。
In general formula (AI),
Xa 1 represents a hydrogen atom, a methyl group, a trifluoromethyl group or a hydroxymethyl group.
Rx 1 to Rx 3 each independently represents an alkyl group (straight or branched) or a cycloalkyl group (monocyclic or polycyclic).
At least two of Rx 1 to Rx 3 may combine to form a cycloalkyl group (monocyclic or polycyclic).

Rx1〜Rx3の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環状アルキル基、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環状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環状アルキル基、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環状アルキル基が好ましい。
Rx1がメチル基またはエチル基であり、Rx2とRx3とが結合して上述のシクロアルキル基を結合している様態が好ましい。
Rx 1 to Rx 3 are preferably alkyl groups having 1 to 4 carbon atoms such as methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, isobutyl, and t-butyl.
Examples of the cycloalkyl group represented by Rx 1 to Rx 3 include monocyclic cyclic alkyl groups such as cyclopentyl group and cyclohexyl group, and polycyclic cyclic alkyl groups such as norbornyl group, tetracyclodecanyl group, tetracyclododecanyl group, and adamantyl group. preferable.
Examples of the cycloalkyl group formed by combining at least two of Rx 1 to Rx 3 include a monocyclic cyclic alkyl group such as a cyclopentyl group and a cyclohexyl group, a norbornyl group, a tetracyclodecanyl group, a tetracyclododecanyl group, and an adamantyl group A polycyclic cyclic alkyl group such as
It is preferable that Rx 1 is a methyl group or an ethyl group, and Rx 2 and Rx 3 are bonded to bond the above-described 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 2008127462
Figure 2008127462

酸分解性樹脂は、ラクトン構造を有する基を有する繰り返し単位を有することが好ましい。ラクトン構造を有する基としては、ラクトン構造を有していればいずれの基でも用いることができるが、好ましくは5〜7員環ラクトン構造を有する基であり、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基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、ラクトン構造を有する基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 acid-decomposable resin preferably has a repeating unit having a group having a lactone structure. As the group having a lactone structure, any group having a lactone structure can be used, but a group having a 5- to 7-membered ring lactone structure is preferable. A structure in which another ring structure is condensed to form a structure or a spiro structure is preferable. It is more preferable to have a repeating unit having a group having a lactone structure represented by any of the following general formulas (LC1-1) to (LC1-16). Further, a group having a 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 2008127462
Figure 2008127462

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、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. , A halogen atom, a hydroxyl group, a cyano group, an acid-decomposable group, and the like, more preferably an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, 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基を有する繰り返し単位としては、下記一般式(AII)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 group having a lactone structure represented by any of the general formulas (LC1-1) to (LC1-16) include a repeating unit represented by the following general formula (AII).

Figure 2008127462
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一般式(AII)中、
Rb0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。Rb0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。Rb0は、水素原子及びメチル基が好ましい。
Ab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価の基を表す。好ましくは、単結合、−Ab1−CO2−で表される連結基である。Ab1は、直鎖若しくは分岐状アルキレン基又は単環若しくは多環のシクロアルキレン基を表し、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)のうちのいずれかで表される構造を有する基を表す。
In general formula (AII),
Rb 0 represents a hydrogen atom, a halogen atom, or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. Preferable substituents that the alkyl group of Rb 0 may have include a hydroxyl group and a halogen atom. Examples of the halogen atom for Rb 0 include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom. Rb 0 is preferably a hydrogen atom or a methyl group.
Ab represents 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 group obtained by combining these. To express. A linking group represented by a single bond or —Ab 1 —CO 2 — is preferable. Ab 1 represents a linear or branched alkylene group or a 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基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 group 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、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 group 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 group having a lactone structure are given below, but the present invention is not limited thereto.

Figure 2008127462
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Figure 2008127462
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Figure 2008127462
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特に好ましいラクトン構造を有する基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。   Examples of the repeating unit having a group having a particularly preferable lactone structure include the following repeating units. By selecting the optimum lactone structure, the pattern profile and the density dependence become good.

Figure 2008127462
Figure 2008127462

酸分解性樹脂は、極性基を有する繰り返し単位を有していることが好ましい。極性基としては、水酸基、シアノ基、アミド基、スルホンアミド基、カルボニル基、エステル基、スルホ基が挙げられ、水酸基、シアノ基がより好ましい。これにより基板密着性、現像液親和性が向上する。極性基を有する繰り返し単位は、極性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。極性基で置換された脂環炭化水素構造の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。好ましい極性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 acid-decomposable resin preferably has a repeating unit having a polar group. Examples of the polar group include a hydroxyl group, a cyano group, an amide group, a sulfonamide group, a carbonyl group, an ester group, and a sulfo group, and a hydroxyl group and a cyano group are more preferable. This improves the substrate adhesion and developer compatibility. The repeating unit having a polar group is preferably a repeating unit having an alicyclic hydrocarbon structure substituted with a polar group. The alicyclic hydrocarbon structure of the alicyclic hydrocarbon structure substituted with a polar group is preferably an adamantyl group, a diamantyl group, or a norbornane group. As the alicyclic hydrocarbon structure substituted with a preferable polar group, partial structures represented by the following general formulas (VIIa) to (VIId) are preferable.

Figure 2008127462
Figure 2008127462

一般式(VIIa)〜(VIIc)中、
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のうち少なくとも1つは水酸基又はシアノ基を表す。好ましくは、R2c〜R4cのうち1つまたは2つが水酸基で残りが水素原子である。一般式(VIIa)において、更に好ましくはR2c〜R4cのうち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 rest are hydrogen atoms. In general formula (VIIa), it is more preferable that two of R 2 c to R 4 c are a hydroxyl group and the remaining is a hydrogen atom.

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等を挙げることができる。   Examples of the repeating unit having a partial structure represented by general formulas (VIIa) to (VIId) include the repeating units represented by the following general formulas (AIIa) to (AIId).

Figure 2008127462
Figure 2008127462

一般式(AIIa)〜(AIId)中、
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、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のうち少なくとも1つは水酸基又はシアノ基を表す。R2c〜R4cは、一般式(VIIa)〜(VIIc)に於けるR2c〜R4cと同義である。
In general formulas (AIIa) to (AIId),
R 1 c represents a hydrogen atom, a methyl group, a trifluoromethyl group or a hydroxymethyl group.
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. R 2 c to R 4 c is a general formula (VIIa) ~ same meanings as in R 2 c to R 4 c to (VIIc).

極性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 polar group is preferably 5 to 40 mol%, more preferably 5 to 30 mol%, still more preferably 10 to 25 mol based on all repeating units in the polymer. %.

一般式(AIIa)〜(AIIb)で表される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 structure represented by the general formulas (AIIa) to (AIIb) are given below, but the present invention is not limited thereto.

Figure 2008127462
Figure 2008127462

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 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, an aliphatic alcohol in which the α-position is substituted with an electron-withdrawing group, and has a repeating unit having a carboxyl group. More preferred. By having a 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 2008127462
Figure 2008127462

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, acid-decomposable resins adjust dry etching resistance, standard developer suitability, substrate adhesion, resist profile, and general required properties of resist, such as resolution, heat resistance, and sensitivity. For this purpose, 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、酸分解性樹脂に要求される性能、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 acid-decomposable resin, 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.

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 acid-decomposable resins, the molar ratio of each repeating structural unit is the resist dry etch resistance, standard developer suitability, substrate adhesion, resist profile, and general resist performance required for resolving power, heat resistance, and sensitivity. It is set appropriately in order to adjust etc.

本発明の組成物がArF露光用であるとき、ArF光への透明性の点から樹脂は芳香族基を有さないことが好ましい。   When the composition of the present invention is for ArF exposure, the resin preferably has no aromatic group from the viewpoint of transparency to ArF light.

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、繰り返し単位のすべてがアクリレート系繰り返し単位、メタクリレート系繰り返し単位/アクリレート系繰り返し単位混合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。   The 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 may be methacrylate repeating units, all of the repeating units may be acrylate repeating units, or a mixture of methacrylate repeating units / acrylate repeating units, but all of the acrylate repeating units may be used. It is preferable that it is 50 mol% or less of a repeating unit.

酸分解性樹脂としてより好ましくは、一般式(AI)で表される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%、極性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%有する共重合ポリマー、または更にその他の繰り返し単位を0〜20モル%有する共重合ポリマーである。   More preferably, the acid-decomposable resin is 20 to 50 mol% of a (meth) acrylate-based repeating unit having an acid-decomposable group represented by the general formula (AI), and a (meth) acrylate-based repeating unit 20 to 20 mol% having a lactone structure. Copolymer having 5 to 30 mol% of (meth) acrylate-based repeating unit having an alicyclic hydrocarbon structure substituted with a polar group, 50 mol%, or further having 0 to 20 mol% of other repeating units It is.

本発明に用いる樹脂(B)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ポジ型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。   The resin (B) used in 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 positive photosensitive composition of the present invention. Thereby, generation | occurrence | production of the particle at the time of a preservation | save can be suppressed.

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、反応終了後、溶剤に投入して粉体あるいは固形回収等の方法で所望のポリマーを回収する。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。   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 initiators include azobisisobutyronitrile, azobisdimethylvaleronitrile, dimethyl 2,2′-azobis (2-methylpropionate) and the like. If desired, an initiator is added or added in portions, and after completion of the reaction, it is put into a solvent and a desired polymer is recovered by a method such as powder or solid recovery. 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 ° C to 100 ° C.

本発明に係る樹脂の重量平均分子量は、GPC法によりポリスチレン換算値として、好ましくは1,000〜200,000であり、更に好ましくは3,000〜20,000、最も好ましくは5,000〜15,000である。重量平均分子量を、1,000〜200,000とすることにより、耐熱性やドライエッチング耐性の劣化を防ぐことができ、且つ現像性が劣化したり、粘度が高くなって製膜性が劣化することを防ぐことができる。 分子量分布は通常1〜5であり、好ましくは1〜3、更に好ましくは1〜2の範囲のものが使用される。分子量分布の小さいものほど、解像度、レジスト形状が優れ、且つレジストパターンの側壁がスムーズであり、ラフネス性に優れる。   The weight average molecular weight of the resin according to the present invention is preferably 1,000 to 200,000, more preferably 3,000 to 20,000, and most preferably 5,000 to 15 in terms of polystyrene by GPC method. , 000. By setting the weight average molecular weight to 1,000 to 200,000, deterioration of heat resistance and dry etching resistance can be prevented, developability is deteriorated, and viscosity is increased, resulting in deterioration of film forming property. Can be prevented. The molecular weight distribution is usually 1 to 5, preferably 1 to 3, more preferably 1 to 2. The smaller the molecular weight distribution, the better the resolution and the resist shape, and the smoother the side wall of the resist pattern, the better the roughness.

本発明のポジ型感光性組成物において、本発明に係わる全ての酸分解性樹脂の組成物全体中の配合量は、全固形分中50〜99.99質量%が好ましく、より好ましくは60〜99.0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 photosensitive composition of the present invention, the blending amount of all the acid-decomposable resins according to the present invention in the entire composition is preferably from 50 to 99.99% by mass, more preferably from 60 to It is 99.0 mass%.
In the present invention, the acid-decomposable resin may be used alone or in combination.

酸の作用により分解する基を有さない樹脂
本発明のポジ型感光性組成物は、酸の作用により分解する基を有さない樹脂を含有してもよい。
「酸の作用により分解する基を有さない」とは、本発明のポジ型感光性組成物が通常用いられる画像形成プロセスにおいて酸の作用による分解性が無いかまたは極めて小さく、実質的に酸分解による画像形成に寄与する基を有さないことである。このような樹脂としてアルカリ可溶性基を有する樹脂、アルカリの作用により分解し、アルカリ現像液への溶解性が向上する基を有する樹脂が挙げられる。
酸の作用により分解する基を有さない樹脂としては、(メタ)アクリル酸誘導体および/又は脂環オレフィン誘導体から導かれる繰り返し単位を少なくとも1種有する樹脂が好ましい。
酸の作用により分解する基を有さない樹脂に含有されるアルカリ可溶性基としては、カルボキシル基、フェノール性水酸基、1位または2位が電子吸引性基で置換された脂肪族水酸基、電子吸引性基で置換されたアミノ基(例えばスルホンアミド基、スルホンイミド基、ビススルホニルイミド基)、電子吸引性基で置換されたメチレン基またはメチン基(例えばケトン基、エステル基から選ばれる少なくとも2つで置換されたメチレン基、メチン基)が好ましい。
酸の作用により分解する基を有さない樹脂に含有されるアルカリの作用により分解し、アルカリ現像液中での溶解度が増大する基としては、ラクトン基、酸無水物基が好ましく、より好ましくはラクトン基である。
酸の作用により分解する基を有さない樹脂には、上記以外の他の官能基を有する繰り返し単位を有してもよい。他の官能基を有する繰り返し単位としては、ドライエッチング耐
性、親疎水性、相互作用性などを考慮し、適当な官能基を導入することができる。他の繰り返し単位としては、水酸基、シアノ基、カルボニル基、エステル基などの極性官能基を有する構成単位、単環または、多環環状炭化水素構造を有する繰り返し単位、シリコン原子、ハロゲン原子、フロロアルキル基を有する繰り返し単位またはこれらの複数の官能基を有する繰り返し単位である。
Resin having no group decomposable by the action of an acid The positive photosensitive composition of the present invention may contain a resin having no group decomposable by the action of an acid.
“No acid-decomposable group” means that there is no or very little decomposability due to the action of an acid in an image forming process in which the positive photosensitive composition of the present invention is usually used. It has no group that contributes to image formation by decomposition. Examples of such a resin include a resin having an alkali-soluble group and a resin having a group that decomposes by the action of an alkali and improves the solubility in an alkali developer.
As the resin having no group capable of decomposing by the action of an acid, a resin having at least one repeating unit derived from a (meth) acrylic acid derivative and / or an alicyclic olefin derivative is preferable.
Alkali-soluble groups contained in a resin that does not have a group decomposable by the action of an acid include a carboxyl group, a phenolic hydroxyl group, an aliphatic hydroxyl group substituted at the 1- or 2-position with an electron-withdrawing group, and electron-withdrawing properties. An amino group substituted with a group (for example, a sulfonamide group, a sulfonimide group, a bissulfonylimide group), a methylene group substituted with an electron-withdrawing group, or a methine group (for example, a ketone group or an ester group). A substituted methylene group and methine group) are preferred.
The group that decomposes by the action of an alkali contained in a resin that does not have a group that decomposes by the action of an acid and increases the solubility in an alkali developer is preferably a lactone group or an acid anhydride group, more preferably Lactone group.
The resin that does not have a group capable of decomposing by the action of an acid may have a repeating unit having a functional group other than the above. As the repeating unit having another functional group, an appropriate functional group can be introduced in consideration of dry etching resistance, hydrophilicity / hydrophobicity, interaction property and the like. Other repeating units include structural units having a polar functional group such as a hydroxyl group, a cyano group, a carbonyl group, and an ester group, a repeating unit having a monocyclic or polycyclic hydrocarbon structure, a silicon atom, a halogen atom, and a fluoroalkyl. A repeating unit having a group or a repeating unit having a plurality of these functional groups.

好ましい酸の作用により分解する基を有さない樹脂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 resin which does not have the group decomposed | disassembled by the effect | action of a preferable acid is shown below, this invention is not limited to this.

Figure 2008127462
Figure 2008127462

酸の作用により分解する基を有さない樹脂の添加量は、酸分解性樹脂に対し0〜30質量%であり、好ましくは0〜20質量%、更に好ましくは0〜15質量%である。   The addition amount of the resin having no group capable of decomposing by the action of an acid is 0 to 30% by mass, preferably 0 to 20% by mass, and more preferably 0 to 15% by mass with respect to the acid-decomposable resin.

アルカリ可溶性基、親水基、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
本発明のポジ型感光性組成物には、アルカリ可溶性基、親水基、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、または酸の作用により分解し、アルカリ可溶性基または親水性基を放出する基を含有する化合物が好ましい。酸の作用により分解し、アルカリ可溶性基または親水性基を放出する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基で保護した化合物が好ましい。
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. A dissolution controlling compound having a molecular weight of 3000 or less (hereinafter also referred to as “solubility controlling compound”) having at least one selected from
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 containing a group capable of decomposing by the action of an acid to release an alkali-soluble group or a hydrophilic group is preferable. The group capable of decomposing by the action of an acid to release an alkali-soluble group or a hydrophilic group is preferably a group in which a carboxyl group or a hydroxyl group is protected with an acid-decomposable 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 in which the carboxylic acid is protected with an acid-decomposable group, and polyols such as saccharides. Or a compound having its hydroxyl group protected with an acid-decomposable group is preferred.

本発明における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 in the present invention 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、ポジ型感光性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 positive photosensitive 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 2008127462
Figure 2008127462

塩基性化合物
本発明のポジ型感光性組成物は、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 positive photosensitive composition of the present invention 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. Is preferred.

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. Preferable nitrogen-containing basic compound structures include compounds having partial structures represented by the following general formulas (A) to (E).

Figure 2008127462
Figure 2008127462

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、ここで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。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 carbons, a cycloalkyl group having 3 to 20 carbons or an aryl group having 6 to 20 carbons, wherein R 250 And R 251 may combine with 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 to 1 carbon atoms. A 20 hydroxyalkyl group or a C 3-20 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があげられる。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−エンなどがあげられる。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などがあげられる。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があげられる。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, benzimidazole, and the like. 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. 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) sulfonium. Examples thereof include hydroxide, bis (t-butylphenyl) iodonium hydroxide, phenacylthiophenium hydroxide, and 2-oxopropylthiophenium hydroxide. The compound having an onium carboxylate structure is a compound having an onium hydroxide structure in which the anion moiety is converted to a carboxylate, and examples thereof include acetate, adamantane-1-carboxylate, and perfluoroalkylcarboxylate. 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、ポジ型感光性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 positive photosensitive 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
本発明のポジ型感光性組成物は、更に、フッ素系及び/又はシリコン系界面活性剤(フッ素系界面活性剤及びシリコン系界面活性剤、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。
Fluorine and / or silicon-based surfactant The positive photosensitive composition of the present invention further comprises a fluorine-based and / or silicon-based surfactant (fluorine-based surfactant and silicon-based surfactant, fluorine atom and silicon atom It is preferable to contain any one of these, or two or more of them.

本発明のポジ型感光性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。   When the positive photosensitive composition of the present invention contains fluorine and / or a silicon-based surfactant, adhesion and development defects are obtained with good sensitivity and resolution when using an exposure light source of 250 nm or less, particularly 220 nm or less. It is possible to provide a resist pattern with less.

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、ポジ型感光性組成物の全量(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 positive photosensitive composition (excluding the solvent). %.

有機溶剤
本発明のポジ型感光性組成物は、上記の成分を所定の有機溶剤に溶解して用いる。
Organic Solvent The positive photosensitive composition of the present invention is used by dissolving the above components in a predetermined organic solvent.

使用し得る有機溶剤としては、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を挙げることができる。   Examples of the organic solvent 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 -Dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, N-methylpyrrolidone, tetrahydrofuran, etc.

本発明において、有機溶剤としては、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有する溶剤と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 organic solvent may be used alone or in combination, but it is preferable to use a mixed solvent containing two or more 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 solvent having 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、乳酸エチルがより好ましい。   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. And propylene glycol monomethyl ether and ethyl lactate are more preferred.

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、酢酸ブチルがより好ましく、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。   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 more preferable, and propylene glycol monomethyl ether acetate, ethyl ethoxypropionate. 2-heptanone and cyclohexanone are particularly preferred.

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 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、あるいはこれらのうちの複数の官能基を併せ持つ溶剤から選ばれる少なくとも1種である。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, The other solvent is at least one selected from a functional group selected from a hydroxyl group, a ketone group, a lactone group, an ester group, an ether group and a carbonate group, or a solvent having a plurality of these functional groups. 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>
本発明のポジ型感光性組成物には、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>
The positive photosensitive composition of the present invention has further solubility in a dye, a plasticizer, a surfactant other than the fluorine and / or silicon surfactant, a photosensitizer, and a developer as necessary. A compound to be promoted and the like 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、高分子化合物に対して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 polymer compound. 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、前記フッ素系及び/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, a surfactant other than the fluorine-based and / or silicon-based surfactant may 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)
本発明のポジ型感光性組成物は、上記の成分を所定の有機溶剤、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 positive photosensitive composition of the present invention is used by dissolving the above components in a predetermined organic solvent, preferably the mixed solvent, filtering the solution, and then applying the solution 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、ポジ型感光性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 positive photosensitive composition is coated on a substrate (eg, silicon / silicon dioxide coating) used in the manufacture of precision integrated circuit elements by a suitable coating method such as a spinner or coater, dried, and photosensitive. A film is formed.
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。ポジ型感光性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. Examples of the alkaline developer of the positive photosensitive composition include sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, sodium silicate, sodium metasilicate, aqueous ammonia and other inorganic alkalis, ethylamine, n-propylamine and the like. Secondary amines such as amines, diethylamine and di-n-butylamine, tertiary amines such as triethylamine and methyldiethylamine, alcohol amines such as dimethylethanolamine and triethanolamine, tetramethylammonium hydroxide, tetraethylammonium hydroxy Alkaline aqueous solutions such as quaternary ammonium salts such as pyrrole and 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.

次に、実施例を挙げて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。   Next, although an Example is given and this invention is demonstrated, this invention is not limited to this.

合成例1(ポリマー溶液1の調製)
窒素気流下、シクロヘキサノン9.7gを3つ口フラスコに入れ、80℃に加熱した。これに、下記モノマー(1−a)8.89g(40.0mmol)、モノマー(1−b)4.73g(20.0mmol)、モノマー(1−c)10.5g(40.0mmol)、重合開始剤V−60(和光純薬製)1.31g(8.0mmol)をシクロヘキサノン87.5g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、ポリマー溶液1を得た。
Synthesis Example 1 (Preparation of polymer solution 1)
Under a nitrogen stream, 9.7 g of cyclohexanone was placed in a three-necked flask and heated to 80 ° C. The following monomer (1-a) 8.89 g (40.0 mmol), monomer (1-b) 4.73 g (20.0 mmol), monomer (1-c) 10.5 g (40.0 mmol), polymerization A solution prepared by dissolving 1.31 g (8.0 mmol) of initiator V-60 (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) in 87.5 g of cyclohexanone was added dropwise over 6 hours. After completion of the dropwise addition, the mixture was further reacted at 80 ° C. for 2 hours to obtain a polymer solution 1.

Figure 2008127462
Figure 2008127462

合成例2(ポリマー溶液2の調製)
窒素気流下、シクロヘキサノン9.3gを3つ口フラスコに入れ、80℃に加熱した。これに、下記モノマー(2−a)12.4g(50.0mmol)、モノマー(2−b)2.36g(10.0mmol)、モノマー(2−c)8.40g(40.0mmol)、重合開始剤V−60(和光純薬製)1.31g(8.0mmol)をシクロヘキサノン83.9g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、ポリマー溶液2を得た。
Synthesis Example 2 (Preparation of polymer solution 2)
Under a nitrogen stream, 9.3 g of cyclohexanone was placed in a three-necked flask and heated to 80 ° C. The following monomer (2-a) 12.4 g (50.0 mmol), monomer (2-b) 2.36 g (10.0 mmol), monomer (2-c) 8.40 g (40.0 mmol), polymerization A solution prepared by dissolving 1.31 g (8.0 mmol) of initiator V-60 (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) in 83.9 g of cyclohexanone was added dropwise over 6 hours. After the completion of the dropwise addition, the mixture was further reacted at 80 ° C. for 2 hours to obtain a polymer solution 2.

Figure 2008127462
Figure 2008127462

合成例3(ポリマー溶液3の調製)
窒素気流下、シクロヘキサノン8.2gを3つ口フラスコに入れ、80℃に加熱した。これに、下記モノマー(3−a)8.51g(50.0mmol)、モノマー(3−b)4.73g(20.0mmol)、モノマー(3−c)7.03g(30.0mmol)、重合開始剤V−601(和光純薬製)1.84g(8.0mmol)をシクロヘキサノン73.6g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時間反応させポリマー溶液3を得た。
Synthesis Example 3 (Preparation of polymer solution 3)
Under a nitrogen stream, 8.2 g of cyclohexanone was placed in a three-necked flask and heated to 80 ° C. The following monomer (3-a) 8.51 g (50.0 mmol), monomer (3-b) 4.73 g (20.0 mmol), monomer (3-c) 7.03 g (30.0 mmol), polymerization A solution prepared by dissolving 1.84 g (8.0 mmol) of initiator V-601 (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) in 73.6 g of cyclohexanone was added dropwise over 6 hours. After completion of the dropwise addition, the mixture was further reacted at 80 ° C. for 2 hours to obtain a polymer solution 3.

Figure 2008127462
Figure 2008127462

合成例4(ポリマー溶液4の調製)
窒素気流下、シクロヘキサノン9.7gを3つ口フラスコに入れ、80℃に加熱した。これに、下記モノマー(4−a)11.2g(50.0mmol)、モノマー(4−b)4.73g(20.0mmol)、モノマー(4−c)8.23g(30.0mmol)、重合開始剤V−601(和光純薬製)1.84g(8.0mmol)をシクロヘキサノン87.7g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、ポリマー溶液4を得た。
Synthesis Example 4 (Preparation of polymer solution 4)
Under a nitrogen stream, 9.7 g of cyclohexanone was placed in a three-necked flask and heated to 80 ° C. The following monomer (4-a) 11.2 g (50.0 mmol), monomer (4-b) 4.73 g (20.0 mmol), monomer (4-c) 8.23 g (30.0 mmol), polymerization A solution prepared by dissolving 1.84 g (8.0 mmol) of initiator V-601 (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) in 87.7 g of cyclohexanone was added dropwise over 6 hours. After the completion of the dropwise addition, the mixture was further reacted at 80 ° C. for 2 hours to obtain a polymer solution 4.

Figure 2008127462
Figure 2008127462

合成例5(ポリマー溶液5の調製)
窒素気流下、シクロヘキサノン9.0gを3つ口フラスコに入れ、80℃に加熱した。これに、下記モノマー(5−a)11.1g(50.0mmol)、モノマー(5−b)5.05g(20.0mmol)、モノマー(5−c)3.93g(20.0mmol)、モノマー(5−d)2.34g(10.0mmol)、重合開始剤V−601(和光純薬製)1.84g(8.0mmol)をシクロヘキサノン80.7g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、ポリマー溶液5を得た。
Synthesis Example 5 (Preparation of polymer solution 5)
Under a nitrogen stream, 9.0 g of cyclohexanone was placed in a three-necked flask and heated to 80 ° C. To this, 11.1 g (50.0 mmol) of the following monomer (5-a), 5.05 g (20.0 mmol) of monomer (5-b), 3.93 g (20.0 mmol) of monomer (5-c), monomer (5-d) A solution prepared by dissolving 2.34 g (10.0 mmol) of polymerization initiator V-601 (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) in 80.7 g of cyclohexanone was added dropwise over 6 hours. did. After completion of the dropwise addition, the mixture was further reacted at 80 ° C. for 2 hours to obtain polymer solution 5.

Figure 2008127462
Figure 2008127462

実施例1(樹脂(1−1)の製造)
合成例1で得られたポリマー溶液1全量にメタノール/水=9/1(体積比)100mLを10分かけて添加した。このとき溶液は均一溶液のままでポリマーの析出は無かった。得られた溶液をメタノール/水=9/1(体積比)900mLに内温25℃で30分かけて添加した。析出した樹脂をろ過により採取し、40℃で24時間、減圧下で乾燥したところ、20.5g(収率85%)で樹脂(1−1)が得られた。樹脂(1−1)の重量平均分子量はポリスチレン換算で9,350であり、分散度は1.85であった。高速液体クロマトグラフィー(展開溶媒 テトラヒドロフラン/水、測定波長220nm)測定により、樹脂(1−1)中にはモノマー(1−a)が0.01質量%、モノマー(1−b)が0.01質量%以下、モノマー(1−c)が0.01質量%含まれていることが分かった。また、GPC測定により、重量平均分子量が500以下の低分子成分は0.09%(面積%、RI測定)であった。
Example 1 (Production of resin (1-1))
100 mL of methanol / water = 9/1 (volume ratio) was added to the total amount of the polymer solution 1 obtained in Synthesis Example 1 over 10 minutes. At this time, the solution remained a homogeneous solution and no polymer was precipitated. The obtained solution was added to 900 mL of methanol / water = 9/1 (volume ratio) at an internal temperature of 25 ° C. over 30 minutes. The precipitated resin was collected by filtration and dried under reduced pressure at 40 ° C. for 24 hours. As a result, the resin (1-1) was obtained in 20.5 g (yield 85%). The weight average molecular weight of the resin (1-1) was 9,350 in terms of polystyrene, and the degree of dispersion was 1.85. According to the measurement by high performance liquid chromatography (developing solvent tetrahydrofuran / water, measurement wavelength 220 nm), the monomer (1-a) is 0.01% by mass and the monomer (1-b) is 0.01% in the resin (1-1). It was found that 0.01% by mass or less of the monomer (1-c) was contained. Moreover, the low molecular component whose weight average molecular weight is 500 or less was 0.09% (area%, RI measurement) by GPC measurement.

実施例2〜16
下記表1記載のポリマー溶液、添加溶媒、再沈溶媒を使用し、実施例1と同様にして樹脂(1−2)〜(1−8)、(2−1)〜(2−2)、(3−1)〜(3−2)、(4−1)〜(4−2)及び(5−1)〜(5−2)を得た。表中の溶媒の比率は、体積比である。表1に添加溶媒添加時のポリマーの析出の有無、得られた樹脂(1−2)〜(1−8)、(2−1)〜(2−2)、(3−1)〜(3−2)、(4−1)〜(4−2)及び(5−1)〜(5−2)の重量平均分子量、分散度、収率を示し、下記表2及び表3に得られた樹脂(1−2)〜(1−8)、(2−1)〜(2−2)、(3−1)〜(3−2)、(4−1)〜(4−2)及び(5−1)〜(5−2)中の低分子量成分の含有量を示す。
Examples 2-16
Resin (1-2) to (1-8), (2-1) to (2-2), using the polymer solution, additive solvent, and reprecipitation solvent described in Table 1 below in the same manner as in Example 1. (3-1) to (3-2), (4-1) to (4-2), and (5-1) to (5-2) were obtained. The ratio of the solvent in the table is a volume ratio. Table 1 shows the presence or absence of polymer precipitation when the additive solvent is added, and the obtained resins (1-2) to (1-8), (2-1) to (2-2), and (3-1) to (3). -2), (4-1) to (4-2) and (5-1) to (5-2) show the weight average molecular weight, dispersity, and yield, and are shown in Tables 2 and 3 below. Resins (1-2) to (1-8), (2-1) to (2-2), (3-1) to (3-2), (4-1) to (4-2) and ( The content of the low molecular weight component in (5-1) to (5-2) is shown.

比較例1(樹脂(1−9)の製造)
合成例1で得られたポリマー溶液1全量をメタノール/水=9/1(体積比)1000mLに内温25℃で30分かけて添加した。析出した樹脂をろ過により採取し、40℃で24時間、減圧下で乾燥したところ、21.2g(収率88%)で樹脂(1−9)が得られた。樹脂(1−9)の重量平均分子量はポリスチレン換算で9,450であり、分散度は1.87であった。高速液体クロマトグラフィー(展開溶媒 テトラヒドロフラン/水、測定波長220nm)測定により、樹脂(1−1)中にはモノマー(1−a)が0.12質量%、モノマー(1−b)が0.13質量%、モノマー(1−c)が0.15質量%含まれていることが分かった。また、GPC測定により、重量平均分子量が500以下の低分子成分は0.62%(面積%、RI測定)であった。
Comparative Example 1 (Production of resin (1-9))
The total amount of the polymer solution 1 obtained in Synthesis Example 1 was added to 1000 mL of methanol / water = 9/1 (volume ratio) at an internal temperature of 25 ° C. over 30 minutes. The precipitated resin was collected by filtration and dried under reduced pressure at 40 ° C. for 24 hours to obtain 21.2 g (yield 88%) of the resin (1-9). The weight average molecular weight of the resin (1-9) was 9,450 in terms of polystyrene, and the degree of dispersion was 1.87. According to the measurement by high performance liquid chromatography (developing solvent tetrahydrofuran / water, measuring wavelength 220 nm), the monomer (1-a) is 0.12% by mass and the monomer (1-b) is 0.13 in the resin (1-1). It was found that 0.15 mass% of the monomer (1-c) was contained by mass%. Moreover, the low molecular component whose weight average molecular weight is 500 or less was 0.62% (area%, RI measurement) by GPC measurement.

比較例2〜10
表1記載のポリマー溶液、再沈溶媒を使用し、比較例1と同様にして樹脂(1−10)、(2−3)〜(2−4)、(3−3)〜(3−4)、(4−3)〜(4−4)及び(5−3)〜(5−5)を得た。表1に得られた樹脂(1−10)、(2−3)〜(2−4)、(3−3)〜(3−4)、(4−3)〜(4−4)及び(5−3)〜(5−5)の重量平均分子量、分散度、収率を示し、表2及び表3に得られた樹脂(1−10)、(2−3)〜(2−4)、(3−3)〜(3−4)、(4−3)〜(4−4)及び(5−3)〜(5−5)中の低分子量成分の含有量を示す。
Comparative Examples 2-10
Resins (1-10), (2-3) to (2-4), (3-3) to (3-4) were used in the same manner as in Comparative Example 1 using the polymer solution and reprecipitation solvent described in Table 1. ), (4-3) to (4-4) and (5-3) to (5-5). Resins (1-10), (2-3) to (2-4), (3-3) to (3-4), (4-3) to (4-4) and ( 5-3) to (5-5) showing the weight average molecular weight, dispersity, and yield, and resins (1-10) and (2-3) to (2-4) obtained in Tables 2 and 3 , (3-3) to (3-4), (4-3) to (4-4) and (5-3) to (5-5).

Figure 2008127462
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Figure 2008127462
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表1〜3から、本発明の製造方法により、低分子量成分が、効果的且つ簡便に除去された樹脂を製造し得ることが明らかである。   From Tables 1 to 3, it is apparent that the production method of the present invention can produce a resin from which low molecular weight components are effectively and simply removed.

実施例17〜32及び比較例11〜20
<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8質量%の溶液を調製し、これを0.03 m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。調製したポジ型レジスト溶液を下記の方法で評価し、結果を下記表5に示す。
Examples 17-32 and Comparative Examples 11-20
<Resist preparation>
The components shown in Table 4 below were dissolved in a solvent to prepare a solution having a solid content concentration of 8% by mass, and this was filtered through a 0.03 m polyethylene filter to prepare a positive resist solution. The prepared positive resist solution was evaluated by the following method, and the results are shown in Table 5 below.

<レジスト評価>
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150nm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、ラインパターンを得た。
<感度>
80nmのラインアンドスペース1/1のマスクパターンを再現する露光量を最適露光量(Eopt)とした。この値が小さいほど、感度が高い。
<露光ラチチュード(EL)>
線幅130nmのラインアンド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、露光量を変化させた際にパターンサイズが130nm±10%を許容する露光量幅を求め、この値を最適露光量で割って百分率表示した。値が大きいほど露光量変化による性能変化が小さく、露光ラチチュード(EL)が良好である。
<ラインエッジラフネス>
ラインエッジラフネス(LER)の測定は、測長走査型電子顕微鏡(SEM)を使用して120nmの孤立パターンを観察し、ラインパターンの長手方向のエッジが5μmの範囲についてエッジのあるべき基準線からの距離を測長SEM((株)日立製作所S−8840)により50ポイント測定し、標準偏差を求め、3σを算出した。値が小さいほど良好な性能であることを示す。
<現像欠陥評価>
130nmのラインアンドスペース1:1のマスクパターンが再現する露光量で8inchウエハー全面を露光しレジストパターンを得た。これをKLA Tencor社製 インテリジェント ラインモニタ 2360を使用しウエハ全面における現像欠陥測定した。
<パーティクル評価>
調製したポジ型レジスト溶液について、調製直後の溶液中のパーティクル数(パーティクル初期値)と、4℃で1週間放置した後の溶液中のパーティクル数(経時後のパーティクル数)をリオン社製パーティクルカウンターにてカウントした。パーティクル初期値とともに、(経時後のパーティクル数)−(パーティクル初期値)で計算されるパーティクル増加数を算出した。なお、ここでは溶液1mL中に含まれる粒径0.25μm以上のパーティクルを数えた。
<Resist 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 150 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 obtain a line pattern.
<Sensitivity>
The exposure amount for reproducing the 80 nm line and space 1/1 mask pattern was determined as the optimum exposure amount (Eopt). The smaller this value, the higher the sensitivity.
<Exposure latitude (EL)>
The exposure amount that reproduces a 130-nm line-and-space mask pattern is set as the optimal exposure amount, and when the exposure amount is changed, an exposure amount width that allows a pattern size of 130 nm ± 10% is obtained. Divided by the amount and expressed as a percentage. The larger the value, the smaller the change in performance due to the change in exposure amount, and the better the exposure latitude (EL).
<Line edge roughness>
The line edge roughness (LER) is measured by using a length-measuring scanning electron microscope (SEM) to observe an isolated pattern of 120 nm and from the reference line where the edge in the longitudinal direction of the line pattern should be 5 μm. The distance was measured by 50 points with a length measuring SEM (Hitachi, Ltd. S-8840), the standard deviation was obtained, and 3σ was calculated. A smaller value indicates better performance.
<Development defect evaluation>
The entire surface of the 8-inch wafer was exposed with an exposure amount that a mask pattern of 130 nm line and space 1: 1 was reproduced to obtain a resist pattern. This was measured for development defects on the entire wafer surface using an intelligent line monitor 2360 manufactured by KLA Tencor.
<Particle evaluation>
About the prepared positive resist solution, the number of particles in the solution immediately after preparation (particle initial value) and the number of particles in the solution after standing for 1 week at 4 ° C. Counted. Along with the particle initial value, the number of particles increased calculated by (number of particles after time) − (particle initial value) was calculated. Here, particles having a particle diameter of 0.25 μm or more contained in 1 mL of the solution were counted.

Figure 2008127462
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以下、表4中の略号を示す。   The abbreviations in Table 4 are shown below.

〔光酸発生剤〕   [Photoacid generator]

Figure 2008127462
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〔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
DBA:N,N−ジブチルアニリン
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
〔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)
〔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
[Basic compounds]
TPSA: triphenylsulfonium acetate DIA: 2,6-diisopropylaniline TEA: triethanolamine DBA: N, N-dibutylaniline PBI: 2-phenylbenzimidazole TMEA: tris (methoxyethoxyethyl) amine PEA: N-phenyldiethanolamine [ 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: Troysol S-366 (manufactured by Troy Chemical Co., Ltd.)
〔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

Figure 2008127462
Figure 2008127462

表5から、本発明のポジ型感光性組成物は、感度が良好であり、露光ラチチュード、ラインエッジラフネス、現像欠陥、保存安定性に優れることが明らかである。   From Table 5, it is clear that the positive photosensitive composition of the present invention has good sensitivity and is excellent in exposure latitude, line edge roughness, development defect, and storage stability.

Claims (10)

酸の作用によりアルカリ現像液に対する溶解速度が増大する樹脂の製造方法に於いて、酸の作用によりアルカリ現像液に対する溶解速度が増大する樹脂を含む溶液(a)に貧溶媒を含む溶媒(b)を添加して溶液(c)を調製する工程と、溶液(c)を貧溶媒を含む溶媒(d)に添加して酸の作用によりアルカリ現像液に対する溶解速度が増大する樹脂を析出させる工程を含むことを特徴とする酸の作用によりアルカリ現像液に対する溶解速度が増大する樹脂の製造方法。   In the method for producing a resin in which the dissolution rate in an alkaline developer is increased by the action of an acid, the solvent (b) containing a poor solvent in the solution (a) containing the resin in which the dissolution rate in an alkaline developer is increased by the action of an acid. And adding a solution (c) to a solvent (d) containing a poor solvent to precipitate a resin whose dissolution rate in an alkaline developer is increased by the action of an acid. A process for producing a resin, wherein the dissolution rate in an alkaline developer is increased by the action of an acid. 溶液(c)の酸の作用によりアルカリ現像液に対する溶解速度が増大する樹脂の濃度をX、溶液(c)の酸の作用によりアルカリ現像液に対する溶解速度が増大する樹脂の飽和溶解度をYとすると、X<Yとなるように溶媒(b)を添加することを特徴とする請求項1に記載の酸の作用によりアルカリ現像液に対する溶解速度が増大する樹脂の製造方法。   If the concentration of the resin whose dissolution rate in the alkaline developer is increased by the action of the acid in the solution (c) is X, and the saturated solubility of the resin whose dissolution rate in the alkali developer is increased by the action of the acid in the solution (c) is Y. The method for producing a resin, wherein the solvent (b) is added so that X <Y, wherein the dissolution rate in an alkali developer is increased by the action of an acid according to claim 1. 貧溶媒が、脂肪族炭化水素系溶媒、芳香族炭化水素系溶媒、アルコール系溶媒、水、エステル系溶媒、ケトン系溶媒又はエーテル系溶媒であることを特徴とする請求項1又は2に記載の酸の作用によりアルカリ現像液に対する溶解速度が増大する樹脂の製造方法。   The poor solvent is an aliphatic hydrocarbon solvent, an aromatic hydrocarbon solvent, an alcohol solvent, water, an ester solvent, a ketone solvent, or an ether solvent, according to claim 1 or 2. A method for producing a resin, wherein the dissolution rate in an alkaline developer is increased by the action of an acid. 貧溶媒が、炭素数5〜15のアルカン、炭素数5〜15のシクロアルカン、炭素数1〜5のアルコール又は水であることを特徴とする請求項1又は2に記載の酸の作用によりアルカリ現像液に対する溶解速度が増大する樹脂の製造方法。   The poor solvent is an alkane having 5 to 15 carbon atoms, a cycloalkane having 5 to 15 carbon atoms, an alcohol having 1 to 5 carbon atoms, or water, and is alkalinized by the action of an acid according to claim 1 or 2. A method for producing a resin, which increases the dissolution rate in a developer. 酸の作用によりアルカリ現像液に対する溶解速度が増大する樹脂が、酸分解性基を有する繰り返し単位を有することを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の酸の作用によりアルカリ現像液に対する溶解速度が増大する樹脂の製造方法。   The resin that increases the dissolution rate in an alkaline developer by the action of an acid has a repeating unit having an acid-decomposable group. A method for producing a resin with an increased dissolution rate. 酸の作用によりアルカリ現像液に対する溶解速度が増大する樹脂が、ラクトン構造を有する基を有する繰り返し単位を有することを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の酸の作用によりアルカリ現像液に対する溶解速度が増大する樹脂の製造方法。   6. The alkaline developer by the action of an acid according to claim 1, wherein the resin whose rate of dissolution in an alkaline developer is increased by the action of an acid has a repeating unit having a group having a lactone structure. For producing a resin in which the dissolution rate with respect to the resin increases. 酸の作用によりアルカリ現像液に対する溶解速度が増大する樹脂が、極性基を有する繰り返し単位を有することを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の酸の作用によりアルカリ現像液に対する溶解速度が増大する樹脂の製造方法。   The resin whose rate of dissolution in an alkaline developer is increased by the action of an acid, has a repeating unit having a polar group, and is dissolved in an alkali developer by the action of an acid according to claim 1. Process for increasing the resin. 請求項1〜7のいずれかに記載の方法で製造されたことを特徴とする酸の作用によりアルカリ現像液に対する溶解速度が増大する樹脂。   A resin produced by the method according to any one of claims 1 to 7 and having an increased dissolution rate in an alkaline developer by the action of an acid. (A)活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物及び
(B)請求項8に記載の酸の作用によりアルカリ現像液に対する溶解速度が増大する樹脂を含有することを特徴とするポジ型感光性組成物。
(A) A positive photosensitive material comprising a compound capable of generating an acid upon irradiation with actinic rays or radiation, and (B) a resin whose dissolution rate in an alkali developer is increased by the action of the acid according to claim 8. Sex composition.
請求項9に記載のポジ型感光性組成物により、膜を形成し、該膜を露光、現像する工程を含むことを特徴とするパターン形成法。   A pattern forming method comprising a step of forming a film with the positive photosensitive composition according to claim 9, and exposing and developing the film.
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