JP2009251392A - Negative resist composition and pattern forming method - Google Patents

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Wataru Hoshino
渉 星野
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a negative resist composition less liable to cause a film thickness loss and pattern collapse and a pattern forming method. <P>SOLUTION: The negative resist composition comprises: (A) an alkali-soluble resin; (B) a crosslinking agent which crosslinks an alkali-soluble resin under the action of an acid; (C1) a compound which allows a crosslinking reaction to proceed upon irradiation with actinic rays or radiation; (C2) a photoradical generator; and (D) a compound having a radical polymerizable group. The pattern forming method is also provided. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、IC等の半導体素子、液晶表示装置、サーマルヘッド等の回路基板の製造、さらにはその他のフォトファブリケーションのリソグラフィ工程に用いられるフォトレジストに関するものである。特に波長が200nm以下の遠紫外線を光源とする投影露光装置で露光するために好適なネガ型フォトレジスト組成物及びそのレジストパターン形成方法に関する。   The present invention relates to a photoresist used in the manufacturing of semiconductor elements such as ICs, liquid crystal display devices, circuit boards such as thermal heads, and other photofabrication lithography processes. In particular, the present invention relates to a negative photoresist composition suitable for exposure with a projection exposure apparatus using a far ultraviolet ray having a wavelength of 200 nm or less as a light source, and a resist pattern forming method thereof.

近年、半導体素子は益々高密度、高集積化が進んでいる。そのため、さらなる微細パターンの加工が必要とされるようになってきた。その必要性を満たすためにフォトリソグラフィーに用いられる露光装置の使用波長は益々短波化し、今では、遠紫外線の中でも短波長のエキシマレーザー光(XeCl、KrF、ArFなど)を用いることが検討されるまでになってきている。   In recent years, semiconductor devices have been increasingly densely and highly integrated. Therefore, further fine pattern processing has been required. In order to satisfy this need, the operating wavelength of an exposure apparatus used for photolithography has been increasingly shortened, and now it is considered to use excimer laser light (XeCl, KrF, ArF, etc.) having a short wavelength among far ultraviolet rays. It is becoming.

一方、レジスト組成物には、現像液に難溶性若しくは不溶性の樹脂を用い、放射線の露光によって露光部を現像液に対し可溶化することでパターンを形成する「ポジ型」と、現像液に可溶性の樹脂を用い、放射線の露光によって露光部を現像液に対して難溶化若しくは不溶化することでパターンを形成する「ネガ型」とがあり、現在主に実用化されているのはポジ型レジスト組成物である。
半導体素子等の製造にあたってはライン、トレンチ、ホール、など種々のパターン形成の要請がある。パターンが微細化するにつれてより高い解像性が求められるが、これを達成するには高い光学コントラストを与えるマスクを用いるのが望ましい。しかしこの高い光学コントラストを与えるマスクを用いるには、ラインパターンを形成する場合にはポジ型レジスト組成物が、トレンチパターンを形成する場合にはネガ型レジスト組成物が有利になる。従って種々のパターン形成の要請に応えるためにはポジ型だけではなく、ネガ型のレジスト組成物の開発が望まれている。
The resist composition, on the other hand, uses a resin that is insoluble or insoluble in the developer and forms a pattern by solubilizing the exposed area in the developer by exposure to radiation, and is soluble in the developer. There is a “negative type” that forms a pattern by making the exposed part insoluble or insoluble in the developer by exposure to radiation, and the positive resist composition is currently in practical use. It is a thing.
In manufacturing a semiconductor element or the like, there is a demand for forming various patterns such as lines, trenches, holes, and the like. As the pattern becomes finer, higher resolution is required. To achieve this, it is desirable to use a mask that provides high optical contrast. However, in order to use a mask that provides this high optical contrast, a positive resist composition is advantageous when forming a line pattern, and a negative resist composition is advantageous when forming a trench pattern. Accordingly, development of negative resist compositions as well as positive ones is desired in order to meet various pattern formation requirements.

露光源としてKrFエキシマレーザーの248nmの光を用いる場合には、248nmにおける光吸収の少ないヒドロキシスチレン系のポリマーに保護基としてアセタール基やケタール基を導入したポリマーを用いたレジスト組成物が提案されている。これらはKrFエキシマレーザーに用いる場合には適しているが、ArFエキシマレーザーに用いる場合、193nmにおける強い吸収のため感度が低下し解像性の劣化などの問題があり、これらのポリマーはArFエキシマレーザーに用いるには適さない。
そこで、193nmでの光の吸収がより少なく、感度が良好でかつ高いドライエッチング耐性を合わせもつネガ型レジスト材料の開発が望まれており、ArFエキシマレーザーを用いた露光方法に好適で高感度かつ良好な感解像性を与えるレジストの開発が急務となっている。
In the case of using 248 nm light of a KrF excimer laser as an exposure source, a resist composition using a polymer in which an acetal group or a ketal group is introduced as a protective group to a hydroxystyrene-based polymer with little light absorption at 248 nm has been proposed. Yes. These are suitable when used for KrF excimer lasers, but when used for ArF excimer lasers, there are problems such as reduced sensitivity due to strong absorption at 193 nm and degradation of resolution. Not suitable for use in
Therefore, development of a negative resist material having less light absorption at 193 nm, good sensitivity and high dry etching resistance is desired, and it is suitable for an exposure method using an ArF excimer laser and has high sensitivity. There is an urgent need to develop a resist that provides good resolution.

そこでArF用レジストには193nmの吸収の少ない脂肪族基を有する(メタ)アクリル酸エステル系樹脂を用いたレジストや、耐エッチング性付与のため脂環式脂肪族基が導入されたレジストが提案されている。
特許文献1には、ナフトール構造を側鎖に有するポリマーを含有するArFポジ型レジスト組成物が知られており、特許文献2にはナフトール構造を側鎖に有するポリマーと尿素系の架橋剤を含有したEBネガ型レジスト組成物が知られている。
ArFネガレジストについては例えば、特許文献3〜4に、脂肪族基を有する繰り返し単位とアルカリ可溶性基としてフッ素アルコールアルカリ可溶性基又はカルボン酸アルカリ可溶性基を有する繰り返し単位を共重合させた樹脂に尿素系の架橋剤を含有したネガ型レジスト組成物が用いられているが、解像パターンの厚み、パターン倒れ抑止性等、種々の性能を満足するものになっていない。
特開2007−146142号公報 特開2004−117876号公報 特開2006−317803号公報 特開2003−177535号公報
Therefore, resists for ArF use are proposed that use (meth) acrylic acid ester-based resins having an aliphatic group with little absorption at 193 nm, and resists into which alicyclic aliphatic groups are introduced to provide etching resistance. ing.
Patent Document 1 discloses an ArF positive resist composition containing a polymer having a naphthol structure in the side chain, and Patent Document 2 contains a polymer having a naphthol structure in the side chain and a urea-based crosslinking agent. EB negative resist compositions are known.
For ArF negative resists, for example, in Patent Documents 3 to 4, a urea-based resin is copolymerized with a repeating unit having an aliphatic group and a repeating unit having a fluorine alcohol alkali-soluble group or a carboxylic acid alkali-soluble group as an alkali-soluble group. Although a negative resist composition containing a cross-linking agent is used, it does not satisfy various performances such as resolution pattern thickness and pattern collapse prevention.
JP 2007-146142 A Japanese Patent Laid-Open No. 2004-117876 JP 2006-317803 A JP 2003-177535 A

本発明の目的は、遠紫外線光、特に波長が193nmのArFエキシマレーザを用いるミクロフォトファブリケーションの性能向上技術の課題を解決することであり、より具体的には、レジスト膜が膜減りしにくく、パターン倒れしにくいネガ型レジスト組成物およびパターン形成方法を提供することにある。   An object of the present invention is to solve the problem of the technology for improving the performance of microphotofabrication using far-ultraviolet light, particularly an ArF excimer laser having a wavelength of 193 nm. More specifically, the resist film is difficult to reduce. Another object of the present invention is to provide a negative resist composition that hardly resists pattern collapse and a pattern forming method.

本発明者らは化学増幅型レジストにおける構成材料を鋭意検討した結果、特定の材料を用いることにより、上記目的が達成されることを見出し、本発明に至った。
すなわち、上記目的は次の構成によって達成される。
As a result of intensive studies on the constituent materials in the chemically amplified resist, the present inventors have found that the above object can be achieved by using a specific material, and have reached the present invention.
That is, the above object is achieved by the following configuration.

(1)
(A)アルカリ可溶性樹脂、
(B)酸の作用によりアルカリ可溶性樹脂を架橋する架橋剤、
(C1)活性光線又は放射線の照射により架橋反応を進行させる化合物、
(C2)光ラジカル発生剤、
(D)ラジカル重合性基を有する化合物、
を含有することを特徴とするネガ型レジスト組成物。
(1)
(A) an alkali-soluble resin,
(B) a crosslinking agent that crosslinks the alkali-soluble resin by the action of an acid,
(C1) a compound that causes a crosslinking reaction to proceed by irradiation with actinic rays or radiation,
(C2) a photo radical generator,
(D) a compound having a radical polymerizable group,
A negative resist composition comprising:

(2)
(A)成分のアルカリ可溶性樹脂がアルカリ可溶性基として、フッ素置換アルコール構造を含む有機基、カルボン酸構造を含む有機基、スルホンアミド構造を含む有機基、フルフリルアルコール構造を含む有機基、カルバメート構造を含む有機基、互変異性アルコール構造を含む有機基、チオール構造を含む有機基、ケトンオキシム構造を含む有機基、ジカルボニルメチレン構造を含む有機基、N-ヒドロキシサクシンイミド構造を含む有機基、トリアジン骨格を持つ有機基、アミック酸構造を含む有機基、ナフトール構造を含む有機基、またはスルホン酸構造、を含む有機基を有することを特徴とする上記(1)のネガ型レジスト組成物。
(2)
(A) The alkali-soluble resin of the component is an alkali-soluble group, an organic group containing a fluorine-substituted alcohol structure, an organic group containing a carboxylic acid structure, an organic group containing a sulfonamide structure, an organic group containing a furfuryl alcohol structure, a carbamate structure An organic group containing a tautomeric alcohol structure, an organic group containing a thiol structure, an organic group containing a ketone oxime structure, an organic group containing a dicarbonylmethylene structure, an organic group containing an N-hydroxysuccinimide structure, The negative resist composition as described in (1) above, which has an organic group having an organic group having a triazine skeleton, an organic group having an amic acid structure, an organic group having a naphthol structure, or a sulfonic acid structure.

(3)
(A)アルカリ可溶性樹脂が、側鎖に単環又は多環式の脂環式構造を有することを特徴とする上記(1)または(2)のネガ型レジスト組成物。
(3)
(A) The negative resist composition as described in (1) or (2) above, wherein the alkali-soluble resin has a monocyclic or polycyclic alicyclic structure in the side chain.

(4)
活性光線又は放射線の照射により(C1)成分からpKaが−8以下の酸が発生することを特徴とする、上記(1)〜(3)のいずれかのネガ型レジスト組成物。
(4)
The negative resist composition according to any one of (1) to (3) above, wherein an acid having a pKa of −8 or less is generated from the component (C1) upon irradiation with actinic rays or radiation.

(5)
活性光線又は放射線の照射により(C1)成分からフッ素化されたスルホンイミド酸が発生することを特徴とする上記(4)のネガ型レジスト組成物。
(6)
活性光線又は放射線の照射により(C1)成分からフッ素化されたスルホンメチド酸化合物が発生することを特徴とする上記(4)のネガ型レジスト組成物。
(7)
(D)ラジカル重合性基を有する化合物が、ラジカル重合性基を複数有する化合物であることを特徴とする、上記(1)〜(6)のいずれかに記載のネガ型レジスト組成物。
(8)
(B)成分の架橋剤が、下記一般式(CLNM−1)で表される部分構造を2個以上有する化合物であることを特徴とする上記(1)〜(7)のいずれかに記載のネガ型レジスト組成物。

Figure 2009251392

一般式(CLNM−1)に於いて、
NM1は、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基又はオキソアルキル基を表す。 (5)
The negative resist composition as described in (4) above, wherein fluorinated sulfonimide acid is generated from the component (C1) upon irradiation with actinic rays or radiation.
(6)
The negative resist composition of (4) above, wherein a fluorinated sulfonemethic acid compound is generated from the component (C1) upon irradiation with actinic rays or radiation.
(7)
(D) The negative resist composition as described in any one of (1) to (6) above, wherein the compound having a radical polymerizable group is a compound having a plurality of radical polymerizable groups.
(8)
(B) The crosslinking agent of component is a compound having two or more partial structures represented by the following general formula (CLNM-1), according to any one of (1) to (7) above Negative resist composition.
Figure 2009251392

In the general formula (CLNM-1),
R NM1 represents a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group or an oxoalkyl group.

(9)
pKaが−8以下の酸が、下記一般式(II)又は(III)で表される酸である、上記(4)に記載のネガ型レジスト組成物。

Figure 2009251392

一般式(II)に於いて、
1及びR2は、各々独立に、フッ素原子又はアルキル基を表す。R1及びR2は、互いに結合して環を形成してもよい。
Figure 2009251392

一般式(III)に於いて、
3〜R5は、各々独立に、フッ素原子又はアルキル基を表す。R3〜R5の内のいずれか2つが、互いに結合して環を形成してもよい。 (9)
The negative resist composition according to (4) above, wherein the acid having a pKa of −8 or less is an acid represented by the following general formula (II) or (III).
Figure 2009251392

In general formula (II):
R 1 and R 2 each independently represents a fluorine atom or an alkyl group. R 1 and R 2 may combine with each other to form a ring.
Figure 2009251392

In general formula (III):
R 3 to R 5 each independently represents a fluorine atom or an alkyl group. Any two of R 3 to R 5 may be bonded to each other to form a ring.

(10)
上記(1)〜(9)のいずれかに記載のネガ型レジスト組成物を塗布し、露光した後に、現像してレジストパターンを形成することを特徴とするレジストパターン形成方法。
(10)
A resist pattern forming method comprising: applying a negative resist composition according to any one of (1) to (9) above, exposing the resist composition, and developing the resist pattern to form a resist pattern.

本発明により、膜減りしにくく、パターン倒れしにくいネガ型レジスト組成物およびパターン形成方法が提供される。   According to the present invention, there are provided a negative resist composition and a pattern forming method that are difficult to reduce a film and that do not easily collapse a pattern.

本発明におけるネガ型レジスト組成物は、
(A)アルカリ可溶性樹脂、
(B)酸の作用によりアルカリ可溶性樹脂を架橋する架橋剤、
(C1)活性光線又は放射線の照射により架橋反応を進行させる化合物、
(C2)光ラジカル発生剤、および
(D)ラジカル重合性基を有する化合物、
を含有することを特徴とするネガ型レジスト組成物である。
本発明におけるネガ型レジスト組成物は、レジストパターン形成時の露光により、(C1)成分から発生した酸および(C2)成分から発生したラジカルの作用により、(B)酸の作用により架橋する化合物と(A)アルカリ可溶性樹脂との間で架橋反応が起こり、また同時に(D)ラジカル重合性基を有する化合物が重合することにより、露光部がアルカリ現像液に対して不溶化若しくは難溶化する。
また、場合によっては(B)酸の作用により架橋する化合物間で架橋反応が起こり、露光部がアルカリ現像液に対して不溶化することも考えられる。
このようにして露光部が選択的にアルカリ現像液に対して不溶化若しくは難溶化することにより、露光部と未露光部でアルカリ現像液に対する溶解コントラストを生じ、マスクによりパターン露光することで微細なパターン形成が可能になる。
The negative resist composition in the present invention is
(A) an alkali-soluble resin,
(B) a crosslinking agent that crosslinks the alkali-soluble resin by the action of an acid,
(C1) a compound that causes a crosslinking reaction to proceed by irradiation with actinic rays or radiation,
(C2) a photo radical generator, and (D) a compound having a radical polymerizable group,
A negative resist composition characterized by comprising:
The negative resist composition of the present invention comprises (B) a compound that is crosslinked by the action of an acid by the action of an acid generated from the (C1) component and a radical generated from the (C2) component by exposure during resist pattern formation. (A) A crosslinking reaction occurs with the alkali-soluble resin, and at the same time, (D) a compound having a radical polymerizable group is polymerized, whereby the exposed portion is insoluble or hardly soluble in the alkali developer.
In some cases, (B) a cross-linking reaction may occur between the compounds cross-linked by the action of the acid, and the exposed portion may be insoluble in the alkali developer.
In this way, the exposed portion is selectively insolubilized or hardly soluble in the alkaline developer, thereby producing a dissolution contrast with the alkaline developer in the exposed portion and the unexposed portion, and a fine pattern is obtained by pattern exposure using a mask. Formation becomes possible.

以下に本発明のネガ型レジスト組成物の各成分について詳細に説明する。   Hereinafter, each component of the negative resist composition of the present invention will be described in detail.

(A)アルカリ可溶性樹脂
本発明のネガ型レジスト組成物は、アルカリ可溶性樹脂(A)を含有する。
(A) Alkali-soluble resin The negative resist composition of the present invention contains an alkali-soluble resin (A).

アルカリ可溶性樹脂は、一般的に、重合する部分構造を有するモノマーをラジカル重合などにより重合することで合成され、重合する部分構造を有するモノマーに由来する繰り返し単位を有する。重合する部分構造としては例えばエチレン性重合性部分構造を挙げることができる。
アルカリ可溶性樹脂(A)に用いられる繰り返し単位として、下記一般式(ASM−1)又は(ASM−2)で表されるエチレン性重合性部分構造を持つモノマー由来の繰り返し単位から選択される少なくとも1種類が用いられることが好ましい。
The alkali-soluble resin is generally synthesized by polymerizing a monomer having a partial structure to be polymerized by radical polymerization or the like, and has a repeating unit derived from the monomer having a partial structure to be polymerized. Examples of the partial structure to be polymerized include an ethylenically polymerizable partial structure.
The repeating unit used in the alkali-soluble resin (A) is at least one selected from repeating units derived from a monomer having an ethylenically polymerizable partial structure represented by the following general formula (ASM-1) or (ASM-2). Preferably the type is used.

Figure 2009251392
Figure 2009251392

一般式(ASM−1)中、
M11、RM12は、各々独立して、水素原子、ハロゲン原子、又は有機基を表す。複数のRM12は互いに同じでも異なっていても良い。
*はアルカリ可溶性樹脂の側鎖に結合する結合手を表す。
In general formula (ASM-1),
R M11 and R M12 each independently represent a hydrogen atom, a halogen atom, or an organic group. The plurality of R M12 may be the same as or different from each other.
* Represents a bond bonded to the side chain of the alkali-soluble resin.

Figure 2009251392
Figure 2009251392

式(ASM−2)中、
M13は、各々独立して、水素原子、ハロゲン原子、又は有機基を表す。
Z'は、式(ASM−2)中に示されている2つの炭素原子とともに脂環式構造を形成するための原子団を表す。
*はアルカリ可溶性樹脂の側鎖に結合する結合手を表す。
In the formula (ASM-2),
R M13 each independently represents a hydrogen atom, a halogen atom, or an organic group.
Z ′ represents an atomic group for forming an alicyclic structure together with the two carbon atoms shown in the formula (ASM-2).
* Represents a bond bonded to the side chain of the alkali-soluble resin.

M11〜RM13における有機基としては、例えば、アルキル基、ハロゲン化アルキル基、アルコキシ基、ハロゲン化アルコキシ基、カルボキシル基、又はシアノ基等が挙げられ、これらは更に置換基を有していてもよい。該有機基が更に有していてもよい置換基としては例えば、ハロゲン原子、ヒドロキシル基、シアノ基、チオール基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アルコキシカルボニル基、アルキルカルボニルオキシ基、アルキルアミド基等が挙げられる。 Examples of the organic group in R M11 to R M13 include an alkyl group, a halogenated alkyl group, an alkoxy group, a halogenated alkoxy group, a carboxyl group, or a cyano group, and these further have a substituent. Also good. Examples of the substituent that the organic group may further have include a halogen atom, a hydroxyl group, a cyano group, a thiol group, an alkoxy group, an alkylthio group, an alkoxycarbonyl group, an alkylcarbonyloxy group, and an alkylamide group. It is done.

M11は好ましくは水素原子、アルキル基(好ましくは炭素数1〜6)、ヒドロキシル基で置換されたアルキル基、アルコキシ基で置換されたアルキル基、アルキルカルボニルオキシ基で置換されたアルキル基、カルボキシル基又はハロゲン化アルキル基、である。
M12は、好ましくは、各々独立して、水素原子、アルキル基(好ましくは炭素数1〜6)、カルボキシル基又はハロゲン化アルキル基である。
R M11 is preferably a hydrogen atom, an alkyl group (preferably having 1 to 6 carbon atoms), an alkyl group substituted with a hydroxyl group, an alkyl group substituted with an alkoxy group, an alkyl group substituted with an alkylcarbonyloxy group, a carboxyl group Group or a halogenated alkyl group.
R M12 is preferably each independently a hydrogen atom, an alkyl group (preferably having 1 to 6 carbon atoms), a carboxyl group or a halogenated alkyl group.

M13として好ましくは、各々独立して、水素原子、ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子)、アルキル基(好ましくは炭素数1〜6)、カルボキシル基(好ましくは炭素数1〜6)、置換基を有していても良いアルキル基、ハロゲン化アルキル基又は置換基を有していても良いアルコキシ基等が挙げられる。 Preferably, each of R M13 is independently a hydrogen atom, a halogen atom (fluorine atom, chlorine atom, bromine atom, iodine atom), an alkyl group (preferably having 1 to 6 carbon atoms), a carboxyl group (preferably having 1 carbon atom). -6), an alkyl group which may have a substituent, a halogenated alkyl group, or an alkoxy group which may have a substituent.

Z'が式(ASM−2)中に示されている2つの炭素原子とともに形成する脂環式構造はハロゲン原子又は有機基により置換されていてもよい。該脂環式構造に置換していてもよい有機基としては、アルキル基(好ましくは炭素数1〜6)、単環式若しくは多環式シクロアルキル基(炭素数3〜20が好ましい)、アルコキシ基、アルキルアミノ基、アルコキシカルボニル基、アルキルスルホン基、アルキルアミド基、等を挙げることができる。
Z'が式(ASM−2)中に示されている2つの炭素原子とともに脂環式構造を形成する場合、該脂環式構造としては、シクロペンタン、シクロヘキサン、ノルボルナン、トリシクロデカン、テトラシクロドデカン等が挙げられる。
The alicyclic structure formed by Z ′ together with the two carbon atoms shown in the formula (ASM-2) may be substituted with a halogen atom or an organic group. Examples of the organic group which may be substituted for the alicyclic structure include an alkyl group (preferably having 1 to 6 carbon atoms), a monocyclic or polycyclic cycloalkyl group (preferably having 3 to 20 carbon atoms), and alkoxy. Group, alkylamino group, alkoxycarbonyl group, alkylsulfone group, alkylamide group, and the like.
When Z ′ forms an alicyclic structure with two carbon atoms shown in the formula (ASM-2), the alicyclic structure includes cyclopentane, cyclohexane, norbornane, tricyclodecane, tetracyclo And dodecane.

式(ASM−1)で表される部分構造を含む繰り返し単位として好ましくは下記一般式(ASM−11)で表される繰り返し単位が挙げられる。   The repeating unit including the partial structure represented by the formula (ASM-1) is preferably a repeating unit represented by the following general formula (ASM-11).

Figure 2009251392
Figure 2009251392

式(ASM−11)中、
M11、RM12は、式(ASM−1)におけるものと同義である。
*はアルカリ可溶性樹脂の側鎖に結合する結合手を表す。
heは、酸素原子、硫黄原子、又は−N(Rhe)−、を表す。Rheは水素原子又はアルキル基を表す。
In the formula (ASM-11),
R M11 and R M12 have the same meaning as in formula (ASM-1).
* Represents a bond bonded to the side chain of the alkali-soluble resin.
X he represents an oxygen atom, a sulfur atom, or -N (R he )-. R he represents a hydrogen atom or an alkyl group.

*で結合される構造は、後述するように、アルカリ現像液に対して溶解性を持つ基、脂肪族基、極性基で置換された脂環炭化水素構造を有する基、ラクトン含有単環又は多環式脂肪族基、等の構造であることが好ましい。   The structure bonded with * is a group having an alicyclic hydrocarbon structure substituted with an alkaline developer, an aliphatic group, a polar group, a lactone-containing monocyclic ring or a polycyclic group, as described later. A structure such as a cycloaliphatic group is preferred.

式(ASM−11)で表される繰り返し単位に相当するモノマーの具体例としては、アクリル酸、メタクリル酸、α-ヒドロキシメチルアクリル酸、トリフルオロメチルアクリル酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、及びこれらのエステル、アミド、酸無水物、などが挙げられる。   Specific examples of the monomer corresponding to the repeating unit represented by the formula (ASM-11) include acrylic acid, methacrylic acid, α-hydroxymethylacrylic acid, trifluoromethylacrylic acid, maleic acid, fumaric acid, itaconic acid, And their esters, amides, acid anhydrides, and the like.

一般式(ASM−2)で表される繰り返し単位は、下式(ASM−2a)〜(ASM−2c)のいずれかで表される繰り返し単位であることが好ましい。   The repeating unit represented by the general formula (ASM-2) is preferably a repeating unit represented by any one of the following formulas (ASM-2a) to (ASM-2c).

Figure 2009251392
Figure 2009251392

式(ASM−2a)〜(ASM−2c)中、
M13は、上記一般式(ASM−2)におけるRM13と同義である。
M15は、複数ある場合は各々独立に有機基を表す。
mは0以上の整数を表す。0〜2が好ましく、より好ましくは0または1である。
M1は0以上の整数を表す。好ましくは0〜3である。
*はアルカリ可溶性樹脂の側鎖に結合する結合手を表す。
In the formulas (ASM-2a) to (ASM-2c),
R M13 has the same meaning as R M13 in formula (ASM-2).
When there are a plurality of R M15 s , each represents an organic group independently.
m represents an integer of 0 or more. 0 to 2 is preferable, and 0 or 1 is more preferable.
n M1 represents an integer of 0 or more. Preferably it is 0-3.
* Represents a bond bonded to the side chain of the alkali-soluble resin.

M15における有機基としては、置換基を有していてもよい、直鎖状若しくは分岐状のアルキル基、単環式若しくは多環式シクロアルキル基、アルコキシ基、アルキルアミノ基、アルコキシカルボニル基、アルキルスルホン基、アルキルアミド基、などを挙げることができる。
*で結合される構造は、後述するように、アルカリ現像液に対して溶解性を持つ基、脂肪族基、極性基で置換された脂環炭化水素構造を有する基、ラクトン含有単環又は多環式脂肪族基、等の構造であることが好ましい。
As the organic group for R M15 , a linear or branched alkyl group, monocyclic or polycyclic cycloalkyl group, alkoxy group, alkylamino group, alkoxycarbonyl group, which may have a substituent, An alkyl sulfone group, an alkylamide group, etc. can be mentioned.
The structure bonded with * is a group having an alicyclic hydrocarbon structure substituted with an alkaline developer, an aliphatic group, a polar group, a lactone-containing monocyclic ring or a polycyclic group, as described later. A structure such as a cycloaliphatic group is preferred.

後述するアルカリ可溶性樹脂ポリマーの側鎖となる様々な構造は、前記一般式(ASM−1)及び(ASM−2)で表される重合する部分構造に直接結合していても良いし、連結基(たとえば直鎖若しくは分岐状の脂肪族構造及び/又は単環若しくは多環式脂肪族構造)を介して前記一般式(ASM−1)又は(ASM−2)で表される重合する部分構造に結合していてもよい。
連結基を介する例として、たとえば下記一般式(ASS−1)〜(ASS−3)で表される繰り返し単位が挙げられる。
Various structures serving as side chains of the alkali-soluble resin polymer to be described later may be directly bonded to the partial structures to be polymerized represented by the general formulas (ASM-1) and (ASM-2). (For example, a linear or branched aliphatic structure and / or a monocyclic or polycyclic aliphatic structure) to the polymerized partial structure represented by the general formula (ASM-1) or (ASM-2) It may be bonded.
As an example via a coupling group, the repeating unit represented by the following general formula (ASS-1)-(ASS-3) is mentioned, for example.

Figure 2009251392
Figure 2009251392

式(ASS−1)〜(ASS−3)中、
M11、RM12、RM15は上記一般式(ASM−1)および(ASM−2)中のRM11、RM12、RM15と同義である。
heは上記一般式(ASM−11)中のXheと同義である。
*はアルカリ可溶性樹脂の側鎖に結合する結合手を表す。
は単結合またはn+1価の連結基を表す。
mは0以上の整数を表す。好ましくは0または1である。
Fは1以上の整数を表す。好ましくは1である。
In formulas (ASS-1) to (ASS-3),
R M11, R M12, R M15 has the same meaning as R M11, R M12, R M15 in formula (ASM-1) and (ASM-2).
X he has the same meaning as X he in formula (ASM-11).
* Represents a bond bonded to the side chain of the alkali-soluble resin.
L s represents a single bond or an n F +1 valent linking group.
m represents an integer of 0 or more. Preferably 0 or 1.
n F represents an integer of 1 or more. Preferably it is 1.

Sのn+1価の連結基としては、酸素原子、窒素原子、−N(R)−、−C(=O)−、−S(=O)−、または下記連結基群、およびそれらの組み合わせにより構成されるものがあげられる。
は水素原子又はアルキル基を表す。
As the n F +1 valent linking group of L S , an oxygen atom, a nitrogen atom, —N (R N ) —, —C (═O) —, —S (═O) 2 —, or the following linking group group, And a combination thereof.
RN represents a hydrogen atom or an alkyl group.

連結基群としては、直鎖若しくは分岐状脂肪族構造、又は単環式若しくは多環式脂肪族構造を有する基からなることが好ましい。直鎖若しくは分岐状脂肪族構造としては、好ましくは炭素数1〜30個、さらに好ましくは1〜10個である。単環若しくは多環式脂肪族構造としては、好ましくは炭素数5〜30個、さらに好ましくは6〜25個である。
連結基群としては、例えば、下記(SP1)及び(SP2)で表される構造が挙げられる。
The linking group group preferably comprises a group having a linear or branched aliphatic structure, or a monocyclic or polycyclic aliphatic structure. The linear or branched aliphatic structure preferably has 1 to 30 carbon atoms, more preferably 1 to 10 carbon atoms. The monocyclic or polycyclic aliphatic structure preferably has 5 to 30 carbon atoms, and more preferably 6 to 25 carbon atoms.
Examples of the linking group group include structures represented by the following (SP1) and (SP2).

連結基群(SP1)   Linking group (SP1)

Figure 2009251392
Figure 2009251392

連結基群(SP2)   Linking group (SP2)

Figure 2009251392
Figure 2009251392

これらの構造はさらに置換基を有していてもよく、これらの脂肪族構造から任意の個数の水素原子を除いた多価の構造も同様に連結構造に含まれる。該置換基としては、アルキル基、アリール基、アルコキシ基、アルキルカルボニル基、アルコキシカルボニル基、アルキルカルボニルオキシ基、アルキルアミノ基、アルキルアミド基、アルキルアミノカルボニル基、アルキルチオ基、アルキルスルホン基、アルキルスルホニル基、アルキルスルホニルアミド基、などが挙げられる。   These structures may further have a substituent, and a polyvalent structure obtained by removing an arbitrary number of hydrogen atoms from these aliphatic structures is also included in the linked structure. Examples of the substituent include alkyl groups, aryl groups, alkoxy groups, alkylcarbonyl groups, alkoxycarbonyl groups, alkylcarbonyloxy groups, alkylamino groups, alkylamide groups, alkylaminocarbonyl groups, alkylthio groups, alkylsulfone groups, alkylsulfonyl groups. Group, alkylsulfonylamide group, and the like.

(A)アルカリ可溶性樹脂は、側鎖に単環又は多環式の脂環式構造を有することが好ましい。
脂環式構造として具体的には、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロヘプチル、シクロオクチル等の単環式構造、ノルボルニル、イソボルニル、トリシクロデカニル、テトラシクロドデカニル、ヘキサシクロヘプタデカニル、アダマンチル、ジアマンチル、スピロデカニル、スピロウンデカニルなどの多環式構造が挙げられる。これらのうち、シクロヘキシル、アダマンチル、ジアマンチル、ノルボルニル構造が好ましい。
脂環式構造は置換基を有していてもよく、たとえばハロゲン原子又は有機基により置換されていてもよい。該脂環式構造に置換していてもよい有機基としては、アルキル基(好ましくは炭素数1〜6)、単環式若しくは多環式シクロアルキル基(炭素数3〜20が好ましい)、アルコキシ基、アルキルアミノ基、アルコキシカルボニル基、アルキルスルホン基、アルキルアミド基、等を挙げることができる
(A) The alkali-soluble resin preferably has a monocyclic or polycyclic alicyclic structure in the side chain.
Specific examples of the alicyclic structure include monocyclic structures such as cyclobutyl, cyclopentyl, cyclohexyl, cycloheptyl, cyclooctyl, norbornyl, isobornyl, tricyclodecanyl, tetracyclododecanyl, hexacycloheptadecanyl, adamantyl, Examples include polycyclic structures such as diamantyl, spirodecanyl, and spiroundecanyl. Of these, cyclohexyl, adamantyl, diamantyl and norbornyl structures are preferred.
The alicyclic structure may have a substituent, for example, may be substituted with a halogen atom or an organic group. Examples of the organic group which may be substituted for the alicyclic structure include an alkyl group (preferably having 1 to 6 carbon atoms), a monocyclic or polycyclic cycloalkyl group (preferably having 3 to 20 carbon atoms), and alkoxy. Groups, alkylamino groups, alkoxycarbonyl groups, alkylsulfone groups, alkylamide groups, and the like.

(a1)アルカリ可溶性繰り返し単位
本発明に用いられる(A)アルカリ可溶性樹脂は、(a1)アルカリ現像液に対する溶解性を持つ基(以下アルカリ可溶性基ともいう)を含む繰り返し単位を有することが好ましい。この繰り返し単位を有することで、該アルカリ可溶性樹脂がアルカリ可溶性樹脂に対して溶解する。なお、該アルカリ可溶性樹脂は、レジスト組成物を用いて膜を形成した時に該膜がアルカリ現像液に対して溶解すればよく、必ずしも該アルカリ可溶性樹脂単独でアルカリ現像液に対して溶解性を持つものでなくても良い。この場合、例えばレジスト組成物中に含まれる他成分の性質や含有量によっては該レジスト組成物を用いて形成した膜がアルカリ現像液に対して溶解する場合が多々あるからである。ただしこの場合も該(A)アルカリ可溶性樹脂は、(a1)アルカリ可溶性基を含む繰り返し単位を有することが好ましい。
(A1) Alkali-soluble repeating unit The (A) alkali-soluble resin used in the present invention preferably has (a1) a repeating unit containing a group having solubility in an alkali developer (hereinafter also referred to as an alkali-soluble group). By having this repeating unit, the alkali-soluble resin is dissolved in the alkali-soluble resin. The alkali-soluble resin only needs to dissolve in an alkali developer when the film is formed using a resist composition, and the alkali-soluble resin alone is soluble in an alkali developer. It doesn't have to be a thing. In this case, for example, depending on the properties and contents of other components contained in the resist composition, a film formed using the resist composition often dissolves in an alkaline developer. However, also in this case, the (A) alkali-soluble resin preferably has (a1) a repeating unit containing an alkali-soluble group.

アルカリ現像液に対して溶解性を持つ基(アルカリ可溶性基)としては、フッ素置換アルコール構造を含む有機基、カルボン酸構造を含む有機基、スルホンアミド構造を含む有機基、フルフリルアルコール構造を含む有機基、カルバメート構造を含む有機基、互変異性アルコール構造を含む有機基、チオール構造を含む有機基、ケトンオキシム構造を含む有機基、ジカルボニルメチレン構造を含む有機基、N-ヒドロキシサクシンイミド構造を含む有機基、トリアジン骨格を持つ有機基、アミック酸構造を含む有機基、スルホン酸構造を含む有機基等が挙げられる。
好ましくは、フッ素置換アルコール構造を含む有機基、スルホンアミド構造を含む有機基、ジカルボニルメチレン構造を含む有機基、または、ナフトール構造を含む有機基を有する。
アルカリ可溶性基としては、例えば下記に表される基を挙げることができる。
The group having solubility in an alkali developer (alkali-soluble group) includes an organic group containing a fluorine-substituted alcohol structure, an organic group containing a carboxylic acid structure, an organic group containing a sulfonamide structure, and a furfuryl alcohol structure. Organic group, organic group including carbamate structure, organic group including tautomeric alcohol structure, organic group including thiol structure, organic group including ketone oxime structure, organic group including dicarbonylmethylene structure, N-hydroxysuccinimide structure An organic group having a triazine skeleton, an organic group having an amic acid structure, an organic group having a sulfonic acid structure, and the like.
Preferably, it has an organic group containing a fluorine-substituted alcohol structure, an organic group containing a sulfonamide structure, an organic group containing a dicarbonylmethylene structure, or an organic group containing a naphthol structure.
Examples of the alkali-soluble group include the groups represented below.

Figure 2009251392
Figure 2009251392

Figure 2009251392
Figure 2009251392

上記アルカリ可溶性基の例示において、*はアルカリ可溶性樹脂(A)の主鎖又は側鎖に結合する結合手を表す。
上記アルカリ可溶性基は、前記一般式(ASM−1)及び(ASM−2)で表される重合する部分構造に直接結合していてもよいし、前記一般式(ASS−1)〜(ASS−3)で表されるように、有機基を介して、前記重合する部分構造に結合していても良い。
In the above examples of the alkali-soluble group, * represents a bond bonded to the main chain or side chain of the alkali-soluble resin (A).
The alkali-soluble group may be directly bonded to the polymerized partial structure represented by the general formulas (ASM-1) and (ASM-2), or the general formulas (ASS-1) to (ASS-). As represented by 3), it may be bonded to the polymerizing partial structure via an organic group.

上記アルカリ可溶性基の例示において、
AS1及びRAS2は各々独立して水素原子、フッ素原子又はフッ素置換されたアルキル基を表し、RAS1とRAS2の少なくとも一方はフッ素原子又はフッ素置換されたアルキル基である。RAS1とRAS2とは同一でも異なっていても良い。
AS0は単結合またはn+1価の連結基を表し、より具体的には前記Lと同様の構造を表す。RAS1、RAS2及びRAS0は互いに結合して環構造を形成していてもよい。
このようなフッ素置換アルコール構造を含む有機基として、例えば下記に示す例示を挙げることができる。下記の例示において、*は上記一般式(ASM−1)又は(ASM−2)に結合する結合手を表す。
In the examples of the alkali-soluble groups,
R AS1 and R AS2 each independently represent a hydrogen atom, a fluorine atom or a fluorine-substituted alkyl group, and at least one of R AS1 and R AS2 is a fluorine atom or a fluorine-substituted alkyl group. R AS1 and R AS2 may be the same or different.
R AS0 represents a single bond or an n F +1 valent linking group, and more specifically represents the same structure as L S described above. R AS1 , R AS2 and R AS0 may be bonded to each other to form a ring structure.
Examples of the organic group containing such a fluorine-substituted alcohol structure include the following examples. In the following examples, * represents a bond bonded to the above general formula (ASM-1) or (ASM-2).

Figure 2009251392
Figure 2009251392

前記アルカリ可溶性基の例示において、RAS3及びRAS4は各々独立してアルキル基(直鎖若しくは分岐状)、シクロアルキル基(単環式若しくは多環式)、アリール基、アルキルカルボニル基、シクロアルキルカルボニル基、アルキルスルホニル基、またはシクロアルキルスルホニル基を表す。これらの基は更に置換基を有していても良い。これらの置換基は置換基にはヒドロキシル基、エーテル構造やエステル構造、アミド構造、スルホン構造、スルホニル構造を含んでもよい。RAS3及びRAS4はアルカリ可溶性の観点から、エーテルやエステル構造を含んでもよい直鎖若しくは分岐状のアルキル基が好ましい。
AS3としては例えば、メチル基、エチル基、2−ヒドロキシエチル基、2−メトキシエチル基、2−メトキシカルボニルエチル基、2−t−ブトキシカルボニルエチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、ノルボルニル基、イソボルニル基、トリシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、アダマンチル基、等を挙げることができる。
In the examples of the alkali-soluble groups, R AS3 and R AS4 are each independently an alkyl group (straight or branched), a cycloalkyl group (monocyclic or polycyclic), an aryl group, an alkylcarbonyl group, or a cycloalkyl. A carbonyl group, an alkylsulfonyl group, or a cycloalkylsulfonyl group is represented. These groups may further have a substituent. These substituents may include a hydroxyl group, an ether structure, an ester structure, an amide structure, a sulfone structure, or a sulfonyl structure. R AS3 and R AS4 are preferably linear or branched alkyl groups which may contain an ether or ester structure from the viewpoint of alkali solubility.
Examples of R AS3 include methyl group, ethyl group, 2-hydroxyethyl group, 2-methoxyethyl group, 2-methoxycarbonylethyl group, 2-t-butoxycarbonylethyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, norbornyl group, isobornyl. Group, tricyclodecanyl group, tetracyclododecanyl group, adamantyl group, and the like.

AS4は置換基を有していても良いアルキル基(直鎖若しくは分岐状)、シクロアルキル基(単環式若しくは多環式)、またはアリール基を表す。置換基にはヒドロキシル基、エーテル構造やエステル構造、アミド構造、スルホン構造、スルホニル構造を含んでもよい。これらの置換基はアルカリ可溶性の観点から、エーテルやエステル構造を含んでもよい直鎖若しくは分岐状のアルキル基が好ましい。
AS4としては例えば、メチル基、エチル基、2−ヒドロキシエチル基、2−メトキシエチル基、2−メトキシカルボニルエチル基、2−t−ブトキシカルボニルエチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、ノルボルニル基、イソボルニル基、トリシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、アダマンチル基、フェニル基、ナフチル基等を挙げることができる。
スルホンアミド構造を含む有機基において、スルホンアミド構造にはさらに、カルボニル基、アミド基、スルホン基、エステル基等が結合していてもよい。
R AS4 represents an alkyl group (straight or branched) which may have a substituent, a cycloalkyl group (monocyclic or polycyclic), or an aryl group. The substituent may include a hydroxyl group, an ether structure, an ester structure, an amide structure, a sulfone structure, or a sulfonyl structure. These substituents are preferably a linear or branched alkyl group which may contain an ether or ester structure from the viewpoint of alkali solubility.
Examples of R AS4 include methyl group, ethyl group, 2-hydroxyethyl group, 2-methoxyethyl group, 2-methoxycarbonylethyl group, 2-t-butoxycarbonylethyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, norbornyl group, isobornyl. Group, tricyclodecanyl group, tetracyclododecanyl group, adamantyl group, phenyl group, naphthyl group and the like.
In the organic group containing a sulfonamide structure, a carbonyl group, an amide group, a sulfone group, an ester group, or the like may be further bonded to the sulfonamide structure.

スルホンアミド構造を含む有機基として、例えば下記に示す基を例示することができる。下記の例示において、*は上記一般式(ASM−1)又は(ASM−2)に結合する結合手を表す。   Examples of the organic group containing a sulfonamide structure include the following groups. In the following examples, * represents a bond bonded to the above general formula (ASM-1) or (ASM-2).

Figure 2009251392
Figure 2009251392

AS5、RAS6は、各々独立して水素原子、置換基を有していても良いアルキル基(好ましくは炭素数1〜6)、シクロアルキル基(好ましくは炭素数4〜7)、アルコキシ基(好ましくは炭素数1〜6)、アルキルカルボニル基(好ましくは炭素数1〜6)、アルキルスルホン基(好ましくは炭素数1〜6)、アルキルアミド基(好ましくは炭素数1〜6)を表し、nAS6は0〜5の整数を表し、好ましくはnAS6は0〜2である。RAS6は複数ある場合は互いに異なっていてもよい。 R AS5 and R AS6 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group (preferably having 1 to 6 carbon atoms) which may have a substituent, a cycloalkyl group (preferably having 4 to 7 carbon atoms), or an alkoxy group. (Preferably 1 to 6 carbon atoms), alkylcarbonyl group (preferably 1 to 6 carbon atoms), alkylsulfone group (preferably 1 to 6 carbon atoms), alkylamide group (preferably 1 to 6 carbon atoms) , N AS6 represents an integer of 0 to 5, preferably n AS6 is 0 to 2. When there are a plurality of R AS6 s, they may be different from each other.

AS7は水素原子、置換基を有していても良いアルキル基(好ましくは炭素数1〜6)または置換基を有していても良いシクロアルキル基(好ましくは炭素数4〜7)を表す。 R AS7 represents a hydrogen atom, an optionally substituted alkyl group (preferably having 1 to 6 carbon atoms), or an optionally substituted cycloalkyl group (preferably having 4 to 7 carbon atoms). .

AS8〜RAS14は各々水素原子、置換基を有していても良いアルキル基(好ましくは炭素数1〜6)または置換基を有していても良いシクロアルキル基(好ましくは炭素数4〜7)を表す。 R AS8 to R AS14 are each a hydrogen atom, an optionally substituted alkyl group (preferably having 1 to 6 carbon atoms), or an optionally substituted cycloalkyl group (preferably having 4 to 4 carbon atoms). 7).

AS14は、水素原子であることが好ましい。
AS15は水素原子、置換基を有していても良いアルキル基(好ましくは炭素数1〜6)、置換基を有していても良いシクロアルキル基(好ましくは炭素数4〜7)、または置換基を有していても良いアルコキシ基(好ましくは炭素数1〜6)を表す。
AS15は、好ましくは炭素数1〜30のアルキル基及び炭素数3〜30のシクロアルキル基であり、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、ペンチル基、ネオペンチル基、ヘキシル基、へプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基、ヘプタデシル基、オクタデシル基、ノナデシル基、エイコシル基、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、アダマンチル基、ノルボニル基、ボロニル基などを挙げることができる。
R AS14 is preferably a hydrogen atom.
R AS15 is a hydrogen atom, an optionally substituted alkyl group (preferably having 1 to 6 carbon atoms), an optionally substituted cycloalkyl group (preferably having 4 to 7 carbon atoms), or An alkoxy group (preferably having 1 to 6 carbon atoms) which may have a substituent is represented.
R AS15 is preferably an alkyl group having 1 to 30 carbon atoms and a cycloalkyl group having 3 to 30 carbon atoms. For example, methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, sec -Butyl group, pentyl group, neopentyl group, hexyl group, heptyl group, octyl group, nonyl group, decyl group, undecyl group, dodecyl group, tridecyl group, tetradecyl group, pentadecyl group, hexadecyl group, heptadecyl group, octadecyl group, Nonadecyl group, eicosyl group, cyclopropyl group, cyclobutyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, adamantyl group, norbornyl group, boronyl group and the like can be mentioned.

AS16は水素原子、置換基を有していても良いアルキル基(好ましくは炭素数1〜6)または置換基を有していても良いシクロアルキル基(好ましくは炭素数4〜7)を表す。 R AS16 represents a hydrogen atom, an optionally substituted alkyl group (preferably having 1 to 6 carbon atoms) or an optionally substituted cycloalkyl group (preferably having 4 to 7 carbon atoms). .

AS17は水素原子、置換基を有していても良いアルキル基(好ましくは炭素数1〜6)、置換基を有していても良いシクロアルキル基(好ましくは炭素数4〜7)、またはアルキルアミノ基(好ましくは炭素数1〜6)、を表す。RAS17が複数ある場合は互いに異なっていてもよい。
AS17は0〜2の整数である。
R AS17 is a hydrogen atom, an alkyl group which may have a substituent (preferably 1 to 6 carbon atoms), a cycloalkyl group which may have a substituent (preferably 4 to 7 carbon atoms), or An alkylamino group (preferably having 1 to 6 carbon atoms) is represented. When there are a plurality of R AS17 s, they may be different from each other.
n AS17 is an integer of 0-2.

AS18は置換基を有していても良いアルキル基(好ましくは炭素数1〜6)または置換基を有していても良いシクロアルキル基(好ましくは炭素数4〜7)を表し、QASは単結合又はアルキレン基(炭素数1〜2が好ましい)、を表す。 R AS18 represents an optionally substituted alkyl group (preferably having 1 to 6 carbon atoms) or an optionally substituted cycloalkyl group (preferably having 4 to 7 carbon atoms), and Q AS Represents a single bond or an alkylene group (preferably having 1 to 2 carbon atoms).

AS19はアルキル基(好ましくは炭素数1〜10)、シクロアルキル基(好ましくは炭素数3〜20)、アルコキシ基、アルキルチオ基、アルキルカルボニルオキシ基、アルコキシカルボニル基、アルキルアミノ基、又はアルキルアミド基、を表す。RAS19はが複数存在する場合、同一でも異なっていてもよい。
19は1〜7の整数を表す。
AS19は0〜7の整数を表す。
R AS19 is an alkyl group (preferably having 1 to 10 carbon atoms), a cycloalkyl group (preferably having 3 to 20 carbon atoms), an alkoxy group, an alkylthio group, an alkylcarbonyloxy group, an alkoxycarbonyl group, an alkylamino group, or an alkylamide. Represents a group. When a plurality of R AS19 are present, they may be the same or different.
n 19 represents an integer of 1-7.
n AS19 represents an integer of 0 to 7.

*は側鎖に結合する結合手を表す。即ち、一般式(ASM−1)で示される部分構造を有するモノマーは、アルカリ可溶性樹脂の側鎖となる部分を有する。   * Represents a bond that binds to the side chain. That is, the monomer having a partial structure represented by the general formula (ASM-1) has a portion that becomes a side chain of the alkali-soluble resin.

これらアルカリ可溶性基のうち、フッ素置換アルコール構造を含む有機基、カルボン酸構造を含む有機基、スルホンアミド構造を含む有機基、スルホンイミド構造を含む有機基、ジカルボニルメチレン構造を含む有機基等が好ましい。   Among these alkali-soluble groups, an organic group containing a fluorine-substituted alcohol structure, an organic group containing a carboxylic acid structure, an organic group containing a sulfonamide structure, an organic group containing a sulfonimide structure, an organic group containing a dicarbonylmethylene structure, etc. preferable.

以下にアルカリ可溶性基を持つ繰り返し単位(a1)を例示するが、本発明はこれらに限定されるものではない。構造式中、RX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。 Examples of the repeating unit (a1) having an alkali-soluble group are shown below, but the present invention is not limited thereto. In the structural formula, R X represents a hydrogen atom, a methyl group, a trifluoromethyl group, or a hydroxymethyl group.

Figure 2009251392
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(a2)脂肪族基を有する繰り返し単位
本発明に用いられるアルカリ可溶性樹脂成分は、(a2)脂肪族基を有する繰り返し単位を含有していてもよい。本繰り返し単位を用いることで、レジスト膜の溶解速度を調節したり、エッチング耐性を高めることができる。
脂肪族基とは、置換又は非置換の直鎖、分岐、単環式又は多環式脂肪族基を有する基を表す。但し該脂肪族基は、アルカリ現像液に対して溶解性を持つ基ではなく、炭素原子と水素原子からなる基であることが好ましく、エッチング耐性の観点などから多環式脂肪族基が好ましい。
(A2) Repeating Unit Having Aliphatic Group The alkali-soluble resin component used in the present invention may contain (a2) a repeating unit having an aliphatic group. By using this repeating unit, the dissolution rate of the resist film can be adjusted and the etching resistance can be increased.
An aliphatic group represents a group having a substituted or unsubstituted linear, branched, monocyclic or polycyclic aliphatic group. However, the aliphatic group is preferably not a group having solubility in an alkali developer, but a group composed of a carbon atom and a hydrogen atom, and a polycyclic aliphatic group is preferable from the viewpoint of etching resistance.

直鎖又は分岐状脂肪族基としては、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、sec−ブチル、ペンチル、ネオペンチル、ヘキシル、へプチル、オクチル、ノニル、デシル、ウンデシル、ドデシル、トリデシル、テトラデシル、ペンタデシル、ヘキサデシル、ヘプタデシル、オクタデシル、ノナデシル、エイコシル、などであり、単環式脂肪族基としては、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロヘプチル、シクロオクチル等であり、多環式アルキル基としては、ノルボルニル、イソボルニル、トリシクロデカニル、テトラシクロドデカニル、ヘキサシクロヘプタデカニル、アダマンチル、ジアマンチル、スピロデカニル、スピロウンデカニルなどが挙げられる。   Examples of linear or branched aliphatic groups include methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, isobutyl, sec-butyl, pentyl, neopentyl, hexyl, heptyl, octyl, nonyl, decyl, undecyl, dodecyl, Tridecyl, tetradecyl, pentadecyl, hexadecyl, heptadecyl, octadecyl, nonadecyl, eicosyl, etc., and monocyclic aliphatic groups such as cyclobutyl, cyclopentyl, cyclohexyl, cycloheptyl, cyclooctyl, etc., as polycyclic alkyl groups Includes norbornyl, isobornyl, tricyclodecanyl, tetracyclododecanyl, hexacycloheptadecanyl, adamantyl, diamantyl, spirodecanyl, spiroundecanyl and the like.

また該脂肪族基は、置換されていてもよい。置換基としては、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、アミノ基、アルコキシカルボニル基、アルキルスルホン基、シアノ基、ヒドロキシル基、等種々の置換基が挙げられる。これらの置換基は、レジスト膜のエッチング耐性や親疎水性等の性能を上げるためにふさわしいものを選択して用いることができる。   The aliphatic group may be substituted. Examples of the substituent include various substituents such as a halogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, an amino group, an alkoxycarbonyl group, an alkylsulfone group, a cyano group, and a hydroxyl group. As these substituents, those suitable for improving the performance of the resist film such as etching resistance and hydrophilicity / hydrophobicity can be selected and used.

以下脂肪族基を有する繰り返し単位を例示するが、本発明はこれらに限定されるものではない。構造式中RX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。 Examples of the repeating unit having an aliphatic group are shown below, but the present invention is not limited thereto. In the structural formula, R X represents a hydrogen atom, a methyl group, a trifluoromethyl group, or a hydroxymethyl group.

Figure 2009251392
Figure 2009251392

本発明に用いられるアルカリ可溶性樹脂は、極性基で置換された脂環炭化水素構造を有する基を持つ繰り返し単位を有していても良い。これにより基板密着性、現像液親和性の向上などが期待できる。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、単環又は多環式の構造が考えられるが、エッチング耐性の観点から多環式の構造が好ましい。   The alkali-soluble resin used in the present invention may have a repeating unit having a group having an alicyclic hydrocarbon structure substituted with a polar group. Thereby, improvement in substrate adhesion, developer compatibility, and the like can be expected. As the alicyclic hydrocarbon structure of the alicyclic hydrocarbon structure substituted with a polar group, a monocyclic or polycyclic structure can be considered, but a polycyclic structure is preferable from the viewpoint of etching resistance.

脂環炭化水素構造として具体的には、単環式構造としては、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロヘプチル、シクロオクチル、多環式構造としては、ノルボルニル、イソボルニル、トリシクロデカニル、テトラシクロドデカニル、ヘキサシクロヘプタデカニル、アダマンチル、ジアマンチル、スピロデカニル、スピロウンデカニルなどが挙げられる。これらのうち、アダマンチル、ジアマンチル、ノルボルニル構造が好ましい。   Specific examples of the alicyclic hydrocarbon structure include cyclobutyl, cyclopentyl, cyclohexyl, cycloheptyl, cyclooctyl as the monocyclic structure, and norbornyl, isobornyl, tricyclodecanyl, tetracyclododecanyl as the polycyclic structure. Hexacycloheptadecanyl, adamantyl, diamantyl, spirodecanyl, spiroundecanyl and the like. Of these, adamantyl, diamantyl and norbornyl structures are preferred.

極性基としては、種々の極性基が挙げられるが、中でも水酸基、シアノ基が好ましい。該極性基で置換された脂環炭化水素構造を有する基としては、下記一般式(KCA−1)〜(KCA−4)で表される基が好ましい。   Examples of the polar group include various polar groups, among which a hydroxyl group and a cyano group are preferable. The group having an alicyclic hydrocarbon structure substituted with the polar group is preferably a group represented by the following general formulas (KCA-1) to (KCA-4).

Figure 2009251392
Figure 2009251392

式(KCA−1)〜(KCA−4)中、RCA1〜RCA3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、RCA1〜RCA3の内の少なくとも1つは、水酸基又はシアノ基を表す。好ましくはRCA1〜RCA3の内の1つ又は2つが水酸基で、残りが水素原子である。一般式(KCA−1)に於いて、更に好ましくは、RCA1〜RCA3の内の2つが水酸基で、残りが水素原子である。
*は上記一般式(ASM−1)又は(ASM−2)に結合する結合手を表す。
In formulas (KCA-1) to (KCA-4), R CA1 to R CA3 each independently represents a hydrogen atom, a hydroxyl group, or a cyano group. However, at least one of R CA1 to R CA3 represents a hydroxyl group or a cyano group. Preferably, one or two of R CA1 to R CA3 are hydroxyl groups and the rest are hydrogen atoms. In general formula (KCA-1), it is more preferable that two members out of R CA1 to R CA3 are hydroxyl groups and the rest are hydrogen atoms.
* Represents a bond bonded to the general formula (ASM-1) or (ASM-2).

式(KCA−1)〜(KCA−4)で表され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。Rは、水素原子、メチル基、トリフロロメチル基又はヒドロキシメチル基を表す。 Specific examples of the repeating unit having a group represented by formulas (KCA-1) to (KCA-4) will be given below, but the present invention is not limited thereto. R X represents a hydrogen atom, a methyl group, a trifluoromethyl group, or a hydroxymethyl group.

Figure 2009251392
Figure 2009251392

(a3−1)酸の作用により架橋しうる基を含む繰り返し単位
本発明に用いられる(A)アルカリ可溶性樹脂は、(a3−1)酸の作用により架橋しうる基を含む繰り返し単位を有する。この繰り返し単位を有することで、露光により(C1)活性光線又は放射線の照射により架橋反応を進行させる化合物から生じた酸によって、(B)酸の作用により架橋する化合物と架橋反応を起こし、露光部に架橋構造が形成されることでアルカリ現像液に対して不溶化する。
(A3-1) Repeating unit containing a group that can be cross-linked by the action of an acid (A) The alkali-soluble resin used in the present invention has (a3-1) a repeating unit containing a group that can be cross-linked by the action of an acid. By having this repeating unit, (C1) an acid generated from a compound that proceeds with a crosslinking reaction by irradiation with actinic rays or radiation upon exposure causes (B) a crosslinking reaction with a compound that is crosslinked by the action of an acid, thereby exposing the exposed portion. By forming a cross-linked structure, it becomes insoluble in an alkaline developer.

該酸の作用により架橋しうる基は、酸の作用により後述する(B)酸の作用により架橋する化合物と反応する基であればよく、求核性のある基が好ましく、具体的にはヒドロキシル基が挙げられる。また反応性の観点からは、1又は2級のヒドロキシル基、特に1級のヒドロキシル基が好ましい。   The group that can be cross-linked by the action of the acid may be any group that reacts with the compound that cross-links by the action of the acid (B) described later by the action of the acid, and is preferably a nucleophilic group. Groups. Further, from the viewpoint of reactivity, a primary or secondary hydroxyl group, particularly a primary hydroxyl group is preferred.

該(B)酸の作用により架橋する化合物と反応する基は、前記一般式(ASS−1)〜(ASS−3)で表されるように、有機基を介して、前記重合する部分構造に結合していることが好ましい。   The group that reacts with the compound that crosslinks by the action of the acid (B), as represented by the general formulas (ASS-1) to (ASS-3), is converted into the polymerized partial structure via an organic group. Bonding is preferred.

以下に酸の作用により架橋しうる基を含む繰り返し単位を例示するが、本発明はこれに限定されない。式中RX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。 Although the repeating unit containing the group which can be bridge | crosslinked by the effect | action of an acid below is illustrated, this invention is not limited to this. In the formula, R X represents a hydrogen atom, a methyl group, a trifluoromethyl group, or a hydroxymethyl group.

Figure 2009251392
Figure 2009251392

(a3−2)ラジカル重合性基を有する繰り返し単位
本発明に用いられる(A)アルカリ可溶性樹脂は、ラジカル重合性基を有する繰り返し単位を含むことが好ましい。該重合性基同士、該ラジカル重合性基と後述する(D)ラジカル重合性基を持つ化合物、又は重合性基を持つ化合物同士、が重合反応することで露光部がアルカリ現像液に対して不溶化すると考えられる。
(A3-2) Repeating Unit Having Radical Polymerizable Group The (A) alkali-soluble resin used in the present invention preferably contains a repeating unit having a radical polymerizable group. The exposed portion is insolubilized in an alkali developer by a polymerization reaction between the polymerizable groups, the radical polymerizable group and a compound having a radical polymerizable group (D) described later, or a compound having a polymerizable group. I think that.

該重合性基としては、一般にラジカルによって重合反応を起こす基であればよく、好ましくはエチレン性不飽和結合、例えば下記一般式(RP1)〜(RP3)で表される基が挙げられる。   The polymerizable group may generally be a group that causes a polymerization reaction by a radical, and preferably includes an ethylenically unsaturated bond, for example, groups represented by the following general formulas (RP1) to (RP3).

Figure 2009251392
Figure 2009251392

式(RP1)中、*は前記一般式(ASM−1)又は(ASM−2)で表される構造に結合する結合手である有機基を表し、RRP1〜RRP3はそれぞれ独立に、水素原子又は1価の有機基を表す。RRP1として好ましくは水素原子又は置換基を有しても良いアルキル基が挙げられ、中でも水素原子又はメチル基が好ましい。またRRP2、RRP3はそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、アミノ基、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基、シアノ基、置換基を有しても良いアルキル基、置換基を有しても良いアルコキシ基、置換基を有しても良いアルキルアミノ基、等が挙げられ、水素原子、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基、置換基を有しても良いアルキル基、等が好ましい。またRRP1〜RRP3は互いに結合して環構造を形成していてもよい。RRP1〜RRP3がさらに有していてもよい置換基としては、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、ハロゲン原子、アミノ基、アルキルアミノ基、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基、シアノ基、等が挙げられる。 In the formula (RP1), * represents an organic group which is a bond bonded to the structure represented by the general formula (ASM-1) or (ASM-2), and R RP1 to R RP3 are each independently hydrogen. Represents an atom or a monovalent organic group. R RP1 is preferably a hydrogen atom or an alkyl group which may have a substituent, and among them, a hydrogen atom or a methyl group is preferable. R RP2 and R RP3 are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, an amino group, a carboxyl group, an alkoxycarbonyl group, a cyano group, an alkyl group that may have a substituent, or an alkoxy that may have a substituent. Group, an alkylamino group which may have a substituent, and the like, and a hydrogen atom, a carboxyl group, an alkoxycarbonyl group, an alkyl group which may have a substituent, and the like are preferable. R RP1 to R RP3 may be bonded to each other to form a ring structure. Examples of the substituent that R RP1 to R RP3 may further include an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, an alkoxy group, a halogen atom, an amino group, an alkylamino group, a carboxyl group, an alkoxycarbonyl group, a cyano group, Etc.

Figure 2009251392
Figure 2009251392

式(RP2)中、*は前記一般式(ASM−1)又は(ASM−2)で表される構造に結合する結合手である有機基を表し、RRP4〜RRP8はそれぞれ独立に1価の有機基を表すが、RRP4〜RRP8は好ましくは、水素原子、ハロゲン原子、アミノ基、ジアルキルアミノ基、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基、シアノ基、置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよいアルコキシ基、置換基を有してもよいアルキルアミノ基、等が挙げられる。中でも、水素原子、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基、置換基を有してもよいアルキル基、が好ましい。またRRP4〜RRP8は互いに結合して環構造を形成していてもよい。RRP4〜RRP8が更に有していてもよい置換基としては、前記一般式(RP1)と同様のものが挙げられる。 Wherein (RP2), * represents an organic group which is a bond that binds to the structure represented by the general formula (ASM-1) or (ASM-2), R RP4 ~R RP8 are each independently monovalent of it represents an organic group, R RP4 to R RP8 is preferably a hydrogen atom, a halogen atom, an amino group, a dialkylamino group, a carboxyl group, an alkoxycarbonyl group, a cyano group, an alkyl group which may have a substituent, Examples include an alkoxy group which may have a substituent, an alkylamino group which may have a substituent, and the like. Among these, a hydrogen atom, a carboxyl group, an alkoxycarbonyl group, and an alkyl group which may have a substituent are preferable. The R RP4 to R RP8 may form a ring structure together. The R RP4 to R RP8 further comprising optionally substituent group is the same as the above general formula (RP1) and the like.

Figure 2009251392
Figure 2009251392

上記式(RP3)中、*は前記一般式(ASM−1)又は(ASM−2)で表される構造に結合する結合手である有機基を表し、RRP9としては、好ましくは、水素原子または置換基を有してもよいアルキル基などが挙げられ、なかでも、水素原子、メチル基が好ましい。RRP10、RRP11は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、アミノ基、ジアルキルアミノ基、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基、シアノ基、置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよいアルコキシ基、置換基を有してもよいアルキルアミノ基、等が挙げられ、なかでも、水素原子、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基、置換基を有してもよいアルキル基が好ましい。またRRP9〜RRP11は互いに結合して環構造を形成していてもよい。RRP9〜RRP11が更に有していてもよい置換基としては、前記一般式(RP1)と同様のものが例示される。 In the formula (RP3), * represents an organic group which is a bond bonded to the structure represented by the general formula (ASM-1) or (ASM-2), and R RP9 is preferably a hydrogen atom. Or the alkyl group etc. which may have a substituent are mentioned, Especially, a hydrogen atom and a methyl group are preferable. R RP10 and R RP11 each independently have a hydrogen atom, a halogen atom, an amino group, a dialkylamino group, a carboxyl group, an alkoxycarbonyl group, a cyano group, an alkyl group that may have a substituent, or a substituent. Examples thereof may include an alkoxy group which may be substituted, an alkylamino group which may have a substituent, and the like, and among them, a hydrogen atom, a carboxyl group, an alkoxycarbonyl group and an alkyl group which may have a substituent are preferable. R RP9 to R RP11 may be bonded to each other to form a ring structure. Examples of the substituent that R RP9 to R RP11 may further have include those similar to the general formula (RP1).

重合性基を有する繰り返し単位を含むアルカリ可溶性樹脂は例えば、その重合性基にフリーラジカル(重合開始ラジカルまたは重合性化合物の重合過程の生長ラジカル)が付加し、後述する(B)重合性基を持つ化合物との間、若しくは樹脂間で直接にまたは重合性化合物の重合連鎖を介して付加重合して、露光部に3次元構造が形成されてアルカリ現像液に対して不溶化する。または、樹脂若しくは(B)重合性基を持つ化合物中の原子(例えば、重合性構造に隣接する炭素原子上の水素原子)がフリーラジカルにより引き抜かれてラジカルが生成し、それが互いに結合することによって、樹脂分子間で重合反応が進行し3次元構造が形成されてアルカリ現像液に対して不溶化する。   In the alkali-soluble resin containing a repeating unit having a polymerizable group, for example, a free radical (a polymerization initiation radical or a growth radical in the polymerization process of a polymerizable compound) is added to the polymerizable group, and the polymerizable group (B) described later is added. Addition polymerization is carried out directly between the compounds possessed or between the resins or via the polymerization chain of the polymerizable compound, whereby a three-dimensional structure is formed in the exposed area and insolubilized in the alkaline developer. Or, atoms in a resin or (B) a compound having a polymerizable group (for example, a hydrogen atom on a carbon atom adjacent to the polymerizable structure) are extracted by free radicals to generate radicals, which are bonded to each other. As a result, the polymerization reaction proceeds between the resin molecules to form a three-dimensional structure and insolubilize in the alkaline developer.

以下に重合性基を有する繰り返し単位を例示するが、本発明はこれらに限定されるものではない。   Although the repeating unit which has a polymeric group is illustrated below, this invention is not limited to these.

Figure 2009251392
Figure 2009251392

式中Rは水素原子、メチル基、ヒドロキシメチル基、又はトリフルオロメチル基を表す。 In the formula, R X represents a hydrogen atom, a methyl group, a hydroxymethyl group, or a trifluoromethyl group.

(a4)ラクトン含有繰り返し単位
本発明に用いられる(A)アルカリ可溶性樹脂成分は、ラクトン構造を含有する基を有する繰り返し単位を含有していてもよい。
これらのラクトン含有構造は、アルカリ現像液により開環しカルボン酸を発生する。この発生したカルボン酸によってアルカリ現像液への溶解性を高める機能を持つ。このとき露光部は架橋により3次元網目構造を形成していると考えられ、未露光部に比べて現像液の浸透が小さくなる。ラクトン構造自体も開環後のカルボキシル基と比べると疎水的であり、露光部におけるアルカリ現像液との親和性性は未露光部に比べて小さくなる。以上のような作用によりラクトン構造を有することで未露光部と露光部の溶解コントラストがさらに向上したり、露光部の膨潤が抑止されたりして、解像力の向上が期待される。
(A4) Lactone-containing repeating unit The (A) alkali-soluble resin component used in the present invention may contain a repeating unit having a group containing a lactone structure.
These lactone-containing structures are opened by an alkaline developer to generate carboxylic acid. The generated carboxylic acid has a function of increasing the solubility in an alkali developer. At this time, it is considered that the exposed portion forms a three-dimensional network structure by cross-linking, and the penetration of the developer is smaller than that of the unexposed portion. The lactone structure itself is also hydrophobic compared to the carboxyl group after ring opening, and the affinity with the alkaline developer in the exposed area is smaller than that in the unexposed area. By having a lactone structure by the above actions, the dissolution contrast between the unexposed area and the exposed area is further improved, or swelling of the exposed area is suppressed, and an improvement in resolution is expected.

ラクトン構造としては、ラクトン構造を有していればいずれでも用いることができるが、好ましくは5〜7員環のラクトン構造であり、5〜7員環ラクトン構造にビシクロ構造、スピロ構造を形成する形で他の環構造が縮環しているものが好ましい。下記一般式(LC1−1)〜(LC1−16)のいずれかで表されるラクトン構造を有する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、特に好ましくは(LC1−4)である。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。   Any lactone structure can be used as long as it has a lactone structure, but a lactone structure having a 5- to 7-membered ring is preferable, and a bicyclo structure or a spiro structure is formed in the 5- to 7-membered lactone structure. Those in which the other ring structures are condensed are preferred. 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), and (LC1-14), particularly preferably (LC1-4 ). By using a specific lactone structure, line edge roughness and development defects are improved.

Figure 2009251392
Figure 2009251392

ラクトン構造部分は置換基(RLC)を有していても有していなくてもよい。好ましい置換基(RLC)としては、炭素数1〜8のアルキル基、炭素数4〜7のシクロアルキル基、炭素数1〜8のアルコキシ基、炭素数1〜8のアルコキシカルボニル基、カルボキシル基、ハロゲン原子、水酸基、シアノ基、酸分解性基などが挙げられる。より好ましくは炭素数1―4のアルキル基、シアノ基、酸分解性基である。nCLは、0〜4の整数を表す。nCLが2以上の時、複数存在するRLCは、同一でも異なっていてもよく、また、複数存在するRLC同士が結合して環を形成してもよい。
*は上記一般式(ASM−1)又は(ASM−2)に結合する結合手を表す。
The lactone structure moiety may or may not have a substituent (R LC ). Preferred substituents (R LC ) include an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, a cycloalkyl group having 4 to 7 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 8 carbon atoms, an alkoxycarbonyl group having 1 to 8 carbon atoms, and a carboxyl group. , Halogen atom, hydroxyl group, cyano group, acid-decomposable group and the like. More preferred are alkyl groups having 1 to 4 carbon atoms, cyano groups, and acid-decomposable groups. n CL represents an integer of 0 to 4. When n CL is 2 or more, a plurality of R LCs may be the same or different, and a plurality of R LCs may be bonded to form a ring.
* Represents a bond bonded to the general formula (ASM-1) or (ASM-2).

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

ラクトン構造を有する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。式中、R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あらわす。 Specific examples of the repeating unit having a group having a lactone structure are given below, but the present invention is not limited thereto. In the formula, R X represents a hydrogen atom, a methyl group, a trifluoromethyl group, or a hydroxymethyl group.

Figure 2009251392
Figure 2009251392

Figure 2009251392
Figure 2009251392

Figure 2009251392
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・組成比、重合方法等
上記繰り返し単位の各成分の組成比は、用いる繰り返し単位によって異なる。
(a1)アルカリ可溶解性基を持つ繰り返し単位は、一般的に5〜80モル%、好ましくは10〜70モル%、さらに好ましくは15〜60モル%である。
(a2)脂肪族基を持つ繰り返し単位は、一般的に5〜60モル%、好ましくは10〜50モル%、さらに好ましくは15〜40モル%である。
(a3−1)酸の作用により架橋しうる基を含む繰り返し単位は、一般的に5〜30モル%、好ましくは5〜25モル%、さらに好ましくは10〜20モル%である。
(a3−2)ラジカル重合性基を含む繰り返し単位は、一般的に5〜30モル%、好ましくは5〜25モル%、さらに好ましくは5〜20モル%である。
(a4)ラクトン構造を有する繰り返し単位を含有する場合、該繰り返し単位の組成比は一般的に1〜50モル%、好ましくは5〜45モル%、さらに好ましくは10〜40モル%である。
-Composition ratio, polymerization method, etc. The composition ratio of each component of the above repeating unit varies depending on the repeating unit used.
(A1) The repeating unit having an alkali-soluble group is generally 5 to 80 mol%, preferably 10 to 70 mol%, more preferably 15 to 60 mol%.
(A2) The repeating unit having an aliphatic group is generally 5 to 60 mol%, preferably 10 to 50 mol%, more preferably 15 to 40 mol%.
(A3-1) The repeating unit containing a group that can be cross-linked by the action of an acid is generally 5 to 30 mol%, preferably 5 to 25 mol%, more preferably 10 to 20 mol%.
(A3-2) The repeating unit containing a radically polymerizable group is generally 5 to 30 mol%, preferably 5 to 25 mol%, more preferably 5 to 20 mol%.
(A4) When a repeating unit having a lactone structure is contained, the composition ratio of the repeating unit is generally 1 to 50 mol%, preferably 5 to 45 mol%, more preferably 10 to 40 mol%.

アルカリ可溶性樹脂成分(A)に用いられる樹脂は前記繰り返し単位の共重合体からなり、重量平均分子量(Mw)は通常は1000〜100000、好ましくは1000〜20000、さらに好ましくは1000〜10000である。また重量平均分子量を数平均分子量で除した値(分散度Pd)は1〜3、好ましくは1〜2.5、さらに好ましくは1〜2.0である。   The resin used for the alkali-soluble resin component (A) is composed of a copolymer of the above repeating units, and the weight average molecular weight (Mw) is usually 1000 to 100,000, preferably 1000 to 20000, and more preferably 1000 to 10,000. The value obtained by dividing the weight average molecular weight by the number average molecular weight (dispersion degree Pd) is 1 to 3, preferably 1 to 2.5, and more preferably 1 to 2.0.

本発明に用いるアルカリ可溶性樹脂は、各種市販品を利用することもできるし、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レジスト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。   As the alkali-soluble resin used in the present invention, various commercially available products can be used, or they 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 that used in the resist composition of the present invention. Thereby, the generation of particles during storage 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 60-100 ° C.

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。また重合開始剤に加えて連鎖移動剤を添加して重合反応を行ってもよい。重合反応の濃度は5〜50質量%であり、好ましくは30〜50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 examples of the initiator include azobisisobutyronitrile, azobisdimethylvaleronitrile, dimethyl 2,2′-azobis (2-methylpropionate) and the like. In addition to the polymerization initiator, a chain transfer agent may be added to carry out the polymerization reaction. The density | concentration of a polymerization reaction is 5-50 mass%, Preferably it is 30-50 mass%. The reaction temperature is usually 10 ° C to 150 ° C, preferably 30 ° C to 120 ° C, more preferably 60-100 ° C.

反応終了後、室温まで放冷し、精製する。精製は、水洗や適切な溶媒を組み合わせることにより残留単量体やオリゴマー成分を除去する液々抽出法、特定の分子量以下のもののみを抽出除去する限外ろ過等の溶液状態での精製方法や、樹脂溶液を貧溶媒へ滴下することで樹脂を貧溶媒中に凝固させることにより残留単量体等を除去する再沈澱法やろ別した樹脂スラリーを貧溶媒で洗浄する等の固体状態での精製方法等の通常の方法を適用できる。たとえば、上記樹脂が難溶あるいは不溶の溶媒(貧溶媒)を、該反応溶液の10倍以下の体積量、好ましくは10〜5倍の体積量で、接触させることにより樹脂を固体として析出させる。   After completion of the reaction, the mixture is allowed to cool to room temperature and purified. Purification can be accomplished by a liquid-liquid extraction method that removes residual monomers and oligomer components by combining water and an appropriate solvent, and a purification method in a solution state such as ultrafiltration that extracts and removes only those having a specific molecular weight or less. , Reprecipitation method that removes residual monomer by coagulating resin in poor solvent by dripping resin solution into poor solvent and purification in solid state such as washing filtered resin slurry with poor solvent A normal method such as a method can be applied. For example, the resin is precipitated as a solid by contacting a solvent (poor solvent) in which the resin is hardly soluble or insoluble in a volume amount of 10 times or less, preferably 10 to 5 times that of the reaction solution.

ポリマー溶液からの沈殿又は再沈殿操作の際に用いる溶媒(沈殿又は再沈殿溶媒)としては、該ポリマーの貧溶媒であればよく、ポリマーの種類に応じて、炭化水素、ハロゲン化炭化水素、ニトロ化合物、エーテル、ケトン、エステル、カーボネート、アルコール、カルボン酸、水、これらの溶媒を含む混合溶媒等の中から適宜選択して使用できる。これらの中でも、沈殿又は再沈殿溶媒として、少なくとも炭化水素、エーテル、エステル、アルコール、または水を含む溶媒が好ましい。   The solvent (precipitation or reprecipitation solvent) used in the precipitation or reprecipitation operation from the polymer solution may be a poor solvent for the polymer, and may be a hydrocarbon, halogenated hydrocarbon, nitro, depending on the type of polymer. A compound, ether, ketone, ester, carbonate, alcohol, carboxylic acid, water, a mixed solvent containing these solvents, and the like can be appropriately selected for use. Among these, as the precipitation or reprecipitation solvent, a solvent containing at least hydrocarbon, ether, ester, alcohol, or water is preferable.

沈殿又は再沈殿溶媒の使用量は、効率や収率等を考慮して適宜選択できるが、一般には、ポリマー溶液100質量部に対して、100〜10000質量部、好ましくは200〜2000質量部、さらに好ましくは300〜1000質量部である。   The amount of the precipitation or reprecipitation solvent used can be appropriately selected in consideration of efficiency, yield, and the like, but generally 100 to 10000 parts by mass, preferably 200 to 2000 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polymer solution, More preferably, it is 300-1000 mass parts.

沈殿又は再沈殿したポリマーは、通常、濾過、遠心分離等の慣用の固液分離に付し、乾燥して使用に供される。濾過は、耐溶剤性の濾材を用い、好ましくは加圧下で行われる。乾燥は、常圧又は減圧下(好ましくは減圧下)、30〜100℃程度、好ましくは30〜50℃程度の温度で行われる。   The precipitated or re-precipitated polymer is usually subjected to conventional solid-liquid separation such as filtration and centrifugation, and dried before use. Filtration is performed using a solvent-resistant filter medium, preferably under pressure. Drying is performed at a temperature of about 30 to 100 ° C., preferably about 30 to 50 ° C. under normal pressure or reduced pressure (preferably under reduced pressure).

尚、一度樹脂を析出させて、分離した後に、再び溶媒に溶解させ、該樹脂が難溶あるいは不溶の溶媒と接触させてもよい。即ち、上記ラジカル重合反応終了後、該ポリマーが難溶あるいは不溶の溶媒を接触させ、樹脂を析出させ(工程a)、樹脂を溶液から分離し(工程b)、改めて溶媒に溶解させ樹脂溶液Aを調製(工程c)、その後、該樹脂溶液Aに、該樹脂が難溶あるいは不溶の溶媒を、樹脂溶液Aの10倍未満の体積量(好ましくは5倍以下の体積量)で、接触させることにより樹脂固体を析出させ(工程d)、析出した樹脂を分離する(工程e)ことを含む方法でもよい。   In addition, after depositing and separating the resin once, it may be dissolved again in a solvent, and the resin may be brought into contact with a hardly soluble or insoluble solvent. That is, after completion of the radical polymerization reaction, a solvent in which the polymer is hardly soluble or insoluble is brought into contact, the resin is precipitated (step a), the resin is separated from the solution (step b), and dissolved again in the solvent. (Step c), and then contact the resin solution A with a solvent in which the resin is hardly soluble or insoluble in a volume amount less than 10 times that of the resin solution A (preferably 5 times or less volume). This may be a method including precipitating a resin solid (step d) and separating the precipitated resin (step e).

(A)アルカリ可溶性樹脂成分のネガ型レジスト組成物中の含量は、ネガ型レジスト組成物の全固形分を基準として、5〜95質量%が好ましく、より好ましくは10〜95質量%、更に好ましくは15〜95質量%である。   (A) The content of the alkali-soluble resin component in the negative resist composition is preferably from 5 to 95 mass%, more preferably from 10 to 95 mass%, still more preferably, based on the total solid content of the negative resist composition. Is 15 to 95% by mass.

(B)酸の作用によりアルカリ可溶性樹脂を架橋する架橋剤
本発明のネガ型レジスト組成物は、酸の作用によりアルカリ可溶性樹脂を架橋する架橋剤を含有する。本発明で用いられる架橋剤は、公知の酸の作用によりアルカリ可溶性樹脂を架橋する架橋剤、例えば、特開2004-117876号公報、特開2002-262880号公報等に記載の化合物から適宜選択可能であるが、下記一般式(CLNM−1)で表される部分構造を2個以上有する化合物が好ましい。
架橋剤は、一般式(CLNM−1)で表される部分構造を2〜8個有する化合物がより好ましい。
(B) Crosslinking agent that crosslinks alkali-soluble resin by the action of an acid The negative resist composition of the present invention contains a crosslinking agent that crosslinks an alkali-soluble resin by the action of an acid. The crosslinking agent used in the present invention can be appropriately selected from known crosslinking agents that crosslink alkali-soluble resins by the action of acids, for example, compounds described in JP-A No. 2004-117876, JP-A No. 2002-262880, etc. However, a compound having two or more partial structures represented by the following general formula (CLNM-1) is preferable.
The crosslinking agent is more preferably a compound having 2 to 8 partial structures represented by the general formula (CLNM-1).

Figure 2009251392
Figure 2009251392

一般式(CLNM−1)に於いて、
NM1は、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基又はオキソアルキル基を表す。
In the general formula (CLNM-1),
R NM1 represents a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group or an oxoalkyl group.

一般式(CLNM−1)に於ける、RNM1のアルキル基は、炭素数1〜6のアルキル基が好ましく、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、t‐ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基等を挙げることができる。
NM1のシクロアルキル基は、炭素数5〜6のシクロアルキル基が好ましく、例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等を挙げることができる。
NM1のオキソアルキル基は、炭素数3〜6のオキソアルキル基が好ましく、例えば、β‐オキソプロピル基、β‐オキソブチル基、β‐オキソペンチル基、β‐オキソへキシル基等を挙げることができる。
In general formula (CLNM-1), the alkyl group of R NM1 is preferably an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, such as methyl, ethyl, propyl, isopropyl, butyl, isobutyl, t -A butyl group, a pentyl group, a hexyl group, etc. can be mentioned.
The cycloalkyl group of R NM1 is preferably a cycloalkyl group having 5 to 6 carbon atoms, and examples thereof include a cyclopentyl group and a cyclohexyl group.
The oxoalkyl group of R NM1 is preferably an oxoalkyl group having 3 to 6 carbon atoms, and examples thereof include a β-oxopropyl group, a β-oxobutyl group, a β-oxopentyl group, and a β-oxohexyl group. it can.

一般式(CLNM−1)で表される部分構造を2個以上有する化合物のより好ましい態様として、下記一般式(CLNM−2)で表されるウレア系架橋剤、下記一般式(CLNM−3)で表されるアルキレンウレア系架橋剤、下記一般式(CLNM−4)で表されるグリコールウリル系架橋剤、下記一般式(CLNM−5)で表されるメラミン系架橋剤が挙げられる。   As a more preferable embodiment of the compound having two or more partial structures represented by the general formula (CLNM-1), a urea-based crosslinking agent represented by the following general formula (CLNM-2), the following general formula (CLNM-3) , A glycoluril crosslinking agent represented by the following general formula (CLNM-4), and a melamine crosslinking agent represented by the following general formula (CLNM-5).

Figure 2009251392
Figure 2009251392

一般式(CLNM−2)に於いて、
NM1は、各々独立に、一般式(CLNM−1)に於ける、RNM1と同様のものである。
NM2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。
In the general formula (CLNM-2),
, Each R NM1 independently, are those in formula (CLNM-1) at, the same as R NM1.
R NM2 each independently represents a hydrogen atom, an alkyl group or a cycloalkyl group.

NM2のアルキル基(炭素数1〜6が好ましい)、シクロアルキル基(炭素数5〜6が好ましい)として、より具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、t‐ブチル基、ペンチル基、シクロペンチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基等を挙げることができる。 R NM2 alkyl group (preferably having 1 to 6 carbon atoms), cycloalkyl group (preferably having 5 to 6 carbon atoms), more specifically, methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, butyl group, Examples thereof include an isobutyl group, a t-butyl group, a pentyl group, a cyclopentyl group, a hexyl group, and a cyclohexyl group.

一般式(CLNM−2)で表されるウレア系架橋剤の具体例としては、例えば、N,N−ジ(メトキシメチル)ウレア、N,N−ジ(エトキシメチル)ウレア、N,N−ジ(プロポキシメチル)ウレア、N,N−ジ(イソプロポキシメチル)ウレア、N,N−ジ(ブトキシメチル)ウレア、N,N−ジ(t−ブトキシメチル)ウレア、N,N−ジ(シクロヘキシルオキシメチル)ウレア、N,N−ジ(シクロペンチルオキシメチル)ウレア、N,N−ジ(アダマンチルオキシメチル)ウレア、N,N−ジ(ノルボルニルオキシメチル)ウレア等が挙げられる。   Specific examples of the urea crosslinking agent represented by the general formula (CLNM-2) include, for example, N, N-di (methoxymethyl) urea, N, N-di (ethoxymethyl) urea, N, N-di (Propoxymethyl) urea, N, N-di (isopropoxymethyl) urea, N, N-di (butoxymethyl) urea, N, N-di (t-butoxymethyl) urea, N, N-di (cyclohexyloxy) And methyl) urea, N, N-di (cyclopentyloxymethyl) urea, N, N-di (adamantyloxymethyl) urea, N, N-di (norbornyloxymethyl) urea and the like.

Figure 2009251392
Figure 2009251392

一般式(CLNM−3)に於いて、
NM1は、各々独立に、一般式(CLNM−1)に於ける、RNM1と同様のものである。
NM3は、各々独立に、水素原子、ヒドロキシル基、アルキル基、シクロアルキル基、オキソアルキル基、アルコキシ基又はオキソアルコキシ基を表す。
Gは、単結合、酸素原子、硫黄原子、アルキレン基又はカルボニル基を表す。
In the general formula (CLNM-3),
, Each R NM1 independently, are those in formula (CLNM-1) at, the same as R NM1.
R NM3 each independently represents a hydrogen atom, a hydroxyl group, an alkyl group, a cycloalkyl group, an oxoalkyl group, an alkoxy group or an oxoalkoxy group.
G represents a single bond, an oxygen atom, a sulfur atom, an alkylene group or a carbonyl group.

NM3のアルキル基(炭素数1〜6が好ましい)、シクロアルキル基(炭素数5〜6が好ましい)、オキソアルキル基(炭素数3〜6が好ましい)、アルコキシ基(炭素数1〜6が好ましい)、オキソアルコキシ基(炭素数2〜6が好ましい)として、より具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、t‐ブチル基、ペンチル基、シクロペンチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、β‐オキソプロピル基、β‐オキソブチル基、β‐オキソペンチル基、β‐オキソへキシル基、メトキシ基、エトキシ基、プロピルオキシ基、イソプロピルオキシ基、ブトキシ基、イソブトキシ基、t−ブトキシ基、ペントキシ基、へキシロキシ基、β‐オキソプロポキシ基、β‐オキソブトキシ基、β‐オキソペントキシ基、β‐オキソへキシロキシ基等が挙げられる。
Gのアルキレン基(炭素数1〜3が好ましい)として、より具体的には、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、1−メチルエチレン基、ヒドロキシメチレン基、シアノメチレン基等が挙げられる。
R NM3 alkyl group (preferably having 1 to 6 carbon atoms), cycloalkyl group (preferably having 5 to 6 carbon atoms), oxoalkyl group (preferably having 3 to 6 carbon atoms), alkoxy group (having 1 to 6 carbon atoms) Oxoalkoxy group (preferably having 2 to 6 carbon atoms), more specifically, methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, butyl group, isobutyl group, t-butyl group, pentyl group, cyclopentyl Group, hexyl group, cyclohexyl group, β-oxopropyl group, β-oxobutyl group, β-oxopentyl group, β-oxohexyl group, methoxy group, ethoxy group, propyloxy group, isopropyloxy group, butoxy group, isobutoxy group Group, t-butoxy group, pentoxy group, hexyloxy group, β-oxopropoxy group, β-oxobutoxy group, β-oxo Ntokishi group, Kishirokishi group and the like to the β- oxo.
Specific examples of the alkylene group of G (preferably having 1 to 3 carbon atoms) include a methylene group, an ethylene group, a propylene group, a 1-methylethylene group, a hydroxymethylene group, and a cyanomethylene group.

一般式(CLNM−3)で表されるアルキレンウレア系架橋剤の具体例としては、例えば、N,N−ジ(メトキシメチル)‐4,5−ジ(メトキシメチル)エチレンウレア、N,N−ジ(エトキシメチル)‐4,5−ジ(エトキシメチル)エチレンウレア、N,N−ジ(プロポキシメチル)‐4,5−ジ(プロポキシメチル)エチレンウレア、N,N−ジ(イソプロポキシメチル)‐4,5−ジ(イソプロポキシメチル)エチレンウレア、N,N−ジ(ブトキシメチル)‐4,5−ジ(ブトキシメチル)エチレンウレア、N,N−ジ(t−ブトキシメチル)‐4,5−ジ(t−ブトキシメチル)エチレンウレア、N,N−ジ(シクロヘキシルオキシメチル)‐4,5−ジ(シクロヘキシルオキシメチル)エチレンウレア、N,N−ジ(シクロペンチルオキシメチル)‐4,5−ジ(シクロペンチルオキシメチル)エチレンウレア、N,N−ジ(アダマンチルオキシメチル)‐4,5−ジ(アダマンチルオキシメチル)エチレンウレア、N,N−ジ(ノルボルニルオキシメチル)‐4,5−ジ(ノルボルニルオキシメチル)エチレンウレア等が挙げられる。   Specific examples of the alkylene urea crosslinking agent represented by the general formula (CLNM-3) include, for example, N, N-di (methoxymethyl) -4,5-di (methoxymethyl) ethylene urea, N, N- Di (ethoxymethyl) -4,5-di (ethoxymethyl) ethyleneurea, N, N-di (propoxymethyl) -4,5-di (propoxymethyl) ethyleneurea, N, N-di (isopropoxymethyl) -4,5-di (isopropoxymethyl) ethyleneurea, N, N-di (butoxymethyl) -4,5-di (butoxymethyl) ethyleneurea, N, N-di (t-butoxymethyl) -4 5-di (t-butoxymethyl) ethyleneurea, N, N-di (cyclohexyloxymethyl) -4,5-di (cyclohexyloxymethyl) ethyleneurea, N, N-di (cyclo Nthyloxymethyl) -4,5-di (cyclopentyloxymethyl) ethyleneurea, N, N-di (adamantyloxymethyl) -4,5-di (adamantyloxymethyl) ethyleneurea, N, N-di (nor Bornyloxymethyl) -4,5-di (norbornyloxymethyl) ethyleneurea and the like.

Figure 2009251392
Figure 2009251392

一般式(CLNM−4)に於いて、
NM1は、各々独立に、一般式(CLNM−1)に於ける、RNM1と同様のものである。
NM4は、各々独立に、水素原子、ヒドロキシル基、アルキル基、シクロアルキル基又はアルコキシ基を表す。
In the general formula (CLNM-4),
, Each R NM1 independently, are those in formula (CLNM-1) at, the same as R NM1.
R NM4 each independently represents a hydrogen atom, a hydroxyl group, an alkyl group, a cycloalkyl group or an alkoxy group.

NM4のアルキル基(炭素数1〜6が好ましい)、シクロアルキル基(炭素数5〜6が好ましい)、アルコキシ基(炭素数1〜6が好ましい)として、より具体的には、メチル基、エチル基、ブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、メトキシ基、エトキシ基、ブトキシ基等が挙げられる。 R NM4 alkyl group (preferably having 1 to 6 carbon atoms), cycloalkyl group (preferably having 5 to 6 carbon atoms), alkoxy group (preferably having 1 to 6 carbon atoms), more specifically, methyl group, Examples include an ethyl group, a butyl group, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, a methoxy group, an ethoxy group, and a butoxy group.

一般式(CLNM−4)で表されるグリコールウリル系架橋剤の具体例としては、例えば、N,N,N,N−テトラ(メトキシメチル)グリコールウリル、N,N,N,N−テトラ(エトキシメチル)グリコールウリル、N,N,N,N−テトラ(プロポキシメチル)グリコールウリル、N,N,N,N−テトラ(イソプロポキシメチル)グリコールウリル、N,N,N,N−テトラ(ブトキシメチル)グリコールウリル、N,N,N,N−テトラ(t−ブトキシメチル)グリコールウリル、N,N,N,N−テトラ(シクロヘキシルオキシメチル)グリコールウリル、N,N,N,N−テトラ(シクロペンチルオキシメチル)グリコールウリル、N,N,N,N−テトラ(アダマンチルオキシメチル)グリコールウリル、N,N,N,N−テトラ(ノルボルニルオキシメチル)グリコールウリル等が挙げられる。   Specific examples of the glycoluril-based crosslinking agent represented by the general formula (CLNM-4) include, for example, N, N, N, N-tetra (methoxymethyl) glycoluril, N, N, N, N-tetra ( Ethoxymethyl) glycoluril, N, N, N, N-tetra (propoxymethyl) glycoluril, N, N, N, N-tetra (isopropoxymethyl) glycoluril, N, N, N, N-tetra (butoxy) Methyl) glycoluril, N, N, N, N-tetra (t-butoxymethyl) glycoluril, N, N, N, N-tetra (cyclohexyloxymethyl) glycoluril, N, N, N, N-tetra ( Cyclopentyloxymethyl) glycoluril, N, N, N, N-tetra (adamantyloxymethyl) glycoluril, N, N, N, N- Tiger (norbornyloxymethyl) glycoluril, and the like.

Figure 2009251392
Figure 2009251392

一般式(CLNM−5)に於いて、
NM1は、各々独立に、一般式(CLNM−1)に於ける、RNM1と同様のものである。
NM5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、又は下記一般式(CLNM−5´)で表される原子団を表す。
NM6は、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、又は下記一般式(CLNM−5´´)で表される原子団を表す。
In the general formula (CLNM-5),
, Each R NM1 independently, are those in formula (CLNM-1) at, the same as R NM1.
R NM5 each independently represents a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, or an atomic group represented by the following general formula (CLNM-5 ′).
R NM6 represents a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, or an atomic group represented by the following general formula (CLNM-5 ″).

Figure 2009251392
Figure 2009251392

一般式(CLNM−5´)において、
NM1は、一般式(CLNM−1)に於ける、RNM1と同様のものである。
一般式(CLNM−5´´)において、
NM1は、一般式(CLNM−1)に於ける、RNM1と同様のものであり、RNM5は、一般式(CLNM−5)に於けるRNM5と同様のものである。
In the general formula (CLNM-5 ′),
R NM1 are those in formula (CLNM-1) at, the same as R NM1.
In the general formula (CLNM-5 ″),
R NM1 of the general formula are those (CLNM-1) in at, the same as R NM1, R NM5 are those formula (CLNM-5) in the same manner as in R NM5.

NM5及びRNM6のアルキル基(炭素数1〜6が好ましい)、シクロアルキル基(炭素数5〜6が好ましい)、アリール基(炭素数6〜10が好ましい)として、より具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、t‐ブチル基、ペンチル基、シクロペンチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、フェニル基、ナフチル基等が挙げられる。 Alkyl group R NM5 and R NM6 (1 to 6 carbon atoms is preferred), cycloalkyl groups (5 to 6 carbon atoms is preferred), an aryl group (having 6 to 10 carbon atoms is preferred), and more specifically, Examples thereof include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, a butyl group, an isobutyl group, a t-butyl group, a pentyl group, a cyclopentyl group, a hexyl group, a cyclohexyl group, a phenyl group, and a naphthyl group.

一般式(CLNM−5)で表されるメラミン系架橋剤としては、例えば、N,N,N,N,N,N−ヘキサ(メトキシメチル)メラミン、N,N,N,N,N,N−ヘキサ(エトキシメチル)メラミン、N,N,N,N,N,N−ヘキサ(プロポキシメチル)メラミン、N,N,N,N,N,N−ヘキサ(イソプロポキシメチル)メラミン、N,N,N,N,N,N−ヘキサ(ブトキシメチル)メラミン、N,N,N,N,N,N−ヘキサ(t−ブトキシメチル)メラミン、N,N,N,N,N,N−ヘキサ(シクロヘキシルオキシメチル)メラミン、N,N,N,N,N,N−ヘキサ(シクロペンチルオキシメチル)メラミン、N,N,N,N,N,N−ヘキサ(アダマンチルオキシメチル)メラミン、N,N,N,N,N,N−ヘキサ(ノルボルニルオキシメチル)メラミン、N,N,N,N,N,N−ヘキサ(メトキシメチル)アセトグアナミン、N,N,N,N,N,N−ヘキサ(エトキシメチル)アセトグアナミン、N,N,N,N,N,N−ヘキサ(プロポキシメチル)アセトグアナミン、N,N,N,N,N,N−ヘキサ(イソプロポキシメチル)アセトグアナミン、N,N,N,N,N,N−ヘキサ(ブトキシメチル)アセトグアナミン、N,N,N,N,N,N−ヘキサ(t−ブトキシメチル)アセトグアナミン、N,N,N,N,N,N−ヘキサ(メトキシメチル)ベンゾグアナミン、N,N,N,N,N,N−ヘキサ(エトキシメチル)ベンゾグアナミン、N,N,N,N,N,N−ヘキサ(プロポキシメチル)ベンゾグアナミン、N,N,N,N,N,N−ヘキサ(イソプロポキシメチル)ベンゾグアナミン、N,N,N,N,N,N−ヘキサ(ブトキシメチル)ベンゾグアナミン、N,N,N,N,N,N−ヘキサ(t−ブトキシメチル)ベンゾグアナミン、等が挙げられる。   Examples of the melamine crosslinking agent represented by the general formula (CLNM-5) include N, N, N, N, N, N-hexa (methoxymethyl) melamine, N, N, N, N, N, N Hexa (ethoxymethyl) melamine, N, N, N, N, N, N-hexa (propoxymethyl) melamine, N, N, N, N, N, N-hexa (isopropoxymethyl) melamine, N, N , N, N, N, N-hexa (butoxymethyl) melamine, N, N, N, N, N, N-hexa (t-butoxymethyl) melamine, N, N, N, N, N, N-hexa (Cyclohexyloxymethyl) melamine, N, N, N, N, N, N-hexa (cyclopentyloxymethyl) melamine, N, N, N, N, N, N-hexa (adamantyloxymethyl) melamine, N, N , N, N, N, N-hexa ( Rubornyloxymethyl) melamine, N, N, N, N, N, N-hexa (methoxymethyl) acetoguanamine, N, N, N, N, N, N-hexa (ethoxymethyl) acetoguanamine, N, N, N, N, N, N-hexa (propoxymethyl) acetoguanamine, N, N, N, N, N, N-hexa (isopropoxymethyl) acetoguanamine, N, N, N, N, N, N -Hexa (butoxymethyl) acetoguanamine, N, N, N, N, N, N-hexa (t-butoxymethyl) acetoguanamine, N, N, N, N, N, N-hexa (methoxymethyl) benzoguanamine, N, N, N, N, N, N-hexa (ethoxymethyl) benzoguanamine, N, N, N, N, N, N-hexa (propoxymethyl) benzoguanamine, N, N, N, N, N, N Hexa (isopropoxymethyl) benzoguanamine, N, N, N, N, N, N-hexa (butoxymethyl) benzoguanamine, N, N, N, N, N, N-hexa (t-butoxymethyl) benzoguanamine, etc. Can be mentioned.

一般式(CLNM−1)〜(CLNM−5)に於ける、RNM1〜RNM6で表される基は、更に置換基を有してもよい。RNM1〜RNM6が有してもよい置換基としては、例えば、ハロゲン原子、水酸基、ニトロ基、シアノ基、カルボキシル基、シクロアルキル基(好ましくは炭素数3〜20)、アリール基(好ましくは炭素数6〜14)、アルコキシ基(好ましくは炭素数1〜20)、シクロアルコキシ基(好ましくは炭素数3〜20)、アシル基(好ましくは炭素数2〜20)、アシルオキシ基(好ましくは炭素数2〜20)等を挙げることができる。 The groups represented by R NM1 to R NM6 in the general formulas (CLNM-1) to (CLNM-5) may further have a substituent. Examples of the substituent that R NM1 to R NM6 may have include, for example, a halogen atom, a hydroxyl group, a nitro group, a cyano group, a carboxyl group, a cycloalkyl group (preferably having 3 to 20 carbon atoms), and an aryl group (preferably 6 to 14 carbon atoms), alkoxy group (preferably 1 to 20 carbon atoms), cycloalkoxy group (preferably 3 to 20 carbon atoms), acyl group (preferably 2 to 20 carbon atoms), acyloxy group (preferably carbon 2-20) etc. can be mentioned.

本発明において、架橋剤は、単独で若しくは複数種を混合して用いてもよいが、ウレア系架橋剤、アルキレンウレア系架橋剤(好ましくはエチレンウレア系架橋剤)、グリコールウリル系架橋剤の内の1種以上を用いるのが好ましく、グリコールウリル系架橋剤を1種以上用いるのがさらに好ましい。加えてさらに他の架橋剤を適宜併用することも可能である。   In the present invention, the cross-linking agents may be used alone or in admixture of plural kinds. Among the urea-based cross-linking agents, alkylene urea-based cross-linking agents (preferably ethylene urea-based cross-linking agents), glycoluril-based cross-linking agents. It is preferable to use one or more of these, and it is more preferable to use one or more glycoluril-based crosslinking agents. In addition, other cross-linking agents can be used in combination as appropriate.

本発明に於いて、架橋剤を、ネガ型レジスト組成物の全固形分中に1〜50質量%含有することが好ましく、1.5〜40質量%含有することがさらに好ましく、2〜30質量%含有することが特に好ましい。架橋剤の含有量を、全固形分中に1〜50質量%とすることにより、架橋が十分でなくパターン形成ができない、感度が低下する、といった問題を解決し、且つ、露光された以外の部分も架橋してしまう、エッチング耐性に必要な樹脂量が確保できない、といった問題を解決することができる。   In the present invention, the crosslinking agent is preferably contained in the total solid content of the negative resist composition in an amount of 1 to 50 mass%, more preferably 1.5 to 40 mass%, and more preferably 2 to 30 mass%. % Content is particularly preferable. By setting the content of the cross-linking agent to 1 to 50% by mass in the total solid content, the problem that the cross-linking is not sufficient and pattern formation is not possible, the sensitivity is lowered, and other than the exposure is performed. It is possible to solve the problem that the portion is also cross-linked and the amount of resin necessary for etching resistance cannot be secured.

(C1)活性光線又は放射線の照射により架橋反応を進行させる化合物
本発明のネガ型レジスト組成物には、活性光線又は放射線の照射により架橋反応(酸触媒架橋反応)を進行させる化合物(以下光酸発生剤ともいう)を含有する。
光酸発生剤としては、一般的に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。
(C1) Compound that promotes crosslinking reaction by irradiation with actinic ray or radiation In the negative resist composition of the present invention, a compound that promotes crosslinking reaction (acid-catalyzed crosslinking reaction) by irradiation with actinic ray or radiation (hereinafter photoacid) (Also referred to as a generator).
As a photoacid generator, a photoinitiator for photocationic polymerization, a photoinitiator for photoradical polymerization, a photodecoloring agent for dyes, a photochromic agent, or an actinic ray used for a microresist or the like 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.

光酸発生剤の内で好ましい化合物として、下記一般式(ZI)、(ZII)、(ZIII)で表される化合物を挙げることができる。   Preferred compounds among the photoacid generators include compounds represented by the following general formulas (ZI), (ZII), and (ZIII).

Figure 2009251392
Figure 2009251392

上記一般式(ZI)において、
201、R202及びR203は、各々独立に、有機基を表す。
201、R202及びR203としての有機基の炭素数は、一般的に1〜30、好ましくは1〜20である。
In the general formula (ZI),
R 201 , R 202 and R 203 each independently represents an organic group.
The carbon number of the organic group as R 201 , R 202 and R 203 is generally 1-30, preferably 1-20.

また、R201〜R203のうち2つが結合して環構造を形成してもよく、環内に酸素原子、硫硫黄原子、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。
-は、非求核性アニオンを表す。
Two of R 201 to R 203 may be bonded to form a ring structure, and the ring may contain an oxygen atom, a sulfur atom, an ester bond, an amide bond, or a carbonyl group. The two of the group formed by bonding of the R 201 to R 203, there can be mentioned an alkylene group (e.g., butylene, pentylene).
Z represents a non-nucleophilic anion.

-としての非求核性アニオンとしては、例えば、スルホン酸アニオン、カルボン酸アニオン、スルホニルイミドアニオン、ビス(アルキルスルホニル)イミドアニオン、トリス(アルキルスルホニル)メチルアニオン等を挙げることができる。
非求核性アニオンとは、求核反応を起こす能力が著しく低いアニオンであり、分子内求核反応による経時分解を抑制することができるアニオンである。これによりレジストの経時安定性が向上する。
スルホン酸アニオンとしては、例えば、脂肪族スルホン酸アニオン、芳香族スルホン酸アニオン、カンファースルホン酸アニオンなどが挙げられる。
Examples of the non-nucleophilic anion as Z include a sulfonate anion, a carboxylate anion, a sulfonylimide anion, a bis (alkylsulfonyl) imide anion, and a tris (alkylsulfonyl) methyl anion.
A non-nucleophilic anion is an anion that has an extremely low ability to cause a nucleophilic reaction, and is an anion that can suppress degradation over time due to an intramolecular nucleophilic reaction. This improves the temporal stability of the resist.
Examples of the sulfonate anion include an aliphatic sulfonate anion, an aromatic sulfonate anion, and a camphor sulfonate anion.

カルボン酸アニオンとしては、例えば、脂肪族カルボン酸アニオン、芳香族カルボン酸アニオン、アラルキルカルボン酸アニオンなどが挙げられる。   Examples of the carboxylate anion include an aliphatic carboxylate anion, an aromatic carboxylate anion, and an aralkylcarboxylate anion.

脂肪族スルホン酸アニオンにおける脂肪族部位は、アルキル基であってもシクロアルキル基であってもよく、好ましくは炭素数1〜30のアルキル基及び炭素数3〜30のシクロアルキル基、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、ペンチル基、ネオペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基、ヘプタデシル基、オクタデシル基、ノナデシル基、エイコシル基、シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、アダマンチル基、ノルボニル基、ボロニル基等を挙げることができる。   The aliphatic moiety in the aliphatic sulfonate anion may be an alkyl group or a cycloalkyl group, preferably an alkyl group having 1 to 30 carbon atoms and a cycloalkyl group having 3 to 30 carbon atoms such as methyl. Group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, sec-butyl group, pentyl group, neopentyl group, hexyl group, heptyl group, octyl group, nonyl group, decyl group, undecyl group, dodecyl group , Tridecyl group, tetradecyl group, pentadecyl group, hexadecyl group, heptadecyl group, octadecyl group, nonadecyl group, eicosyl group, cyclopropyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, adamantyl group, norbornyl group, boronyl group and the like.

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

脂肪族スルホン酸アニオン及び芳香族スルホン酸アニオンにおけるアルキル基、シクロアルキル基及びアリール基は、置換基を有していてもよい。脂肪族スルホン酸アニオン及び芳香族スルホン酸アニオンにおけるアルキル基、シクロアルキル基及びアリール基の置換基としては、例えば、ニトロ基、ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子、沃素原子)、カルボキシル基、水酸基、アミノ基、シアノ基、アルコキシ基(好ましくは炭素数1〜15)、シクロアルキル基(好ましくは炭素数3〜15)、アリール基(好ましくは炭素数6〜14)、アルコキシカルボニル基(好ましくは炭素数2〜7)、アシル基(好ましくは炭素数2〜12)、アルコキシカルボニルオキシ基(好ましくは炭素数2〜7)、アルキルチオ基(好ましくは炭素数1〜15)、アルキルスルホニル基(好ましくは炭素数1〜15)、アルキルイミノスルホニル基(好ましくは炭素数2〜15)、アリールオキシスルホニル基(好ましくは炭素数6〜20)、アルキルアリールオキシスルホニル基(好ましくは炭素数7〜20)、シクロアルキルアリールオキシスルホニル基(好ましくは炭素数10〜20)、アルキルオキシアルキルオキシ基(好ましくは炭素数5〜20)、シクロアルキルアルキルオキシアルキルオキシ基(好ましくは炭素数8〜20)等を挙げることができる。各基が有するアリール基及び環構造については、置換基としてさらにアルキル基(好ましくは炭素数1〜15)を挙げることができる。   The alkyl group, cycloalkyl group and aryl group in the aliphatic sulfonate anion and aromatic sulfonate anion may have a substituent. Examples of the substituent of the alkyl group, cycloalkyl group, and aryl group in the aliphatic sulfonate anion and aromatic sulfonate anion include, for example, a nitro group, a halogen atom (fluorine atom, chlorine atom, bromine atom, iodine atom), carboxyl group , Hydroxyl group, amino group, cyano group, alkoxy group (preferably having 1 to 15 carbon atoms), cycloalkyl group (preferably having 3 to 15 carbon atoms), aryl group (preferably having 6 to 14 carbon atoms), alkoxycarbonyl group ( Preferably 2 to 7 carbon atoms, acyl group (preferably 2 to 12 carbon atoms), alkoxycarbonyloxy group (preferably 2 to 7 carbon atoms), alkylthio group (preferably 1 to 15 carbon atoms), alkylsulfonyl group (Preferably 1 to 15 carbon atoms), alkyliminosulfonyl group (preferably 2 to 15 carbon atoms), ant Ruoxysulfonyl group (preferably having 6 to 20 carbon atoms), alkylaryloxysulfonyl group (preferably having 7 to 20 carbon atoms), cycloalkylaryloxysulfonyl group (preferably having 10 to 20 carbon atoms), alkyloxyalkyloxy group (Preferably having 5 to 20 carbon atoms), a cycloalkylalkyloxyalkyloxy group (preferably having 8 to 20 carbon atoms), and the like. About the aryl group and ring structure which each group has, an alkyl group (preferably C1-C15) can further be mentioned as a substituent.

脂肪族カルボン酸アニオンにおける脂肪族部位としては、脂肪族スルホン酸アニオンおけると同様のアルキル基及びシクロアルキル基を挙げることができる。   Examples of the aliphatic moiety in the aliphatic carboxylate anion include the same alkyl group and cycloalkyl group as in the aliphatic sulfonate anion.

芳香族カルボン酸アニオンにおける芳香族基としては、芳香族スルホン酸アニオンにおけると同様のアリール基を挙げることができる。   Examples of the aromatic group in the aromatic carboxylate anion include the same aryl group as in the aromatic sulfonate anion.

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

脂肪族カルボン酸アニオン、芳香族カルボン酸アニオン及びアラルキルカルボン酸アニオンにおけるアルキル基、シクロアルキル基、アリール基及びアラルキル基は、置換基を有していてもよい。脂肪族カルボン酸アニオン、芳香族カルボン酸アニオン及びアラルキルカルボン酸アニオンにおけるアルキル基、シクロアルキル基、アリール基及びアラルキル基の置換基としては、例えば、芳香族スルホン酸アニオンにおけると同様のハロゲン原子、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基等を挙げることができる。   The alkyl group, cycloalkyl group, aryl group and aralkyl group in the aliphatic carboxylate anion, aromatic carboxylate anion and aralkylcarboxylate anion may have a substituent. Examples of the substituent of the alkyl group, cycloalkyl group, aryl group and aralkyl group in the aliphatic carboxylate anion, aromatic carboxylate anion and aralkylcarboxylate anion include, for example, the same halogen atom and alkyl as in the aromatic sulfonate anion Group, cycloalkyl group, alkoxy group, alkylthio group and the like.

スルホニルイミドアニオンとしては、例えば、サッカリンアニオンを挙げることができる。   Examples of the sulfonylimide anion include saccharin anion.

ビス(アルキルスルホニル)イミドアニオン、トリス(アルキルスルホニル)メチルアニオンにおけるアルキル基は、炭素数1〜5のアルキル基が好ましく、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、ペンチル基、ネオペンチル基等を挙げることができる。これらのアルキル基の置換基としてはハロゲン原子、ハロゲン原子で置換されたアルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アルキルオキシスルホニル基、アリールオキシスルホニル基、シクロアルキルアリールオキシスルホニル基等を挙げることができ、フッ素原子で置換されたアルキル基が好ましい。   The alkyl group in the bis (alkylsulfonyl) imide anion and tris (alkylsulfonyl) methyl anion is preferably an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, An isobutyl group, a sec-butyl group, a pentyl group, a neopentyl group, and the like can be given. Examples of substituents for these alkyl groups include halogen atoms, alkyl groups substituted with halogen atoms, alkoxy groups, alkylthio groups, alkyloxysulfonyl groups, aryloxysulfonyl groups, cycloalkylaryloxysulfonyl groups, and the like. Alkyl groups substituted with fluorine atoms are preferred.

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

-の非求核性アニオンとしては、スルホン酸のα位がフッ素原子で置換された脂肪族スルホン酸アニオン、フッ素原子又はフッ素原子を有する基で置換された芳香族スルホン酸アニオン、アルキル基がフッ素原子で置換されたビス(アルキルスルホニル)イミドアニオン、アルキル基がフッ素原子で置換されたトリス(アルキルスルホニル)メチドアニオンが好ましい。非求核性アニオンとして、より好ましくは炭素数4〜8のパーフロロ脂肪族スルホン酸アニオン、フッ素原子を有するベンゼンスルホン酸アニオン、更により好ましくはノナフロロブタンスルホン酸アニオン、パーフロロオクタンスルホン酸アニオン、ペンタフロロベンゼンスルホン酸アニオン、3,5−ビス(トリフロロメチル)ベンゼンスルホン酸アニオンである。
201、R202及びR203としての有機基としては、例えば、後述する化合物(ZI−1)、(ZI−2)、(ZI−3)における対応する基を挙げることができる。
尚、一般式(ZI)で表される構造を複数有する化合物であってもよい。例えば、一般式(ZI)で表される化合物のR201〜R203の少なくともひとつが、一般式(ZI)で表されるもうひとつの化合物のR201〜R203の少なくともひとつと結合した構造を有する化合物であってもよい。
Examples of the non-nucleophilic anion of Z include an aliphatic sulfonate anion in which the α-position of the sulfonic acid is substituted with a fluorine atom, an aromatic sulfonate anion substituted with a fluorine atom or a group having a fluorine atom, and an alkyl group. A bis (alkylsulfonyl) imide anion substituted with a fluorine atom and a tris (alkylsulfonyl) methide anion wherein an alkyl group is substituted with a fluorine atom are preferred. The non-nucleophilic anion is more preferably a perfluoroaliphatic sulfonic acid anion having 4 to 8 carbon atoms, a benzenesulfonic acid anion having a fluorine atom, still more preferably a nonafluorobutanesulfonic acid anion, a perfluorooctanesulfonic acid anion, It is a pentafluorobenzenesulfonic acid anion and 3,5-bis (trifluoromethyl) benzenesulfonic acid anion.
Examples of the organic group as R 201 , R 202 and R 203 include the corresponding groups in the compounds (ZI-1), (ZI-2) and (ZI-3) described later.
In addition, the compound which has two or more structures represented by general formula (ZI) may be sufficient. For example, the general formula at least one of R 201 to R 203 of a compound represented by (ZI) is, at least one bond with structure of R 201 to R 203 of another compound represented by formula (ZI) It may be a compound.

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

化合物(ZI−1)は、上記一般式(ZI)のR201〜R203の少なくとも1つがアリール基である、アリールスルホニウム化合物、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。 The compound (ZI-1) is at least one of the aryl groups R 201 to R 203 in formula (ZI), arylsulfonium compounds, namely, compounds containing an arylsulfonium as a cation.

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、残りがアルキル基又はシクロアルキル基でもよい。 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 with the remaining being an alkyl group or a cycloalkyl group.

アリールスルホニウム化合物としては、例えば、トリアリールスルホニウム化合物、ジアリールアルキルスルホニウム化合物、アリールジアルキルスルホニウム化合物、ジアリールシクロアルキルスルホニウム化合物、アリールジシクロアルキルスルホニウム化合物を挙げることができる。
アリールスルホニウム化合物のアリール基としてはフェニル基、ナフチル基が好ましく、更に好ましくはフェニル基である。アリール基は、酸素原子、窒素原子、硫黄原子等を有する複素環構造を有するアリール基であってもよい。複素環構造を有するアリール基としては、例えば、ピロール残基(ピロールから水素原子が1個失われることによって形成される基)、フラン残基(フランから水素原子が1個失われることによって形成される基)、チオフェン残基(チオフェンから水素原子が1個失われることによって形成される基)、インドール残基(インドールから水素原子が1個失われることによって形成される基)、ベンゾフラン残基(ベンゾフランから水素原子が1個失われることによって形成される基)、ベンゾチオフェン残基(ベンゾチオフェンから水素原子が1個失われることによって形成される基)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。
Examples of the arylsulfonium compound include triarylsulfonium compounds, diarylalkylsulfonium compounds, aryldialkylsulfonium compounds, diarylcycloalkylsulfonium compounds, and aryldicycloalkylsulfonium compounds.
The aryl group of the arylsulfonium compound is preferably a phenyl group or a naphthyl group, and more preferably a phenyl group. The aryl group may be an aryl group having a heterocyclic structure having an oxygen atom, a nitrogen atom, a sulfur atom or the like. Examples of the aryl group having a heterocyclic structure include a pyrrole residue (a group formed by losing one hydrogen atom from pyrrole) and a furan residue (a group formed by losing one hydrogen atom from furan). Groups), thiophene residues (groups formed by the loss of one hydrogen atom from thiophene), indole residues (groups formed by the loss of one hydrogen atom from indole), benzofuran residues ( A group formed by losing one hydrogen atom from benzofuran), a benzothiophene residue (a group formed by losing one hydrogen atom from benzothiophene), and the like. When the arylsulfonium compound has two or more aryl groups, the two or more aryl groups may be the same or different.

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又はシクロアルキル基は、炭素数1〜15の直鎖又は分岐アルキル基及び炭素数3〜15のシクロ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、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。   The alkyl group or cycloalkyl group that the arylsulfonium compound has as necessary is preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 15 carbon atoms and a cycloalkyl group having 3 to 15 carbon atoms, such as a methyl group, Examples thereof include an ethyl group, a propyl group, an n-butyl group, a sec-butyl group, a t-butyl group, a cyclopropyl group, a cyclobutyl group, and a cyclohexyl group.

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の直鎖又は分岐アルキル基、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。 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, more preferably carbon. These are 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、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化合物である。ここで芳香環とは、ヘテロ原子を含有する芳香族環も包含するものである。
Next, the compound (ZI-2) will be described.
Compound (ZI-2) is a compound in which R 201 to R 203 in formula (ZI) each independently represents an organic group having no aromatic ring. Here, the aromatic ring includes an aromatic ring containing a hetero atom.

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

201〜R203は、各々独立に、好ましくはアルキル基、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又は分岐の2−オキソアルキル基、2−オキソシクロアルキル基、アルコキシカルボニルメチル基、特に好ましくは直鎖又は分岐2−オキソアルキル基である。 R 201 to R 203 are each independently preferably an alkyl group, a cycloalkyl group, an allyl group, or a vinyl group, more preferably a linear or branched 2-oxoalkyl group, 2-oxocycloalkyl group, alkoxy group. A carbonylmethyl group, particularly preferably a linear or branched 2-oxoalkyl group.

201〜R203のアルキル基及びシクロアルキル基としては、好ましくは、炭素数1〜10の直鎖又は分岐アルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基)、炭素数3〜10のシクロアルキル基(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。アルキル基として、より好ましくは2−オキソアルキル基、アルコキシカルボニルメチル基を挙げることができる。シクロアルキル基として、より好ましくは、2−オキソシクロアルキル基を挙げることができる。 The alkyl group and cycloalkyl group of R 201 to R 203, preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms (e.g., methyl group, ethyl group, propyl group, butyl group, pentyl group), carbon Examples thereof include cycloalkyl groups of several 3 to 10 (cyclopentyl group, cyclohexyl group, norbornyl group). More preferred examples of the alkyl group include a 2-oxoalkyl group and an alkoxycarbonylmethyl group. More preferred examples of the cycloalkyl group include a 2-oxocycloalkyl group.

2−オキソアルキル基は、直鎖又は分岐のいずれであってもよく、好ましくは、上記のアルキル基の2位に>C=Oを有する基を挙げることができる。
2−オキソシクロアルキル基は、好ましくは、上記の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。
The 2-oxoalkyl group may be either linear or branched, and a group having> C = O at the 2-position of the above alkyl group is preferable.
The 2-oxocycloalkyl group is preferably a group having> C═O at the 2-position of the cycloalkyl group.

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。   The alkoxy group in the alkoxycarbonylmethyl group is preferably an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms (methoxy group, ethoxy group, propoxy group, butoxy group, pentoxy group).

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

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 2009251392
Figure 2009251392

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。
x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。
In general formula (ZI-3),
R 1c to R 5c each independently represents a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkoxy group or a halogen atom.
R 6c and R 7c each independently represents a hydrogen atom, an alkyl group or a cycloalkyl group.
R x and R y each independently represents an alkyl group, a cycloalkyl group, an allyl group or a vinyl group.

1c〜R5c中のいずれか2つ以上、R6cとR7c、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〜R5c中のいずれか2つ以上、R6cとR7c、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。 Any two or more of R 1c to R 5c , R 6c and R 7c , and R x and R y may be bonded to each other to form a ring structure, and this ring structure includes an oxygen atom and a sulfur atom. , An ester bond and an amide bond may be included. Examples of the group formed by combining any two or more of R 1c to R 5c , R 6c and R 7c , and R x and R y include a butylene group and a pentylene group.

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

1c〜R7cとしてのアルキル基は、直鎖又は分岐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、シクロアルキル基としては、例えば炭素数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。 The alkyl group as R 1c to R 7c may be either linear or branched, for example, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 12 carbon atoms ( Examples thereof include a methyl group, an ethyl group, a linear or branched propyl group, a linear or branched butyl group, and a linear or branched pentyl group. Examples of the cycloalkyl group include cyclohexane having 3 to 8 carbon atoms. An alkyl group (for example, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group) can be mentioned.

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

好ましくは、R1c〜R5cの内のいずれかが直鎖又は分岐アルキル基、シクロアルキル基又は直鎖、分岐もしくは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。 Preferably, any of R 1c to R 5c is a linear or branched alkyl group, a cycloalkyl group, or a linear, branched or cyclic alkoxy group, and more preferably the sum of the carbon number of R 1c to R 5c. Is 2-15. Thereby, solvent solubility improves more and generation | occurrence | production of a particle is suppressed at the time of a preservation | save.

x及びRyとしてのアルキル基及びシクロアルキル基は、R1c〜R7cおけると同様のアルキル基及びシクロアルキル基を挙げることができ、2−オキソアルキル基、2−オキソシクロアルキル基、アルコキシカルボニルメチル基がより好ましい。 Examples of the alkyl group and cycloalkyl group as R x and R y include the same alkyl group and cycloalkyl group as in R 1c to R 7c , such as a 2-oxoalkyl group, a 2-oxocycloalkyl group, an alkoxy group. A carbonylmethyl group is more preferred.

2−オキソアルキル基及び2−オキソシクロアルキル基は、R1c〜R7cとしてのアルキル基及び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。 Examples of the 2-oxoalkyl group and 2-oxocycloalkyl group include a group having> C═O at the 2-position of the alkyl group or cycloalkyl group as R 1c to R 7c .

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おけると同様のアルコキシ基を挙げることができる。 Examples of the alkoxy group in the alkoxycarbonylmethyl group include the same alkoxy groups as in R 1c to R 5c .

x及びRyは、好ましくは炭素数4個以上のアルキル基又はシクロアルキル基であり、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又はシクロアルキル基である。 R x and R y are preferably an alkyl group or cycloalkyl group having 4 or more carbon atoms, more preferably 6 or more, and still more preferably 8 or more alkyl groups or cycloalkyl groups.

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。
In general formulas (ZII) and (ZIII),
R 204 to R 207 each independently represents an aryl group, an alkyl group or a cycloalkyl group.

204〜R207のアリール基としてはフェニル基、ナフチル基が好ましく、更に好ましくはフェニル基である。R204〜R207のアリール基は、酸素原子、窒素原子、硫黄原子等を有する複素環構造を有するアリール基であってもよい。複素環構造を有するアリール基としては、例えば、ピロール残基(ピロールから水素原子が1個失われることによって形成される基)、フラン残基(フランから水素原子が1個失われることによって形成される基)、チオフェン残基(チオフェンから水素原子が1個失われることによって形成される基)、インドール残基(インドールから水素原子が1個失われることによって形成される基)、ベンゾフラン残基(ベンゾフランから水素原子が1個失われることによって形成される基)、ベンゾチオフェン残基(ベンゾチオフェンから水素原子が1個失われることによって形成される基)等を挙げることができる。 Phenyl group and a naphthyl group are preferred as the aryl group of R 204 to R 207, more preferably a phenyl group. Aryl group R 204 to R 207 represents an oxygen atom, a nitrogen atom, may be an aryl group having a heterocyclic structure having a sulfur atom and the like. Examples of the aryl group having a heterocyclic structure include a pyrrole residue (a group formed by losing one hydrogen atom from pyrrole) and a furan residue (a group formed by losing one hydrogen atom from furan). Groups), thiophene residues (groups formed by the loss of one hydrogen atom from thiophene), indole residues (groups formed by the loss of one hydrogen atom from indole), benzofuran residues ( A group formed by losing one hydrogen atom from benzofuran), a benzothiophene residue (a group formed by losing one hydrogen atom from benzothiophene), and the like.

204〜R207におけるアルキル基及びシクロアルキル基としては、好ましくは、炭素数1〜10の直鎖又は分岐アルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基)、炭素数3〜10のシクロアルキル基(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。 The alkyl group and cycloalkyl group in R 204 to R 207, preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms (e.g., methyl group, ethyl group, propyl group, butyl group, pentyl group), carbon Examples thereof include cycloalkyl groups of several 3 to 10 (cyclopentyl group, cyclohexyl group, norbornyl group).

204〜R207のアリール基、アルキル基、シクロアルキル基は、置換基を有していてもよい。R204〜R207のアリール基、アルキル基、シクロアルキル基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。 Aryl group, alkyl group of R 204 to R 207, cycloalkyl groups may have a substituent. Aryl group, alkyl group of R 204 to R 207, the cycloalkyl group substituent which may be possessed by, 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 (for example, having 6 to 15 carbon atoms), an alkoxy group (for example, having 1 to 15 carbon atoms), a halogen atom, a hydroxyl group, and a phenylthio group.

-は、非求核性アニオンを表し、一般式(ZI)に於けるZ-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。 Z represents a non-nucleophilic anion, and examples thereof include the same as the non-nucleophilic anion of Z − in formula (ZI).

光酸発生剤として、更に、下記一般式(ZIV)または(ZV)で表される化合物を挙げることができる。   Examples of the photoacid generator further include compounds represented by the following general formula (ZIV) or (ZV).

Figure 2009251392
Figure 2009251392

一般式(ZIV)および(ZV)中、
Ar3及びAr4は、各々独立に、アリール基を表す。
208は、アルキル基、シクロアルキル基又はアリール基を表す。
Aは、アルキレン基、アルケニレン基又はアリーレン基を表す。
In the general formulas (ZIV) and (ZV),
Ar 3 and Ar 4 each independently represents an aryl group.
R 208 represents an alkyl group, a cycloalkyl group, or an aryl group.
A represents an alkylene group, an alkenylene group or an arylene group.

光酸発生剤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る。
また、光酸発生剤として、スルホン酸基又はイミド基を1つ有する酸を発生する化合物が好ましく、さらに好ましくは1価のパーフルオロアルカンスルホン酸を発生する化合物、または1価のフッ素原子またはフッ素原子を含有する基で置換された芳香族スルホン酸を発生する化合物、または1価のフッ素原子またはフッ素原子を含有する基で置換されたイミド酸を発生する化合物であり、更により好ましくは、フッ化置換アルカンスルホン酸、フッ素置換ベンゼンスルホン酸、フッ素置換イミド酸又はフッ素置換メチド酸のスルホニウム塩である。使用可能な光酸発生剤は、発生した酸のpKaがpKa=−1以下のフッ化置換アルカンスルホン酸、フッ化置換ベンゼンスルホン酸、フッ化置換イミド酸であることが特に好ましく、感度が向上する。
Among the photoacid generators, compounds represented by the general formulas (ZI) to (ZIII) are more preferable.
Further, as the photoacid generator, a compound that generates an acid having one sulfonic acid group or imide group is preferable, more preferably a compound that generates monovalent perfluoroalkanesulfonic acid, or a monovalent fluorine atom or fluorine. A compound that generates an aromatic sulfonic acid substituted with a group containing an atom, or a compound that generates an imide acid substituted with a monovalent fluorine atom or a group containing a fluorine atom. And a sulfonium salt of fluorine-substituted benzenesulfonic acid, fluorine-substituted imide acid or fluorine-substituted methide acid. The photoacid generator that can be used is particularly preferably a fluorinated substituted alkane sulfonic acid, a fluorinated substituted benzene sulfonic acid, or a fluorinated substituted imido acid whose pKa of the generated acid is pKa = -1 or less, and the sensitivity is improved. To do.

酸発生剤は、活性光線又は放射線の照射により、pKaが、−8以下である酸を発生する化合物が好ましい。
酸発生剤は、活性光線又は放射線の照射により、pKaが、−8〜−20である酸を発生する化合物がより好ましく、活性光線又は放射線の照射により、pKaが、−10〜−20である酸を発生する化合物が更により好ましく、活性光線又は放射線の照射により、pKaが、−15〜−20である酸を発生する化合物が特に好ましい。
本発明に於いて、pKaとは、水溶液中での酸解離指数pKaを表し、「酸解離指数とは」、酸解離定数の逆数の対数値で、例えば、化学便覧(II)(改訂4版、1993年、日本化学会編、丸善株式会社)に記載のものであり、この値が低いほど酸強度が大きいことを示している。水溶液中での酸解離指数pKaは、具体的には、無限希釈水溶液を用い、25℃での酸解離定数を測定することにより実測することができるし、下記ソフトウェアパッケージ1を用いて、ハメットの置換基定数および公知文献値のデータベースに基づいた値を、計算により求めることもできる。本明細書中に記載したpKaの値は、全て、このソフトウェアパッケージを用いて計算により求めた値を示している。
ソフトウェアパッケージ1: Advanced Chemistry Development (ACD/Labs) Software V8.14 for Solaris (1994-2007 ACD/Labs)
The acid generator is preferably a compound that generates an acid having a pKa of −8 or less upon irradiation with actinic rays or radiation.
The acid generator is more preferably a compound that generates an acid having a pKa of -8 to -20 by irradiation with actinic rays or radiation, and a pKa of -10 to -20 by irradiation with actinic rays or radiation. A compound that generates an acid is even more preferable, and a compound that generates an acid having a pKa of -15 to -20 by irradiation with actinic rays or radiation is particularly preferable.
In the present invention, pKa represents the acid dissociation index pKa in an aqueous solution, and “acid dissociation index” is a logarithm of the reciprocal of the acid dissociation constant. 1993, edited by The Chemical Society of Japan, Maruzen Co., Ltd.), the lower this value, the greater the acid strength. Specifically, the acid dissociation index pKa in an aqueous solution can be actually measured by measuring an acid dissociation constant at 25 ° C. using an infinitely diluted aqueous solution, and using the following software package 1, Hammett's Values based on a substituent constant and a database of known literature values can also be obtained by calculation. The values of pKa described in this specification all indicate values obtained by calculation using this software package.
Software package 1: Advanced Chemistry Development (ACD / Labs) Software V8.14 for Solaris (1994-2007 ACD / Labs)

光酸発生剤の内で好ましい化合物として、下記一般式(ZIa)、(ZIIa)で表される化合物を挙げることができる。   Preferred compounds among the photoacid generators include compounds represented by the following general formulas (ZIa) and (ZIIa).

Figure 2009251392
Figure 2009251392

一般式(ZIa)及び(ZIIa)において、
201、R202及びR203は、各々独立に、有機基を表す。
201、R202及びR203としての有機基の炭素数は、一般的に1〜30、好ましくは1〜20である。
また、R201〜R203のうち2つが結合して環構造を形成してもよく、環内に酸素原子、硫黄原子、エステル結合、アミド結合、カルボニル基を含んでいてもよい。R201〜R203の内の2つが結合して形成する基としては、アルキレン基(例えば、ブチレン基、ペンチレン基)を挙げることができる。
201、R202及びR203は、前記一般式(ZI)に於ける、R201、R202及びR203と同様のものである。
204及びR205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及びR205は、前記一般式(ZII)に於ける、R204及びR205と同様のものである。
Za-は、pKaが、−8以下である酸のアニオンを表す。
In the general formulas (ZIa) and (ZIIa),
R 201 , R 202 and R 203 each independently represents an organic group.
The carbon number of the organic group as R 201 , R 202 and R 203 is generally 1-30, preferably 1-20.
Two of R 201 to R 203 may be bonded to form a ring structure, and the ring may contain an oxygen atom, a sulfur atom, an ester bond, an amide bond, or a carbonyl group. The two of the group formed by bonding of the R 201 to R 203, there can be mentioned an alkylene group (e.g., butylene, pentylene).
R 201, R 202 and R 203 is in the general formula (ZI), is the same as the R 201, R 202 and R 203.
R204 and R205 each independently represents an aryl group, an alkyl group or a cycloalkyl group.
R 204 and R 205 in the general formula (ZII), is the same as the R 204 and R 205.
Za represents an anion of an acid having a pKa of −8 or less.

pKaが−8以下である酸は、フッ素化されたスルホンイミド酸、フッ素化されたスルホンメチド酸が好ましく、下記一般式(II)又は(III)で表されることがより好ましい。   The acid having a pKa of −8 or less is preferably a fluorinated sulfonimide acid or a fluorinated sulfonemethide acid, and more preferably represented by the following general formula (II) or (III).

Figure 2009251392
Figure 2009251392

一般式(II)に於いて、
1及びR2は、各々独立に、フッ素原子又はアルキル基を表す。R1及びR2は、互いに結合して環を形成してもよい。
In general formula (II):
R 1 and R 2 each independently represents a fluorine atom or an alkyl group. R 1 and R 2 may combine with each other to form a ring.

Figure 2009251392
Figure 2009251392

一般式(III)に於いて、
3〜R5は、各々独立に、フッ素原子又はアルキル基を表す。R3〜R5の内のいずれか2つが、互いに結合して環を形成してもよい。
In general formula (III):
R 3 to R 5 each independently represents a fluorine atom or an alkyl group. Any two of R 3 to R 5 may be bonded to each other to form a ring.

一般式(II)及び(III)に於ける、R1及びR2のアルキル基は、炭素数1〜5のアルキル基であることが好ましい。
1及びR2のアルキル基は、更に、フッ素原子、シクロアルキル基−アリーレン基−O−SO2−基、ハロゲン原子−SO2−基等で置換されていてもよい。
1及びR2が互いに結合して環を形成する際に、R1及びR2が互いに結合して形成する基としては、炭素数1〜5のアルキレン基であることが好ましく、フッ素原子等で置換されていてもよい。
3〜R5のアルキル基は、炭素数1〜5のアルキル基であることが好ましい。
3〜R5のアルキル基は、更に、フッ素原子、シクロアルキル基−アリーレン基−O−SO2−基、ハロゲン原子−SO2−基等で置換されていてもよい。
3〜R5の内のいずれかが互いに結合して環を形成する際に、R3〜R5の内のいずれかが互いに結合して形成する基としては、炭素数1〜5のアルキレン基であることが好ましく、フッ素原子等で置換されていてもよい。
In general formulas (II) and (III), the alkyl groups of R 1 and R 2 are preferably alkyl groups having 1 to 5 carbon atoms.
The alkyl group of R 1 and R 2 may be further substituted with a fluorine atom, a cycloalkyl group-arylene group-O—SO 2 — group, a halogen atom —SO 2 — group or the like.
When R 1 and R 2 are bonded to each other to form a ring, the group formed by combining R 1 and R 2 with each other is preferably an alkylene group having 1 to 5 carbon atoms, such as a fluorine atom May be substituted.
It is preferable that the alkyl group of R < 3 > -R < 5 > is a C1-C5 alkyl group.
The alkyl group of R 3 to R 5 may be further substituted with a fluorine atom, a cycloalkyl group-arylene group-O—SO 2 — group, a halogen atom —SO 2 — group or the like.
When any of R 3 to R 5 is bonded to each other to form a ring, the group formed by bonding any of R 3 to R 5 to each other is alkylene having 1 to 5 carbon atoms. It is preferably a group, and may be substituted with a fluorine atom or the like.

光酸発生剤の中で、特に好ましい例を以下に挙げる。   Among photoacid generators, particularly preferred examples are given below.

Figure 2009251392
Figure 2009251392

Figure 2009251392
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Figure 2009251392
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Figure 2009251392
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Figure 2009251392
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光酸発生剤は、1種類単独で又は2種類以上を組み合わせて使用することができる。
光酸発生剤のネガ型レジスト組成物中の含量は、ネガ型レジスト組成物の全固形分を基準として、0.1〜20質量%が好ましく、より好ましくは0.5〜10質量%、更に好ましくは1〜7質量%である。
A photo-acid generator can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
The content of the photoacid generator in the negative resist composition is preferably 0.1 to 20% by mass, more preferably 0.5 to 10% by mass, based on the total solid content of the negative resist composition. Preferably it is 1-7 mass%.

(C2)光ラジカル発生剤
本発明に用いられるネガ型レジスト組成物含有する光ラジカル発生剤は、活性光線又は放射線の照射により重合反応を開始する化合物(以下、光ラジカル重合開始剤ともいう)である。
光ラジカル重合開始剤は光により分解し、前記(D)ラジカル重合性基を持つ化合物の重合を開始、促進する化合物であり、波長150〜500nmの領域に吸収を有するものであることが好ましい。光ラジカル重合開始剤は、例えば、有機ハロゲン化化合物、オキシジアゾール化合物、カルボニル化合物、ケタール化合物、ベンゾイン化合物、アクリジン化合物、有機過酸化化合物、アゾ化合物、クマリン化合物、アジド化合物、メタロセン化合物、ヘキサアリールビイミダゾール化合物、有機ホウ酸化合物、ジスルホン酸化合物、オキシムエステル化合物、オニウム塩化合物、アシルホスフィン(オキシド)化合物が挙げられる。これらの光ラジカル重合開始剤は単独で、又は2種以上を併用して用いることができる。
(C2) Photoradical generator The photoradical generator contained in the negative resist composition used in the present invention is a compound that initiates a polymerization reaction upon irradiation with actinic rays or radiation (hereinafter also referred to as a photoradical polymerization initiator). is there.
The radical photopolymerization initiator is a compound that is decomposed by light and initiates and accelerates the polymerization of the compound (D) having a radical polymerizable group, and preferably has absorption in a wavelength region of 150 to 500 nm. Photo radical polymerization initiators include, for example, organic halogenated compounds, oxydiazole compounds, carbonyl compounds, ketal compounds, benzoin compounds, acridine compounds, organic peroxide compounds, azo compounds, coumarin compounds, azide compounds, metallocene compounds, hexaaryls. Examples include rubiimidazole compounds, organic boric acid compounds, disulfonic acid compounds, oxime ester compounds, onium salt compounds, and acylphosphine (oxide) compounds. These radical photopolymerization initiators can be used alone or in combination of two or more.

有機ハロゲン化化合物としては、具体的には、若林等、「Bull Chem.Soc Japan」42、2924(1969)、米国特許第3,905,815号明細書、特公昭46−4605号、特開昭48−36281号、特開昭55−32070号、特開昭60−239736号、特開昭61−169835号、特開昭61−169837号、特開昭62−58241号、特開昭62−212401号、特開昭63−70243号、特開昭63−298339号、M.P.Hutt“Jurnal of Heterocyclic Chemistry”1(No3),(1970)」筆に記載の化合物が挙げられ、特に、トリハロメチル基が置換したオキサゾール化合物、s−トリアジン化合物が挙げられる。   Specific examples of the organic halogenated compound include Wakabayashi et al., “Bull Chem. Soc Japan” 42, 2924 (1969), US Pat. No. 3,905,815, Japanese Patent Publication No. 46-4605, JP 48-36281, JP 55-3070, JP 60-239736, JP 61-169835, JP 61-169837, JP 62-58241, JP 62 -212401, JP-A-63-70243, JP-A-63-298339, M.S. P. Hutt “Journal of Heterocyclic Chemistry” 1 (No 3), (1970) ”, and the oxazole compound and s-triazine compound substituted with a trihalomethyl group.

s−トリアジン化合物として、より好適には、すくなくとも一つのモノ、ジ、又はトリハロゲン置換メチル基がs−トリアジン環に結合したs−トリアジン誘導体が挙げられる。より具体的には例えば、2,4,6−トリス(モノクロロメチル)−s−トリアジン、2,4,6−トリス(ジクロロメチル)−s−トリアジン、2,4,6−トリス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−メチル−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2―n−プロピル−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−(α,α,β−トリクロロエチル)−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−フェニル−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−(p−メトキシフェニル)−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−(3,4−エポキシフェニル)−4、6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−(p−クロロフェニル)−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−〔1−(p−メトキシフェニル)−2,4−ブタジエニル〕−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−スチリル−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−(p−メトキシスチリル)−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−(p−i−プロピルオキシスチリル)−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−(p−トリル)−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−(4−ナトキシナフチル)−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−フェニルチオ−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−ベンジルチオ−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2,4,6−トリス(ジブロモメチル)−s−トリアジン、2,4,6−トリス(トリブロモメチル)−s−トリアジン、2−メチル−4,6−ビス(トリブロモメチル)−s−トリアジン、2−メトキシ−4,6−ビス(トリブロモメチル)−s−トリアジン等が挙げられる。   More preferred examples of the s-triazine compound include s-triazine derivatives in which at least one mono, di, or trihalogen-substituted methyl group is bonded to the s-triazine ring. More specifically, for example, 2,4,6-tris (monochloromethyl) -s-triazine, 2,4,6-tris (dichloromethyl) -s-triazine, 2,4,6-tris (trichloromethyl) -S-triazine, 2-methyl-4,6-bis (trichloromethyl) -s-triazine, 2-n-propyl-4,6-bis (trichloromethyl) -s-triazine, 2- (α, α, β-trichloroethyl) -4,6-bis (trichloromethyl) -s-triazine, 2-phenyl-4,6-bis (trichloromethyl) -s-triazine, 2- (p-methoxyphenyl) -4,6 -Bis (trichloromethyl) -s-triazine, 2- (3,4-epoxyphenyl) -4,6-bis (trichloromethyl) -s-triazine, 2- (p-chlorophenyl) -4,6 Bis (trichloromethyl) -s-triazine, 2- [1- (p-methoxyphenyl) -2,4-butadienyl] -4,6-bis (trichloromethyl) -s-triazine, 2-styryl-4,6 -Bis (trichloromethyl) -s-triazine, 2- (p-methoxystyryl) -4,6-bis (trichloromethyl) -s-triazine, 2- (pi-propyloxystyryl) -4,6- Bis (trichloromethyl) -s-triazine, 2- (p-tolyl) -4,6-bis (trichloromethyl) -s-triazine, 2- (4-natoxynaphthyl) -4,6-bis (trichloromethyl)- s-triazine, 2-phenylthio-4,6-bis (trichloromethyl) -s-triazine, 2-benzylthio-4,6-bis (trichloromethyl) -s-tri Gin, 2,4,6-tris (dibromomethyl) -s-triazine, 2,4,6-tris (tribromomethyl) -s-triazine, 2-methyl-4,6-bis (tribromomethyl)- and s-triazine, 2-methoxy-4,6-bis (tribromomethyl) -s-triazine, and the like.

オキシジアゾール化合物としては、2−トリクロロメチル−5−スチリル−1,3,4−オキソジアゾール、2−トリクロロメチル−5−(シアノスチリル)−1,3,4−オキソジアゾール、2−トリクロロメチル−5−(ナフト−1−イル)−1,3,4−オキソジアゾール、2−トリクロロメチル−5−(4−スチリル)スチリル−1,3,4−オキソジアゾールなどが挙げられる。   Examples of the oxydiazole compound include 2-trichloromethyl-5-styryl-1,3,4-oxodiazole, 2-trichloromethyl-5- (cyanostyryl) -1,3,4-oxodiazole, 2- Examples include trichloromethyl-5- (naphth-1-yl) -1,3,4-oxodiazole, 2-trichloromethyl-5- (4-styryl) styryl-1,3,4-oxodiazole, and the like. .

カルボニル化合物としては、ベンゾフェノン、ミヒラーケトン、2−メチルベンゾフェノン、3−メチルベンゾフェノン、4−メチルベンゾフェノン、2−クロロベンゾフェノン、4−ブロモベンゾフェノン、2−カルボキシベンゾフェノン等のベンゾフェノン誘導体、2,2−ジメトキシ−2−フェニルアセトフェノン、2,2−ジエトキシアセトフェノン、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、α−ヒドトキシ−2−メチルフェニルプロパノン、1−ヒドロキシ−1−メチルエチル−(p−イソプロピルフェニル)ケトン、1−ヒドロキシ−1−(p−ドデシルフェニル)ケトン、2−メチルー(4’−(メチルチオ)フェニル)−2−モルホリノ−1−プロパノン、1,1,1−トリクロロメチル−(p−ブチルフェニル)ケトン、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−4−モルホリノブチロフェノン等のアセトフェノン誘導体、チオキサントン、2−エチルチオキサントン、2−イソプロピルチオキサントン、2−クロロチオキサントン、2,4−ジメチルチオキサントン、2,4−ジエチルチオキサントン、2,4−ジイソプロピルチオキサントン等のチオキサントン誘導体、p−ジメチルアミノ安息香酸エチル、p−ジエチルアミノ安息香酸エチル等の安息香酸エステル誘導体等を挙げることができる。   Examples of the carbonyl compound include benzophenone, Michler ketone, 2-methylbenzophenone, 3-methylbenzophenone, 4-methylbenzophenone, 2-chlorobenzophenone, 4-bromobenzophenone, 2-carboxybenzophenone and other benzophenone derivatives, 2,2-dimethoxy-2 -Phenylacetophenone, 2,2-diethoxyacetophenone, 1-hydroxycyclohexyl phenylketone, α-hydroxy-2-methylphenylpropanone, 1-hydroxy-1-methylethyl- (p-isopropylphenyl) ketone, 1-hydroxy -1- (p-dodecylphenyl) ketone, 2-methyl- (4 ′-(methylthio) phenyl) -2-morpholino-1-propanone, 1,1,1-trichloromethyl- (p-butylphenyl) , Acetophenone derivatives such as 2-benzyl-2-dimethylamino-4-morpholinobutyrophenone, thioxanthone, 2-ethylthioxanthone, 2-isopropylthioxanthone, 2-chlorothioxanthone, 2,4-dimethylthioxanthone, 2,4-diethylthioxanthone Thioxanthone derivatives such as 2,4-diisopropylthioxanthone, and benzoic acid ester derivatives such as ethyl p-dimethylaminobenzoate and ethyl p-diethylaminobenzoate.

ケタール化合物としては、ベンジルメチルケタール、ベンジル−β−メトキシエチルエチルアセタールなどを挙げることができる。   Examples of the ketal compound include benzyl methyl ketal and benzyl-β-methoxyethyl ethyl acetal.

ベンゾイン化合物としてはmベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、ベンゾインメチルエーテル、メチルo−ベンゾイルベンゾエートなどを挙げることができる。   Examples of the benzoin compound include mbenzoin isopropyl ether, benzoin isobutyl ether, benzoin methyl ether, methyl o-benzoylbenzoate, and the like.

アクリジン化合物としては、9−フェニルアクリジン、1,7−ビス(9−アクリジニル)ヘプタンなどを挙げることができる。   Examples of the acridine compound include 9-phenylacridine, 1,7-bis (9-acridinyl) heptane, and the like.

有機過酸化化合物としては、例えば、トリメチルシクロヘキサノンパーオキサイド、アセチルアセトンパーオキサイド、1,1−ビス(tert−ブチルパーオキシ)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、1,1−ビス(tert−ブチルパーオキシ)シクロヘキサン、2,2−ビス(tert−ブチルパーオキシ)ブタン、tert−ブチルハイドロパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイド、ジイソプロピルベンゼンハイドロパーオキサイド、2,5−ジメチルヘキサン−2,5−ジハイドロパーオキサイド、1,1,3,3−テトラメチルブチルハイドロパーオキサイド、tert−ブチルクミルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、2,5−ジメチル−2,5−ジ(tert−ブチルパーオキシ)ヘキサン、2,5−オキサノイルパーオキサイド、過酸化こはく酸、過酸化ベンゾイル、2,4−ジクロロベンゾイルパーオキサイド、ジイソプロピルパーオキシジカーボネート、ジ−2−エチルヘキシルパーオキシジカーボネート、ジ−2−エトキシエチルパーオキシジカーボネート、ジメトキシイソプロピルパーオキシカーボネート、ジ(3−メチル−3−メトキシブチル)パーオキシジカーボネート、tert−ブチルパーオキシアセテート、tert−ブチルパーオキシピバレート、tert−ブチルパーオキシネオデカノエート、tert−ブチルパーオキシオクタノエート、tert−ブチルパーオキシラウレート、ターシルカーボネート、3,3’,4,4’−テトラ−(t−ブチルパーオキシカルボニル)ベンゾフェノン、3,3’,4,4’−テトラ−(t−ヘキシルパーオキシカルボニル)ベンゾフェノン、3,3’,4,4’−テトラ−(p−イソプロピルクミルパーオキシカルボニル)ベンゾフェノン、カルボニルジ(t−ブチルパーオキシ二水素二フタレート)、カルボニルジ(t−ヘキシルパーオキシ二水素二フタレート)等が挙げられる。   Examples of the organic peroxide compound include trimethylcyclohexanone peroxide, acetylacetone peroxide, 1,1-bis (tert-butylperoxy) -3,3,5-trimethylcyclohexane, 1,1-bis (tert-butylperoxide). Oxy) cyclohexane, 2,2-bis (tert-butylperoxy) butane, tert-butyl hydroperoxide, cumene hydroperoxide, diisopropylbenzene hydroperoxide, 2,5-dimethylhexane-2,5-dihydroper Oxide, 1,1,3,3-tetramethylbutyl hydroperoxide, tert-butylcumyl peroxide, dicumyl peroxide, 2,5-dimethyl-2,5-di (tert-butylperoxy) hexane, 2 , -Oxanoyl peroxide, succinic peroxide, benzoyl peroxide, 2,4-dichlorobenzoyl peroxide, diisopropyl peroxydicarbonate, di-2-ethylhexyl peroxydicarbonate, di-2-ethoxyethyl peroxydicarbonate , Dimethoxyisopropyl peroxycarbonate, di (3-methyl-3-methoxybutyl) peroxydicarbonate, tert-butyl peroxyacetate, tert-butyl peroxypivalate, tert-butyl peroxyneodecanoate, tert- Butyl peroxyoctanoate, tert-butyl peroxylaurate, tersyl carbonate, 3,3 ′, 4,4′-tetra- (t-butylperoxycarbonyl) benzophenone, 3,3 ′, 4 '-Tetra- (t-hexylperoxycarbonyl) benzophenone, 3,3', 4,4'-tetra- (p-isopropylcumylperoxycarbonyl) benzophenone, carbonyldi (t-butylperoxydihydrogen diphthalate) , Carbonyldi (t-hexylperoxydihydrogen diphthalate) and the like.

アゾ化合物としては、例えば、特開平8−108621号公報に記載のアゾ化合物等を挙げることができる。   Examples of the azo compound include azo compounds described in JP-A-8-108621.

クマリン化合物としては、例えば、3−メチル−5−アミノ−((s−トリアジン−2−イル)アミノ)−3−フェニルクマリン、3−クロロ−5−ジエチルアミノ−((s−トリアジン−2−イル)アミノ)−3−フェニルクマリン、3−ブチル−5−ジメチルアミノ−((s−トリアジン−2−イル)アミノ)−3−フェニルクマリン等を挙げることができる。   Examples of the coumarin compound include 3-methyl-5-amino-((s-triazin-2-yl) amino) -3-phenylcoumarin, 3-chloro-5-diethylamino-((s-triazin-2-yl). ) Amino) -3-phenylcoumarin, 3-butyl-5-dimethylamino-((s-triazin-2-yl) amino) -3-phenylcoumarin, and the like.

アジド化合物としては、米国特許第2848328号明細書、米国特許第2852379号明細書ならびに米国特許第2940853号明細書に記載の有機アジド化合物、2,6−ビス(4−アジドベンジリデン)−4−エチルシクロヘキサノン(BAC−E)等が挙げられる。   Examples of the azide compound include organic azide compounds described in U.S. Pat. No. 2,848,328, U.S. Pat. No. 2,852,379 and U.S. Pat. No. 2,940,553, 2,6-bis (4-azidobenzylidene) -4-ethyl. And cyclohexanone (BAC-E).

メタロセン化合物としては、特開昭59−152396号公報、特開昭61−151197号公報、特開昭63−41484号公報、特開平2−249号公報、特開平2−4705号公報、特開平5−83588号公報記載の種々のチタノセン化合物、例えば、ジ−シクロペンタジエニル−Ti−ビス−フェニル、ジ−シクロペンタジエニル−Ti−ビス−2,6−ジフルオロフェニ−1−イル、ジ−シクロペンタジエニル−Ti−ビス−2,4−ジ−フルオロフェニ−1−イル、ジ−シクロペンタジエニル−Ti−ビス−2,4,6−トリフルオロフェニ−1−イル、ジ−シクロペンタジエニル−Ti−ビス−2,3,5,6−テトラフルオロフェニ−1−イル、ジ−シクロペンタジエニル−Ti−ビス−2,3,4,5,6−ペンタフルオロフェニ−1−イル、ジ−メチルシクロペンタジエニル−Ti−ビス−2,6−ジフルオロフェニ−1−イル、ジ−メチルシクロペンタジエニル−Ti−ビス−2,4,6−トリフルオロフェニ−1−イル、ジ−メチルシクロペンタジエニル−Ti−ビス−2,3,5,6−テトラフルオロフェニ−1−イル、ジ−メチルシクロペンタジエニル−Ti−ビス−2,3,4,5,6−ペンタフルオロフェニ−1−イル、特開平1−304453号公報、特開平1−152109号公報記載の鉄−アレーン錯体等が挙げられる。   Examples of the metallocene compound include JP-A-59-152396, JP-A-61-151197, JP-A-63-41484, JP-A-2-249, JP-A-2-4705, Various titanocene compounds described in JP-A-5-83588, such as di-cyclopentadienyl-Ti-bis-phenyl, di-cyclopentadienyl-Ti-bis-2,6-difluorophen-1-yl, di -Cyclopentadienyl-Ti-bis-2,4-di-fluorophen-1-yl, di-cyclopentadienyl-Ti-bis-2,4,6-trifluorophen-1-yl, di- Cyclopentadienyl-Ti-bis-2,3,5,6-tetrafluorophen-1-yl, di-cyclopentadienyl-Ti-bis-2,3,4,5,6-pentaful Lophen-1-yl, di-methylcyclopentadienyl-Ti-bis-2,6-difluorophen-1-yl, di-methylcyclopentadienyl-Ti-bis-2,4,6-trifluoropheny -1-yl, di-methylcyclopentadienyl-Ti-bis-2,3,5,6-tetrafluorophen-1-yl, di-methylcyclopentadienyl-Ti-bis-2,3,4 , 5,6-pentafluorophen-1-yl, iron-arene complexes described in JP-A-1-304453 and JP-A-1-152109, and the like.

ビイミダゾール系化合物としては、例えば、ヘキサアリールビイミダゾール化合物(ロフィンダイマー系化合物)等が好ましい。
ヘキサアリールビイミダゾール化合物としては、例えば、特公昭45−37377号公報、特公昭44−86516号公報記載のロフィンダイマー類、特公平6−29285号公報、米国特許第3,479,185号、同第4,311,783号、同第4,622,286号等の各明細書に記載の種々の化合物、具体的には、2,2’−ビス(o−クロロフェニル)−4,4’,5,5’−テトラフェニルビイミダゾール、2,2’−ビス(o−ブロモフェニル))4,4’,5,5’−テトラフェニルビイミダゾール、2,2’−ビス(o,p−ジクロロフェニル)−4,4’,5,5’−テトラフェニルビイミダゾール、2,2’−ビス(o−クロロフェニル)−4,4’,5,5’−テトラ(m−メトキシフェニル)ビイジダゾール、2,2’−ビス(o,o’−ジクロロフェニル)−4,4’,5,5’−テトラフェニルビイミダゾール、2,2’−ビス(o−ニトロフェニル)−4,4’,5,5’−テトラフェニルビイミダゾール、2,2’−ビス(o−メチルフェニル)−4,4’,5,5’−テトラフェニルビイミダゾール、2,2’−ビス(o−トリフルオロフェニル)−4,4’,5,5’−テトラフェニルビイミダゾール等が挙げられる。
As the biimidazole compound, for example, a hexaarylbiimidazole compound (rophine dimer compound) is preferable.
Examples of the hexaarylbiimidazole compound include lophine dimers described in JP-B-45-37377 and JP-B-44-86516, JP-B-6-29285, U.S. Pat. No. 3,479,185, and the like. Various compounds described in each specification such as 4,311,783 and 4,622,286, specifically, 2,2′-bis (o-chlorophenyl) -4,4 ′, 5,5′-tetraphenylbiimidazole, 2,2′-bis (o-bromophenyl)) 4,4 ′, 5,5′-tetraphenylbiimidazole, 2,2′-bis (o, p-dichlorophenyl) ) -4,4 ′, 5,5′-tetraphenylbiimidazole, 2,2′-bis (o-chlorophenyl) -4,4 ′, 5,5′-tetra (m-methoxyphenyl) vididazole, 2, 2'-bis (o , O′-dichlorophenyl) -4,4 ′, 5,5′-tetraphenylbiimidazole, 2,2′-bis (o-nitrophenyl) -4,4 ′, 5,5′-tetraphenylbiimidazole, 2,2′-bis (o-methylphenyl) -4,4 ′, 5,5′-tetraphenylbiimidazole, 2,2′-bis (o-trifluorophenyl) -4,4 ′, 5,5 Examples include '-tetraphenylbiimidazole.

有機ホウ酸塩化合物としては、例えば、特開昭62−143044号、特開昭62−150242号、特開平9−188685号、特開平9−188686号、特開平9−188710号、特開2000−131837、、特開2002−107916、特許第2764769号、特願2000−310808号、等の各公報、及び、Kunz,Martin“Rad Tech’98.Proceeding April 19−22,1998,Chicago”等に記載される有機ホウ酸塩、特開平6−157623号公報、特開平6−175564号公報、特開平6−175561号公報に記載の有機ホウ素スルホニウム錯体或いは有機ホウ素オキソスルホニウム錯体、特開平6−175554号公報、特開平6−175553号公報に記載の有機ホウ素ヨードニウム錯体、特開平9−188710号公報に記載の有機ホウ素ホスホニウム錯体、特開平6−348011号公報、特開平7−128785号公報、特開平7−140589号公報、特開平7−306527号公報、特開平7−292014号公報等の有機ホウ素遷移金属配位錯体等が具体例として挙げられる。   Examples of the organic borate compound include JP-A-62-143044, JP-A-62-1050242, JP-A-9-188585, JP-A-9-188686, JP-A-9-188710, JP-A-2000. -131837, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-107916, Japanese Patent No. 2764769, Japanese Patent Application No. 2000-310808, and Kunz, Martin “Rad Tech'98. Proceeding April 19-22, 1998, Chicago”. The organic borate described in JP-A-6-157623, JP-A-6-175564, JP-A-6-175561, or organic boron oxosulfonium complex, JP-A-6-175554 No. 6, JP-A-6-175553 The organic boron iodonium complex described in JP-A-9-188710, the organic boron phosphonium complex described in JP-A-9-188710, JP-A-6-348011, JP-A-7-128785, JP-A-7-140589, JP-A-7- Specific examples include organoboron transition metal coordination complexes such as those described in Japanese Patent No. 306527 and Japanese Patent Laid-Open No. 7-292014.

ジスルホン化合物としては、特開昭61−166544号公報、特願2001−132318号明細書等記載される化合物等が挙げられる。   Examples of the disulfone compound include compounds described in JP-A No. 61-166544 and Japanese Patent Application No. 2001-132318.

オキシムエステル化合物としては、J.C.S. Perkin II (1979 )1653−1660)、J.C.S. Perkin II (1979)156−162、Journal of Photopolymer Science and Technology(1995)202−232、特開2000−66385号公報記載の化合物、特開2000−80068号公報、特表2004−534797号公報記載の化合物等が挙げられる。   Examples of oxime ester compounds include J.M. C. S. Perkin II (1979) 1653-1660), J. MoI. C. S. Perkin II (1979) 156-162, Journal of Photopolymer Science and Technology (1995) 202-232, JP-A 2000-66385, compounds described in JP-A 2000-80068, JP-T 2004-534797 Compounds and the like.

オニウム塩化合物としては、例えば、S.I.Schlesinger,Photogr.Sci.Eng.,18,387(1974)、T.S.Bal et al,Polymer,21,423(1980)に記載のジアゾニウム塩、米国特許第4,069,055号明細書、特開平4−365049号等に記載のアンモニウム塩、米国特許第4,069,055号、同4,069,056号の各明細書に記載のホスホニウム塩、欧州特許第104、143号、米国特許第339,049号、同第410,201号の各明細書、特開平2−150848号、特開平2−296514号の各公報に記載のヨードニウム塩などが挙げられる。   Examples of onium salt compounds include S.I. I. Schlesinger, Photogr. Sci. Eng. 18, 387 (1974), T .; S. Bal et al, Polymer, 21, 423 (1980), diazonium salts described in U.S. Pat. No. 4,069,055, ammonium salts described in JP-A-4-365049, U.S. Pat. No. 4,069, No. 055, No. 4,069,056, phosphonium salts described in European Patent Nos. 104 and 143, U.S. Pat. Nos. 339,049 and 410,201, JP Examples include iodonium salts described in JP-A No. -150848 and JP-A-2-296514.

本発明に好適に用いることのできるヨードニウム塩は、ジアリールヨードニウム塩であり、安定性の観点から、アルキル基、アルコキシ基、アリーロキシ基等の電子供与性基で2つ以上置換されていることが好ましい。また、その他の好ましいスルホニウム塩の形態として、トリアリールスルホニウム塩の1つの置換基がクマリン、アントアキノン構造を有するヨードニウム塩などが好ましい。   The iodonium salt that can be suitably used in the present invention is a diaryl iodonium salt, and is preferably substituted with two or more electron donating groups such as an alkyl group, an alkoxy group, and an aryloxy group from the viewpoint of stability. . Further, as other preferable forms of the sulfonium salt, an iodonium salt in which one substituent of the triarylsulfonium salt has a coumarin or an anthraquinone structure is preferable.

本発明に好適に用いることのできるスルホニウム塩としては、欧州特許第370,693号、同390,214号、同233,567号、同297,443号、同297,442号、米国特許第4,933,377号、同161,811号、同410,201号、同339,049号、同4,760,013号、同4,734,444号、同2,833,827号、独国特許第2,904,626号、同3,604,580号、同3,604,581号の各明細書に記載のスルホニウム塩が挙げられ、安定性の感度点から好ましくは電子吸引性基で置換されていることが好ましい。電子吸引性基としては、ハメット値が0より大きいことが好ましい。好ましい電子吸引性基としては、ハロゲン原子、カルボン酸などが挙げられる。   Examples of the sulfonium salt that can be suitably used in the present invention include European Patent Nos. 370,693, 390,214, 233,567, 297,443, 297,442, and U.S. Pat. 933,377, 161,811, 410,201, 339,049, 4,760,013, 4,734,444, 2,833,827, Germany Examples thereof include sulfonium salts described in the specifications of Patent Nos. 2,904,626, 3,604,580, and 3,604,581, and are preferably electron withdrawing groups from the viewpoint of stability. It is preferably substituted. The electron withdrawing group preferably has a Hammett value greater than zero. Preferred electron-withdrawing groups include halogen atoms and carboxylic acids.

また、オニウム塩化合物としては、J.V.Crivello et al,Macromolecules,10(6),1307(1977)、J.V.Crivello et al,J.Polymer Sci.,Polymer Chem.Ed.,17,1047(1979)に記載のセレノニウム塩、C.S.Wen et al,Teh,Proc.Conf.Rad.Curing ASIA,p478 Tokyo,Oct(1988)に記載のアルソニウム塩等のオニウム塩等が挙げられる。   Moreover, as an onium salt compound, J.M. V. Crivello et al, Macromolecules, 10 (6), 1307 (1977), J. MoI. V. Crivello et al, J.A. Polymer Sci. , Polymer Chem. Ed. , 17, 1047 (1979), a selenonium salt described in C.I. S. Wen et al, Teh, Proc. Conf. Rad. Curing ASIA, p478 Tokyo, Oct (1988), and onium salts such as arsonium salts.

アシルホスフィン(オキシド)化合物としては、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製のイルガキュア819、ダロキュア4265、ダロキュアTPOなどが挙げられる。   Examples of the acylphosphine (oxide) compound include Irgacure 819, Darocur 4265, Darocur TPO and the like manufactured by Ciba Specialty Chemicals.

本発明に用いられる光ラジカル重合開始剤としては、露光感度の観点から、トリハロメチルトリアジン系化合物、ベンジルジメチルケタール化合物、α−ヒドロキシケトン化合物、α−アミノケトン化合物、アシルホスフィン系化合物、フォスフィンオキサイド系化合物、メタロセン化合物、オキシム系化合物、トリアリルイミダゾールダイマー、オニウム系化合物、ベンゾチアゾール系化合物、ベンゾフェノン系化合物、アセトフェノン系化合物およびその誘導体、シクロペンタジエン−ベンゼン−鉄錯体およびその塩、ハロメチルオキサジアゾール化合物、3−アリール置換クマリン化合物からなる群より選択される化合物が好ましい。さらに好ましくは、トリハロメチルトリアジン系化合物、α−アミノケトン化合物、アシルホスフィン系化合物、フォスフィンオキサイド系化合物、オキシム系化合物、トリアリルイミダゾールダイマー、オニウム系化合物、ベンゾフェノン系化合物、アセトフェノン系化合物であり、トリハロメチルトリアジン系化合物、α−アミノケトン化合物、オキシム系化合物、トリアリルイミダゾールダイマー、オニウム系化合物、からなる群より選ばれる少なくとも一種の化合物が特に好ましい。   As a radical photopolymerization initiator used in the present invention, from the viewpoint of exposure sensitivity, a trihalomethyltriazine compound, a benzyldimethyl ketal compound, an α-hydroxyketone compound, an α-aminoketone compound, an acylphosphine compound, a phosphine oxide system Compound, metallocene compound, oxime compound, triallylimidazole dimer, onium compound, benzothiazole compound, benzophenone compound, acetophenone compound and derivatives thereof, cyclopentadiene-benzene-iron complex and salt thereof, halomethyloxadiazole Compounds selected from the group consisting of compounds and 3-aryl substituted coumarin compounds are preferred. More preferred are trihalomethyltriazine compounds, α-aminoketone compounds, acylphosphine compounds, phosphine oxide compounds, oxime compounds, triallylimidazole dimers, onium compounds, benzophenone compounds, acetophenone compounds, and trihalo compounds. Particularly preferred is at least one compound selected from the group consisting of a methyltriazine compound, an α-aminoketone compound, an oxime compound, a triallylimidazole dimer, and an onium compound.

一方で、前記光ラジカル重合開始剤をレジスト組成物に使用する場合、微細なパターンを良好な形状で形成するために、硬化性とともに微細な未露光部が残渣なく現像されることが必要である。また、露光時に光ラジカル重合開始剤の分解により生じるアウトガスが露光機を損傷する恐れがあり、露光機を損傷する恐れのあるアウトガスを発生しない光ラジカル重合開始剤が好ましい。これらの点を考慮すると、レジスト組成物に用いる光ラジカル重合開始剤としては、α−アミノケトン化合物、オキシム系化合物、トリアリルイミダゾールダイマー、オニウム系化合物が好ましく、特に好ましいのは、オキシム系化合物、オニウム系化合物(スルホニウム塩化合物、又はヨードニウム化合物が好ましい)である。   On the other hand, when the photo radical polymerization initiator is used in a resist composition, it is necessary to develop a fine unexposed portion without residue with a curability in order to form a fine pattern with a good shape. . Further, a photo radical polymerization initiator that does not generate an out gas that may damage the exposure machine due to the possibility that the out gas generated by the decomposition of the photo radical polymerization initiator during the exposure may damage the exposure machine is preferable. In view of these points, the radical photopolymerization initiator used in the resist composition is preferably an α-aminoketone compound, an oxime compound, a triallylimidazole dimer, or an onium compound, and particularly preferably an oxime compound or onium. System compounds (sulfonium salt compounds or iodonium compounds are preferred).

本発明のレジスト組成物に含有される光ラジカル重合開始剤は、レジスト組成物の全固形分量に対して0.1〜50質量%であることが好ましく、より好ましくは0.5〜30質量%、さらに好ましくは1〜20質量%である。
光ラジカル重合開始剤は、1種類単独で又は2種類以上を組み合わせて使用することができる。
The radical photopolymerization initiator contained in the resist composition of the present invention is preferably 0.1 to 50% by mass, more preferably 0.5 to 30% by mass, based on the total solid content of the resist composition. More preferably, it is 1-20 mass%.
A radical photopolymerization initiator can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.

本発明に用いられる光ラジカル重合開始剤は下記一般式(IO−1)で表されるオキシム系化合物又は下記一般式(IS−1)で表されるスルホニウム塩系化合物であることが好ましい。   The radical photopolymerization initiator used in the present invention is preferably an oxime compound represented by the following general formula (IO-1) or a sulfonium salt compound represented by the following general formula (IS-1).

Figure 2009251392
Figure 2009251392

式(IO−1)中、RO1〜RO3は各々独立に水素原子または有機基を表し、RO2〜とRO3の少なくとも一方は芳香族基を有する有機基であることが好ましい。 In formula (IO-1), R O1 to R O3 each independently represent a hydrogen atom or an organic group, and at least one of R O2 to R O3 is preferably an organic group having an aromatic group.

O1は有機基であることが好ましく、より好ましくは、カルボニル基又はスルホニル基を持ち、式(IO−1)で表される化合物がカルボン酸エステル又はスルホン酸エステルとなる基である。RO1はの好ましい態様としては、アルキルカルボニル基、シクロアルキルカルボニル基、アリールカルボニル基、が挙げられ、これらはその構造中に酸素原子、硫黄原子、窒素原子、などのヘテロ原子を含んでいてもよく、また置換基を有していてもよい。
アルキル基としては、炭素数1〜20の直鎖若しくは分岐状のアルキル基が挙げられ、好ましくは炭素数1〜10である。シクロアルキル基としては炭素数3〜30の単環若しくは多環式アルキル基が挙げられ、より好ましくは炭素数5〜12である。アリール基としては、炭素数6〜30の芳香族環構造であることが好ましい。また環構造中にヘテロ原子を含んでもよい。
置換基としては、ハロゲン原子、(シクロ)アルキル基、(シクロ)アルコキシ基、(シクロ)アルコキシカルボニル基、(シクロ)アルキルカルボニルオキシ基、(シクロ)アルキルアミノ基、(シクロ)アルキルアミド基、(シクロ)アルキルチオ基、(シクロ)アルキルスルホニル基、アリール基、アリールオキシ基、アリールオキシカルボニル基、アリールカルボニルオキシ基、などが挙げられる。
R O1 is preferably an organic group, more preferably a group having a carbonyl group or a sulfonyl group, and the compound represented by the formula (IO-1) being a carboxylic acid ester or a sulfonic acid ester. Preferred examples of R O1 include an alkylcarbonyl group, a cycloalkylcarbonyl group, and an arylcarbonyl group, which may contain a hetero atom such as an oxygen atom, a sulfur atom, or a nitrogen atom in the structure. It may also have a substituent.
As an alkyl group, a C1-C20 linear or branched alkyl group is mentioned, Preferably it is C1-C10. Examples of the cycloalkyl group include monocyclic or polycyclic alkyl groups having 3 to 30 carbon atoms, and more preferably 5 to 12 carbon atoms. The aryl group is preferably an aromatic ring structure having 6 to 30 carbon atoms. Moreover, a hetero atom may be included in the ring structure.
Examples of the substituent include a halogen atom, (cyclo) alkyl group, (cyclo) alkoxy group, (cyclo) alkoxycarbonyl group, (cyclo) alkylcarbonyloxy group, (cyclo) alkylamino group, (cyclo) alkylamide group, ( A cyclo) alkylthio group, a (cyclo) alkylsulfonyl group, an aryl group, an aryloxy group, an aryloxycarbonyl group, an arylcarbonyloxy group, and the like.

O2及びRO3は有機基であることが好ましく、少なくとも一方は芳香族基を有する有機基であることが好ましい。該有機基は置換基を有していてもよい。
有機基としては(シクロ)アルキル基、(シクロ)アルコキシ基、アリール基、シアノ基、ニトロ基、ヒドロキシル基、(シクロ)アルキルカルボニル基、(シクロ)アルキルカルボニルオキシ基、(シクロ)アルコキシカルボニル基、(シクロ)アルキルチオ基、などが挙げられる。
置換基としては、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、アルキルカルボニルオキシ基、アルキルアミノ基、アルキルアミド基、アルキルチオ基、アルキルスルホニル基、シクロアルキル基、シクロアルコキシ基、シクロアルコキシカルボニル基、シクロアルキルカルボニルオキシ基、シクロアルキルアミノ基、シクロアルキルアミド基、シクロアルキルチオ基、シクロアルキルスルホニル基、アリール基、アリールオキシ基、アリールオキシカルボニル基、アリールカルボニルオキシ基、などが挙げられる。
R O2 and R O3 are preferably organic groups, and at least one of them is preferably an organic group having an aromatic group. The organic group may have a substituent.
As the organic group, (cyclo) alkyl group, (cyclo) alkoxy group, aryl group, cyano group, nitro group, hydroxyl group, (cyclo) alkylcarbonyl group, (cyclo) alkylcarbonyloxy group, (cyclo) alkoxycarbonyl group, (Cyclo) alkylthio group, and the like.
Substituents include halogen atoms, alkyl groups, alkoxy groups, alkoxycarbonyl groups, alkylcarbonyloxy groups, alkylamino groups, alkylamide groups, alkylthio groups, alkylsulfonyl groups, cycloalkyl groups, cycloalkoxy groups, cycloalkoxycarbonyl groups. Cycloalkylcarbonyloxy group, cycloalkylamino group, cycloalkylamide group, cycloalkylthio group, cycloalkylsulfonyl group, aryl group, aryloxy group, aryloxycarbonyl group, arylcarbonyloxy group, and the like.

式(IS−1)中、RS1〜RS3は各々独立に置換基を有していてもよい有機基を表し、AS−はアニオンを表す。 In formula (IS-1), R S1 to R S3 each independently represents an organic group which may have a substituent, and A S- represents an anion.

S1〜RS3の炭素数は1〜30、好ましくは1〜20である。またRS1〜RS3のうち2つが結合して環構造を形成していてもよく、環構造内に酸素原子、硫黄原子、窒素原子、エーテル結合、エステル結合、アミド結合、カルボニル構造を含んでいてもよい。RS1〜RS3のうちの2つが結合して形成する基としては、アルキレン(例えばブチレン、ペンチレン、ヘキシレン)基を挙げることができる。RS1〜RS3としては例えば後述する化合物(IS−2)〜(IS−4)における対応する基を挙げることができる。
また、本発明に用いられる光ラジカル重合開始剤は式(IS−1)で表される構造を複数有する化合物であってもよい。すなわち例えばRS1〜RS3のすくなくとも1つが式(IS−1)で表されるもう一つの構造と結合した化合物であってもよい。
R S1 to R S3 have 1 to 30 carbon atoms, preferably 1 to 20 carbon atoms. Two of R S1 to R S3 may be bonded to form a ring structure, and the ring structure includes an oxygen atom, a sulfur atom, a nitrogen atom, an ether bond, an ester bond, an amide bond, and a carbonyl structure. May be. Examples of the group formed by combining two of R S1 to R S3 include an alkylene (eg, butylene, pentylene, hexylene) group. Examples of R S1 to R S3 include corresponding groups in the compounds (IS-2) to (IS-4) described later.
The radical photopolymerization initiator used in the present invention may be a compound having a plurality of structures represented by the formula (IS-1). That is, for example, it may be a compound in which at least one of R S1 to R S3 is bonded to another structure represented by the formula (IS-1).

式(IS−1)で表される化合物の好ましい態様として、RS1〜RS3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ウム化合物(IS−2)を挙げることができる。該アリールスルホニウム化合物(IS−2)は、RS1〜RS3全てがアリール基でも、一部がアリール基で残りがアルキル基若しくはシクロアルキル基でもよい。アリールスルホニウム化合物としては、例えば、トリアリールスルホニウム化合物、ジアリールアルキルスルホニウム化合物、アリールジアルキルスルホニウム化合物、ジアリールシクロアルキルスルホニウム化合物、アリールジシクロアルキルスルホニウム化合物を挙げることができる。アリールスルホニウム化合物のアリール基としてはフェニル基、ナフチル基が好ましく、更に好ましくはフェニル基である。アリール基は、酸素原子、窒素原子、硫黄原子等を有する複素環構造を有するアリール基であってもよい。複素環構造を有するアリール基としては、例えば、ピロール残基(ピロールから水素原子が1個失われることによって形成される基)、フラン残基(フランから水素原子が1個失われることによって形成される基)、チオフェン残基(チオフェンから水素原子が1個失われることによって形成される基)、インドール残基(インドールから水素原子が1個失われることによって形成される基)、ベンゾフラン残基(ベンゾフランから水素原子が1個失われることによって形成される基)、ベンゾチオフェン残基(ベンゾチオフェンから水素原子が1個失われることによって形成される基)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。 A preferable embodiment of the compound represented by the formula (IS-1) includes an arylsulfonium compound (IS-2) in which at least one of R S1 to R S3 is an aryl group. In the arylsulfonium compound (IS-2), all of R S1 to R S3 may be an aryl group, a part thereof may be an aryl group, and the rest may be an alkyl group or a cycloalkyl group. Examples of the arylsulfonium compound include triarylsulfonium compounds, diarylalkylsulfonium compounds, aryldialkylsulfonium compounds, diarylcycloalkylsulfonium compounds, and aryldicycloalkylsulfonium compounds. The aryl group of the arylsulfonium compound is preferably a phenyl group or a naphthyl group, and more preferably a phenyl group. The aryl group may be an aryl group having a heterocyclic structure having an oxygen atom, a nitrogen atom, a sulfur atom or the like. Examples of the aryl group having a heterocyclic structure include a pyrrole residue (a group formed by losing one hydrogen atom from pyrrole) and a furan residue (a group formed by losing one hydrogen atom from furan). Groups), thiophene residues (groups formed by the loss of one hydrogen atom from thiophene), indole residues (groups formed by the loss of one hydrogen atom from indole), benzofuran residues ( A group formed by losing one hydrogen atom from benzofuran), a benzothiophene residue (a group formed by losing one hydrogen atom from benzothiophene), and the like. When the arylsulfonium compound has two or more aryl groups, the two or more aryl groups may be the same or different.

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又はシクロアルキル基は、炭素数1〜15の直鎖又は分岐アルキル基及び炭素数3〜15のシクロ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、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。RS1〜RS3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の直鎖又は分岐アルキル基、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RS1〜RS3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、RS1〜RS3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 alkyl group or cycloalkyl group that the arylsulfonium compound has as necessary is preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 15 carbon atoms and a cycloalkyl group having 3 to 15 carbon atoms, such as a methyl group, Examples thereof include an ethyl group, a propyl group, an n-butyl group, a sec-butyl group, a t-butyl group, a cyclopropyl group, a cyclobutyl group, and a cyclohexyl group. The aryl group, alkyl group, and cycloalkyl group of R S1 to R S3 are 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, more preferably carbon. These are 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 three R S1 to R S3 , or may be substituted with all three. When R S1 to R S3 are aryl groups, the substituent is preferably substituted at the p-position of the aryl group.

式(IS−1)で表される化合物の別の好ましい態様として、RS1〜RS3が各々独立に、芳香環を有さない有機基を表す化合物(IS−3)を挙げることができる。ここで芳香環とは、ヘテロ原子を含有する芳香族環も包含するものである。RS1〜RS3としての芳香環を含有しない有機基は、一般的に炭素数1〜30、好ましくは炭素数1〜20である。 Another preferred embodiment of the compound represented by the formula (IS-1) is a compound (IS-3) in which R S1 to R S3 each independently represents an organic group having no aromatic ring. Here, the aromatic ring includes an aromatic ring containing a hetero atom. The organic group not containing an aromatic ring as R S1 to R S3 generally has 1 to 30 carbon atoms, preferably 1 to 20 carbon atoms.

S1〜RS3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又は分岐の2−オキソアルキル基、2−オキソシクロアルキル基、アルコキシカルボニルメチル基、特に好ましくは直鎖又は分岐2−オキソアルキル基である。RS1〜RS3のアルキル基及びシクロアルキル基としては、好ましくは、炭素数1〜10の直鎖又は分岐アルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基)、炭素数3〜10のシクロアルキル基(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。アルキル基として、より好ましくは2−オキソアルキル基、アルコキシカルボニルメチル基を挙げることができる。シクロアルキル基として、より好ましくは、2−オキソシクロアルキル基を挙げることができる。2−オキソアルキル基は、直鎖又は分岐のいずれであってもよく、好ましくは、上記のアルキル基の2位に>C=Oを有する基を挙げることができる。2−オキソシクロアルキル基は、好ましくは、上記の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。RS1〜RS3は、ハロゲン原子、アルコキシ基(例えば炭素数1〜5)、水酸基、シアノ基、ニトロ基によって更に置換されていてもよい。 R S1 to R S3 are each independently preferably an alkyl group, a cycloalkyl group, an allyl group, or a vinyl group, and more preferably a linear or branched 2-oxoalkyl group, 2-oxocycloalkyl group, alkoxy group. A carbonylmethyl group, particularly preferably a linear or branched 2-oxoalkyl group. As the alkyl group and cycloalkyl group of R S1 to R S3 , a linear or branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms (for example, methyl group, ethyl group, propyl group, butyl group, pentyl group), carbon Examples thereof include cycloalkyl groups of several 3 to 10 (cyclopentyl group, cyclohexyl group, norbornyl group). More preferred examples of the alkyl group include a 2-oxoalkyl group and an alkoxycarbonylmethyl group. More preferred examples of the cycloalkyl group include a 2-oxocycloalkyl group. The 2-oxoalkyl group may be either linear or branched, and a group having> C = O at the 2-position of the above alkyl group is preferable. The 2-oxocycloalkyl group is preferably a group having> C═O at the 2-position of the cycloalkyl group. The alkoxy group in the alkoxycarbonylmethyl group is preferably an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms (methoxy group, ethoxy group, propoxy group, butoxy group, pentoxy group). R S1 to R S3 may be further substituted with a halogen atom, an alkoxy group (for example, having 1 to 5 carbon atoms), a hydroxyl group, a cyano group, or a nitro group.

式(IS−1)で表される化合物の別の好ましい態様として、下記一般式(IS−4)で表されるフェナシルスルホニウム塩構造を有する化合物が挙げられる。   Another preferred embodiment of the compound represented by the formula (IS-1) is a compound having a phenacylsulfonium salt structure represented by the following general formula (IS-4).

Figure 2009251392
Figure 2009251392

式(IS−4)中、RS4〜RS8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。RS9及びRS10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。RSX及びRSY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。 In formula (IS-4), R S4 to R S8 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkoxy group, or a halogen atom. R S9 and R S10 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group or a cycloalkyl group. R SX and R SY each independently represents an alkyl group, a cycloalkyl group, an allyl group or a vinyl group.

S4〜RS8中のいずれか2つ以上、RS9とRS10、及びRSXとRSY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。RS4〜RS8中のいずれか2つ以上、RS9とRS10、及びRSXとRSY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。AS−は、式(IS−1)と同様のアニオンを表す。 Any two or more of R S4 to R S8 , R S9 and R S10 , and R SX and R SY may be bonded to each other to form a ring structure, and this ring structure includes an oxygen atom and a sulfur atom. , An ester bond and an amide bond may be included. Examples of the group formed by combining any two or more of R S4 to R S8 , R S9 and R S10 , and R SX and R SY include a butylene group and a pentylene group. A S- represents the same anion as in formula (IS-1).

1c〜R7cとしてのアルキル基は、直鎖又は分岐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、シクロアルキル基としては、例えば炭素数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。 The alkyl group as R 1c to R 7c may be either linear or branched, for example, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 12 carbon atoms ( Examples thereof include a methyl group, an ethyl group, a linear or branched propyl group, a linear or branched butyl group, and a linear or branched pentyl group. Examples of the cycloalkyl group include cyclohexane having 3 to 8 carbon atoms. An alkyl group (for example, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group) can be mentioned.

S4〜RS10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、RS4〜RS8の内のいずれかが直鎖又は分岐アルキル基、シクロアルキル基又は直鎖、分岐もしくは環状アルコキシ基であり、更に好ましくは、RS4〜RS8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 alkoxy group as R S4 to R S10 may be linear, branched or cyclic, for example, an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, preferably a linear or branched alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms. (For example, methoxy group, ethoxy group, linear or branched propoxy group, linear or branched butoxy group, linear or branched pentoxy group), C3-C8 cyclic alkoxy group (for example, cyclopentyloxy group, cyclohexyloxy group) ). Preferably, any of R S4 to R S8 is a linear or branched alkyl group, a cycloalkyl group, or a linear, branched or cyclic alkoxy group, and more preferably the sum of the carbon numbers of R S4 to R S8. Is 2-15. Thereby, solvent solubility improves more and generation | occurrence | production of a particle is suppressed at the time of a preservation | save.

SX及びRSYとしてのアルキル基及びシクロアルキル基は、RS4〜RS8おけると同様のアルキル基及びシクロアルキル基を挙げることができ、2−オキソアルキル基、2−オキソシクロアルキル基、アルコキシカルボニルメチル基がより好ましい。2−オキソアルキル基及び2−オキソシクロアルキル基は、RS4〜RS10としてのアルキル基及び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、RS4〜RS8おけると同様のアルコキシ基を挙げることができる。 Examples of the alkyl group and cycloalkyl group as R SX and R SY include the same alkyl group and cycloalkyl group as in R S4 to R S8, and include a 2-oxoalkyl group, a 2-oxocycloalkyl group, an alkoxy group. A carbonylmethyl group is more preferred. Examples of the 2-oxoalkyl group and 2-oxocycloalkyl group include a group having> C═O at the 2-position of the alkyl group or cycloalkyl group as R S4 to R S10 . As for the alkoxy group in the alkoxycarbonylmethyl group, the same alkoxy groups as in R S4 to R S8 can be exemplified.

SX及びRSYは、好ましくは炭素数4個以上のアルキル基又はシクロアルキル基であり、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又はシクロアルキル基である。 R SX and R SY are preferably an alkyl group or cycloalkyl group having 4 or more carbon atoms, more preferably 6 or more, and still more preferably 8 or more alkyl groups or cycloalkyl groups.

式(IS−1)中、Aはアニオンを表し、pKaが7以下のブレンステッド酸を発生するアニオンが好ましい。さらに非求核性のアニオンであることが好ましく、このようなアニオンとしては例えば無機アニオンとして、BF 、Cl、ClO 、AsF 、PF 、FeCl 、ZBiCl 、SnCl 、AlF 、GaCl 、InF 、TiF 、ZrF 、SbF などが挙げられ、有機アニオンとして、スルホン酸アニオン、カルボン酸アニオン、スルホニルイミドアニオン、ビス(アルキルスルホニル)イミドアニオン、トリス(アルキルスルホニル)メチルアニオンなどを挙げることができる。非求核性アニオンとは、求核反応を起こす能力が著しく低いアニオンであり、分子内求核反応による経時分解を抑制することができるアニオンである。これによりレジストの経時安定性が向上する。該スルホニウム塩系化合物を本発明に使用する場合には、有機アニオンであることが好ましい。 In formula (IS-1), A represents an anion, and an anion that generates a Bronsted acid having a pKa of 7 or less is preferable. Further, it is preferably a non-nucleophilic anion. Examples of such anions include BF 4 , Cl , ClO 4 , AsF 6 , PF 6 , FeCl 4 , ZBiCl 4 as inorganic anions. , SnCl 4 , AlF 6 , GaCl 4 , InF 4 , TiF 6 , ZrF 6 , SbF 6 − and the like, and organic anions include sulfonate anion, carboxylate anion, sulfonylimide anion, bis (Alkylsulfonyl) imide anion, tris (alkylsulfonyl) methyl anion, etc. can be mentioned. A non-nucleophilic anion is an anion that has an extremely low ability to cause a nucleophilic reaction, and is an anion that can suppress degradation over time due to an intramolecular nucleophilic reaction. This improves the temporal stability of the resist. When the sulfonium salt compound is used in the present invention, it is preferably an organic anion.

スルホン酸アニオンとしては、例えば、脂肪族スルホン酸アニオン、芳香族スルホン酸アニオン、カンファースルホン酸アニオンなどが挙げられる。   Examples of the sulfonate anion include an aliphatic sulfonate anion, an aromatic sulfonate anion, and a camphor sulfonate anion.

カルボン酸アニオンとしては、例えば、脂肪族カルボン酸アニオン、芳香族カルボン酸アニオン、アラルキルカルボン酸アニオンなどが挙げられる。   Examples of the carboxylate anion include an aliphatic carboxylate anion, an aromatic carboxylate anion, and an aralkylcarboxylate anion.

脂肪族スルホン酸アニオンにおける脂肪族部位は、アルキル基であってもシクロアルキル基であってもよく、好ましくは炭素数1〜30のアルキル基及び炭素数3〜30のシクロアルキル基、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、ペンチル基、ネオペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基、ヘプタデシル基、オクタデシル基、ノナデシル基、エイコシル基、シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、アダマンチル基、ノルボニル基、ボロニル基等を挙げることができる。   The aliphatic moiety in the aliphatic sulfonate anion may be an alkyl group or a cycloalkyl group, preferably an alkyl group having 1 to 30 carbon atoms and a cycloalkyl group having 3 to 30 carbon atoms such as methyl. Group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, sec-butyl group, pentyl group, neopentyl group, hexyl group, heptyl group, octyl group, nonyl group, decyl group, undecyl group, dodecyl group , Tridecyl group, tetradecyl group, pentadecyl group, hexadecyl group, heptadecyl group, octadecyl group, nonadecyl group, eicosyl group, cyclopropyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, adamantyl group, norbornyl group, boronyl group and the like.

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

脂肪族スルホン酸アニオン及び芳香族スルホン酸アニオンにおけるアルキル基、シクロアルキル基及びアリール基は、置換基を有していてもよい。脂肪族スルホン酸アニオン及び芳香族スルホン酸アニオンにおけるアルキル基、シクロアルキル基及びアリール基の置換基としては、例えば、ニトロ基、ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子、沃素原子)、カルボキシル基、水酸基、アミノ基、シアノ基、アルコキシ基(好ましくは炭素数1〜15)、シクロアルキル基(好ましくは炭素数3〜15)、アリール基(好ましくは炭素数6〜14)、アルコキシカルボニル基(好ましくは炭素数2〜7)、アシル基(好ましくは炭素数2〜12)、アルコキシカルボニルオキシ基(好ましくは炭素数2〜7)、アルキルチオ基(好ましくは炭素数1〜15)、アルキルスルホニル基(好ましくは炭素数1〜15)、アルキルイミノスルホニル基(好ましくは炭素数2〜15)、アリールオキシスルホニル基(好ましくは炭素数6〜20)、アルキルアリールオキシスルホニル基(好ましくは炭素数7〜20)、シクロアルキルアリールオキシスルホニル基(好ましくは炭素数10〜20)、アルキルオキシアルキルオキシ基(好ましくは炭素数5〜20)、シクロアルキルアルキルオキシアルキルオキシ基(好ましくは炭素数8〜20)等を挙げることができる。各基が有するアリール基及び環構造については、置換基としてさらにアルキル基(好ましくは炭素数1〜15)を挙げることができる。   The alkyl group, cycloalkyl group and aryl group in the aliphatic sulfonate anion and aromatic sulfonate anion may have a substituent. Examples of the substituent of the alkyl group, cycloalkyl group, and aryl group in the aliphatic sulfonate anion and aromatic sulfonate anion include, for example, a nitro group, a halogen atom (fluorine atom, chlorine atom, bromine atom, iodine atom), carboxyl group , Hydroxyl group, amino group, cyano group, alkoxy group (preferably having 1 to 15 carbon atoms), cycloalkyl group (preferably having 3 to 15 carbon atoms), aryl group (preferably having 6 to 14 carbon atoms), alkoxycarbonyl group ( Preferably 2 to 7 carbon atoms, acyl group (preferably 2 to 12 carbon atoms), alkoxycarbonyloxy group (preferably 2 to 7 carbon atoms), alkylthio group (preferably 1 to 15 carbon atoms), alkylsulfonyl group (Preferably 1 to 15 carbon atoms), alkyliminosulfonyl group (preferably 2 to 15 carbon atoms), ant Ruoxysulfonyl group (preferably having 6 to 20 carbon atoms), alkylaryloxysulfonyl group (preferably having 7 to 20 carbon atoms), cycloalkylaryloxysulfonyl group (preferably having 10 to 20 carbon atoms), alkyloxyalkyloxy group (Preferably having 5 to 20 carbon atoms), a cycloalkylalkyloxyalkyloxy group (preferably having 8 to 20 carbon atoms), and the like. About the aryl group and ring structure which each group has, an alkyl group (preferably C1-C15) can further be mentioned as a substituent.

脂肪族カルボン酸アニオンにおける脂肪族部位としては、脂肪族スルホン酸アニオンおけると同様のアルキル基及びシクロアルキル基を挙げることができる。   Examples of the aliphatic moiety in the aliphatic carboxylate anion include the same alkyl group and cycloalkyl group as in the aliphatic sulfonate anion.

芳香族カルボン酸アニオンにおける芳香族基としては、芳香族スルホン酸アニオンにおけると同様のアリール基を挙げることができる。   Examples of the aromatic group in the aromatic carboxylate anion include the same aryl group as in the aromatic sulfonate anion.

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

脂肪族カルボン酸アニオン、芳香族カルボン酸アニオン及びアラルキルカルボン酸アニオンにおけるアルキル基、シクロアルキル基、アリール基及びアラルキル基は、置換基を有していてもよい。脂肪族カルボン酸アニオン、芳香族カルボン酸アニオン及びアラルキルカルボン酸アニオンにおけるアルキル基、シクロアルキル基、アリール基及びアラルキル基の置換基としては、例えば、芳香族スルホン酸アニオンにおけると同様のハロゲン原子、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基等を挙げることができる。   The alkyl group, cycloalkyl group, aryl group and aralkyl group in the aliphatic carboxylate anion, aromatic carboxylate anion and aralkylcarboxylate anion may have a substituent. Examples of the substituent of the alkyl group, cycloalkyl group, aryl group and aralkyl group in the aliphatic carboxylate anion, aromatic carboxylate anion and aralkylcarboxylate anion include, for example, the same halogen atom and alkyl as in the aromatic sulfonate anion Group, cycloalkyl group, alkoxy group, alkylthio group and the like.

スルホニルイミドアニオンとしては、例えば、サッカリンアニオンを挙げることができる。   Examples of the sulfonylimide anion include saccharin anion.

ビス(アルキルスルホニル)イミドアニオン、トリス(アルキルスルホニル)メチルアニオンにおけるアルキル基は、炭素数1〜5のアルキル基が好ましく、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、ペンチル基、ネオペンチル基等を挙げることができる。これらのアルキル基の置換基としてはハロゲン原子、ハロゲン原子で置換されたアルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アルキルオキシスルホニル基、アリールオキシスルホニル基、シクロアルキルアリールオキシスルホニル基等を挙げることができ、フッ素原子で置換されたアルキル基が好ましい。   The alkyl group in the bis (alkylsulfonyl) imide anion and tris (alkylsulfonyl) methyl anion is preferably an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, An isobutyl group, a sec-butyl group, a pentyl group, a neopentyl group, and the like can be given. Examples of substituents for these alkyl groups include halogen atoms, alkyl groups substituted with halogen atoms, alkoxy groups, alkylthio groups, alkyloxysulfonyl groups, aryloxysulfonyl groups, cycloalkylaryloxysulfonyl groups, and the like. Alkyl groups substituted with fluorine atoms are preferred.

-の非求核性アニオンとしては、スルホン酸のα位がフッ素原子で置換された脂肪族スルホン酸アニオン、フッ素原子又はフッ素原子を有する基で置換された芳香族スルホン酸アニオン、アルキル基がフッ素原子で置換されたビス(アルキルスルホニル)イミドアニオン、アルキル基がフッ素原子で置換されたトリス(アルキルスルホニル)メチドアニオンが好ましい。非求核性アニオンとして、より好ましくは炭素数4〜8のパーフロロ脂肪族スルホン酸アニオン、フッ素原子を有するベンゼンスルホン酸アニオン、更により好ましくはノナフロロブタンスルホン酸アニオン、パーフロロオクタンスルホン酸アニオン、ペンタフロロベンゼンスルホン酸アニオン、3,5−ビス(トリフロロメチル)ベンゼンスルホン酸アニオンである。 Examples of the non-nucleophilic anion of Z include an aliphatic sulfonate anion in which the α-position of the sulfonic acid is substituted with a fluorine atom, an aromatic sulfonate anion substituted with a fluorine atom or a group having a fluorine atom, and an alkyl group. A bis (alkylsulfonyl) imide anion substituted with a fluorine atom and a tris (alkylsulfonyl) methide anion wherein an alkyl group is substituted with a fluorine atom are preferred. The non-nucleophilic anion is more preferably a perfluoroaliphatic sulfonic acid anion having 4 to 8 carbon atoms, a benzenesulfonic acid anion having a fluorine atom, still more preferably a nonafluorobutanesulfonic acid anion, a perfluorooctanesulfonic acid anion, It is a pentafluorobenzenesulfonic acid anion and 3,5-bis (trifluoromethyl) benzenesulfonic acid anion.

以下に光ラジカル重合開始剤として好ましいものを例示するが、本発明はこれらに限定されるものではない。   Examples of preferred radical photopolymerization initiators are shown below, but the present invention is not limited thereto.

Figure 2009251392
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なお、光カチオン重合開始剤として例示したものの中には、光ラジカル重合開始剤の機能も有すると考えられるものがある。また、光ラジカル重合開始剤として例示したものの中には、光カチオン重合開始剤としても機能すると考えられるものがある。しかしながら、本発明において所望の性能を達成するためには、光カチオン重合開始剤と光ラジカル重合開始剤を共に使用することが必要である。ここで、光カチオン重合開始剤としては一般式(ZI)または(ZII)で表されるオニウム化合物を用い、光ラジカル重合開始剤としては一般式(IO−1)で表されるオキシム系化合物を用いることが好ましい。   Among those exemplified as the photocationic polymerization initiator, there are those which are considered to have a function of a photoradical polymerization initiator. Some of those exemplified as the photo radical polymerization initiator are considered to function as a photo cationic polymerization initiator. However, in order to achieve the desired performance in the present invention, it is necessary to use both a photocationic polymerization initiator and a photoradical polymerization initiator. Here, an onium compound represented by general formula (ZI) or (ZII) is used as the photocationic polymerization initiator, and an oxime compound represented by general formula (IO-1) is used as the photoradical polymerization initiator. It is preferable to use it.

(D)ラジカル重合性基を有する化合物
本発明に用いられるラジカル重合性基を有する化合物は、前記する(C2)光ラジカル発生剤から発生したラジカルによって重合反応を起こし、該重合性基を持つ化合物同士、又は該記重合性基を有する化合物と(A)アルカリ可溶性樹脂との間で重合反応をする。
(D) Compound having a radical polymerizable group The compound having a radical polymerizable group used in the present invention is a compound having a polymerizable group that undergoes a polymerization reaction by radicals generated from the above-mentioned (C2) photo radical generator. A polymerization reaction is carried out between each other or the compound having the polymerizable group and (A) the alkali-soluble resin.

本発明において用いることのできる重合性基を持つ化合物には、一般にラジカルによって重合反応を起こす構造が含まれていればよく、好ましい例として、エチレン性不飽和構造、例えば下式(RM1)〜(RM3)で表される構造が好ましい。   The compound having a polymerizable group that can be used in the present invention only needs to contain a structure that undergoes a polymerization reaction by a radical. As a preferred example, an ethylenically unsaturated structure such as the following formulas (RM1) to (RM) The structure represented by RM3) is preferred.

Figure 2009251392
Figure 2009251392

式(RM1)中、*は式(RM4)に後述する有機基に結合する結合手である有機基を表し、RRM1〜RRM3はそれぞれ独立に、水素原子又は1価の有機基を表す。RRM1として好ましくは水素原子又は置換基を有しても良いアルキル基が挙げられ、中でも水素原子又はメチル基が好ましい。またRRM2、RRM3はそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、アミノ基、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基、シアノ基、置換基を有しても良いアルキル基、置換基を有しても良いアルコキシ基、置換基を有しても良いアルキルアミノ基、等が挙げられ、水素原子、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基、置換基を有しても良いアルキル基、等が好ましい。またRRM1〜RRm3は互いに結合して環構造を形成していてもよい。RRM1〜RRM3に導入しうる置換基としては、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、ハロゲン原子、アミノ基、アルキルアミノ基、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基、シアノ基、等が挙げられる。 Wherein (RM1), * represents an organic group which is a bond that binds to the organic group to be described later in equation (RM4), are each R RM1 to R RM3 independently represents a hydrogen atom or a monovalent organic group. R RM1 is preferably a hydrogen atom or an alkyl group which may have a substituent, and among them, a hydrogen atom or a methyl group is preferable. R RM2 and R RM3 are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, an amino group, a carboxyl group, an alkoxycarbonyl group, a cyano group, an alkyl group that may have a substituent, or an alkoxy that may have a substituent. Group, an alkylamino group which may have a substituent, and the like, and a hydrogen atom, a carboxyl group, an alkoxycarbonyl group, an alkyl group which may have a substituent, and the like are preferable. R RM1 to R Rm3 may be bonded to each other to form a ring structure. Examples of the substituent which may be introduced into R RM1 to R RM3, alkyl group, alkenyl group, alkynyl group, alkoxy group, a halogen atom, an amino group, an alkylamino group, a carboxyl group, an alkoxycarbonyl group, a cyano group, and the like .

Figure 2009251392
Figure 2009251392

式(RM2)中、*は後述する有機構造に結合する結合手である有機基を表し、RRM4〜RRM8はそれぞれ独立に1価の有機基を表すが、RRM4〜RRM8は好ましくは、水素原子、ハロゲン原子、アミノ基、ジアルキルアミノ基、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基、シアノ基、置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよいアルコキシ基、置換基を有してもよいアルキルアミノ基、等が挙げられる。中でも、水素原子、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基、置換基を有してもよいアルキル基、が好ましい。またRRM4〜RRM8は互いに結合して環構造を形成していてもよい。RRM4〜RRM8に導入しうる置換基としては、前記一般式(RM1)と同様のものが挙げられる。 In formula (RM2), * represents an organic group that is a bond bonded to the organic structure described later, and RRM4 to RRM8 each independently represents a monovalent organic group, but RRM4 to RRM8 are preferably , Hydrogen atom, halogen atom, amino group, dialkylamino group, carboxyl group, alkoxycarbonyl group, cyano group, alkyl group which may have a substituent, alkoxy group which may have a substituent, And an alkylamino group which may be used. Among these, a hydrogen atom, a carboxyl group, an alkoxycarbonyl group, and an alkyl group which may have a substituent are preferable. R RM4 to R RM8 may be bonded to each other to form a ring structure. Examples of the substituent that can be introduced into R RM4 to R RM8 include the same groups as those in the general formula (RM1).

Figure 2009251392
Figure 2009251392

上記式(RM3)中、*は後述する有機構造に結合する結合手である有機基を表し、RRM9としては、好ましくは、水素原子または置換基を有してもよいアルキル基などが挙げられ、なかでも、水素原子、メチル基が好ましい。RRM10、RRM11は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、アミノ基、ジアルキルアミノ基、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基、シアノ基、置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよいアルコキシ基、置換基を有してもよいアルキルアミノ基、等が挙げられ、なかでも、水素原子、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基、置換基を有してもよいアルキル基が好ましい。またRRM9〜RRM11は互いに結合して環構造を形成していてもよい。RRM9〜RRM11に導入し得る置換基としては、前記一般式(RM1)と同様のものが例示される。 In the above formula (RM3), * represents an organic group which is a bond bonded to the organic structure described later, and RRM9 preferably includes a hydrogen atom or an alkyl group which may have a substituent. Of these, a hydrogen atom and a methyl group are preferable. R RM10 and R RM11 each independently have a hydrogen atom, a halogen atom, an amino group, a dialkylamino group, a carboxyl group, an alkoxycarbonyl group, a cyano group, an alkyl group that may have a substituent, or a substituent. Examples thereof may include an alkoxy group which may be substituted, an alkylamino group which may have a substituent, and the like, and among them, a hydrogen atom, a carboxyl group, an alkoxycarbonyl group and an alkyl group which may have a substituent are preferable. R RM9 to R RM11 may be bonded to each other to form a ring structure. Examples of the substituent that can be introduced into R RM9 to R RM11 are the same as those in the general formula (RM1).

該(D)ラジカル重合性基を持つ化合物として、下記一般式(RM4)で表される化合物が挙げられる。   Examples of the compound (D) having a radical polymerizable group include compounds represented by the following general formula (RM4).

Figure 2009251392
Figure 2009251392

式(EP2)中、RRMは前記一般式(RM1)〜(RM3)で表される構造を表し、nRMは1以上の整数を表し、好ましくは2〜10、さらに好ましくは2〜8である。QRMは単結合若しくはnRM価の有機基を表す。nRMが2以上の時、RRMは互いに結合して環構造を形成していてもよく、nRMが1の時でもRRMはQRMと結合して環構造を形成していてもよい。 In formula (EP2), R RM represents a structure represented by the general formulas (RM1) to (RM3), n RM represents an integer of 1 or more, preferably 2 to 10, more preferably 2 to 8. is there. QRM represents a single bond or an nRM- valent organic group. When n RM is 2 or more, R RMs may be bonded to each other to form a ring structure, and even when n RM is 1, R RM may be bonded to Q RM to form a ring structure. .

QRMがnRM価の有機基の場合、鎖状若しくは環状の飽和単価水素構造(炭素数2〜20が好ましい)若しくは芳香族環構造(炭素数6〜30が好ましい)、又はこれら構造を、エーテル、エステル、アミド、スルホン酸エステル、スルホン酸アミド、ウレタン、ウレアなどと共に含む基が挙げられる。 When Q RM is an n RM- valent organic group, a chain or cyclic saturated unit cost hydrogen structure (preferably having 2 to 20 carbon atoms) or an aromatic ring structure (preferably having 6 to 30 carbon atoms), or these structures are Examples include groups containing together with ether, ester, amide, sulfonic acid ester, sulfonic acid amide, urethane, urea and the like.

QRMとしてはArFレーザー(193nm)に対して吸収を持たない有機基であることが好ましく、鎖状若しくは環状のアルキル基と、これらの構造を、エーテル、エステル、アミドなどと共に含む基が好ましい。エッチング耐性やパターン寸法制御の観点からは環状のアルキル基が、高コントラストの観点からは鎖状のアルキル基が好ましい。またQRMが鎖状アルキル構造と環状アルキル構造の両方を持つ基やこれらの基がエーテル、エステル、アミドで結合した有機基であってもよい。この場合、上記性能のバランスをとることができ好ましい態様である。
鎖状のアルキル基として具体的には、メチル、エチル、プロピル、i−プロピル、ブチル、s−ブチル、t−ブチル、ペンチル、ヘキシル、デシル、とこれら基と、エーテル、エステル、アミドを含有する基が挙げられる。
環状のアルキル基として具体的には、シクロブタン、シクロペンタン、シクロヘキサン、シクロオクタン等の単環アルカン、ノルボルナン、イソボルナン、トリシクロデカン、テトラシクロドデカン、アダマンタン等の多環アルカン、とこれらの環と、エーテル、エステル、アミドなどを含有する基が挙げられる。
QRM is preferably an organic group that does not absorb ArF laser (193 nm), and a chain or cyclic alkyl group and a group containing these structures together with ether, ester, amide, etc. are preferred. A cyclic alkyl group is preferable from the viewpoint of etching resistance and pattern dimension control, and a chain alkyl group is preferable from the viewpoint of high contrast. Further, QRM may be a group having both a chain alkyl structure and a cyclic alkyl structure, or an organic group in which these groups are bonded by ether, ester, or amide. In this case, the above performance can be balanced, which is a preferable mode.
Specific examples of the chain alkyl group include methyl, ethyl, propyl, i-propyl, butyl, s-butyl, t-butyl, pentyl, hexyl, decyl, and these groups, and ethers, esters, and amides. Groups.
Specific examples of the cyclic alkyl group include monocyclic alkanes such as cyclobutane, cyclopentane, cyclohexane, and cyclooctane, polycyclic alkanes such as norbornane, isobornane, tricyclodecane, tetracyclododecane, and adamantane, and these rings, Examples include groups containing ethers, esters, amides and the like.

QRMがアリール構造の場合には、ArFレーザー(193nm)に対して吸収の小さい縮環芳香族基とこれらのエーテル、エステル、アミド、が好ましい。が好ましい。このような基として、ナフタレン、アントラセン、フェナントレン、ナフタセン、ピレン、ペリレンなどが挙げられる。また、QRMは縮環芳香族基と鎖状若しくは環状のアルキル基の両方を持つ基やこれらの基がエーテル、エステル、アミドで結合した有機基であってもよい。 When QRM has an aryl structure, a condensed aromatic group having a small absorption with respect to ArF laser (193 nm) and ethers, esters and amides thereof are preferable. Is preferred. Such groups include naphthalene, anthracene, phenanthrene, naphthacene, pyrene, perylene and the like. Further, QRM may be a group having both a condensed aromatic group and a chain or cyclic alkyl group, or an organic group in which these groups are bonded with ether, ester, or amide.

以下にラジカル重合性基を持つ化合物を例示するが、本発明はこれらに限定されるものではない。   Although the compound which has a radically polymerizable group is illustrated below, this invention is not limited to these.

Figure 2009251392
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Figure 2009251392
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Figure 2009251392
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該ラジカル重合性基を持つ化合物は一種を単独で用いても良いし、複数を併用してもよい。   The compounds having the radical polymerizable group may be used alone or in combination.

該ラジカル重合性基を持つ化合物は分子内にラジカル重合性基を一つ有していても複数有していても重合機能を有するが、感度や解像性の観点からラジカル重合性基を複数有していたほうが良く、その数(nRM)は好ましくは2〜10、さらに好ましくは2〜8である。 The compound having a radical polymerizable group has a polymerization function regardless of whether it has one radical polymerizable group or a plurality of radical polymerizable groups in the molecule, but from the viewpoint of sensitivity and resolution, a plurality of radical polymerizable groups are present. The number (n RM ) is preferably 2 to 10, more preferably 2 to 8.

該ラジカル重合性基を持つ化合物中にラジカル重合性基を複数有することで、露光部がより複雑にからまった3次元構造をとり、高感度かつアルカリ現像液に対する高い溶解コントラストを発現するとともに、膨潤も抑止され、高解像性が達成されると考えられる。   By having a plurality of radically polymerizable groups in the compound having the radically polymerizable group, the exposed part has a more complicated three-dimensional structure and expresses high sensitivity and high dissolution contrast in an alkaline developer, Swelling is also suppressed, and high resolution is considered to be achieved.

また、ラジカル重合性基を複数有する化合物の場合、1分子の中に含まれるラジカル重合性基は同一のものであっても異なるものであってもよい。同一のラジカル重合性基を有する化合物複数を混合して用いてもよい。
異なる官能数、異なるラジカル重合性基を併用することで、感度とその他の性能のバランスをとることも可能である。
In the case of a compound having a plurality of radically polymerizable groups, the radically polymerizable groups contained in one molecule may be the same or different. A plurality of compounds having the same radical polymerizable group may be mixed and used.
It is possible to balance sensitivity and other performances by using different functional numbers and different radical polymerizable groups in combination.

本発明におけるラジカル重合性基を持つ化合物の含有量は、レジスト組成物の固形分に対して、0.5〜90質量%、好ましくは1〜85質量%、さらに好ましくは2〜80質量%である。   The content of the compound having a radical polymerizable group in the present invention is 0.5 to 90% by mass, preferably 1 to 85% by mass, more preferably 2 to 80% by mass, based on the solid content of the resist composition. is there.

(E)塩基性化合物
本発明のレジスト組成物は、露光から加熱までの経時による性能変化を低減するために、塩基性化合物を含有することが好ましい。
塩基性化合物としては、好ましくは、下記式(A)〜(E)で示される構造を有する化合物を挙げることができる。
(E) Basic compound The resist composition of the present invention preferably contains a basic compound in order to reduce a change in performance over time from exposure to heating.
Preferred examples of the basic compound include compounds having structures represented by the following formulas (A) to (E).

Figure 2009251392
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一般式(A)〜(E)中、
200 、R201及びR202 は、同一でも異なってもよく、水素原子、アルキル基(好ましくは炭素数1〜20)、シクロアルキル基(好ましくは炭素数3〜20)又はアリール基(炭素数6〜20)を表し、ここで、R201とR202は、互いに結合して環を形成してもよい。
上記アルキル基について、置換基を有するアルキル基としては、炭素数1〜20のアミノアルキル基、炭素数1〜20のヒドロキシアルキル基、または炭素数1〜20のシアノアルキル基が好ましい。
203 、R204、R205及びR206は、同一でも異なってもよく、炭素数1〜20個のアルキル基を表す。
これら一般式(A)〜(E)中のアルキル基は、無置換であることがより好ましい。
In general formulas (A) to (E),
R 200 , R 201 and R 202 may be the same or different, and are a hydrogen atom, an alkyl group (preferably having 1 to 20 carbon atoms), a cycloalkyl group (preferably having 3 to 20 carbon atoms) or an aryl group (having a carbon number). 6-20), wherein R 201 and R 202 may combine with each other to form a ring.
About the said alkyl group, as an alkyl group which has a substituent, a C1-C20 aminoalkyl group, a C1-C20 hydroxyalkyl group, or a C1-C20 cyanoalkyl group is preferable.
R 203 , R 204 , R 205 and R 206 may be the same or different and each represents an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms.
The alkyl groups in these general formulas (A) to (E) are more preferably unsubstituted.

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、ピペリジン等を挙げることができ、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。   Preferred compounds include guanidine, aminopyrrolidine, pyrazole, pyrazoline, piperazine, aminomorpholine, aminoalkylmorpholine, piperidine and the like, and more preferred compounds include imidazole structure, diazabicyclo structure, onium hydroxide structure, onium carboxylate Examples thereof include a compound having a structure, a trialkylamine structure, an aniline structure or a pyridine structure, an alkylamine derivative having a hydroxyl group and / or an ether bond, and an aniline derivative having a hydroxyl group and / or an ether bond.

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挙げられる。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]ウンデカー7−エン等が挙げられる。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等が挙げられる。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、アダマンタンー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挙げられる。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、N,N−ジブチルアニリン、N,N−ジヘキシルアニリン等を挙げることができる。水酸基及び/又はエーテル結合を有するアルキルアミン誘導体としては、エタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、トリス(メトキシエトキシエチル)アミン等を挙げることができる。水酸基及び/又はエーテル結合を有するアニリン誘導体としては、N,N−ビス(ヒドロキシエチル)アニリン等を挙げることができる。   Examples of the compound having an imidazole structure include imidazole, 2,4,5-triphenylimidazole, and benzimidazole. Examples of the compound having a diazabicyclo structure include 1,4-diazabicyclo [2,2,2] octane, 1,5-diazabicyclo [4,3,0] non-5-ene, and 1,8-diazabicyclo [5,4,0. ] Undecar 7-ene etc. are mentioned. 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. As the compound having an onium carboxylate structure, an anion portion of the compound having an onium hydroxide structure is converted to a carboxylate, and examples thereof include acetate, adamantane-1-carboxylate, and perfluoroalkylcarboxylate. Examples of the compound having a trialkylamine structure include tri (n-butyl) amine and tri (n-octyl) amine. Examples of the aniline compound include 2,6-diisopropylaniline, N, N-dimethylaniline, N, N-dibutylaniline, N, N-dihexylaniline and the like. 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.

更に、フェノキシ基を有するアミン化合物、フェノキシ基を有するアンモニウム塩化合物、スルホン酸エステル基を有するアミン化合物及びスルホン酸エステル基を有するアンモニウム塩化合物から選ばれる少なくとも1種類の含窒素化合物を挙げることができる。   Further, at least one nitrogen-containing compound selected from an amine compound having a phenoxy group, an ammonium salt compound having a phenoxy group, an amine compound having a sulfonic acid ester group, and an ammonium salt compound having a sulfonic acid ester group can be exemplified. .

アミン化合物は、1級、2級、3級のアミン化合物を使用することができ、少なくとも1つのアルキル基が窒素原子に結合しているアミン化合物が好ましい。アミン化合物は、3級アミン化合物であることがより好ましい。アミン化合物は、少なくとも1つのアルキル基(好ましくは炭素数1〜20)が窒素原子に結合していれば、アルキル基の他に、シクロアルキル基(好ましくは炭素数3〜20)又はアリール基(好ましくは炭素数6〜12)が窒素原子に結合していてもよい。
また、アミン化合物は、アルキル鎖中に、酸素原子を有し、オキシアルキレン基が形成されていることが好ましい。オキシアルキレン基の数は、分子内に1つ以上、好ましくは3〜9個、さらに好ましくは4〜6個である。オキシアルキレン基の中でもオキシエチレン基(−CH2CH2O−)もしくはオキシプロピレン基(−CH(CH3)CH2O−もしくは−CH2CH2CH2O−)が好ましく、さらに好ましくはオキシエチレン基である。
As the amine compound, a primary, secondary or tertiary amine compound can be used, and an amine compound in which at least one alkyl group is bonded to a nitrogen atom is preferable. The amine compound is more preferably a tertiary amine compound. As long as at least one alkyl group (preferably having 1 to 20 carbon atoms) is bonded to a nitrogen atom, the amine compound has an cycloalkyl group (preferably having 3 to 20 carbon atoms) or an aryl group (preferably having 3 to 20 carbon atoms). Preferably C6-C12) may be bonded to a nitrogen atom.
The amine compound preferably has an oxygen atom in the alkyl chain and an oxyalkylene group is formed. The number of oxyalkylene groups is one or more in the molecule, preferably 3 to 9, and more preferably 4 to 6. Among the oxyalkylene groups, an oxyethylene group (—CH 2 CH 2 O—) or an oxypropylene group (—CH (CH 3 ) CH 2 O— or —CH 2 CH 2 CH 2 O—) is preferable, and more preferably oxy Ethylene group.

アンモニウム塩化合物は、1級、2級、3級、4級のアンモニウム塩化合物を使用することができ、少なくとも1つのアルキル基が窒素原子に結合しているアンモニウム塩化合物が好ましい。アンモニウム塩化合物は、少なくとも1つのアルキル基(好ましくは炭素数1〜20)が窒素原子に結合していれば、アルキル基の他に、シクロアルキル基(好ましくは炭素数3〜20)又はアリール基(好ましくは炭素数6〜12)が窒素原子に結合していてもよい。
アンモニウム塩化合物は、アルキル鎖中に、酸素原子を有し、オキシアルキレン基が形成されていることが好ましい。オキシアルキレン基の数は、分子内に1つ以上、好ましくは3〜9個、さらに好ましくは4〜6個である。オキシアルキレン基の中でもオキシエチレン基(−CH2CH2O−)もしくはオキシプロピレン基(−CH(CH3)CH2O−もしくは−CH2CH2CH2O−)が好ましく、さらに好ましくはオキシエチレン基である。 アンモニウム塩化合物のアニオンとしては、ハロゲン原子、スルホネート、ボレート、フォスフェート等が挙げられるが、中でもハロゲン原子、スルホネートが好ましい。ハロゲン原子としてはクロライド、ブロマイド、アイオダイドが特に好ましく、スルホネートとしては、炭素数1〜20の有機スルホネートが特に好ましい。有機スルホネートとしては、炭素数1〜20のアルキルスルホネート、アリールスルホネートが挙げられる。アルキルスルホネートのアルキル基は置換基を有していてもよく、置換基としては例えばフッ素、塩素、臭素、アルコキシ基、アシル基、アリール基等が挙げられる。アルキルスルホネートとして、具体的にはメタンスルホネート、エタンスルホネート、ブタンスルホネート、ヘキサンスルホネート、オクタンスルホネート、ベンジルスルホネート、トリフルオロメタンスルホネート、ペンタフルオロエタンスルホネート、ノナフルオロブタンスルホネート等が挙げられる。アリールスルホネートのアリール基としてはベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環が挙げられる。ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環は置換基を有していてもよく、置換基としては炭素数1〜6の直鎖若しくは分岐アルキル基、炭素数3〜6のシクロアルキル基が好ましい。直鎖若しくは分岐アルキル基、シクロアルキル基として、具体的には、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、i−ブチル、t−ブチル、n−ヘキシル、シクロヘキシル等が挙げられる。他の置換基としては炭素数1〜6のアルコキシ基、ハロゲン原子、シアノ、ニトロ、アシル基、アシルオキシ基等が挙げられる。
As the ammonium salt compound, a primary, secondary, tertiary, or quaternary ammonium salt compound can be used, and an ammonium salt compound in which at least one alkyl group is bonded to a nitrogen atom is preferable. As long as at least one alkyl group (preferably having 1 to 20 carbon atoms) is bonded to a nitrogen atom, the ammonium salt compound has a cycloalkyl group (preferably having 3 to 20 carbon atoms) or an aryl group in addition to the alkyl group. (Preferably having 6 to 12 carbon atoms) may be bonded to a nitrogen atom.
The ammonium salt compound preferably has an oxygen atom in the alkyl chain and an oxyalkylene group is formed. The number of oxyalkylene groups is one or more in the molecule, preferably 3 to 9, and more preferably 4 to 6. Among the oxyalkylene groups, an oxyethylene group (—CH 2 CH 2 O—) or an oxypropylene group (—CH (CH 3 ) CH 2 O— or —CH 2 CH 2 CH 2 O—) is preferable, and more preferably oxy Ethylene group. Examples of the anion of the ammonium salt compound include halogen atoms, sulfonates, borates, and phosphates. Among them, halogen atoms and sulfonates are preferable. As the halogen atom, chloride, bromide, and iodide are particularly preferable. As the sulfonate, an organic sulfonate having 1 to 20 carbon atoms is particularly preferable. Examples of the organic sulfonate include alkyl sulfonates having 1 to 20 carbon atoms and aryl sulfonates. The alkyl group of the alkyl sulfonate may have a substituent, and examples of the substituent include fluorine, chlorine, bromine, alkoxy groups, acyl groups, and aryl groups. Specific examples of the alkyl sulfonate include methane sulfonate, ethane sulfonate, butane sulfonate, hexane sulfonate, octane sulfonate, benzyl sulfonate, trifluoromethane sulfonate, pentafluoroethane sulfonate, and nonafluorobutane sulfonate. Examples of the aryl group of the aryl sulfonate include a benzene ring, a naphthalene ring, and an anthracene ring. The benzene ring, naphthalene ring and anthracene ring may have a substituent, and the substituent is preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms or a cycloalkyl group having 3 to 6 carbon atoms. Specific examples of the linear or branched alkyl group and cycloalkyl group include methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, i-butyl, t-butyl, n-hexyl, cyclohexyl and the like. Examples of the other substituent include an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, a halogen atom, cyano, nitro, an acyl group, and an acyloxy group.

フェノキシ基を有するアミン化合物、フェノキシ基を有するアンモニウム塩化合物とは、アミン化合物又はアンモニウム塩化合物のアルキル基の窒素原子と反対側の末端にフェノキシ基を有するものである。フェノキシ基は、置換基を有していてもよい。フェノキシ基の置換基としては、例えば、アルキル基、アルコキシ基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、カルボキシル基、カルボン酸エステル基、スルホン酸エステル基、アリール基、アラルキル基、アシルオキシ基、アリールオキシ基等が挙げられる。置換基の置換位は、2〜6位のいずれであってもよい。置換基の数は、1〜5の範囲で何れであってもよい。   The amine compound having a phenoxy group and the ammonium salt compound having a phenoxy group are those having a phenoxy group at the terminal opposite to the nitrogen atom of the alkyl group of the amine compound or ammonium salt compound. The phenoxy group may have a substituent. Examples of the substituent of the phenoxy group include an alkyl group, an alkoxy group, a halogen atom, a cyano group, a nitro group, a carboxyl group, a carboxylic acid ester group, a sulfonic acid ester group, an aryl group, an aralkyl group, an acyloxy group, and an aryloxy group. Etc. The substitution position of the substituent may be any of the 2-6 positions. The number of substituents may be any in the range of 1 to 5.

フェノキシ基と窒素原子との間に、少なくとも1つのオキシアルキレン基を有することが好ましい。オキシアルキレン基の数は、分子内に1つ以上、好ましくは3〜9個、さらに好ましくは4〜6個である。オキシアルキレン基の中でもオキシエチレン基(−CH2CH2O−)もしくはオキシプロピレン基(−CH(CH3)CH2O−もしくは−CH2CH2CH2O−)が好ましく、さらに好ましくはオキシエチレン基である。 It is preferable to have at least one oxyalkylene group between the phenoxy group and the nitrogen atom. The number of oxyalkylene groups is one or more in the molecule, preferably 3 to 9, and more preferably 4 to 6. Among the oxyalkylene groups, an oxyethylene group (—CH 2 CH 2 O—) or an oxypropylene group (—CH (CH 3 ) CH 2 O— or —CH 2 CH 2 CH 2 O—) is preferable, and more preferably oxy Ethylene group.

スルホン酸エステル基を有するアミン化合物、スルホン酸エステル基を有するアンモニウム塩化合物に於ける、スルホン酸エステル基としては、アルキルスルホン酸エステル、シクロアルキル基スルホン酸エステル、アリールスルホン酸エステルのいずれであっても良く、アルキルスルホン酸エステルの場合にアルキル基は炭素数1〜20、シクロアルキルスルホン酸エステルの場合にシクロアルキル基は炭素数3〜20、アリールスルホン酸エステルの場合にアリール基は炭素数6〜12が好ましい。アルキルスルホン酸エステル、シクロアルキルスルホン酸エステル、アリールスルホン酸エステルは置換基を有していてもよく、置換基としては、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、カルボキシル基、カルボン酸エステル基、スルホン酸エステル基が好ましい。   In the amine compound having a sulfonic acid ester group and the ammonium salt compound having a sulfonic acid ester group, the sulfonic acid ester group may be any of alkyl sulfonic acid ester, cycloalkyl group sulfonic acid ester, and aryl sulfonic acid ester. In the case of an alkyl sulfonate ester, the alkyl group has 1 to 20 carbon atoms, in the case of a cycloalkyl sulfonate ester, the cycloalkyl group has 3 to 20 carbon atoms, and in the case of an aryl sulfonate ester, the aryl group has 6 carbon atoms. ~ 12 are preferred. Alkyl sulfonic acid ester, cycloalkyl sulfonic acid ester, and aryl sulfonic acid ester may have a substituent. Examples of the substituent include a halogen atom, a cyano group, a nitro group, a carboxyl group, a carboxylic acid ester group, and a sulfonic acid. An ester group is preferred.

スルホン酸エステル基と窒素原子との間に、少なくとも1つのオキシアルキレン基を有することが好ましい。オキシアルキレン基の数は、分子内に1つ以上、好ましくは3〜9個、さらに好ましくは4〜6個である。オキシアルキレン基の中でもオキシエチレン基(−CH2CH2O−)もしくはオキシプロピレン基(−CH(CH3)CH2O−もしくは−CH2CH2CH2O−)が好ましく、さらに好ましくはオキシエチレン基である。 It is preferable to have at least one oxyalkylene group between the sulfonate group and the nitrogen atom. The number of oxyalkylene groups is one or more in the molecule, preferably 3 to 9, and more preferably 4 to 6. Among the oxyalkylene groups, an oxyethylene group (—CH 2 CH 2 O—) or an oxypropylene group (—CH (CH 3 ) CH 2 O— or —CH 2 CH 2 CH 2 O—) is preferable, and more preferably oxy Ethylene group.

フェノキシ基を有するアミン化合物は、フェノキシ基を有する1または2級アミンとハロアルキルエーテルを加熱して反応させた後、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、テトラアルキルアンモニウム等の強塩基の水溶液を添加した後、酢酸エチル、クロロホルム等の有機溶剤で抽出することにより得ることができる。または、1または2級アミンと末端にフェノキシ基を有するハロアルキルエーテルを加熱して反応させた後、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、テトラアルキルアンモニウム等の強塩基の水溶液を添加した後、酢酸エチル、クロロホルム等の有機溶剤で抽出することにより得ることができる。
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。
The amine compound having a phenoxy group is prepared by reacting a primary or secondary amine having a phenoxy group with a haloalkyl ether by heating, and then adding an aqueous solution of a strong base such as sodium hydroxide, potassium hydroxide or tetraalkylammonium. It can be obtained by extraction with an organic solvent such as ethyl acetate or chloroform. Alternatively, after reacting by heating a primary or secondary amine and a haloalkyl ether having a phenoxy group at the end, an aqueous solution of a strong base such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, or tetraalkylammonium is added, and then ethyl acetate, It can be obtained by extraction with an organic solvent such as chloroform.
These basic compounds are used alone or in combination of two or more.

塩基性化合物の使用量は、レジスト組成物の固形分を基準として、通常、0.001〜10質量%、好ましくは0.01〜5質量%である。   The usage-amount of a basic compound is 0.001-10 mass% normally based on solid content of a resist composition, Preferably it is 0.01-5 mass%.

光カチオン重合開始剤と塩基性化合物の組成物中の使用割合は、光カチオン重合開始剤/塩基性化合物(モル比)=2〜300であることが好ましい。即ち、感度、解像度の点からモル比が2以上が好ましく、露光後加熱処理までの経時でのレジストパターンの太りによる解像度の低下抑制の点から300以下が好ましい。光カチオン重合開始剤/塩基性化合物(モル比)は、より好ましくは3〜200、更に好ましくは5〜150である。   The proportion of the photocationic polymerization initiator and the basic compound in the composition is preferably photocationic polymerization initiator / basic compound (molar ratio) = 2 to 300. That is, the molar ratio is preferably 2 or more from the viewpoint of sensitivity and resolution, and is preferably 300 or less from the viewpoint of suppressing the reduction in resolution due to the thickening of the resist pattern over time until post-exposure heat treatment. The photocationic polymerization initiator / basic compound (molar ratio) is more preferably 3 to 200, still more preferably 5 to 150.

(F)疎水性ポリマー
活性光線又は放射線の照射時にレジスト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。
(F) Hydrophobic polymer Exposure (immersion exposure) may be performed by filling a liquid (immersion medium) having a higher refractive index than air between the resist 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.

液浸露光する際に使用する液浸液について、以下に説明する。
液浸液は、露光波長に対して透明であり、かつレジスト膜上に投影される光学像の歪みを最小限に留めるよう、屈折率の温度係数ができる限り小さい液体が好ましいが、特に露光光源がArFエキシマレーザー(波長;193nm)である場合には、上述の観点に加えて、入手の容易さ、取り扱いのし易さといった点から水を用いるのが好ましい。
また、さらに屈折率が向上できるという点で屈折率1.5以上の媒体を用いることもできる。この媒体は、水溶液でもよく有機溶剤でもよい。
The immersion liquid used for the immersion exposure will be described below.
The immersion liquid is preferably a liquid that is transparent to the exposure wavelength and has a refractive index temperature coefficient as small as possible so as to minimize distortion of the optical image projected onto the resist film. Is an ArF excimer laser (wavelength; 193 nm), it is preferable to use water from the viewpoints of availability and ease of handling in addition to the above-mentioned viewpoints.
Further, a medium having a refractive index of 1.5 or more can be used in that the refractive index can be further improved. This medium may be an aqueous solution or an organic solvent.

液浸液として水を用いる場合、水の表面張力を減少させるとともに、界面活性力を増大させるために、ウェハ上のレジスト膜を溶解させず、且つレンズ素子の下面の光学コートに対する影響が無視できる添加剤(液体)を僅かな割合で添加しても良い。その添加剤としては水とほぼ等しい屈折率を有する脂肪族系のアルコールが好ましく、具体的にはメチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコール等が挙げられる。水とほぼ等しい屈折率を有するアルコールを添加することにより、水中のアルコール成分が蒸発して含有濃度が変化しても、液体全体としての屈折率変化を極めて小さくできるといった利点が得られる。一方で、193nm光に対して不透明な物質や屈折率が水と大きく異なる不純物が混入した場合、レジスト膜上に投影される光学像の歪みを招くため、使用する水としては、蒸留水が好ましい。更にイオン交換フィルター等を通して濾過を行った純水を用いてもよい。   When water is used as the immersion liquid, the surface tension of the water is decreased and the surface activity is increased, so that the resist film on the wafer is not dissolved and the influence on the optical coating on the lower surface of the lens element can be ignored. An additive (liquid) may be added in a small proportion. The additive is preferably an aliphatic alcohol having a refractive index substantially equal to that of water, and specifically includes methyl alcohol, ethyl alcohol, isopropyl alcohol and the like. By adding an alcohol having a refractive index substantially equal to that of water, even if the alcohol component in water evaporates and the content concentration changes, an advantage that the change in the refractive index of the entire liquid can be made extremely small can be obtained. On the other hand, when an opaque material or impurities whose refractive index is significantly different from that of water are mixed with 193 nm light, the optical image projected on the resist film is distorted. . Further, pure water filtered through an ion exchange filter or the like may be used.

水の電気抵抗は、18.3MQcm以上であることが望ましく、TOC(有機物濃度)は20ppb以下であることが望ましく、脱気処理をしていることが望ましい。
また、液浸液の屈折率を高めることにより、リソグラフィー性能を高めることが可能である。このような観点から、屈折率を高めるような添加剤を水に加えたり、水の代わりに重水(D2O)を用いてもよい。
The electrical resistance of water is desirably 18.3 MQcm or more, the TOC (organic substance concentration) is desirably 20 ppb or less, and deaeration treatment is desirably performed.
Moreover, it is possible to improve lithography performance by increasing the refractive index of the immersion liquid. From such a viewpoint, an additive for increasing the refractive index may be added to water, or heavy water (D 2 O) may be used instead of water.

本発明のネガ型レジスト組成物からなるレジスト膜を、液浸媒体を介して露光する場合には、必要に応じてさらに疎水性樹脂(HR)を添加することができる。これにより、レジスト膜表層に疎水性樹脂(HR)が偏在化し、液浸媒体が水の場合、レジスト膜とした際の水に対するレジスト膜表面の後退接触角を向上させ、液浸水追随性を向上させることができる。疎水性樹脂(HR)としては、表面の後退接触角が添加することにより向上する樹脂であれば何でもよいが、フッ素原子及び珪素原子の少なくともいずれかを有する樹脂であることが好ましい。レジスト膜の後退接触角は60°〜90°が好ましく、更に好ましくは70°以上である。添加量は、レジスト膜の後退接触角が前記範囲になるよう適宜調整して使用できるが、ネガ型レジスト組成物の全固形分を基準として、0.1〜10質量%であることが好ましく、より好ましくは0.1〜5質量%である。疎水性樹脂(HR)は前述のように界面に遍在するものであるが、界面活性剤とは異なり、必ずしも分子内に親水基を有する必要はなく、極性/非極性物質を均一に混合することに寄与しなくても良い。   When the resist film made of the negative resist composition of the present invention is exposed through an immersion medium, a hydrophobic resin (HR) can be further added as necessary. As a result, hydrophobic resin (HR) is unevenly distributed on the surface of the resist film, and when the immersion medium is water, the receding contact angle of the resist film surface with respect to the water when the resist film is formed is improved, and the immersion water tracking is improved. Can be made. As the hydrophobic resin (HR), any resin can be used as long as the receding contact angle of the surface can be improved by addition, but a resin having at least one of fluorine atom and silicon atom is preferable. The receding contact angle of the resist film is preferably 60 ° to 90 °, more preferably 70 ° or more. The addition amount can be adjusted as appropriate so that the receding contact angle of the resist film falls within the above range, but is preferably 0.1 to 10% by mass based on the total solid content of the negative resist composition, More preferably, it is 0.1-5 mass%. Hydrophobic resin (HR) is ubiquitous at the interface as described above, but unlike a surfactant, it does not necessarily have a hydrophilic group in the molecule, and polar / nonpolar substances are mixed uniformly. There is no need to contribute.

疎水性樹脂(HR)に於けるフッ素原子又は珪素原子は、樹脂の主鎖中に有していても、側鎖に置換していてもよい。   The fluorine atom or silicon atom in the hydrophobic resin (HR) may be contained in the main chain of the resin or may be substituted on the side chain.

疎水性樹脂(HR)は、フッ素原子を有する部分構造として、フッ素原子を有するアルキル基、フッ素原子を有するシクロアルキル基、または、フッ素原子を有するアリール基を有する樹脂であることが好ましい。
フッ素原子を有するアルキル基(好ましくは炭素数1〜10、より好ましくは炭素数1〜4)は、少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換された直鎖又は分岐アルキル基であり、さらに他の置換基を有していてもよい。
フッ素原子を有するシクロアルキル基は、少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換された単環または多環のシクロアルキル基であり、さらに他の置換基を有していてもよい。
フッ素原子を有する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の少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換されたものが挙げられ、さらに他の置換基を有していてもよい。
The hydrophobic resin (HR) is preferably a resin having an alkyl group having a fluorine atom, a cycloalkyl group having a fluorine atom, or an aryl group having a fluorine atom as a partial structure having a fluorine atom.
The alkyl group having a fluorine atom (preferably having 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 4 carbon atoms) is a linear or branched alkyl group in which at least one hydrogen atom is substituted with a fluorine atom, It may have a substituent.
The cycloalkyl group having a fluorine atom is a monocyclic or polycyclic cycloalkyl group in which at least one hydrogen atom is substituted with a fluorine atom, and may further have another substituent.
Examples of the aryl group having a fluorine atom include those in which at least one hydrogen atom of an aryl group such as a phenyl group or a naphthyl group is substituted with a fluorine atom, and may further have another substituent.

フッ素原子を有するアルキル基、フッ素原子を有するシクロアルキル基、または、フッ素原子を有するアリール基として、好ましくは、下記一般式(F2)〜(F4)で表される基を挙げることができるが、本発明は、これに限定されるものではない。   Preferred examples of the alkyl group having a fluorine atom, the cycloalkyl group having a fluorine atom, or the aryl group having a fluorine atom include groups represented by the following general formulas (F2) to (F4). The present invention is not limited to this.

Figure 2009251392
Figure 2009251392

一般式(F2)〜(F4)中、
57〜R68は、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子又はアルキル基を表す。但し、R57〜R61、R62〜R64およびR65〜R68の内、少なくとも1つは、フッ素原子又は少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換されたアルキル基(好ましくは炭素数1〜4)を表す。R57〜R61及びR65〜R67は、全てがフッ素原子であることが好ましい。R62、R63及びR68は、少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換されたアルキル基(好ましくは炭素数1〜4)が好ましく、炭素数1〜4のパーフルオロアルキル基であることがさらに好ましい。R62とR63は、互いに連結して環を形成してもよい。
In general formulas (F2) to (F4),
R 57 to R 68 each independently represents a hydrogen atom, a fluorine atom or an alkyl group. However, at least one of R 57 to R 61 , R 62 to R 64 and R 65 to R 68 is a fluorine atom or an alkyl group in which at least one hydrogen atom is substituted with a fluorine atom (preferably having a carbon number of 1 ~ 4). R 57 to R 61 and R 65 to R 67 are preferably all fluorine atoms. R 62 , R 63 and R 68 are preferably an alkyl group (preferably having 1 to 4 carbon atoms) in which at least one hydrogen atom is substituted with a fluorine atom, and preferably a perfluoroalkyl group having 1 to 4 carbon atoms. Further preferred. R 62 and R 63 may be connected to each other to form a ring.

一般式(F2)で表される基の具体例としては、例えば、p−フルオロフェニル基、ペンタフルオロフェニル基、3,5-ジ(トリフルオロメチル)フェニル基等が挙げられる。
一般式(F3)で表される基の具体例としては、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロプロピル基、ペンタフルオロエチル基、ヘプタフルオロブチル基、ヘキサフルオロイソプロピル基、ヘプタフルオロイソプロピル基、ヘキサフルオロ(2−メチル)イソプロピル基、ノナフルオロブチル基、オクタフルオロイソブチル基、ノナフルオロヘキシル基、ノナフルオロ−t−ブチル基、パーフルオロイソペンチル基、パーフルオロオクチル基、パーフルオロ(トリメチル)ヘキシル基、2,2,3,3-テトラフルオロシクロブチル基、パーフルオロシクロヘキシル基などが挙げられる。ヘキサフルオロイソプロピル基、ヘプタフルオロイソプロピル基、ヘキサフルオロ(2−メチル)イソプロピル基、オクタフルオロイソブチル基、ノナフルオロ−t−ブチル基、パーフルオロイソペンチル基が好ましく、ヘキサフルオロイソプロピル基、ヘプタフルオロイソプロピル基が更に好ましい。
一般式(F4)で表される基の具体例としては、例えば、−C(CF32OH、−C(C252OH、−C(CF3)(CH3)OH、−CH(CF3)OH等が挙げられ、−C(CF32OHが好ましい。
Specific examples of the group represented by the general formula (F2) include a p-fluorophenyl group, a pentafluorophenyl group, and a 3,5-di (trifluoromethyl) phenyl group.
Specific examples of the group represented by the general formula (F3) include trifluoromethyl group, pentafluoropropyl group, pentafluoroethyl group, heptafluorobutyl group, hexafluoroisopropyl group, heptafluoroisopropyl group, hexafluoro (2 -Methyl) isopropyl group, nonafluorobutyl group, octafluoroisobutyl group, nonafluorohexyl group, nonafluoro-t-butyl group, perfluoroisopentyl group, perfluorooctyl group, perfluoro (trimethyl) hexyl group, 2,2 1,3,3-tetrafluorocyclobutyl group, perfluorocyclohexyl group and the like. Hexafluoroisopropyl group, heptafluoroisopropyl group, hexafluoro (2-methyl) isopropyl group, octafluoroisobutyl group, nonafluoro-t-butyl group and perfluoroisopentyl group are preferable, and hexafluoroisopropyl group and heptafluoroisopropyl group are preferable. Further preferred.
Specific examples of the group represented by the general formula (F4) include, for example, —C (CF 3 ) 2 OH, —C (C 2 F 5 ) 2 OH, —C (CF 3 ) (CH 3 ) OH, -CH (CF 3) OH and the like, -C (CF 3) 2 OH is preferred.

以下、フッ素原子を有する繰り返し単位の具体例を示すが、本発明は、これに限定されるものではない。
具体例中、X1は、水素原子、−CH3、−F又は−CF3を表す。
2は、−F又は−CF3を表す。
Hereinafter, although the specific example of the repeating unit which has a fluorine atom is shown, this invention is not limited to this.
In specific examples, X 1 represents a hydrogen atom, —CH 3 , —F or —CF 3 .
X 2 represents —F or —CF 3 .

Figure 2009251392
Figure 2009251392

疎水性樹脂(HR)は、珪素原子を有する部分構造として、アルキルシリル構造(好ましくはトリアルキルシリル基)、または環状シロキサン構造を有する樹脂であることが好ましい。
アルキルシリル構造、または環状シロキサン構造としては、具体的には、下記一般式(CS−1)〜(CS−3)で表される基などが挙げられる。
The hydrophobic resin (HR) is preferably a resin having an alkylsilyl structure (preferably a trialkylsilyl group) or a cyclic siloxane structure as a partial structure having a silicon atom.
Specific examples of the alkylsilyl structure or the cyclic siloxane structure include groups represented by the following general formulas (CS-1) to (CS-3).

Figure 2009251392
Figure 2009251392

一般式(CS−1)〜(CS−3)に於いて、
12〜R26は、各々独立に、直鎖もしくは分岐アルキル基(好ましくは炭素数1〜20)またはシクロアルキル基(好ましくは炭素数3〜20)を表す。
3〜L5は、単結合又は2価の連結基を表す。2価の連結基としては、アルキレン基、フェニル基、エーテル基、チオエーテル基、カルボニル基、エステル基、アミド基、ウレタン基、またはウレア基よりなる群から選択される単独あるいは2つ以上の基の組み合わせを挙げられる。
nは1〜5の整数を表す。
In general formulas (CS-1) to (CS-3),
R 12 to R 26 each independently represents a linear or branched alkyl group (preferably having 1 to 20 carbon atoms) or a cycloalkyl group (preferably having 3 to 20 carbon atoms).
L < 3 > -L < 5 > represents a single bond or a bivalent coupling group. As the divalent linking group, an alkylene group, a phenyl group, an ether group, a thioether group, a carbonyl group, an ester group, an amide group, a urethane group, or a urea group is used alone or in combination of two or more groups. A combination is mentioned.
n represents an integer of 1 to 5.

以下、珪素原子を有する繰り返し単位の具体例を挙げるが、本発明は、これに限定されるものではない。
具体例中、X1は、水素原子、−CH3、−F又は−CF3を表す。
Hereinafter, although the specific example of the repeating unit which has a silicon atom is given, this invention is not limited to this.
In specific examples, X 1 represents a hydrogen atom, —CH 3 , —F or —CF 3 .

Figure 2009251392
Figure 2009251392

更に、疎水性樹脂(HR)は、下記(x)、(y)の群から選ばれる基を少なくとも1つを有していてもよい。
(x)アルカリ可溶性基、
(y)アルカリ現像液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。
Furthermore, the hydrophobic resin (HR) may have at least one group selected from the following groups (x) and (y).
(X) an alkali-soluble group,
(Y) A group that decomposes by the action of an alkali developer and increases the solubility in the alkali developer.

(x)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、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)、スルホンイミド基、ビス(カルボニル)メチレン基が挙げられる。
(X) 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) imide group, bis (alkylcarbonyl) methylene group, bis (alkylcarbonyl) imide group, bis (alkylsulfonyl) methylene group, bis (alkylsulfonyl) imide group, tris (alkylcarbonyl) methylene group, tris (alkylsulfonyl) And a group having a methylene group.
Preferred alkali-soluble groups include fluorinated alcohol groups (preferably hexafluoroisopropanol), sulfonimide groups, and bis (carbonyl) methylene groups.

アルカリ可溶性基(x)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、のいずれも好ましい。
アルカリ可溶性基(x)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、1〜50mol%が好ましく、より好ましくは3〜35mol%、更に好ましくは5〜20mol%である。
Examples of the repeating unit having an alkali-soluble group (x) include 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 a main group of the resin via a linking group. It is preferable to use a repeating unit in which an alkali-soluble group is bonded to the chain, and further introduce a polymerization initiator or chain transfer agent having an alkali-soluble group at the end of the polymer chain at the time of polymerization.
The content of the repeating unit having an alkali-soluble group (x) is preferably from 1 to 50 mol%, more preferably from 3 to 35 mol%, still more preferably from 5 to 20 mol%, based on all repeating units in the polymer.

アルカリ可溶性基(x)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 (x) are shown below, but the present invention is not limited thereto.

Figure 2009251392
Figure 2009251392

(y)アルカリ現像液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、例えば、ラクトン構造を有する基、酸無水物、酸イミド基などが挙げられ、好ましくはラクトン基である。
アルカリ現像液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(y)を有する繰り返し単位としては、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステルによる繰り返し単位のように、樹脂の主鎖にアルカリ現像液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(y)が結合している繰り返し単位、あるいはアルカリ現像液中での溶解度が増大する基(y)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、のいずれも好ましい。
アルカリ現像液中での溶解度が増大する基(y)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、1〜40mol%が好ましく、より好ましくは3〜30mol%、更に好ましくは5〜15mol%である。
(Y) Examples of the group that decomposes by the action of an alkali developer and increases the solubility in the alkali developer include a group having a lactone structure, an acid anhydride, an acid imide group, and the like, and preferably a lactone group It is.
As the repeating unit having a group (y) that is decomposed by the action of an alkali developer and increases the solubility in the alkali developer, an alkali is added to the main chain of the resin, such as a repeating unit of an acrylate ester or a methacrylate ester. A polymerization initiator having a repeating unit to which a group (y) that decomposes by the action of the developer and increases the solubility in an alkali developer is bonded, or a group (y) that increases the solubility in an alkali developer And a chain transfer agent used at the time of polymerization are preferably introduced at the end of the polymer chain.
The content of the repeating unit having a group (y) whose solubility in an alkali developer is increased is preferably 1 to 40 mol%, more preferably 3 to 30 mol%, still more preferably based on all repeating units in the polymer. 5 to 15 mol%.

アルカリ現像液中での溶解度が増大する基(y)を有する繰り返し単位の具体例としては、(A)成分の樹脂で挙げたラクトン構造を有する繰り返し単位と同様のものを挙げることができる。   Specific examples of the repeating unit having a group (y) that increases the solubility in an alkali developer include the same repeating units as those having a lactone structure exemplified for the resin of the component (A).

疎水性樹脂(HR)は、更に、下記一般式(III)で表される繰り返し単位を有していてもよい。   The hydrophobic resin (HR) may further have a repeating unit represented by the following general formula (III).

Figure 2009251392
Figure 2009251392

一般式(III)に於いて、
4は、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、シクロアルケニル基を有する基を表す。
6は、単結合又は2価の連結基を表す。
In general formula (III):
R 4 represents a group having an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkenyl group, or a cycloalkenyl group.
L 6 represents a single bond or a divalent linking group.

一般式(III)に於ける、R4のアルキル基は、炭素数3〜20の直鎖若しくは分岐状アルキル基が好ましい。
シクロアルキル基は、炭素数3〜20のシクロアルキル基が好ましい。
アルケニル基は、炭素数3〜20のアルケニル基が好ましい。
シクロアルケニル基は、炭素数3〜20のシクロアルケニル基が好ましい。
6の2価の連結基は、アルキレン基(好ましくは炭素数1〜5)、オキシ基が好ましい。
In general formula (III), the alkyl group represented by R 4 is preferably a linear or branched alkyl group having 3 to 20 carbon atoms.
The cycloalkyl group is preferably a cycloalkyl group having 3 to 20 carbon atoms.
The alkenyl group is preferably an alkenyl group having 3 to 20 carbon atoms.
The cycloalkenyl group is preferably a cycloalkenyl group having 3 to 20 carbon atoms.
The divalent linking group of L 6 is preferably an alkylene group (preferably having 1 to 5 carbon atoms) or an oxy group.

疎水性樹脂(HR)がフッ素原子を有する場合、フッ素原子の含有量は、疎水性樹脂(HR)の分子量に対し、5〜80質量%であることが好ましく、10〜80質量%であることがより好ましい。また、フッ素原子を含む繰り返し単位が、疎水性樹脂(HR)中10〜100質量%であることが好ましく、30〜100質量%であることがより好ましい。
疎水性樹脂(HR)が珪素原子を有する場合、珪素原子の含有量は、疎水性樹脂(HR)の分子量に対し、2〜50質量%であることが好ましく、2〜30質量%であることがより好ましい。また、珪素原子を含む繰り返し単位は、疎水性樹脂(HR)中10〜100質量%であることが好ましく、20〜100質量%であることがより好ましい。
When the hydrophobic resin (HR) has a fluorine atom, the fluorine atom content is preferably 5 to 80% by mass, and 10 to 80% by mass with respect to the molecular weight of the hydrophobic resin (HR). Is more preferable. Moreover, it is preferable that the repeating unit containing a fluorine atom is 10-100 mass% in hydrophobic resin (HR), and it is more preferable that it is 30-100 mass%.
When the hydrophobic resin (HR) has a silicon atom, the content of the silicon atom is preferably 2 to 50% by mass and preferably 2 to 30% by mass with respect to the molecular weight of the hydrophobic resin (HR). Is more preferable. Moreover, it is preferable that it is 10-100 mass% in hydrophobic resin (HR), and, as for the repeating unit containing a silicon atom, it is more preferable that it is 20-100 mass%.

疎水性樹脂(HR)の標準ポリスチレン換算の重量平均分子量は、好ましくは1,000〜100,000で、より好ましくは1,000〜50,000、更により好ましくは2,000〜15,000である。
疎水性樹脂(HR)は、(A)成分の樹脂同様、金属等の不純物が少ないのは当然のことながら、残留単量体やオリゴマー成分が0〜10質量%であることが好ましく、より好ましくは0〜5質量%、0〜1質量%が更により好ましい。それにより、液中異物や感度等の経時変化のないレジストが得られる。また、解像度、レジスト形状、レジストパターンの側壁、ラフネスなどの点から、分子量分布(Mw/Mn、分散度ともいう)は、1〜5の範囲が好ましく、より好ましくは1〜3、さらに好ましくは1〜2の範囲である。
The weight average molecular weight of the hydrophobic resin (HR) in terms of standard polystyrene is preferably 1,000 to 100,000, more preferably 1,000 to 50,000, and even more preferably 2,000 to 15,000. is there.
The hydrophobic resin (HR), like the resin of the component (A), naturally has few impurities such as metals, and the residual monomer and oligomer components are preferably 0 to 10% by mass, more preferably. Is more preferably 0 to 5% by mass and 0 to 1% by mass. Thereby, a resist having no change over time such as foreign matter in liquid or sensitivity can be obtained. The molecular weight distribution (Mw / Mn, also referred to as dispersity) is preferably in the range of 1 to 5, more preferably 1 to 3, and still more preferably from the viewpoints of resolution, resist shape, resist pattern sidewall, roughness, and the like. It is the range of 1-2.

疎水性樹脂(HR)は、各種市販品を利用することもできるし、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ネガ型レジスト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。   As the hydrophobic resin (HR), various commercially available products can be used, or they 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 negative resist composition of the present invention. Thereby, the generation of particles during storage 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。反応の濃度は5〜50質量%であり、好ましくは30〜50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 examples of the initiator include azobisisobutyronitrile, azobisdimethylvaleronitrile, dimethyl 2,2′-azobis (2-methylpropionate) and the like. The concentration of the reaction is 5 to 50% by mass, preferably 30 to 50% by mass. The reaction temperature is usually 10 ° C to 150 ° C, preferably 30 ° C to 120 ° C, more preferably 60-100 ° C.

反応終了後、室温まで放冷し、精製する。精製は、水洗や適切な溶媒を組み合わせることにより残留単量体やオリゴマー成分を除去する液々抽出法、特定の分子量以下のもののみを抽出除去する限外ろ過等の溶液状態での精製方法や、樹脂溶液を貧溶媒へ滴下することで樹脂を貧溶媒中に凝固させることにより残留単量体等を除去する再沈澱法やろ別した樹脂スラリーを貧溶媒で洗浄する等の固体状態での精製方法等の通常の方法を適用できる。たとえば、上記樹脂が難溶あるいは不溶の溶媒(貧溶媒)を、該反応溶液の10倍以下の体積量、好ましくは10〜5倍の体積量で、接触させることにより樹脂を固体として析出させる。   After completion of the reaction, the mixture is allowed to cool to room temperature and purified. Purification can be accomplished by a liquid-liquid extraction method that removes residual monomers and oligomer components by combining water and an appropriate solvent, and a purification method in a solution state such as ultrafiltration that extracts and removes only those having a specific molecular weight or less. , Reprecipitation method that removes residual monomer by coagulating resin in poor solvent by dripping resin solution into poor solvent and purification in solid state such as washing filtered resin slurry with poor solvent A normal method such as a method can be applied. For example, the resin is precipitated as a solid by contacting a solvent (poor solvent) in which the resin is hardly soluble or insoluble in a volume amount of 10 times or less, preferably 10 to 5 times that of the reaction solution.

ポリマー溶液からの沈殿又は再沈殿操作の際に用いる溶媒(沈殿又は再沈殿溶媒)としては、該ポリマーの貧溶媒であればよく、ポリマーの種類に応じて、炭化水素、ハロゲン化炭化水素、ニトロ化合物、エーテル、ケトン、エステル、カーボネート、アルコール、カルボン酸、水、これらの溶媒を含む混合溶媒等の中から適宜選択して使用できる。これらの中でも、沈殿又は再沈殿溶媒として、少なくともアルコール(特に、メタノールなど)または水を含む溶媒が好ましい。   The solvent (precipitation or reprecipitation solvent) used in the precipitation or reprecipitation operation from the polymer solution may be a poor solvent for the polymer, and may be a hydrocarbon, halogenated hydrocarbon, nitro, depending on the type of polymer. A compound, ether, ketone, ester, carbonate, alcohol, carboxylic acid, water, a mixed solvent containing these solvents, and the like can be appropriately selected for use. Among these, as a precipitation or reprecipitation solvent, a solvent containing at least an alcohol (particularly methanol or the like) or water is preferable.

沈殿又は再沈殿溶媒の使用量は、効率や収率等を考慮して適宜選択できるが、一般には、ポリマー溶液100質量部に対して、100〜10000質量部、好ましくは200〜2000質量部、さらに好ましくは300〜1000質量部である。   The amount of the precipitation or reprecipitation solvent used can be appropriately selected in consideration of efficiency, yield, and the like, but generally 100 to 10000 parts by mass, preferably 200 to 2000 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polymer solution, More preferably, it is 300-1000 mass parts.

沈殿又は再沈殿する際の温度としては、効率や操作性を考慮して適宜選択できるが、通常0〜50℃程度、好ましくは室温付近(例えば20〜35℃程度)である。沈殿又は再沈殿操作は、攪拌槽などの慣用の混合容器を用い、バッチ式、連続式等の公知の方法により行うことができる。   The temperature for precipitation or reprecipitation can be appropriately selected in consideration of efficiency and operability, but is usually about 0 to 50 ° C., preferably around room temperature (for example, about 20 to 35 ° C.). The precipitation or reprecipitation operation can be performed by a known method such as a batch method or a continuous method using a conventional mixing vessel such as a stirring tank.

沈殿又は再沈殿したポリマーは、通常、濾過、遠心分離等の慣用の固液分離に付し、乾燥して使用に供される。濾過は、耐溶剤性の濾材を用い、好ましくは加圧下で行われる。
乾燥は、常圧又は減圧下(好ましくは減圧下)、30〜100℃程度、好ましくは30〜50℃程度の温度で行われる。
The precipitated or re-precipitated polymer is usually subjected to conventional solid-liquid separation such as filtration and centrifugation, and dried before use. Filtration is performed using a solvent-resistant filter medium, preferably under pressure.
Drying is performed at a temperature of about 30 to 100 ° C, preferably about 30 to 50 ° C under normal pressure or reduced pressure (preferably under reduced pressure).

尚、一度、樹脂を析出させて、分離した後に、再び溶媒に溶解させ、該樹脂が難溶あるいは不溶の溶媒と接触させてもよい。即ち、上記ラジカル重合反応終了後、該ポリマーが難溶あるいは不溶の溶媒を接触させ、樹脂を析出させ(工程a)、樹脂を溶液から分離し(工程b)、改めて溶媒に溶解させ樹脂溶液Aを調製(工程c)、その後、該樹脂溶液Aに、該樹脂が難溶あるいは不溶の溶媒を、樹脂溶液Aの10倍未満の体積量(好ましくは5倍以下の体積量)で、接触させることにより樹脂固体を析出させ(工程d)、析出した樹脂を分離する(工程e)ことを含む方法でもよい。   The resin may be once deposited and separated, and then dissolved again in a solvent, and the resin may be brought into contact with a hardly soluble or insoluble solvent. That is, after completion of the radical polymerization reaction, a solvent in which the polymer is hardly soluble or insoluble is brought into contact, the resin is precipitated (step a), the resin is separated from the solution (step b), and dissolved again in the solvent. (Step c), and then contact the resin solution A with a solvent in which the resin is hardly soluble or insoluble in a volume amount less than 10 times that of the resin solution A (preferably 5 times or less volume). This may be a method including precipitating a resin solid (step d) and separating the precipitated resin (step e).

以下に疎水性樹脂(HR)の具体例を示す。また、下記表1に、各樹脂における繰り返し単位のモル比(各繰り返し単位と左から順に対応)、重量平均分子量、分散度を示す。   Specific examples of the hydrophobic resin (HR) are shown below. Table 1 below shows the molar ratio of the repeating units in each resin (corresponding to each repeating unit in order from the left), the weight average molecular weight, and the degree of dispersion.

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本発明のネガ型レジスト組成物によるレジスト膜と液浸液との間には、レジスト膜を直接、液浸液に接触させないために、液浸液難溶性膜(以下、「トップコート」ともいう)を設けてもよい。トップコートに必要な機能としては、レジスト上層部への塗布適性、放射線、特に193nmに対する透明性、液浸液難溶性である。トップコートは、レジストと混合せず、さらにレジスト上層に均一に塗布できることが好ましい。
トップコートは、193nm透明性という観点からは、芳香族を豊富に含有しないポリマーが好ましく、具体的には、炭化水素ポリマー、アクリル酸エステルポリマー、ポリメタクリル酸、ポリアクリル酸、ポリビニルエーテル、シリコン含有ポリマー、フッ素含有ポリマーなどが挙げられる。前述の疎水性樹脂(HR)はトップコートとしても好適なものである。トップコートから液浸液へ不純物が溶出すると光学レンズを汚染するという観点からは、トップコートに含まれるポリマーの残留モノマー成分は少ない方が好ましい。
In order to prevent the resist film from directly contacting the immersion liquid between the resist film made of the negative resist composition of the present invention and the immersion liquid, the immersion liquid hardly soluble film (hereinafter also referred to as “top coat”). ) May be provided. The functions necessary for the top coat are suitability for application to the upper layer of the resist, transparency to radiation, particularly 193 nm, and poor immersion liquid solubility. It is preferable that the top coat is not mixed with the resist and can be uniformly applied to the resist upper layer.
From the viewpoint of 193 nm transparency, the top coat is preferably a polymer that does not contain abundant aromatics. Specifically, the polymer contains a hydrocarbon polymer, an acrylate polymer, polymethacrylic acid, polyacrylic acid, polyvinyl ether, and silicon. Examples thereof include a polymer and a fluorine-containing polymer. The aforementioned hydrophobic resin (HR) is also suitable as a top coat. From the viewpoint of contaminating the optical lens when impurities are eluted from the top coat into the immersion liquid, it is preferable that the residual monomer component of the polymer contained in the top coat is small.

トップコートを剥離する際は、現像液を使用してもよいし、別途剥離剤を使用してもよい。剥離剤としては、レジスト膜への浸透が小さい溶剤が好ましい。剥離工程がレジスト膜の現像処理工程と同時にできるという点では、アルカリ現像液により剥離できることが好ましい。アルカリ現像液で剥離するという観点からは、トップコートは酸性が好ましいが、レジスト膜との非インターミクス性の観点から、中性であってもアルカリ性であってもよい。
トップコートと液浸液との間には屈折率の差がない方が、解像力が向上する。ArFエキシマレーザー(波長:193nm)において、液浸液として水を用いる場合には、ArF液浸露光用トップコートは、液浸液の屈折率に近いことが好ましい。屈折率を液浸液に近くするという観点からは、トップコート中にフッ素原子を有することが好ましい。また、透明性・屈折率の観点から薄膜の方が好ましい。
When peeling the top coat, a developer may be used, or a separate release agent may be used. As the release agent, a solvent having a small penetration into the resist film is preferable. It is preferable that the peeling process can be performed with an alkali developer in that the peeling process can be performed simultaneously with the resist film development process. From the viewpoint of peeling with an alkaline developer, the topcoat is preferably acidic, but may be neutral or alkaline from the viewpoint of non-intermixability with the resist film.
The resolution is improved when there is no difference in refractive index between the top coat and the immersion liquid. In the case of using water as the immersion liquid in an ArF excimer laser (wavelength: 193 nm), the top coat for ArF immersion exposure is preferably close to the refractive index of the immersion liquid. From the viewpoint of making the refractive index close to the immersion liquid, it is preferable to have fluorine atoms in the topcoat. A thin film is more preferable from the viewpoint of transparency and refractive index.

トップコートは、レジスト膜と混合せず、さらに液浸液とも混合しないことが好ましい。この観点から、液浸液が水の場合には、トップコートに使用される溶剤は、ネガ型レジスト組成物に使用される溶媒に難溶で、かつ非水溶性の媒体であることが好ましい。さらに、液浸液が有機溶剤である場合には、トップコートは水溶性であっても非水溶性であってもよい。   The top coat is preferably not mixed with the resist film and further not mixed with the immersion liquid. From this viewpoint, when the immersion liquid is water, it is preferable that the solvent used for the top coat is a slightly water-insoluble medium that is hardly soluble in the solvent used for the negative resist composition. Furthermore, when the immersion liquid is an organic solvent, the topcoat may be water-soluble or water-insoluble.

本発明のネガ型レジスト組成物は、多層レジストプロセス(特に3層レジストプロセス)に適用してもよい。多層レジスト法は、以下のプロセスを含むものである。
(a) 被加工基板上に有機材料からなる下層レジスト層を形成する。
(b) 下層レジスト層上に中間層及び放射線照射で架橋もしくは分解する有機材料からなる上層レジスト層を順次積層する。
(c)該上層レジスト層に所定のパターンを形成後、中間層、下層及び基板を順次エッチングする。
中間層としては、一般にオルガノポリシロキサン(シリコーン樹脂)あるいはSiO2塗布液(SOG)が用いられる。下層レジストとしては、適当な有機高分子膜が用いられるが、各種公知のフォトレジストを使用してもよい。たとえば、フジフイルムアーチ社製FHシリーズ、FHiシリーズ或いは住友化学社製PFIシリーズの各シリーズを例示することができる。
下層レジスト層の膜厚は、0.1〜4.0μmであることが好ましく、より好ましくは0.2〜2.0μmであり、特に好ましくは0.25〜1.5μmである。0.1μm以上とすることは、反射防止や耐ドライエッチング性の観点で好ましく、4.0μm以下とすることはアスペクト比や、形成した微細パターンのパターン倒れの観点で好ましい。
The negative resist composition of the present invention may be applied to a multilayer resist process (particularly a three-layer resist process). The multilayer resist method includes the following processes.
(a) A lower resist layer made of an organic material is formed on a substrate to be processed.
(b) On the lower resist layer, an intermediate layer and an upper resist layer made of an organic material that crosslinks or decomposes upon irradiation are sequentially laminated.
(c) After forming a predetermined pattern in the upper resist layer, the intermediate layer, the lower layer and the substrate are sequentially etched.
As the intermediate layer, organopolysiloxane (silicone resin) or SiO 2 coating solution (SOG) is generally used. As the lower layer resist, an appropriate organic polymer film is used, but various known photoresists may be used. For example, each series of the Fuji Film Arch FH series, FHi series, or Sumitomo Chemical PFI series can be illustrated.
The film thickness of the lower resist layer is preferably 0.1 to 4.0 μm, more preferably 0.2 to 2.0 μm, and particularly preferably 0.25 to 1.5 μm. A thickness of 0.1 μm or more is preferable from the viewpoint of antireflection and dry etching resistance, and a thickness of 4.0 μm or less is preferable from the viewpoint of aspect ratio and pattern collapse of the formed fine pattern.

(G)フッ素系及び/又はシリコン系界面活性剤
本発明のネガ型レジスト組成物は、更に界面活性剤を含有することが好ましく、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、シリコン系界面活性剤、フッ素原子と珪素原子の両方を有する界面活性剤)のいずれか、あるいは2種以上を含有することがより好ましい。
(G) Fluorine-based and / or silicon-based surfactant The negative resist composition of the present invention preferably further contains a surfactant, and a fluorine-based and / or silicon-based surfactant (fluorine-based surfactant). , A silicon-based surfactant, a surfactant having both a fluorine atom and a silicon atom), or two or more thereof.

本発明のネガ型レジスト組成物が上記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。
フッ素系及び/又はシリコン系界面活性剤としては、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。
When the negative resist composition of the present invention contains the above-described surfactant, a resist pattern with less adhesion and development defects can be obtained with good sensitivity and resolution when using an exposure light source of 250 nm or less, particularly 220 nm or less. It becomes possible.
Examples of the fluorine-based and / or silicon-based surfactant 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、4430(住友スリーエム(株)製)、メガファックF171、F173、F176、F189、F113、F110、F177、F120、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)、GF−300、GF−150(東亜合成化学(株)製)、サーフロンS−393(セイミケミカル(株)製)、エフトップEF121、EF122A、EF122B、RF122C、EF125M、EF135M、EF351、352、EF801、EF802、EF601((株)ジェムコ製)、PF636、PF656、PF6320、PF6520(OMNOVA社製)、FTX−204D、208G、218G、230G、204D、208D、212D、218、222D((株)ネオス製)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, 4430 (manufactured by Sumitomo 3M Co., Ltd.), MegaFuck F171, F173, F176, F189 , F113, F110, F177, F120, R08 (Dainippon Ink Chemical Co., Ltd.), Surflon S-382, SC101, 102, 103, 104, 105, 106 (Asahi Glass Co., Ltd.), Troisol S-366 (Manufactured by Troy Chemical Co., Ltd.), GF-300, GF-150 (manufactured by Toagosei Chemical Co., Ltd.), Surflon S-393 (manufactured by Seimi Chemical Co., Ltd.), F-top EF121, EF122A, EF122B, RF122C, EF125M , EF135M, EF351, 352, EF801, EF802, EF 01 (manufactured by Gemco), PF636, PF656, PF6320, PF6520 (manufactured by OMNOVA), FTX-204D, 208G, 218G, 230G, 204D, 208D, 212D, 218, 222D (manufactured by Neos) 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。
フルオロ脂肪族基を有する重合体としては、フルオロ脂肪族基を有するモノマーと(ポリ(オキシアルキレン))アクリレート及び/又は(ポリ(オキシアルキレン))メタクリレートとの共重合体が好ましく、不規則に分布しているものでも、ブロック共重合していてもよい。また、ポリ(オキシアルキレン)基としては、ポリ(オキシエチレン)基、ポリ(オキシプロピレン)基、ポリ(オキシブチレン)基などが挙げられ、また、ポリ(オキシエチレンとオキシプロピレンとオキシエチレンとのブロック連結体)やポリ(オキシエチレンとオキシプロピレンとのブロック連結体)など同じ鎖長内に異なる鎖長のアルキレンを有するようなユニットでもよい。さらに、フルオロ脂肪族基を有するモノマーと(ポリ(オキシアルキレン))アクリレート(又はメタクリレート)との共重合体は2元共重合体ばかりでなく、異なる2種以上のフルオロ脂肪族基を有するモノマーや、異なる2種以上の(ポリ(オキシアルキレン))アクリレート(又はメタクリレート)などを同時に共重合した3元系以上の共重合体でもよい。
In addition to the known surfactants described above, the surfactant is derived from a fluoroaliphatic compound produced by a telomerization method (also called telomer method) or an oligomerization method (also called 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.
As the polymer having a fluoroaliphatic group, a copolymer of a monomer having a fluoroaliphatic group and (poly (oxyalkylene)) acrylate and / or (poly (oxyalkylene)) methacrylate is preferable and distributed irregularly. Or may be block copolymerized. Examples of the poly (oxyalkylene) group include a poly (oxyethylene) group, a poly (oxypropylene) group, a poly (oxybutylene) group, and the like, and a poly (oxyethylene, oxypropylene, and oxyethylene group). A unit having different chain lengths in the same chain length, such as a block link) or poly (block link of oxyethylene and oxypropylene) may be used. Furthermore, a copolymer of a monomer having a fluoroaliphatic group and (poly (oxyalkylene)) acrylate (or methacrylate) is not only a binary copolymer but also a monomer having two or more different fluoroaliphatic groups, Further, it may be a ternary or higher copolymer obtained by simultaneously copolymerizing two or more different (poly (oxyalkylene)) acrylates (or methacrylates).

例えば、市販の界面活性剤として、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、C37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 3 F 7 group and (poly (oxy) And a copolymer of (ethylene)) acrylate (or methacrylate) and (poly (oxypropylene)) acrylate (or methacrylate).

また、本発明では、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使用することもできる。具体的には、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンセチルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル等のポリオキシエチレンアルキルエーテル類、ポリオキシエチレンオクチルフェノールエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェノールエーテル等のポリオキシエチレンアルキルアリルエーテル類、ポリオキシエチレン・ポリオキシプロピレンブロックコポリマー類、ソルビタンモノラウレート、ソルビタンモノパルミテート、ソルビタンモノステアレート、ソルビタンモノオレエート、ソルビタントリオレエート、ソルビタントリステアレート等のソルビタン脂肪酸エステル類、ポリオキシエチレンソルビタンモノラウレート、ポリオキシエチレンソルビタンモノパルミテ−ト、ポリオキシエチレンソルビタンモノステアレート、ポリオキシエチレンソルビタントリオレエート、ポリオキシエチレンソルビタントリステアレート等のポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル類等のノニオン系界面活性剤等を挙げることができる。   In the present invention, other surfactants other than fluorine-based and / or silicon-based surfactants can also be used. Specifically, polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene stearyl ether, polyoxyethylene cetyl ether, polyoxyethylene alkyl ethers such as polyoxyethylene oleyl ether, polyoxyethylene octylphenol ether, polyoxyethylene nonylphenol ether, etc. Sorbitans such as polyoxyethylene alkyl allyl ethers, polyoxyethylene / polyoxypropylene block copolymers, sorbitan monolaurate, sorbitan monopalmitate, sorbitan monostearate, sorbitan monooleate, sorbitan trioleate, sorbitan tristearate Fatty acid esters, polyoxyethylene sorbitan monolaurate, polyoxyethylene sorbitan monopal Te - DOO, polyoxyethylene sorbitan monostearate, polyoxyethylene sorbitan trioleate, may be mentioned polyoxyethylene sorbitan tristearate nonionic surfactants of polyoxyethylene sorbitan fatty acid esters such as such.

これらの界面活性剤は単独で使用してもよいし、また、いくつかの組み合わせで使用してもよい。   These surfactants may be used alone or in several combinations.

界面活性剤の使用量は、レジスト組成物全量(溶剤を除く)に対して、好ましくは0.01〜10質量%、より好ましくは0.1〜5質量%である。   The amount of the surfactant used is preferably 0.01 to 10% by mass, more preferably 0.1 to 5% by mass, based on the total amount of the resist composition (excluding the solvent).

(H)有機溶剤
本発明のネガ型レジスト組成物は、上記の成分を所定の有機溶剤に溶解して用いる。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、メトキシブタノール、テトラヒドロフラン等を挙げることができる。
(H) Organic solvent The negative resist composition of the present invention is used by dissolving the above components in a predetermined organic solvent. 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, dimethylsulfoxide, N-methylpyrrolidone, methoxybutanol, tetrahydrofuran, etc. It can be mentioned.

本発明においては、有機溶剤として構造中に水酸基を有する溶剤と、水酸基を有さない溶剤とを混合した混合溶剤を使用してもよい。   In this invention, you may use the mixed solvent which mixed the solvent which has a hydroxyl group in a structure, and the solvent which does not have a hydroxyl group as an organic solvent.

水酸基を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、乳酸エチルが好ましい。   Examples of the solvent having 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. Propylene glycol monomethyl ether and ethyl lactate are preferred.

水酸基を有さない溶剤としては、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−ヘプタノンがより好ましい。
水酸基を有する溶剤と水酸基を有さない溶剤との混合比(質量比)は、好ましくは1/99〜99/1、より好ましくは10/90〜90/10、更により好ましくは20/80〜60/40である。水酸基を有さない溶剤を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。)
Examples of the solvent having no hydroxyl group include propylene glycol monomethyl ether acetate, ethyl ethoxypropionate, 2-heptanone, γ-butyrolactone, cyclohexanone, butyl acetate, N-methylpyrrolidone, N, N-dimethylacetamide, dimethyl sulfoxide. Among these, propylene glycol monomethyl ether acetate, ethyl ethoxypropionate, 2-heptanone, γ-butyrolactone, cyclohexanone, and butyl acetate are preferable, propylene glycol monomethyl ether acetate, ethyl ethoxypropionate 2-heptanone is more preferable.
The mixing ratio (mass ratio) of the solvent having a hydroxyl group and the solvent having no hydroxyl group is preferably 1/99 to 99/1, more preferably 10/90 to 90/10, and even more preferably 20/80 to 60/40. A mixed solvent containing 50% by mass or more of a solvent having no hydroxyl group is particularly preferable from the viewpoint of coating uniformity. )

(I)使用方法
本発明のネガ型レジスト組成物は、解像力向上の観点から、膜厚30〜250nmで使用されることが好ましく、より好ましくは、膜厚30〜200nmで使用されることが好ましい。ネガ型レジスト組成物中の固形分濃度を適切な範囲に設定して適度な粘度をもたせ、塗布性、製膜性を向上させることにより、このような膜厚とすることができる。
(I) Method of Use The negative resist composition of the present invention is preferably used at a film thickness of 30 to 250 nm, more preferably at a film thickness of 30 to 200 nm, from the viewpoint of improving resolution. . Such a film thickness can be obtained by setting the solid content concentration in the negative resist composition to an appropriate range to give an appropriate viscosity and improving the coating property and film forming property.

ネガ型レジスト組成物中の全固形分濃度は、一般的には1〜10質量%、より好ましくは1〜8質量%、さらに好ましくは1〜6質量%である。   The total solid concentration in the negative resist composition is generally 1 to 10% by mass, more preferably 1 to 8% by mass, and further preferably 1 to 6% by mass.

本発明のネガ型レジスト組成物は、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。   The negative resist 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、ネガ型レジスト組成物を精密集積回路素子の製造に使用されるような基板(例:シリコン/二酸化シリコン被覆)上にスピナー、コーター等の適当な塗布方法により塗布、乾燥し、レジスト膜を形成する。
当該レジスト膜に、所定のマスクを通して活性光線又は放射線を照射し、現像、リンスする。活性光線又は放射線を照射後にベーク工程を入れても良い。これにより良好なパターンを得ることができる。
For example, a negative resist composition is applied onto a substrate (eg, silicon / silicon dioxide coating) used for manufacturing a precision integrated circuit element by an appropriate application method such as a spinner or a coater, and dried to form a resist film. Form.
The resist film is irradiated with actinic rays or radiation through a predetermined mask, and developed and rinsed. A baking step may be added after irradiation with actinic rays or radiation. Thereby, a good pattern can be obtained.

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、特に好ましくは1〜200nm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)、電子ビームであり、特にArFエキシマレーザー(193nm)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., preferably 250 nm or less, more preferably 220 nm or less, particularly preferably 1 to 1. Far-ultraviolet light having a wavelength of 200 nm, 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), and electron beam are preferable, and ArF excimer laser (193 nm) is particularly preferable.

レジスト膜を形成する前に、基板上に予め反射防止膜を塗設してもよい。   Before forming the resist film, an antireflection film may be coated on the substrate in advance.

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。   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.

現像工程では、アルカリ現像液を次のように用いる。ネガ型レジスト組成物のアルカリ現像液としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、ケイ酸ナトリウム、メタケイ酸ナトリウム、アンモニア水等の無機アルカリ類、エチルアミン、n−プロピルアミン等の第一アミン類、ジエチルアミン、ジ−n−ブチルアミン等の第二アミン類、トリエチルアミン、メチルジエチルアミン等の第三アミン類、ジメチルエタノールアミン、トリエタノールアミン等のアルコールアミン類、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド等の第四級アンモニウム塩、ピロール、ピヘリジン等の環状アミン類等のアルカリ性水溶液を使用することができる。   In the development step, an alkaline developer is used as follows. Examples of the alkali developing solution for the negative resist composition include sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, sodium silicate, sodium metasilicate, aqueous ammonia and other primary alkalis such as ethylamine and n-propylamine. Secondary amines such as diethylamine and di-n-butylamine, tertiary amines such as triethylamine and methyldiethylamine, alcohol amines such as dimethylethanolamine and triethanolamine, tetramethylammonium hydroxide, tetraethylammonium hydroxide Alkaline aqueous solutions of cyclic amines such as quaternary ammonium salts such as pyrrole and pihelidine can be used.

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。   Furthermore, alcohols and surfactants can be added in appropriate amounts to the alkaline developer.

アルカリ現像液のアルカリ濃度は、好ましくは0.1〜20質量%である。
アルカリ現像液のpHは、好ましくは10.0〜15.0である。
さらに、上記アルカリ性水溶液にアルコール類、界面活性剤を適当量添加して使用することもできる。
The alkali concentration of the alkali developer is preferably from 0.1 to 20% by mass.
The pH of the alkaline developer is preferably 10.0 to 15.0.
Furthermore, alcohols and surfactants can be added in appropriate amounts to the alkaline aqueous solution.

リンス液としては、純水を使用し、界面活性剤を適当量添加して使用することもできる。
また、現像処理または、リンス処理の後に、パターン上に付着している現像液またはリンス液を超臨界流体により除去する処理を行うことができる。
As the rinsing liquid, pure water can be used, and an appropriate amount of a surfactant can be added.
In addition, after the developing process or the rinsing process, a process of removing the developing solution or the rinsing liquid adhering to the pattern with a supercritical fluid can be performed.

以下に実施例により本発明を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。   The present invention will be described below with reference to examples, but the present invention is not limited thereto.

合成例1(下記モノマーの合成)
1,5−ジヒドロキシナフタレン30.5g、トリエチルアミン38.5g、THF1000mLを3つ口フラスコに入れ、0℃に冷却した。これにメタクリル酸クロライド23.9gを30分かけて滴下した。滴下終了後、室温に戻し30分攪拌した。反応液に2MHCl水溶液500mLを加え、酢酸エチル800mLで抽出し、硫酸マグネシウムで乾燥後、ロータリーエバポレーターで溶媒を留去した。得られた反応物を100mLのアセトンに溶解させ、ヘキサン1000mLを加えた。生じた沈殿を濾過により除き、カラムクロマトグラフィー(酢酸エチル/ヘキサン=20/80:体積比)で精製し下記モノマー3.8gを得た。
Synthesis Example 1 (Synthesis of the following monomers)
1,5-Dihydroxynaphthalene (30.5 g), triethylamine (38.5 g), and THF (1000 mL) were placed in a three-necked flask and cooled to 0 ° C. To this was added dropwise 23.9 g of methacrylic acid chloride over 30 minutes. After completion of the dropwise addition, the mixture was returned to room temperature and stirred for 30 minutes. To the reaction solution, 500 mL of 2M HCl aqueous solution was added, extracted with 800 mL of ethyl acetate, dried over magnesium sulfate, and then the solvent was distilled off with a rotary evaporator. The obtained reaction product was dissolved in 100 mL of acetone, and 1000 mL of hexane was added. The resulting precipitate was removed by filtration and purified by column chromatography (ethyl acetate / hexane = 20/80: volume ratio) to obtain 3.8 g of the following monomer.

Figure 2009251392
Figure 2009251392

合成例2(下記モノマーの合成)
メタクリル酸2−アミノエチル塩酸塩29.9g、トリエチルアミン36.6g、塩化メチレン495mLを3つ口フラスコに入れ1時間攪拌した。これにメタンスルホニルクロライド22.8gを1時間かけて滴下した。滴下終了後、室温にて2時間攪拌した。反応混合物に2MHCL水溶液500mLを加え、酢酸エチル200mLで抽出し、有機層を硫酸マグネシウムで乾燥後、ロータリーエバポレーターで溶媒を留去した。えられた生成物をカラムクロマトグラフィー(酢酸エチル/ヘキサン=30/70:体積比)で精製することで、下記モノマーを37.2g得た。
Synthesis Example 2 (Synthesis of the following monomers)
29.9 g of 2-aminoethyl methacrylate hydrochloride, 36.6 g of triethylamine, and 495 mL of methylene chloride were placed in a three-necked flask and stirred for 1 hour. To this, 22.8 g of methanesulfonyl chloride was added dropwise over 1 hour. After completion of dropping, the mixture was stirred at room temperature for 2 hours. 500 mL of 2M HCl aqueous solution was added to the reaction mixture, and the mixture was extracted with 200 mL of ethyl acetate. The organic layer was dried over magnesium sulfate, and then the solvent was distilled off with a rotary evaporator. The obtained product was purified by column chromatography (ethyl acetate / hexane = 30/70: volume ratio) to obtain 37.2 g of the following monomer.

Figure 2009251392
Figure 2009251392

合成例3(下記モノマーの合成)
メタクリル酸2−アミノエチル塩酸塩10g、トリエチルアミン12.1gを3つ口フラスコに入れ1時間攪拌した。これにトリフルオロメチルメタンスルホニルクロライド10.2gを30分かけて滴下した。滴下終了後10時間攪拌した。反応混合物にジイソプロピルエーテル150mLを加え、生じた沈殿を濾過により除いた。濾液に0.5MHCl200mLを加え、炭酸水素ナトリウム水溶液100mLで洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥後、ロータリーエバポレーターで溶媒を留去した。得られた生成物から再結晶(クロロホルム/ヘキサン=50/50)により、精製して、下記モノマーを6.8gを得た。
Synthesis Example 3 (Synthesis of the following monomers)
10 g of 2-aminoethyl methacrylate and 12.1 g of triethylamine were placed in a three-necked flask and stirred for 1 hour. To this was added dropwise 10.2 g of trifluoromethylmethanesulfonyl chloride over 30 minutes. After completion of the dropwise addition, the mixture was stirred for 10 hours. 150 mL of diisopropyl ether was added to the reaction mixture, and the resulting precipitate was removed by filtration. To the filtrate, 200 mL of 0.5 M HCl was added, washed with 100 mL of an aqueous sodium bicarbonate solution, dried over magnesium sulfate, and then the solvent was distilled off with a rotary evaporator. The obtained product was purified by recrystallization (chloroform / hexane = 50/50) to obtain 6.8 g of the following monomer.

Figure 2009251392
Figure 2009251392

合成例4(下記モノマーの合成)
メタクリルアミド34.5g、トリエチルアミン68.3g、THF65mLを3つ口フラスコに入れ、0℃に冷却した。これに、カンファースルホニルクロライド66.2gをTHF100mLに溶解させた溶液を1時間かけて滴下した。滴下終了後、室温に戻し1時間攪拌した。反応溶液に2MHCl水溶液500mLを加え、酢酸エチル350mLで抽出し、ロータリーエバポレーターで溶媒を留去した。反応物を酢酸エチル375mLに溶解させ、0℃に冷却した。これに2M水酸化ナトリウム水溶液400mLを加え、HCl水溶液を用いて中和、生じた沈殿を濾別した。濾別した固体を酢酸エチル500mLに溶かし、1MHCl水溶液250mLと純水250mLで洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥後、ロータリーエバポレーターで溶媒を留去することで、下記モノマー50.1gを得た。
Synthesis Example 4 (Synthesis of the following monomers)
34.5 g of methacrylamide, 68.3 g of triethylamine, and 65 mL of THF were placed in a three-necked flask and cooled to 0 ° C. To this, a solution prepared by dissolving 66.2 g of camphorsulfonyl chloride in 100 mL of THF was added dropwise over 1 hour. After completion of dropping, the mixture was returned to room temperature and stirred for 1 hour. 500 mL of 2M HCl aqueous solution was added to the reaction solution, extracted with 350 mL of ethyl acetate, and the solvent was distilled off with a rotary evaporator. The reaction was dissolved in 375 mL of ethyl acetate and cooled to 0 ° C. To this was added 400 mL of 2M aqueous sodium hydroxide solution, neutralized with aqueous HCl solution, and the resulting precipitate was filtered off. The solid separated by filtration was dissolved in 500 mL of ethyl acetate, washed with 250 mL of 1M HCl aqueous solution and 250 mL of pure water, dried over magnesium sulfate, and then the solvent was distilled off with a rotary evaporator to obtain 50.1 g of the following monomer.

Figure 2009251392
Figure 2009251392

合成例5(下記モノマーの合成)
1−ヒドロキエチルメタクリレート13.0g、トリエチルアミン19.3g、テトラヒドロフラン450mLを3つ口フラスコに入れ、0℃に冷却した。これにジケテン16.0gを30分かけて滴下した。滴下終了後、室温にて1時間攪拌した。反応混合物に1MHCL水溶液600mLを加え、酢酸エチル600mLで抽出し、有機層を硫酸マグネシウムで乾燥後、ロータリーエバポレーターで溶媒を留去した。得られた生成物をカラムクロマトグラフィー(酢酸エチル/ヘキサン=10/90:体積比)で精製することで、下記モノマー10.3g得た。
Synthesis Example 5 (Synthesis of the following monomers)
13.0 g of 1-hydroxyethyl methacrylate, 19.3 g of triethylamine, and 450 mL of tetrahydrofuran were placed in a three-necked flask and cooled to 0 ° C. Diketene 16.0g was dripped at this over 30 minutes. After completion of dropping, the mixture was stirred at room temperature for 1 hour. 600 mL of 1M HCl aqueous solution was added to the reaction mixture, extraction was performed with 600 mL of ethyl acetate, the organic layer was dried over magnesium sulfate, and then the solvent was distilled off with a rotary evaporator. The obtained product was purified by column chromatography (ethyl acetate / hexane = 10/90: volume ratio) to obtain 10.3 g of the following monomer.

Figure 2009251392
Figure 2009251392

合成例6 樹脂(1)の合成
窒素気流下、シクロヘキサノン8.8gを3つ口フラスコに入れ、これを80℃に加熱した。これに、ヒドロキシエチルメタクリレート2.6g、3−ヒドロキシアダマンチル−1−メタクリレート11.8g、メタクリル酸2.6g、重合開始剤V−60(和光純薬製)をモノマーに対し13mol%をシクロヘキサノン79gに溶解させた溶液を6時間かけて滴下した。滴下終了後、さらに80℃で2時間反応させた。反応液を放冷後メタノール900m/水100mlの混合液に20分かけて滴下し、析出した粉体をろ取、乾燥すると、樹脂(1)が15g得られた。得られた樹脂(1)の重量平均分子量は、標準ポリスチレン換算で10000、分散度(Mw/Mn)は1.7であった。
Synthesis Example 6 Synthesis of Resin (1) Under a nitrogen stream, 8.8 g of cyclohexanone was placed in a three-necked flask and heated to 80 ° C. To this, 2.6 g of hydroxyethyl methacrylate, 11.8 g of 3-hydroxyadamantyl-1-methacrylate, 2.6 g of methacrylic acid, and 13 mol% of the polymerization initiator V-60 (manufactured by Wako Pure Chemical Industries) to 79 g of cyclohexanone. The dissolved solution was added dropwise over 6 hours. After completion of the dropping, the reaction was further carried out at 80 ° C. for 2 hours. The reaction mixture was allowed to cool and then added dropwise over 20 minutes to a mixture of methanol 900 m / water 100 ml. The precipitated powder was collected by filtration and dried, yielding 15 g of Resin (1). The weight average molecular weight of the obtained resin (1) was 10,000 in terms of standard polystyrene, and the dispersity (Mw / Mn) was 1.7.

合成例7 樹脂16の合成
窒素気流下、PGME(プロピレングリコールモノメチルエーテル)62.2gを3つ口フラスコに入れ、これを80℃に加熱した。これにモノマー(M1)5.3g、モノマー(M2)2.5g、モノマー(M3)20.8g、モノマー(M4)2.8gと、重合開始剤V−601(和光純薬製)をモノマーに対し12mol%とをPGME115.6g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時間反応させた。反応液を放冷後、4-ヒドロキシ-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン1-オキシル フリーラジカル(東京化成製)17.2mg、1,8‐ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデカ‐7‐エン26.6gを加え、室温で8時間攪拌した。反応終了後、水1780gに20分かけて滴下し、析出した粉体をろ取した。ろ取した粉体をPGME177gに再溶解し、この溶液をヘキサン2700ml/酢酸エチル300mlの混合液に20分かけて滴下し、析出した粉体をろ取、乾燥すると23.5g得られた。得られた樹脂の重量平均分子量は、GPC測定による標準ポリスチレン換算で5200、分散度(Mw/Mn)は1.5であった。
Synthesis Example 7 Synthesis of Resin 16 Under a nitrogen stream, 62.2 g of PGME (propylene glycol monomethyl ether) was placed in a three-necked flask and heated to 80 ° C. Monomer (M1) 5.3 g, monomer (M2) 2.5 g, monomer (M3) 20.8 g, monomer (M4) 2.8 g, and polymerization initiator V-601 (manufactured by Wako Pure Chemical Industries) were used as monomers. On the other hand, a solution obtained by dissolving 12 mol% in 115.6 g of PGME was added dropwise over 6 hours. After completion of the dropping, the reaction was further carried out at 80 ° C. for 2 hours. After allowing the reaction solution to cool, 4-hydroxy-2,2,6,6-tetramethylpiperidine 1-oxyl free radical (Tokyo Kasei) 17.2 mg, 1,8-diazabicyclo [5.4.0] undeca- 7-ene 26.6g was added and it stirred at room temperature for 8 hours. After completion of the reaction, the mixture was added dropwise to 1780 g of water over 20 minutes, and the precipitated powder was collected by filtration. The powder collected by filtration was redissolved in 177 g of PGME, this solution was added dropwise to a mixed solution of hexane 2700 ml / ethyl acetate 300 ml over 20 minutes, and the precipitated powder was collected by filtration and dried to obtain 23.5 g. The weight average molecular weight of the obtained resin was 5200 in terms of standard polystyrene by GPC measurement, and the dispersity (Mw / Mn) was 1.5.

Figure 2009251392
Figure 2009251392

合成例8 樹脂17の合成
窒素気流下、モノマー(M5)5.9g、モノマー(M6)7.1g、モノマー(M7)12.4g、モノマー(M8)1.9gとを、PGME578.8gに溶解させ、これをを75℃に加熱した。これに重合開始剤V−65(和光純薬製)をモノマーに対し2.0mol%を加え75℃で2時間反応させた。反応液を放冷後、水6060gに20分かけて滴下し、析出した粉体をろ取した。ろ取した粉体をPGME600gに再溶解し、この溶液を水6000gに20分かけて滴下し、析出した粉体をろ取、乾燥すると17.2g得られた。得られた樹脂の重量平均分子量は、GPC測定による標準ポリスチレン換算で6800、分散度(Mw/Mn)は1.7であった。
Synthesis Example 8 Synthesis of Resin 17 Under a nitrogen stream, 5.9 g of monomer (M5), 7.1 g of monomer (M6), 12.4 g of monomer (M7), and 1.9 g of monomer (M8) were dissolved in 578.8 g of PGME. This was heated to 75 ° C. A polymerization initiator V-65 (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added to the monomer in an amount of 2.0 mol% and reacted at 75 ° C. for 2 hours. The reaction solution was allowed to cool and then added dropwise to 6060 g of water over 20 minutes, and the precipitated powder was collected by filtration. The powder collected by filtration was redissolved in 600 g of PGME, this solution was dropped into 6000 g of water over 20 minutes, and the precipitated powder was collected by filtration and dried to obtain 17.2 g. The weight average molecular weight of the obtained resin was 6800 in terms of standard polystyrene by GPC measurement, and the dispersity (Mw / Mn) was 1.7.

Figure 2009251392
Figure 2009251392

合成例9 樹脂18の合成
窒素気流下、PGME(プロピレングリコールモノメチルエーテル)62.9gを3つ口フラスコに入れ、これを80℃に加熱した。これにモノマー(M9)11.1g、モノマー(M2)3.0g、モノマー(M10)10.9g、モノマー(M4)6.4gと、重合開始剤V−601(和光純薬製)をモノマーに対し13mol%とをPGME115.3gに溶解させた溶液を6時間かけて滴下した。滴下終了後、さらに80℃で2時間反応させた。反応液を放冷後、4-ヒドロキシ-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン1-オキシル フリーラジカル(東京化成製)25.8mg、1,8‐ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデカ‐7‐エン22.8gを加え、室温で8時間攪拌した。反応終了後、水2130gに20分かけて滴下し、析出した粉体をろ取した。ろ取した粉体をPGME177gに再溶解し、この溶液をヘキサン2700ml/酢酸エチル300mlの混合液に20分かけて滴下し、析出した粉体をろ取、乾燥すると21.9g得られた。得られた樹脂の重量平均分子量は、GPC測定による標準ポリスチレン換算で4400、分散度(Mw/Mn)は1.4であった。
Synthesis Example 9 Synthesis of Resin 18 Under a nitrogen stream, 62.9 g of PGME (propylene glycol monomethyl ether) was placed in a three-necked flask and heated to 80 ° C. Monomer (M9) 11.1 g, monomer (M2) 3.0 g, monomer (M10) 10.9 g, monomer (M4) 6.4 g, and polymerization initiator V-601 (manufactured by Wako Pure Chemical Industries) were used as monomers. On the other hand, a solution prepared by dissolving 13 mol% in 115.3 g of PGME was added dropwise over 6 hours. After completion of the dropping, the reaction was further carried out at 80 ° C. for 2 hours. After allowing the reaction solution to cool, 25.8 mg of 4-hydroxy-2,2,6,6-tetramethylpiperidine 1-oxyl free radical (manufactured by Tokyo Chemical Industry), 1,8-diazabicyclo [5.4.0] undeca- 7-ene 22.8g was added and it stirred at room temperature for 8 hours. After completion of the reaction, the mixture was added dropwise to 2130 g of water over 20 minutes, and the precipitated powder was collected by filtration. The powder collected by filtration was redissolved in 177 g of PGME, and this solution was dropped into a mixed solution of hexane 2700 ml / ethyl acetate 300 ml over 20 minutes. The precipitated powder was collected by filtration and dried to obtain 21.9 g. The weight average molecular weight of the obtained resin was 4400 in terms of standard polystyrene by GPC measurement, and the dispersity (Mw / Mn) was 1.4.

Figure 2009251392
Figure 2009251392

合成例10 樹脂21の合成
窒素気流下、PGME(プロピレングリコールモノメチルエーテル)60.2gを3つ口フラスコに入れ、これを80℃に加熱した。これにモノマー(M12)10.5g、モノマー(M2)14.4g、モノマー(M3)4.1g、モノマー(M13)1.4gと、重合開始剤V−601(和光純薬製)をモノマーに対し14mol%とをPGME111.8gに溶解させた溶液を6時間かけて滴下した。滴下終了後、さらに80℃で2時間反応させた。反応液を放冷後、4-ヒドロキシ-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン1-オキシル フリーラジカル(東京化成製)66.2mg、テトラエチルアンモニウムブロミド0.33g、グリシジルメタクリレート2.7gを加え、90℃で9時間攪拌した。反応終了後、水2080gに20分かけて滴下し、析出した粉体をろ取した。ろ取した粉体をPGME170gに再溶解し、この溶液をヘキサン2700ml/酢酸エチル300mlの混合液に20分かけて滴下し、析出した粉体をろ取、乾燥すると24.6g得られた。得られた樹脂の重量平均分子量は、GPC測定による標準ポリスチレン換算で4200、分散度(Mw/Mn)は1.6であった。
Synthesis Example 10 Synthesis of Resin 21 Under a nitrogen stream, 60.2 g of PGME (propylene glycol monomethyl ether) was placed in a three-necked flask and heated to 80 ° C. Monomer (M12) 10.5 g, monomer (M2) 14.4 g, monomer (M3) 4.1 g, monomer (M13) 1.4 g, and polymerization initiator V-601 (manufactured by Wako Pure Chemical Industries) were used as monomers. On the other hand, a solution prepared by dissolving 14 mol% in 111.8 g of PGME was dropped over 6 hours. After completion of the dropping, the reaction was further carried out at 80 ° C. for 2 hours. After allowing the reaction liquid to cool, 66.2 mg of 4-hydroxy-2,2,6,6-tetramethylpiperidine 1-oxyl free radical (manufactured by Tokyo Chemical Industry), 0.33 g of tetraethylammonium bromide, and 2.7 g of glycidyl methacrylate were added. , And stirred at 90 ° C. for 9 hours. After completion of the reaction, the mixture was added dropwise to 2080 g of water over 20 minutes, and the precipitated powder was collected by filtration. The powder collected by filtration was redissolved in 170 g of PGME, and this solution was dropped into a mixed solution of hexane 2700 ml / ethyl acetate 300 ml over 20 minutes. The precipitated powder was collected by filtration and dried to obtain 24.6 g. The weight average molecular weight of the obtained resin was 4200 in terms of standard polystyrene by GPC measurement, and the dispersity (Mw / Mn) was 1.6.

Figure 2009251392
Figure 2009251392

他の樹脂についても同様の手法を用いて合成した。重量平均分子量は、重合開始剤の量を変更することで調整した。   Other resins were synthesized using the same method. The weight average molecular weight was adjusted by changing the amount of the polymerization initiator.

Figure 2009251392
Figure 2009251392

Figure 2009251392
Figure 2009251392

Figure 2009251392
Figure 2009251392

Figure 2009251392
Figure 2009251392

Figure 2009251392
Figure 2009251392

<レジスト調製>
下記表に示す成分を溶剤に溶解させ、それぞれについて固形分濃度6質量%の溶液を調製し、これを0.1μmのポアサイズを有するポリエチレンフィルターで濾過してネガ型レジスト溶液を調製した。調製したネガ型レジスト組成物を下記の方法で評価し、結果を下記表に示した。尚、表における各成分について、複数使用した場合の比は質量比である。
<Resist preparation>
The components shown in the following table were dissolved in a solvent, and a solution with a solid content concentration of 6% by mass was prepared for each, and this was filtered through a polyethylene filter having a pore size of 0.1 μm to prepare a negative resist solution. The prepared negative resist composition was evaluated by the following method, and the results are shown in the following table. In addition, about each component in a table | surface, ratio when using two or more is mass ratio.

評価方法
シリコンウエハー上に有機反射防止膜ARC29A(日産化学社製)を塗布し、205℃で、60秒間ベークを行い、78nmの反射防止膜を形成した。その上に調製したポジ型レジスト組成物を塗布し、120℃で、60秒間ベークを行い、200nmのレジスト膜を形成した。得られたウェハーをArFエキシマレーザースキャナー(ASML社製 PAS5500/1100、NA0.75)を用い、6%ハーフトーンマスクを通して露光を行い、100℃でウェハーを60秒間加熱し、室温まで冷却した。 室温まで冷却し、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド水溶液(2.38質量%)で30秒間現像し、純水でリンスした後、スピン乾燥して100nmの1:1ラインアンドスペースのレジストパターンを得た。
Evaluation Method An organic antireflection film ARC29A (Nissan Chemical Co., Ltd.) was applied on a silicon wafer, and baked at 205 ° C. for 60 seconds to form a 78 nm antireflection film. The positive resist composition prepared thereon was applied and baked at 120 ° C. for 60 seconds to form a 200 nm resist film. The obtained wafer was exposed using an ArF excimer laser scanner (PAS5500 / 1100, manufactured by ASML, NA0.75) through a 6% halftone mask, and the wafer was heated at 100 ° C. for 60 seconds and cooled to room temperature. The mixture was cooled to room temperature, developed with an aqueous tetramethylammonium hydroxide solution (2.38 mass%) for 30 seconds, rinsed with pure water, and then spin-dried to obtain a 100 nm 1: 1 line and space resist pattern.

<膜減り量>
このレジストパターンの高さを日立社製断面SEM S4800で観察し、100nmパターンの膜厚とし、塗布膜厚200nmからこの値を引いた値を膜減り量とした。
<倒れ前寸法>
また、露光量を減少させて100nmの1:1ラインアンドスペースのライン部を細くさせていった場合に、パターンが倒れ始める寸法を倒れ前寸法とした。
結果を以下に示す。
<Membrane loss>
The height of the resist pattern was observed with a cross section SEM S4800 manufactured by Hitachi, and the film thickness was 100 nm, and the value obtained by subtracting this value from the coating film thickness 200 nm was used as the film reduction amount.
<Dimension before collapse>
In addition, when the exposure amount was reduced to make the 100 nm 1: 1 line and space line portion thinner, the dimension at which the pattern started to collapse was defined as the dimension before collapse.
The results are shown below.

Figure 2009251392
Figure 2009251392

表で記載の略号は下記内容を示す。   The abbreviations listed in the table indicate the following contents.

〔(D)ラジカル重合性化合物〕

Figure 2009251392
[(D) Radical polymerizable compound]
Figure 2009251392

〔(C2)ラジカル発生剤〕

Figure 2009251392
[(C2) radical generator]
Figure 2009251392

〔(C1)化合物〕

Figure 2009251392
[(C1) compound]
Figure 2009251392

〔架橋剤(B)〕

Figure 2009251392
[Crosslinking agent (B)]
Figure 2009251392

〔塩基性化合物〕
DIA:2,6−ジイソプロピルアニリン
TPA:トリペンチルアミン
PEA:N−フェニルジエタノールアミン
TOA:トリオクチルアミン
PBI:2−フェニルベンゾイミダゾール
[Basic compounds]
DIA: 2,6-diisopropylaniline TPA: tripentylamine PEA: N-phenyldiethanolamine TOA: trioctylamine PBI: 2-phenylbenzimidazole

〔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)
W−5:PF656(OMNOVA社製、フッ素系)
W−6:PF6320(OMNOVA社製、フッ素系)
[Surfactant]
W-1: MegaFuck F176 (Dainippon Ink Chemical Co., Ltd.) (Fluorine)
W-2: Megafuck R08 (Dainippon Ink Chemical Co., Ltd.) (fluorine and silicon)
W-3: Polysiloxane polymer KP-341 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) (silicon-based)
W-4: Troisol S-366 (manufactured by Troy Chemical Co., Ltd.)
W-5: PF656 (manufactured by OMNOVA, fluorine-based)
W-6: PF6320 (manufactured by OMNOVA, fluorine-based)

〔溶剤〕
A1:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート
A2:シクロヘキサノン
B1:プロピレングリコールモノメチルエーテル
B2:乳酸エチル
B3:γ−ブチロラクトン
〔solvent〕
A1: Propylene glycol monomethyl ether acetate A2: Cyclohexanone B1: Propylene glycol monomethyl ether B2: Ethyl lactate B3: γ-Butyrolactone

Claims (9)

(A)アルカリ可溶性樹脂、
(B)酸の作用によりアルカリ可溶性樹脂を架橋する架橋剤、
(C1)活性光線又は放射線の照射により架橋反応を進行させる化合物、
(C2)光ラジカル発生剤、
(D)ラジカル重合性基を有する化合物、
を含有することを特徴とするネガ型レジスト組成物。
(A) an alkali-soluble resin,
(B) a crosslinking agent that crosslinks the alkali-soluble resin by the action of an acid,
(C1) a compound that causes a crosslinking reaction to proceed by irradiation with actinic rays or radiation,
(C2) a photo radical generator,
(D) a compound having a radical polymerizable group,
A negative resist composition comprising:
(A)成分のアルカリ可溶性樹脂がアルカリ可溶性基として、フッ素置換アルコール構造を含む有機基、スルホンアミド構造を含む有機基、ジカルボニルメチレン構造を含む有機基、または、ナフトール構造を含む有機基を有することを特徴とする請求項1のネガ型レジスト組成物。   The alkali-soluble resin of component (A) has an organic group containing a fluorine-substituted alcohol structure, an organic group containing a sulfonamide structure, an organic group containing a dicarbonylmethylene structure, or an organic group containing a naphthol structure as an alkali-soluble group. The negative resist composition according to claim 1, wherein: (A)アルカリ可溶性樹脂が、側鎖に単環又は多環式の脂環式構造を有することを特徴とする請求項1または2のネガ型レジスト組成物。   (A) The negative resist composition according to claim 1 or 2, wherein the alkali-soluble resin has a monocyclic or polycyclic alicyclic structure in the side chain. 活性光線又は放射線の照射により(C1)成分からpKaが−8以下の酸が発生することを特徴とする、請求項1〜3のいずれかのネガ型レジスト組成物。   The negative resist composition according to claim 1, wherein an acid having a pKa of −8 or less is generated from the component (C1) by irradiation with actinic rays or radiation. 活性光線又は放射線の照射により(C1)成分からフッ素化されたスルホンイミド酸が発生することを特徴とする請求項4のネガ型レジスト組成物。   5. The negative resist composition according to claim 4, wherein fluorinated sulfonimide acid is generated from the component (C1) upon irradiation with actinic rays or radiation. 活性光線又は放射線の照射により(C1)成分からフッ素化されたスルホンメチド酸化合物が発生することを特徴とする請求項4のネガ型レジスト組成物。   The negative resist composition according to claim 4, wherein a fluorinated sulfonemethic acid compound is generated from the component (C1) upon irradiation with actinic rays or radiation. (D)ラジカル重合性基を有する化合物が、ラジカル重合性基を複数有する化合物であることを特徴とする、請求項1〜6のいずれかに記載のネガ型レジスト組成物。   (D) The negative resist composition according to claim 1, wherein the compound having a radical polymerizable group is a compound having a plurality of radical polymerizable groups. (B)成分の架橋剤が、下記一般式(CLNM−1)で表される部分構造を2個以上有する化合物であることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載のネガ型レジスト組成物。
Figure 2009251392
一般式(CLNM−1)に於いて、
NM1は、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基又はオキソアルキル基を表す。
The negative resist according to any one of claims 1 to 7, wherein the crosslinking agent of component (B) is a compound having two or more partial structures represented by the following general formula (CLNM-1). Composition.
Figure 2009251392
In the general formula (CLNM-1),
R NM1 represents a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group or an oxoalkyl group.
請求項1〜8のいずれかに記載のネガ型レジスト組成物を塗布し、露光した後、現像してレジストパターンを形成することを特徴とするレジストパターン形成方法。   A resist pattern forming method comprising applying the negative resist composition according to claim 1, exposing the resist composition, and developing the resist pattern to form a resist pattern.
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