JP2009258506A - Negative resist composition and resist pattern-forming method - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a negative resist composition which ensures an adequate bridge margin (that is, substantially avoids the occurrence of the defect that patterns connect with each other). <P>SOLUTION: The negative resist composition contains (A) a resin whose solubility in an alkali developer decreases by the action of an acid, (B) a cationic polymerizable compound, (C) a cationic photopolymerization initiator, and (D) a compound which generates an acid upon irradiation with actinic rays or radiation. A pattern-forming method using the composition 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。
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」がある。しかし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。
半導体素子等にはライン、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際、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。
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 wavelength used by exposure apparatuses used in photolithography has become shorter, 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.
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” in which a pattern is formed by making an exposed portion hardly soluble or insoluble in a developer by exposure to radiation. However, positive resist compositions are currently in practical use.
There is a demand for forming various patterns such as lines, trenches, and holes in semiconductor elements 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, when using 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、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ネガ型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の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、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を用いた露光方法に好適で良好な感度及び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 negative 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 has been proposed. Yes. These are suitable for use in a KrF excimer laser, but when used in an ArF excimer laser, there is a problem that the sensitivity decreases due to strong absorption at 193 nm and the resolution deteriorates. Not suitable.
Therefore, development of a negative resist material with less light absorption at 193 nm, good sensitivity and high dry etching resistance is desired, and it is suitable for an exposure method using ArF and has good sensitivity and solution. There is an urgent need to develop resists that provide image quality.

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が、十分な解像性が得られていない。
例えば特許文献1〜5には、脂肪族基を有する繰り返し単位と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させたネガ型レジストが用いられているが、良好な解像性が得られない、パターン倒れが生ずるなどの問題があった。
特開2004−317575号公報 特開2003−5370号公報 特開2002−139834号公報 特開平11−10927号公報 特開2000−56459号公報
Therefore, resists for ArF use have been 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 have been introduced to provide etching resistance. However, sufficient resolution is not obtained.
For example, in Patent Documents 1 to 5, a negative resist in which a urea-based crosslinking agent is contained in a resin obtained by copolymerizing a repeating unit having an aliphatic group and a repeating unit having an alkali-soluble group is used. There were problems such as inability to obtain good resolution and pattern collapse.
JP 2004-317575 A JP 2003-5370 A JP 2002-139844 A Japanese Patent Laid-Open No. 11-10927 JP 2000-56459 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、ブリッジマージンが良好な(即ち、パターン間が繋がってしまう欠陥の起こりにくい)ネガ型レジスト組成物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 bridge margin is good (ie It is an object of the present invention to provide a negative resist composition that is less prone to defects in which patterns are connected to each other.

本発明者らは化学増幅型レジストに置ける後世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 investigations of future materials that can be placed on chemically amplified resists, the present inventors have found that the above-described object can be achieved by using specific materials, and have reached the present invention.
That is, the above object is achieved by the following configuration.

〔1〕
(A)酸の作用によりアルカリ現像液に対する溶解度が減少する樹脂、
(B)カチオン重合性化合物、
(C)光カチオン重合開始剤、
(D)活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物と、を含有することを特徴とするネガ型レジスト組成物。
〔2〕
樹脂(A)が、脂環式構造を有する樹脂であることを特徴とする〔1〕に記載のネガ型レジスト組成物。
〔3〕
樹脂(A)が、側鎖に酸の作用によりラクトン環を形成する構造を有する樹脂であることを特徴とする〔1〕又は〔2〕に記載のネガ型レジスト組成物。
〔4〕
〔1〕〜〔3〕のいずれかに記載のレジスト組成物を用いてレジスト膜を形成する工程、該レジスト膜を露光する工程、該レジスト膜を現像する工程、とを含む、レジストパターン形成方法。
[1]
(A) a resin whose solubility in an alkaline developer is reduced by the action of an acid;
(B) a cationically polymerizable compound,
(C) a photocationic polymerization initiator,
(D) A negative resist composition comprising a compound that generates an acid upon irradiation with actinic rays or radiation.
[2]
The negative resist composition as described in [1], wherein the resin (A) is a resin having an alicyclic structure.
[3]
The negative resist composition as described in [1] or [2], wherein the resin (A) is a resin having a structure in which a lactone ring is formed in the side chain by the action of an acid.
[4]
A method for forming a resist pattern, comprising: a step of forming a resist film using the resist composition according to any one of [1] to [3]; a step of exposing the resist film; and a step of developing the resist film. .

本発明により、ブリッジマージンが良好なネガ型レジスト組成物、該ネガ型レジスト組成物を用いたパターン形成方法、を提供することができる。   According to the present invention, a negative resist composition having a good bridge margin and a pattern forming method using the negative resist composition can be provided.

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 2009258506
Figure 2009258506

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 2009258506
Figure 2009258506

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 2009258506
Figure 2009258506

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 2009258506
Figure 2009258506

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 2009258506
Figure 2009258506

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 2009258506
Figure 2009258506

連結基群(SP2)   Linking group (SP2)

Figure 2009258506
Figure 2009258506

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.

(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、弗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を含む有機基等が挙げられる。
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 an organic group having a sulfonic acid structure, and the like.
Examples of the alkali-soluble group include the groups represented below.

Figure 2009258506
Figure 2009258506

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。
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.
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 2009258506
Figure 2009258506

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 2009258506
Figure 2009258506

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 having 1 to 6 carbon atoms) represents an alkylcarbonyl group (preferably having 1 to 6 carbon atoms), an alkylsulfone group (preferably having 1 to 6 carbon atoms), an alkylamide group (preferably having 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).

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。 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.

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。
AS19は1〜7の整数を表す。
RAS19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 AS19 represents an integer of 1 to 7.
n RAS19 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 2009258506
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Figure 2009258506
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Figure 2009258506
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Figure 2009258506
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Figure 2009258506
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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 2009258506
Figure 2009258506

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、多環式今造としては、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。   Specifically, as the alicyclic hydrocarbon structure, the monocyclic structure includes cyclobutyl, cyclopentyl, cyclohexyl, cycloheptyl, cyclooctyl, and polycyclic structures such as norbornyl, isobornyl, tricyclodecanyl, tetracyclododecane. Nyl, 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 2009258506
Figure 2009258506

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 2009258506
Figure 2009258506

(a3)重合性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は、さらに(a3)重合性基を有する繰り返し単位を含んでいてもよい。この場合、該アルカリ可溶性樹脂が重合性基を有する繰り返し単位を含むことで、該重合性基と、後述するカチオン重合性モノマーとがカチオン重合反応を起こし、露光部が樹脂成分を巻き込んでの3次元構造を形成、または樹脂の分子量が大きく増大することで、アルカリ現像液に対しての高い溶解コントラストを得ることが期待される。
重合性基を有する繰り返し単位としては、好ましくはオキセタン構造、エポキシ構造、共役ジエン構造、ビニル構造を有する繰り返し単位等が挙げられる。
(A3) Repeating unit having polymerizable group The alkali-soluble resin used in the present invention may further contain (a3) a repeating unit having a polymerizable group. In this case, since the alkali-soluble resin contains a repeating unit having a polymerizable group, the polymerizable group and a cationic polymerizable monomer described later cause a cationic polymerization reaction, and the exposed portion involves a resin component. By forming a dimensional structure or greatly increasing the molecular weight of the resin, it is expected to obtain a high dissolution contrast in an alkali developer.
The repeating unit having a polymerizable group is preferably a repeating unit having an oxetane structure, an epoxy structure, a conjugated diene structure, or a vinyl structure.

(オキセタン構造を有する繰り返し単位)
ここでいうオキセタン構造とは、1つの酸素原子と3つの炭素原子で形成される環状骨格を表す。
(Repeating unit with oxetane structure)
The oxetane structure referred to here represents a cyclic skeleton formed by one oxygen atom and three carbon atoms.

該オキセタン構造は下式(1)で表される構造が挙げられる。   Examples of the oxetane structure include a structure represented by the following formula (1).

Figure 2009258506
Figure 2009258506

式(1)において、R1〜Rはそれぞれ独立に、水素原子若しくは置換基を有していてもよい、1価の有機基を表し、隣接する各基はそれぞれ互いに結合して環を形成してもよい。R1〜R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、等が挙げられる。 In Formula (1), R 1 to R 5 each independently represents a hydrogen atom or a monovalent organic group which may have a substituent, and adjacent groups are bonded to each other to form a ring. May be. R 1 to R 5 are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, an amino group, or a carboxyl group. Examples thereof include an alkoxycarbonyl group, a cyano group, an alkyl group which may have a substituent, an alkoxy group which may have a substituent, and an alkylamino group which may have a substituent.

*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を表す。また該結合手はR1〜Rと結合して環構造を形成していても良い。 * Represents a bond bonded to the structure represented by the general formula (ASM-1) or (ASM-2). The bond may be bonded to R 1 to R 5 to form a ring structure.

該オキセタン構造を有する繰り返し単位中には、該オキセタン構造が1つ又は複数又は複数含まれてよいが、その数は好ましくは1〜4、さらに好ましくは1〜2である。   The repeating unit having the oxetane structure may contain one or more or a plurality of the oxetane structures, and the number is preferably 1 to 4, more preferably 1 to 2.

以下にオキセタン構造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。   Examples of the repeating unit having an oxetane structure are shown below, but the present invention is not limited thereto.

Figure 2009258506
Figure 2009258506

(エポキシ構造を有する繰り返し単位) (Repeating unit with epoxy structure)

エポキシ構造は、下記一般式(EPM1)で表される構造を挙げることができる。   Examples of the epoxy structure include a structure represented by the following general formula (EPM1).

Figure 2009258506
Figure 2009258506

式(EPM1)中、
EPM1〜REPM3は各々独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、又はシクロアルキル基を表し、該アルキル基及びシクロアルキル基は置換基を有していてもよい。またREPM1とREPM2、REPM2とREPM3は、互いに結合して環構造を形成していてもよい。
*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を表す。また該結合手はREPM1〜REPM3と結合して環構造を形成していても良い。
アルキル基及び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、ヒドロキシル基、シアノ基、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、アルキルアミノ基、アルキルアミド基、などが挙げられる。
In the formula (EPM1),
R EPM1 to R EPM3 each independently represent a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group, or a cycloalkyl group, and the alkyl group and the cycloalkyl group may have a substituent. R EPM1 and R EPM2 , R EPM2 and R EPM3 may be bonded to each other to form a ring structure.
* Represents a bond bonded to the structure represented by the general formula (ASM-1) or (ASM-2). The bond may be bonded to R EPM1 to R EPM3 to form a ring structure.
Examples of the substituent that the alkyl group and cycloalkyl group may have include a hydroxyl group, a cyano group, an alkoxy group, an alkylcarbonyl group, an alkoxycarbonyl group, an alkylcarbonyloxy group, an alkylthio group, an alkylsulfone group, and an alkylsulfonyl group. Groups, alkylamino groups, alkylamide groups, and the like.

該エポキシ構造を有する繰り返し単位中には、該エポキシ構造が1つ又は複数含まれていてよいが、その数は好ましくは1〜4、さらに好ましくは1〜2である。   One or a plurality of the epoxy structures may be contained in the repeating unit having the epoxy structure, and the number thereof is preferably 1 to 4, more preferably 1 to 2.

以下にエポキシ構造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。
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表す。
Although the repeating unit which has an epoxy structure is illustrated below, this invention is not limited to these.
In the formula, R X represents a hydrogen atom, a methyl group, a trifluoromethyl group, or a hydroxymethyl group.

Figure 2009258506
Figure 2009258506

(共役ジエン構造を有する繰り返し単位)
該共役ジエン構造は下式(2)若しくは(3)で表される構造が好ましい。
(Repeating unit having a conjugated diene structure)
The conjugated diene structure is preferably a structure represented by the following formula (2) or (3).

Figure 2009258506
Figure 2009258506

式(2)中、R1c〜R5cはそれぞれ独立に水素原子若しくは有機基を表す。R1c〜R5cは直接若しくは有機基を介して互いに連結して環構造を形成してもよい。ただし、ベンゼン環構造を除く。*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を表す。また該結合手はR1c〜R5cと結合して環構造を形成していても良い。 In formula (2), R 1c to R 5c each independently represents a hydrogen atom or an organic group. R 1c to R 5c may be linked to each other directly or via an organic group to form a ring structure. However, the benzene ring structure is excluded. * Represents a bond bonded to the structure represented by the general formula (ASM-1) or (ASM-2). The bond may be bonded to R 1c to R 5c to form a ring structure.

1c〜R5cにおける有機基としては、ハロゲン原子、アミノ基、アルキルカルボキシル基、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、アルコキシ基、アルキルアミノ基、アルキルチオ基、等が挙げられる。 Examples of the organic group in R 1c to R 5c include a halogen atom, an amino group, an alkyl carboxyl group, an alkoxycarbonyl group, a cyano group, an alkyl group which may have a substituent, an alkoxy group, an alkylamino group, an alkylthio group, and the like. Is mentioned.

Figure 2009258506
Figure 2009258506

一般式(3)中、R1t〜R5tはそれぞれ独立に水素原子又は有機基を表す。R1t〜R5tは直接又は有機基を介して互いに連結して環構造を形成してもよい。*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を表す。また該結合手はR1t〜R5tと結合して環構造を形成していても良い。 In General Formula (3), R 1t to R 5t each independently represent a hydrogen atom or an organic group. R 1t to R 5t may be linked to each other directly or via an organic group to form a ring structure. * Represents a bond bonded to the structure represented by the general formula (ASM-1) or (ASM-2). The bond may be bonded to R 1t to R 5t to form a ring structure.

式(3)中、R1t〜R5tにおける有機基としては、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、等が挙げられる。 In formula (3), the organic group in R 1t to R 5t is a halogen atom, an amino group, or a carboxyl group. Examples thereof include an alkoxycarbonyl group, a cyano group, an alkyl group which may have a substituent, an alkoxy group which may have a substituent, and an alkylamino group which may have a substituent.

1c〜R5c、R1t〜R5t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。 Examples of the substituent that can be introduced into R 1c to R 5c and R 1t to R 5t 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, and a cyano group. Group, and the like.

以下にジエン構造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 diene structure is illustrated below, this invention is not limited to these.

Figure 2009258506
Figure 2009258506

x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。 R x represents a hydrogen atom, a methyl group, a trifluoromethyl group, or a hydroxymethyl group.

(ビニル構造を有する繰り返し単位)
ここでいうビニル構造とは、ビニル基又はビニル基の水素原子を有機基で置換した構造を表す。
(Repeating unit with vinyl structure)
The vinyl structure here represents a structure in which a vinyl group or a hydrogen atom of the vinyl group is substituted with an organic group.

前記ビニル構造を持つ繰り返し単位中に含まれるビニル構造は下記一般式(MV−1)で表される。   The vinyl structure contained in the repeating unit having the vinyl structure is represented by the following general formula (MV-1).

Figure 2009258506
Figure 2009258506

一般式(MV−1)中、Rmv1〜Rmv3は各々独立に、水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシル基、又は有機基を表す。*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を表す。また該結合手はRmv1〜Rmv3と結合して環構造を形成していても良い。
mv1〜Rmv3における有機基としては、シアノ基、アルキル基、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、アルキルアミノ基、アルキルアミド基が挙げられる。
In the general formula (MV-1), R mv1 to R mv3 each independently represent a hydrogen atom, a halogen atom, a hydroxyl group, or an organic group. * Represents a bond bonded to the structure represented by the general formula (ASM-1) or (ASM-2). The bond may be bonded to R mv1 to R mv3 to form a ring structure.
Examples of the organic group in R mv1 to R mv3 include a cyano group, an alkyl group, an alkoxy group, an alkylcarbonyl group, an alkoxycarbonyl group, an alkylcarbonyloxy group, an alkylthio group, an alkylsulfone group, an alkylsulfonyl group, an alkylamino group, and an alkylamide. Groups.

mv1〜Rmv3における好ましい有機基としては、水素原子、ヒドロキシル基、メチル基、エチル基、イソプロピル基、n−ブチル基、s−ブチル基、メトキシ基、エトキシ基、等が挙げられる。Rmv1〜Rmv3は、前記好ましい有機基により置換されていてもよい。 Preferable organic groups in R mv1 to R mv3 include a hydrogen atom, hydroxyl group, methyl group, ethyl group, isopropyl group, n-butyl group, s-butyl group, methoxy group, ethoxy group, and the like. R mv1 to R mv3 may be substituted with the preferred organic group.

また、Rmv1、Rmv2、Rmv3は、各々が互いに結合して環構造を形成していても良い。具体的には、Rmv1とRmv2、Rmv1とRmv3、とが互いに結合して環構造を形成した態様が挙げられる。また、これら環構造は、その骨格が炭素原子のみでできていても、酸素原子等のヘテロ原子を含んでいてもよい。 R mv1 , R mv2 and R mv3 may be bonded to each other to form a ring structure. Specific examples include an embodiment in which R mv1 and R mv2 , R mv1 and R mv3 are bonded to each other to form a ring structure. In addition, these ring structures may have a skeleton made of only carbon atoms or may contain heteroatoms such as oxygen atoms.

以下にビニル構造を持つ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 vinyl structure below is illustrated, this invention is not limited to these.

Figure 2009258506
Figure 2009258506

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。 R x represents a hydrogen atom, a methyl group, a trifluoromethyl group, or a hydroxymethyl 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 2009258506
Figure 2009258506

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。nLCは、0〜4の整数を表す。nLC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 LC represents an integer of 0 to 4. When n LC 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 2009258506
Figure 2009258506

Figure 2009258506
Figure 2009258506

Figure 2009258506
Figure 2009258506

(a5)酸の作用により極性が低下する基を含む繰り返し単位
本発明に用いられるアルカリ可溶性樹脂成分は、(a5)酸の作用により極性が低下する基を含有する。
(A5) Repeating unit containing a group whose polarity is reduced by the action of an acid The alkali-soluble resin component used in the present invention contains (a5) a group whose polarity is lowered by the action of an acid.

酸の作用により極性が低下する基としては、側鎖に酸の作用によりラクトン環を形成する構造であることが好ましい。この構造として、下記一般式(La-1)、(La-2)が挙げられる。   The group whose polarity is lowered by the action of an acid is preferably a structure that forms a lactone ring in the side chain by the action of an acid. Examples of this structure include the following general formulas (La-1) and (La-2).

Figure 2009258506
Figure 2009258506

式(La−1)、(La−2)中、Rl1〜Rl8は,各々独立して水素原子、炭素数1〜10のアルキル基、主鎖又は側鎖に結合する連結基を表す。ただし、式(La−1)中、Rl1〜Rl中の少なくとも1つ、式(La−2)中、Rl1〜Rl8の少なくとも1つは樹脂の主鎖又は側鎖に結合する結合手である。また、式(La−1)中、Rl1〜Rlから選ばれる2つ以上の基は、互いに結合して環構造を形成してもよく、式(La−2)中、Rl1〜Rl8から選ばれる2つ以上の基は、互いに結合して環構造を形成してもよい。Xaは、単結合、窒素原子又は硫黄原子を有する連結基、あるいは炭素数1〜21のアルキレン基を表す。Zは水素原子、メチル基、アセチル基、アセタール基を表す。 In formulas (La-1) and (La-2), Rl 1 to Rl 8 each independently represents a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a linking group bonded to a main chain or a side chain. However, in formula (La-1), at least one of Rl 1 to Rl 6 and in formula (La-2), at least one of Rl 1 to Rl 8 is a bond that binds to the main chain or side chain of the resin. It is a hand. In the formula (La-1), two or more groups selected from Rl 1 to Rl 6 may be bonded to each other to form a ring structure. In the formula (La-2), Rl 1 to Rl Two or more groups selected from 8 may be bonded to each other to form a ring structure. Xa represents a single bond, a linking group having a nitrogen atom or a sulfur atom, or an alkylene group having 1 to 21 carbon atoms. Z h represents a hydrogen atom, a methyl group, an acetyl group, an acetal group.

のアセタール基としては、−C(H)(L)−O−Z(LおよびZは、各々独立にアルキル基、シクロアルキル基又はアラルキル基を表す)で表されるものが挙げられる。 Examples of the acetal group for Z h include those represented by —C (H) (L) —O—Z (L and Z each independently represents an alkyl group, a cycloalkyl group, or an aralkyl group).

Xaは、単結合、メチレン基、エチレン基であることが好ましく、また、該構造が酸の作用により閉環してラクトン構造となったときに、5または6員環となるように選択されることが好ましい。   Xa is preferably a single bond, a methylene group, or an ethylene group, and is selected so as to be a 5- or 6-membered ring when the structure is closed by the action of an acid to form a lactone structure. Is preferred.

のアセタール基のLおよびZのアルキル基としては、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、t−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、ドデシル基などの炭素数1〜20の直鎖もしくは分岐状アルキル基を挙げることができ、下記の構造を有するアセタール基が好ましい。 Examples of the alkyl group of L and Z of the acetal group of Z h include, for example, methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, t-butyl group, pentyl group, hexyl group, octyl group And a straight-chain or branched alkyl group having 1 to 20 carbon atoms such as a dodecyl group, and an acetal group having the following structure is preferable.

Figure 2009258506
Figure 2009258506

のアセタール基のLおよびZのシクロアルキル基としては、例えば、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基などの炭素数3〜20のものを挙げることができ、下記の構造を有するアセタール基が好ましい。 The L and Z cycloalkyl group acetal group Z h with, for example, cyclopropyl group, cyclobutyl group, cyclopentyl group includes those having 3 to 20 carbon atoms such as a cyclohexyl group, the following structures Acetal groups are preferred.

Figure 2009258506
Figure 2009258506

酸の作用により極性が低下する基を含む繰り返し単位としては、式(La−1)および(La−2)の構造を直鎖に含むの比べて、側鎖に含む方が好ましい。側鎖に含むことで反応性が向上する。   As a repeating unit containing a group whose polarity is reduced by the action of an acid, it is preferable to contain the structures of the formulas (La-1) and (La-2) in the side chain as compared to the linear structure. The reactivity improves by including in a side chain.

酸の作用により極性が低下する、式(La−1)および(La−2)の構造を側鎖に含む繰り返し単位として、例えば式(Ls−1)が挙げられる。   As a repeating unit containing the structures of formulas (La-1) and (La-2) in the side chain, the polarity of which decreases by the action of an acid, for example, formula (Ls-1) can be mentioned.

Figure 2009258506
Figure 2009258506

式(Ls−1)中、Aは有機基を表し、Yは式(La−1)または(La−2)を表し、Rm1は水素原子またはメチル基を表す。 In the formula (Ls-1), A represents an organic group, Y represents the formula (La-1) or (La-2), and R m1 represents a hydrogen atom or a methyl group.

式(Ls−1)中、有機基Aとしては、例えば、アルキレン基、シクロアルキレン基、アリーレン基、アルケニレン基、及びこれらの基が単結合や、酸素原子、硫黄原子、窒素を含有する連結基などを介して2つ以上連結した基などを挙げることができる。
有機基(A)としてのアルキレン基は、置換基を有していてもよく、アルキレン鎖中に酸素原子、硫黄原子、窒素原子を有していてもよい。具体的にはメチレン基、エチレン基、n−プロピレン基、n−ブチレン基、n−ペンチレン基、n−ヘキシレン基、n−オクチレン基、n−ドデシレン基、n−テトラデシレン基、n−オクタデシレン基などの直鎖アルキレン基、イソプロピレン基、イソブチレン基、t−ブチレン基、ネオペンチレン基、2−エチルヘキシレン基などの分岐アルキレン基などを挙げることができる。
有機基(A)としてのシクロアルキル基は、置換基を有していてもよく、多環でもよく、環内に酸素原子を有していてもよい。具体的には、シクロプロピレン基、シクロペンチレン基、シクロヘキシレン基、ノルボルニレン基、アダマンチレン基などを挙げることができる。
有機基(A)としてのアリーレン基としては、置換基を有していてもよく、例えばフェニレン基、ナフチレン基などが挙げられる。
In the formula (Ls-1), examples of the organic group A include an alkylene group, a cycloalkylene group, an arylene group, an alkenylene group, and a linking group in which these groups contain a single bond, an oxygen atom, a sulfur atom, or nitrogen. And a group in which two or more are connected via each other.
The alkylene group as the organic group (A) may have a substituent, and may have an oxygen atom, a sulfur atom, or a nitrogen atom in the alkylene chain. Specifically, a methylene group, ethylene group, n-propylene group, n-butylene group, n-pentylene group, n-hexylene group, n-octylene group, n-dodecylene group, n-tetradecylene group, n-octadecylene group, etc. And a branched alkylene group such as a linear alkylene group, isopropylene group, isobutylene group, t-butylene group, neopentylene group, and 2-ethylhexylene group.
The cycloalkyl group as the organic group (A) may have a substituent, may be polycyclic, and may have an oxygen atom in the ring. Specific examples include a cyclopropylene group, a cyclopentylene group, a cyclohexylene group, a norbornylene group, and an adamantylene group.
The arylene group as the organic group (A) may have a substituent, and examples thereof include a phenylene group and a naphthylene group.

有機基(A)として好ましくは、シクロアルキル基を置換基としてもつアルキレン基、またはシクロアルキレン基などが挙げられる。更に好ましくは、多環のシクロアルキレン基が挙げられる。   The organic group (A) is preferably an alkylene group having a cycloalkyl group as a substituent or a cycloalkylene group. More preferably, a polycyclic cycloalkylene group is mentioned.

また、式(Ls−1)の好ましい形態として、下記式(Las−1)などが挙げられる。   Further, as a preferred form of the formula (Ls-1), the following formula (Las-1) and the like can be mentioned.

Figure 2009258506
Figure 2009258506

式(Las−1)中、Rm1は、水素原子、又はメチル基を表す。
a5〜Xa6は、単結合、窒素原子あるいは硫黄原子を有する連結基、または炭素数1〜21のアルキレン基を表す。Zna4は水素原子、メチル基、アセチル基、又はアセタール基を表す。mは0〜3の整数を表す。
a5〜Xa6は、好ましくは、単結合または炭素数1〜2のアルキレン基である。そして、上記構造が酸の作用により閉環したときに、5員環又は6員環を形成するように選ばれることが好ましい。
na4のアセタール基としては、一般式(La-1)、(La-2)において記載したものと同様のものが挙げられる。
In the formula (Las-1), R m1 represents a hydrogen atom or a methyl group.
X a5 to X a6 represent a single bond, a linking group having a nitrogen atom or a sulfur atom, or an alkylene group having 1 to 21 carbon atoms. Z na4 represents a hydrogen atom, a methyl group, an acetyl group, or an acetal group. m s represents an integer of 0 to 3.
X a5 to X a6 are preferably a single bond or an alkylene group having 1 to 2 carbon atoms. And when the said structure closes by the effect | action of an acid, it is preferable to select so that a 5-membered ring or a 6-membered ring may be formed.
Examples of the acetal group of Z na4 include the same as those described in the general formulas (La-1) and (La-2).

また、有機基(A)として好ましい別の形態として、下記式(Las-2)又は(Las-3)などが挙げられる。   Moreover, as another form preferable as an organic group (A), following formula (Las-2) or (Las-3) etc. are mentioned.

Figure 2009258506
Figure 2009258506

式(Las−2) および(Las−3)中、Rm1は、水素原子、又はメチル基を表す。
Rl〜Rl27は各々独立して水素原子、フッ素原子、または有機基を表す。Xa7は単結合、窒素原子または硫黄原子を有する連結基、または炭素数1〜21のアルキレン基を表す。Zna5は水素原子、メチル基、アセチル基、又はアセタール基を表す。
a7として好ましくは、単結合又はメチレン基である。
na5のアセタール基としては、一般式(La-1)、(La-2)において記載したものと同様のものが挙げられる。
In the formulas (Las-2) and (Las-3), R m1 represents a hydrogen atom or a methyl group.
Rl 1 to Rl 27 each independently represents a hydrogen atom, a fluorine atom, or an organic group. Xa7 represents a single bond, a linking group having a nitrogen atom or a sulfur atom, or an alkylene group having 1 to 21 carbon atoms. Z na5 represents a hydrogen atom, a methyl group, an acetyl group, or an acetal group.
X a7 is preferably a single bond or a methylene group.
Examples of the acetal group for Z na5 include the same as those described in the general formulas (La-1) and (La-2).

有機基(Rll〜Rl27)としては、例えば、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基、アルコキシ基、アルコキシカルボニルアミノ基、シアノ基等を挙げることができる。
有機基(Rll〜Rl27)のアルキル基として、具体的にはメチル基、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、n−オクチル基、n−ドデシル基、n−テトラデシル基、n−オクタデシル基などの直鎖アルキル基、イソプロピル基、イソブチル基、t−ブチル基、ネオペンチル基、2−エチルヘキシル基などの分岐アルキル基などを挙げることができる。これらは、鎖中に酸素原子、硫黄原子、窒素原子を有する原子団を有していてもよい。
有機基(Rll〜Rl27)のシクロアルキル基は、多環でもよく、環内に酸素原子を有していてもよい。具体的には、シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、ノルボルニル基、アダマンチル基などを挙げることができる。
有機基(Rll〜Rl27)のアリール基としては、例えばフェニル基、ナフチル基などが挙げられる。
有機基(Rll〜Rl27)のアラルキル基としては、上記アリール基として挙げたものに、アルキレン基の結合したものなどが挙げられる。
有機基(Rll〜Rl27)のアルケニル基としては、ビニル基、アリル基など、炭素数2〜10までのものなどが挙げられる。
有機基(Rll〜Rl27)のアルコキシ基としては、上記アルキル基として挙げたものに酸素原子が結合したものなどが挙げられる。
有機基(Rll〜Rl27)のアルコキシカルボニルアミノ基としては、エトキシカルボニルアミノ基など、炭素数2〜10までのものなどが挙げられる。
上記基Rll〜Rl27として挙げた基は、更に置換基を有していてもよい。更に有していてもよい置換基として、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基、アルコキシ基、アルコキシカルボニルアミノ基、シアノ基、水酸基などが挙げられる。
Examples of the organic group (Rl 1 to Rl 27 ) include an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an aralkyl group, an alkenyl group, an alkoxy group, an alkoxycarbonylamino group, and a cyano group.
Specific examples of the alkyl group of the organic group (Rl 1 to Rl 27 ) include methyl group, ethyl group, n-propyl group, n-butyl group, n-pentyl group, n-hexyl group, n-octyl group, n Examples include linear alkyl groups such as -dodecyl group, n-tetradecyl group and n-octadecyl group, and branched alkyl groups such as isopropyl group, isobutyl group, t-butyl group, neopentyl group and 2-ethylhexyl group. These may have an atomic group having an oxygen atom, a sulfur atom, or a nitrogen atom in the chain.
The cycloalkyl group of the organic group (Rl 1 to Rl 27 ) may be polycyclic and may have an oxygen atom in the ring. Specific examples include a cyclopropyl group, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, a norbornyl group, an adamantyl group, and the like.
Examples of the aryl group of the organic group (Rl 1 to Rl 27 ) include a phenyl group and a naphthyl group.
Examples of the aralkyl group of the organic group (Rl 1 to Rl 27 ) include those in which an alkylene group is bonded to the above-mentioned aryl group.
Examples of the alkenyl group of the organic group (Rl 1 to Rl 27 ) include those having 2 to 10 carbon atoms such as vinyl group and allyl group.
Examples of the alkoxy group of the organic group (Rl 1 to Rl 27 ) include those in which an oxygen atom is bonded to the above-described alkyl group.
Examples of the alkoxycarbonylamino group of the organic group (Rl 1 to Rl 27 ) include those having 2 to 10 carbon atoms such as an ethoxycarbonylamino group.
The groups listed as the groups Rl 1 to Rl 27 may further have a substituent. Further, examples of the substituent that may be included include an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an aralkyl group, an alkenyl group, an alkoxy group, an alkoxycarbonylamino group, a cyano group, and a hydroxyl group.

有機基(Rl〜Rl27)として好ましくは、水素原子である。 The organic group (Rl 1 to Rl 27 ) is preferably a hydrogen atom.

酸の作用により極性が低下する式(La−1)および(La−2)の構造を側鎖に含む繰り返し単位として、化合物(Lsaa−1)〜(Lsaa−12)を例示するが、これらに限定されるものではない。   Compounds (Lsaa-1) to (Lsaa-12) are exemplified as repeating units containing the structures of the formulas (La-1) and (La-2) whose side chains are reduced in polarity by the action of an acid. It is not limited.

Figure 2009258506
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Figure 2009258506
Figure 2009258506

Figure 2009258506
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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5〜50モル%、好ましくは8〜35モル%、さらに好ましくは10〜30モル%である。
(a2)脂肪族基を持つ繰り返し単位は、一般的に15〜90モル%、好ましくは25〜80モル%、さらに好ましくは30〜60モル%である。
(a3)重合性基を持つ繰り返しは、一般的に3〜30モル%、好ましくは5〜25モル%、さらに好ましくは7〜20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。
(a5)酸の作用により極性が低下する基を含む繰り返し単位が、一般的に5〜50モル%、好ましくは8〜35モル%、さらに好ましくは10〜30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 50 mol%, preferably 8 to 35 mol%, more preferably 10 to 30 mol%.
(A2) The repeating unit having an aliphatic group is generally 15 to 90 mol%, preferably 25 to 80 mol%, more preferably 30 to 60 mol%.
(A3) The repeat having a polymerizable group is generally 3 to 30 mol%, preferably 5 to 25 mol%, more preferably 7 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%.
(A5) The repeating unit containing a group whose polarity is lowered by the action of an acid is generally 5 to 50 mol%, preferably 8 to 35 mol%, more preferably 10 to 30 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.

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)重合性化合物
本発明に用いるネガ型レジスト組成物は、(B)重合性化合物を含有する。(B)重合性化合物としては、好ましくはオキセタン構造を有する低分子化合物、エポキシ構造を有する低分子化合物、共役ジエン構造を有する化合物、ビニル構造を有する化合物等を用いることができる。
(B) Polymerizable compound The negative resist composition used in the present invention contains (B) a polymerizable compound. As the polymerizable compound (B), a low molecular compound having an oxetane structure, a low molecular compound having an epoxy structure, a compound having a conjugated diene structure, a compound having a vinyl structure, or the like can be preferably used.

(オキセタン構造を有する低分子化合物(重合性モノマー))
オキセタン構造(1つの酸素原子と3つの炭素原子で形成される環状骨格)を有する低分子化合物(以下重合性モノマーともいう)は、光カチオン重合開始剤から発生した酸によってカチオン重合反応を起こし、該オキセタン構造を有する低分子化合物同士で反応する。
該オキセタン構造を有する低分子化合物は、分子量2000以下の化合物であることが好ましく、分子量100〜1800の化合物であることがより好ましく、分子量130〜1600の化合物であることが更に好ましく、分子量200〜1500の化合物であることが特に好ましい。
(Low molecular compound having oxetane structure (polymerizable monomer))
A low molecular compound (hereinafter also referred to as a polymerizable monomer) having an oxetane structure (a cyclic skeleton formed of one oxygen atom and three carbon atoms) causes a cationic polymerization reaction with an acid generated from a photocationic polymerization initiator, The low molecular weight compounds having the oxetane structure react with each other.
The low molecular weight compound having an oxetane structure is preferably a compound having a molecular weight of 2000 or less, more preferably a compound having a molecular weight of 100 to 1800, still more preferably a compound having a molecular weight of 130 to 1600, and a molecular weight of 200 to 200. Particular preference is given to 1500 compounds.

本発明において用いることのできる重合性モノマーとしては、下記一般式(1’)で表されるオキセタン構造を有する低分子化合物を好ましく挙げることができる。   Preferred examples of the polymerizable monomer that can be used in the present invention include a low molecular compound having an oxetane structure represented by the following general formula (1 ').

Figure 2009258506
Figure 2009258506

式(1’)において、R1〜Rはそれぞれ独立に、水素原子若しくは置換基を有していてもよい、1価の有機基を表し、隣接する各基はそれぞれ互いに結合して環を形成してもよい。R1〜R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、等が挙げられる。
Qは単結合若しくはn価の有機基を表す。R〜Rは、これら同士だけでなくQとも結合して環構造を形成していても良い。
nは2以上の整数を表し、好ましくは2〜10、さらに好ましくは2〜6である。
In formula (1 ′), R 1 to R 5 each independently represents a hydrogen atom or a monovalent organic group which may have a substituent, and adjacent groups are bonded to each other to form a ring. It may be formed. R 1 to R 5 are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, an amino group, or a carboxyl group. Examples thereof include an alkoxycarbonyl group, a cyano group, an alkyl group which may have a substituent, an alkoxy group which may have a substituent, and an alkylamino group which may have a substituent.
Q represents a single bond or an n-valent organic group. R 1 to R 5 may combine not only with each other but also with Q to form a ring structure.
n represents an integer greater than or equal to 2, Preferably it is 2-10, More preferably, it is 2-6.

Qがn価の有機基の場合、鎖状若しくは環状のアルキル構造(炭素数2〜20が好ましい)若しくはアリール構造(炭素数6〜30が好ましい)、又はこれらのエーテル、エステル、アミド、スルホンアミドなどが好ましい。   When Q is an n-valent organic group, a chain or cyclic alkyl structure (preferably having 2 to 20 carbon atoms) or an aryl structure (preferably having 6 to 30 carbon atoms), or an ether, ester, amide or sulfonamide thereof. Etc. are preferable.

重合性モノマーは分子内にオキセタン構造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、感度の点からオキセタン構造を複数有していることが好ましく、好ましくは2〜10、さらに好ましくは2〜8、より好ましくは2〜6、特に好ましくは2〜4である。   The polymerizable monomer has a polymerization function regardless of whether it has one or a plurality of oxetane structures in the molecule, but preferably has a plurality of oxetane structures from the viewpoint of sensitivity, preferably 2 to 10 More preferably, it is 2 to 8, more preferably 2 to 6, particularly preferably 2 to 4.

重合性モノマー分子中にオキセタン構造を複数有することで、露光部がより複雑にからまった重合構造をとり、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。   By having multiple oxetane structures in the polymerizable monomer molecule, the exposed area has a more complicated entangled structure, high sensitivity and high dissolution contrast with alkaline developer, and suppression of swelling, high resolution. Image quality is achieved.

一分子中にオキセタン構造を複数有する重合性モノマーの場合、該オキセタン構造は同一のものであっても異なる種類のものであってもよい。
また、一分子中に同一のオキセタン構造を有する重合性モノマーを、複数の異なるオキセタン構造を有する重合性モノマーと混合して用いてもよい。
異なる官能数、異なるオキセタン構造を併用することで、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 polymerizable monomer having a plurality of oxetane structures in one molecule, the oxetane structures may be the same or different.
In addition, polymerizable monomers having the same oxetane structure in one molecule may be mixed with a plurality of polymerizable monomers having different oxetane structures.
By using different functional numbers and different oxetane structures together, it is possible to balance sensitivity and other performances.

重合性モノマーは、例えばモノマー、プレポリマー、すなわち2量体、3量体及びオリゴマー、またはそれらの混合物ならびにそれらの共重合体などの化学的形態であってもよい。モノマー及びその共重合体の例としては、不飽和カルボン酸(例えば、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、イソクロトン酸、マレイン酸など)や、そのエステル類、アミド類が挙げられ、好ましくは、不飽和カルボン酸と脂肪族多価アルコール化合物とのエステル、不飽和カルボン酸と脂肪族多価アミン化合物とのアミド類が用いられる。   The polymerizable monomer may be in a chemical form such as, for example, a monomer, a prepolymer, that is, a dimer, a trimer and an oligomer, or a mixture thereof and a copolymer thereof. Examples of monomers and copolymers thereof include unsaturated carboxylic acids (for example, acrylic acid, methacrylic acid, itaconic acid, crotonic acid, isocrotonic acid, maleic acid, etc.), and esters and amides thereof. In this case, an ester of an unsaturated carboxylic acid and an aliphatic polyhydric alcohol compound, or an amide of an unsaturated carboxylic acid and an aliphatic polyvalent amine compound is used.

以下に本発明に用いられる重合性モノマーを例示するが、本発明はこれらに限定されるものではない。   Although the polymerizable monomer used for this invention is illustrated below, this invention is not limited to these.

Figure 2009258506
Figure 2009258506

本発明における重合性モノマー成分の含有量は、アルカリ可溶性樹脂成分に対して、好ましくは0.5重量%〜90重量%、より好ましくは5重量%〜80重量%、更に好ましくは10〜80重量%、最も好ましくは15〜80重量%である。   The content of the polymerizable monomer component in the present invention is preferably 0.5% to 90% by weight, more preferably 5% to 80% by weight, and still more preferably 10 to 80% by weight with respect to the alkali-soluble resin component. %, Most preferably 15 to 80% by weight.

(エポキシ構造を有する低分子化合物)
エポキシ化合物として、下記一般式(EP2)で表される化合物が挙げられる。
エポキシ化合物は分子内にエポキシ構造を2つ以上持つ化合物(以下、エポキシ化合物ともいう)であることが好ましい。該エポキシ化合物は、後述する(C)光酸発生剤から発生した酸の作用により、カチオン重合反応を起こし、(A)アルカリ可溶性樹脂のエポキシ部位と該エポキシ化合物とで重合反応を起こすことで露光部に3次元構造が形成されるとともに分子量が増大すると考えられる。この作用により、露光部がアルカリ現像液に対して不溶化し、パターン形成が可能になる。
(Low molecular compound with epoxy structure)
Examples of the epoxy compound include compounds represented by the following general formula (EP2).
The epoxy compound is preferably a compound having two or more epoxy structures in the molecule (hereinafter also referred to as an epoxy compound). The epoxy compound undergoes a cationic polymerization reaction by the action of an acid generated from the photoacid generator (C) described later, and (A) exposure is caused by causing a polymerization reaction between the epoxy moiety of the alkali-soluble resin and the epoxy compound. It is considered that a three-dimensional structure is formed in the part and the molecular weight increases. By this action, the exposed portion becomes insoluble in the alkaline developer and pattern formation becomes possible.

Figure 2009258506
Figure 2009258506

式(EP2)中、
EP1〜REP3は各々独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基又はシクロアルキル基を表し、該アルキル基およびシクロアルキル基は置換基を有していてもよい。またREP1とREP2、REP2とREP3は、互いに結合して環構造を形成していてもよい。 アルキル基および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、ヒドロキシル基、シアノ基、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、アルキルアミノ基、アルキルアミド基、などが挙げられる。
EPは単結合若しくはnEP価の有機基を表す。REP1〜REP3は、これら同士だけでなくQEPとも結合して環構造を形成していても良い。
EPは2以上の整数を表し、好ましくは2〜10、さらに好ましくは2〜6である。
In formula (EP2),
R EP1 to R EP3 each independently represent a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group or a cycloalkyl group, and the alkyl group and the cycloalkyl group may have a substituent. R EP1 and R EP2 , R EP2 and R EP3 may be bonded to each other to form a ring structure. Examples of the substituent that the alkyl group and cycloalkyl group may have include a hydroxyl group, a cyano group, an alkoxy group, an alkylcarbonyl group, an alkoxycarbonyl group, an alkylcarbonyloxy group, an alkylthio group, an alkylsulfone group, and an alkylsulfonyl group. Groups, alkylamino groups, alkylamide groups, and the like.
QEP represents a single bond or an nEP- valent organic group. R EP1 to R EP3 may be combined to form a ring structure with Q EP not only with each other but.
n EP represents an integer of 2 or more, preferably 2 to 10, more preferably 2-6.

EPがnEP価の有機基の場合、鎖状若しくは環状のアルキル構造(炭素数2〜20が好ましい)若しくはアリール構造(炭素数6〜30が好ましい)、又はこれらのエーテル、エステル、アミド、スルホンアミドなどが好ましい。 When QEP is an organic group having an n EP value, a chain or cyclic alkyl structure (preferably having 2 to 20 carbon atoms) or an aryl structure (preferably having 6 to 30 carbon atoms), or an ether, ester or amide thereof, Sulfonamide and the like are preferable.

EP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構造とこれらのエーテル、エステル、アミド、スルホンアミドが好ましい。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構造が、高コントラストの観点からは鎖状のアルキル構造が好ましい。またQEPがアルキル構造とシクロアルキル構造の両方を持つ構造であってもよい。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。
鎖状のアルキル構造として具体的には、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、とこれらのエーテル、エステル、アミド、スルホンアミドが挙げられる。
シクロアルキル構造として具体的には、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構造、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構造、とこれらのエーテル、エステル、アミド、スルホンアミドが挙げられる。
Preferably as the Q EP is an organic group having no absorption with respect to ArF laser (193 nm), chain or cyclic alkyl structure and these ethers, esters, amides, sulfonamides are preferred. A cyclic alkyl structure is preferable from the viewpoint of etching resistance and pattern dimension control, and a chain alkyl structure is preferable from the viewpoint of high contrast. The Q EP may have a structure having both alkyl structure and cycloalkyl structure. In this case, the above performance can be balanced, which is a preferable mode.
Specific examples of the chain alkyl structure include methyl, ethyl, propyl, i-propyl, butyl, s-butyl, t-butyl, pentyl, hexyl, decyl, and ethers, esters, amides, and sulfonamides thereof. It is done.
Specific examples of the cycloalkyl structure include monocyclic alkane structures such as cyclobutane, cyclopentane, cyclohexane and cyclooctane, polycyclic alkane structures such as norbornane, isobornane, tricyclodecane, tetracyclododecane and adamantane, and ethers thereof. Examples thereof include esters, amides, and sulfonamides.

EP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構造とこれらのエーテル、エステル、アミド、スルホンアミドが好ましい。が好ましい。このような構造として、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、QEPは縮環芳香族構造と鎖状若しくは環状のアルキル構造の両方を持つ構造であってもよい。 When QEP has an aryl structure, a condensed aromatic structure having a small absorption with respect to ArF laser (193 nm) and ethers, esters, amides and sulfonamides thereof are preferable. Is preferred. Examples of such a structure include naphthalene, anthracene, phenanthrene, naphthacene, pyrene, and perylene. Also, Q EP may have a structure having both condensed aromatic structures and chain or cyclic alkyl structure.

以下にエポキシ構造を有する化合物の具体例を例示するが、本発明はこれらに限定されるものではない。   Specific examples of the compound having an epoxy structure are illustrated below, but the present invention is not limited thereto.

Figure 2009258506
Figure 2009258506

エポキシ化合物の分子量は、好ましくは100〜2000、さらに好ましくは150〜1500、さらに好ましくは200〜1000である。   The molecular weight of an epoxy compound becomes like this. Preferably it is 100-2000, More preferably, it is 150-1500, More preferably, it is 200-1000.

エポキシ化合物は、レジスト組成物の固形分中、1〜80質量%含有することが好ましく、3〜75質量%含有することがさらに好ましく、5〜70質量%含有することが特に好ましい。   It is preferable to contain 1-80 mass% of epoxy compounds in the solid content of a resist composition, It is more preferable to contain 3-75 mass%, It is especially preferable to contain 5-70 mass%.

(共役ジエン構造を有する化合物(重合性モノマー))
該共役ジエン構造は下記一般式(2’)又は(3’)で表される構造が好ましい。
共役ジエン構造を有する化合物(以下重合性モノマーともいう)は、光カチオン重合開始剤から発生した酸によってカチオン重合反応を起こし、該重合性モノマー同士、又は該重合性モノマーと(A)アルカリ可溶性樹脂との間で重合する機能を持つ。該重合性モノマーと(A)アルカリ可溶性樹脂との間で重合する場合、共役ジエン構造を有する繰り返し単位と(A)アルカリ可溶性樹脂との間で反応し、重合することができる。
(Compound having conjugated diene structure (polymerizable monomer))
The conjugated diene structure is preferably a structure represented by the following general formula (2 ′) or (3 ′).
A compound having a conjugated diene structure (hereinafter also referred to as a polymerizable monomer) causes a cationic polymerization reaction with an acid generated from a photocationic polymerization initiator, and the polymerizable monomers or the polymerizable monomers and (A) an alkali-soluble resin. It has a function to polymerize with. In the case of polymerization between the polymerizable monomer and (A) the alkali-soluble resin, it can be polymerized by reacting between the repeating unit having a conjugated diene structure and (A) the alkali-soluble resin.

Figure 2009258506
Figure 2009258506

一般式(2’)中、R1c〜R5cはそれぞれ独立に水素原子又は有機基を表す。R1c〜R5cは直接又は有機基を介して互いに結合して環構造を形成してもよい。ただし、ベンゼン環構造を除く。 In general formula (2 ′), R 1c to R 5c each independently represents a hydrogen atom or an organic group. R 1c to R 5c may be bonded to each other directly or via an organic group to form a ring structure. However, the benzene ring structure is excluded.

一般式(2’)中、R1c〜R5cにおける有機基としては、ハロゲン原子、アミノ基、アルキルカルボキシル基、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、アルコキシ基、アルキルアミノ基、アルキルチオ基、等が挙げられる。
1cは単結合若しくはn1c価の有機基を表す。R1c〜R5cは、これら同士だけでなくQ1cとも結合して環構造を形成していても良い。
1cは2以上の整数を表し、好ましくは2〜10、さらに好ましくは2〜6である。
In general formula (2 ′), as the organic group in R 1c to R 5c , a halogen atom, an amino group, an alkyl carboxyl group, an alkoxycarbonyl group, a cyano group, an alkyl group which may have a substituent, an alkoxy group, Examples thereof include an alkylamino group and an alkylthio group.
Q 1c represents a single bond or an n 1c- valent organic group. R 1c to R 5c may combine not only with each other but also with Q 1c to form a ring structure.
n 1c represents an integer of 2 or more, preferably 2 to 10, and more preferably 2 to 6.

1cがn1c価の有機基の場合、鎖状若しくは環状のアルキル構造(炭素数2〜20が好ましい)若しくはアリール構造(炭素数6〜30が好ましい)、又はこれらのエーテル、エステル、アミド、スルホンアミドなどが好ましい。 When Q 1c is an n 1c- valent organic group, a chain or cyclic alkyl structure (preferably having 2 to 20 carbon atoms) or an aryl structure (preferably having 6 to 30 carbon atoms), or an ether, ester, amide thereof, Sulfonamide and the like are preferable.

Figure 2009258506
Figure 2009258506

一般式(3’)中、R1t〜R5tはそれぞれ独立に水素原子又は有機基を表す。R1t〜R5tは直接又は有機基を介して互いに連結して環構造を形成してもよい。 In general formula (3 ′), R 1t to R 5t each independently represents a hydrogen atom or an organic group. R 1t to R 5t may be linked to each other directly or via an organic group to form a ring structure.

一般式(3’)中、R1t〜R5tにおける有機基としては、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、等が挙げられる。 In general formula (3 '), as an organic group in R <1t > -R < 5t >, a halogen atom, an amino group, and a carboxyl group. Examples thereof include an alkoxycarbonyl group, a cyano group, an alkyl group which may have a substituent, an alkoxy group which may have a substituent, and an alkylamino group which may have a substituent.

1tは単結合若しくはn1t価の有機基を表す。R1t〜R5tは、これら同士だけでなくQ1tとも結合して環構造を形成していても良い。
1tは2以上の整数を表し、好ましくは2〜10、さらに好ましくは2〜6である。
Q 1t represents a single bond or an n 1t- valent organic group. R 1t to R 5t may combine not only with each other but also with Q 1t to form a ring structure.
n 1t represents an integer of 2 or more, preferably 2 to 10, and more preferably 2 to 6.

1tがn1t価の有機基の場合、鎖状若しくは環状のアルキル構造(炭素数2〜20が好ましい)若しくはアリール構造(炭素数6〜30が好ましい)、又はこれらのエーテル、エステル、アミド、スルホンアミドなどが好ましい。 When Q 1t is an n 1t valent organic group, a chain or cyclic alkyl structure (preferably having 2 to 20 carbon atoms) or an aryl structure (preferably having 6 to 30 carbon atoms), or an ether, ester, amide thereof, Sulfonamide and the like are preferable.

1c〜R5c、R1t〜R5t、Q1c、Q1t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。 Examples of substituents that can be introduced into R 1c to R 5c , R 1t to R 5t , Q 1c , and Q 1t include alkyl groups, alkenyl groups, alkynyl groups, alkoxy groups, halogen atoms, amino groups, alkylamino groups, and carboxyl groups. , An alkoxycarbonyl group, a cyano group, and the like.

重合性モノマーは、例えばモノマー、プレポリマー、すなわち2量体、3量体及びオリゴマー、またはそれらの混合物ならびにそれらの共重合体などの化学的形態であってもよい。モノマー及びその共重合体の例としては、不飽和カルボン酸(例えば、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、イソクロトン酸、マレイン酸など)や、そのエステル類、アミド類が挙げられ、好ましくは、不飽和カルボン酸と脂肪族多価アルコール化合物とのエステル、不飽和カルボン酸と脂肪族多価アミン化合物とのアミド類が用いられる。   The polymerizable monomer may be in a chemical form such as, for example, a monomer, a prepolymer, that is, a dimer, a trimer and an oligomer, or a mixture thereof and a copolymer thereof. Examples of monomers and copolymers thereof include unsaturated carboxylic acids (for example, acrylic acid, methacrylic acid, itaconic acid, crotonic acid, isocrotonic acid, maleic acid, etc.), and esters and amides thereof. In this case, an ester of an unsaturated carboxylic acid and an aliphatic polyhydric alcohol compound, or an amide of an unsaturated carboxylic acid and an aliphatic polyvalent amine compound is used.

以下に本発明に用いられる重合性モノマーを例示するが、本発明はこれらに限定されるものではない。   Although the polymerizable monomer used for this invention is illustrated below, this invention is not limited to these.

Figure 2009258506
Figure 2009258506

重合性モノマー成分の分子量は、好ましくは100〜2000、さらに好ましくは150〜1500、さらに好ましくは200〜1000である。
本発明における重合性モノマー成分の含有量は、レジスト組成物の固形分に対して、0.5〜50重量%、好ましくは1〜40重量%、さらに好ましくは2〜30重量%である。
The molecular weight of the polymerizable monomer component is preferably 100 to 2000, more preferably 150 to 1500, and still more preferably 200 to 1000.
The content of the polymerizable monomer component in the present invention is 0.5 to 50% by weight, preferably 1 to 40% by weight, more preferably 2 to 30% by weight, based on the solid content of the resist composition.

(ビニル構造を有する化合物(カチオン重合性モノマー))
前記ビニル構造を有する化合物は、分子中にビニル構造を2つ以上持つ化合物であることが好ましい。ビニル構造は下記一般式(CLV−1)で表される。
ビニル構造を2つ以上持つ化合物は、後述する光カチオン重合開始剤から発生した酸の作用によりカチオン重合反応を起こし、該カチオン重合性モノマー間で架橋反応を起こし、露光部に3次元架橋構造が形成されると考えられる。この作用により、露光部がアルカリ現像液に不溶化し、パターン形成が可能となる。このように架橋系を用いることで、極性変換に比べて露光部−未露光部間の高い溶解コントラストを得ることができ、良好な解像性が達成される。
さらに、(A)アルカリ可溶性樹脂中の(a1)アルカリ可溶性基がカルボキシル基などの特定の基である場合、該ビニル構造を2つ以上持つ化合物と、(A)アルカリ可溶性樹脂中の(a1)アルカリ可溶性基との間で反応を起こすことも考えられる。
(Compound having vinyl structure (cationically polymerizable monomer))
The compound having a vinyl structure is preferably a compound having two or more vinyl structures in the molecule. The vinyl structure is represented by the following general formula (CLV-1).
A compound having two or more vinyl structures undergoes a cationic polymerization reaction by the action of an acid generated from a photocationic polymerization initiator, which will be described later, causes a crosslinking reaction between the cationic polymerizable monomers, and has a three-dimensional crosslinked structure in the exposed area. It is thought that it is formed. By this action, the exposed portion is insoluble in the alkaline developer, and pattern formation becomes possible. By using the crosslinking system in this way, a high dissolution contrast between the exposed portion and the unexposed portion can be obtained as compared with polarity conversion, and good resolution is achieved.
Further, when (a) the alkali-soluble group in the alkali-soluble resin is a specific group such as a carboxyl group, a compound having two or more vinyl structures and (A) the (a1) in the alkali-soluble resin It is also conceivable to cause a reaction with an alkali-soluble group.

Figure 2009258506
Figure 2009258506

一般式(CLV−1)中、Rv1〜Rv3は各々独立に、水素原子、ハロゲン原子、又は有機基を、表す。
Rv1〜Rv3における有機基としては、ヒドロキシル基、アルキル基、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、アルキルアミノ基、アルキルアミド基、が挙げられる。
In General Formula (CLV-1), R v1 to R v3 each independently represent a hydrogen atom, a halogen atom, or an organic group.
Examples of the organic group in R v1 to R v3 include a hydroxyl group, an alkyl group, an alkoxy group, an alkylcarbonyl group, an alkoxycarbonyl group, an alkylcarbonyloxy group, an alkylthio group, an alkylsulfone group, an alkylsulfonyl group, an alkylamino group, and an alkylamide. Group.

一般式(CLV−1)中、Pvは、メチレン連結基、酸素原子、硫黄原子、又は−N(RV0)−の組み合わせからなる構造を表す。RV0は水素原子又は1価の有機基を表す。RV0における有機基としては、シアノ基、アルキル基、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、アルキルアミノ基、アルキルアミド基が挙げられる。 In General Formula (CLV-1), P v represents a structure composed of a combination of a methylene linking group, an oxygen atom, a sulfur atom, or —N (R V0 ) —. R V0 represents a hydrogen atom or a monovalent organic group. Examples of the organic group in R V0 include a cyano group, an alkyl group, an alkoxy group, an alkylcarbonyl group, an alkoxycarbonyl group, an alkylcarbonyloxy group, an alkylthio group, an alkylsulfone group, an alkylsulfonyl group, an alkylamino group, and an alkylamide group. It is done.

また、Rv1、Rv2、Rv3、Pvは、各々が互いに結合して環構造を形成していても良い。具体的には、Rv1とRv2、Rv3〜とPv、Rv1とRv3、Rv2とPv、とが互いに結合して環構造を形成した態様が挙げられる。 R v1 , R v2 , R v3 , and P v may be bonded to each other to form a ring structure. Specifically, there may be mentioned embodiments in which R v1 and R v2 , R v3 to P v , R v1 and R v3 , R v2 and P v are bonded to each other to form a ring structure.

前記(B)ビニル構造を2つ以上持つ化合物として、好ましくは下記一般式(CLV−2)で表される化合物が挙げられる。   The compound (B) having two or more vinyl structures is preferably a compound represented by the following general formula (CLV-2).

Figure 2009258506
Figure 2009258506

式(CLV−2)中Rv1〜Rv3、及びPは、上記一般式(CLV−1)中と同義である。Qvは単結合若しくはnv価の有機基を表し、nvは2以上の整数を表す。但し、Qが単結合のとき、n=2である。 In the formula (CLV-2), R v1 to R v3 and P v have the same meaning as in the general formula (CLV-1). Q v represents a single bond or an n v- valent organic group, and n v represents an integer of 2 or more. However, n v = 2 when Q v is a single bond.

nv価の有機基としては、鎖状若しくは環状の脂肪族基、又は芳香族基が挙げられ、鎖状脂肪族基は、飽和脂肪族基であっても不飽和脂肪族基であってもよい。該nv価の有機基の好ましい態様としては、上記一般式(IV)又は(V)で表される構造と、これらの構造からさらにnv-2個の水素原子を除いたnv価の構造が挙げられる。 The n v-valent organic group, a chain or cyclic aliphatic group or an aromatic group and the like, chain aliphatic group may be saturated aliphatic groups be unsaturated aliphatic groups Good. Preferred embodiments of the n v-valent organic group, and the structure represented by the general formula (IV) or (V), n v-valent excluding the further n v -2 hydrogen atoms from these structures Structure is mentioned.

一般式(CLV−2)中Rv1〜Rv3は、上記一般式(CLV−1)中と同義である。Rv1〜Rv3の好ましい態様としては、水素原子、ヒドロキシル基、メチル基、エチル基、イソプロピル基、n−ブチル基、s−ブチル基、メトキシ基、エトキシ基、等が挙げられる。Rv1〜Rv3は、前記好ましい態様の任意の組み合わせであってよい。 In the general formula (CLV-2), R v1 to R v3 have the same meaning as in the general formula (CLV-1). Preferable embodiments of R v1 to R v3 include a hydrogen atom, hydroxyl group, methyl group, ethyl group, isopropyl group, n-butyl group, s-butyl group, methoxy group, ethoxy group, and the like. R v1 to R v3 may be any combination of the preferred embodiments.

一般式(CLV−2)中Pvは、上記一般式(CLV−1)中と同義である。Pvの好ましい態様としては、メチレン基、エーテル基、メチレンカルボニルオキシ基、アミノ基、等が挙げられる。 P v in the general formula (CLV-2) has the same meaning as in the general formula (CLV-1). Preferable embodiments of Pv include a methylene group, an ether group, a methylenecarbonyloxy group, an amino group, and the like.

また、Rv1、Rv2、Rv3、Pvは、各々が互いに結合して環構造を形成していても良い。これらの環構造は、単環式であっても多環式であっても良い。また、これら環構造は、その骨格が炭素原子のみでできていても、酸素原子等のヘテロ原子を含んでいてもよい。 R v1 , R v2 , R v3 , and P v may be bonded to each other to form a ring structure. These ring structures may be monocyclic or polycyclic. In addition, these ring structures may have a skeleton made of only carbon atoms or may contain heteroatoms such as oxygen atoms.

一般式(CLV−2)中nvは、2以上の整数を表す。nvの好ましい範囲としては、2〜10、より好ましくは3〜8、さらに好ましくは3〜6である。nvが2以上であることで、該(B)ビニル構造を2つ以上持つ化合物は、カチオン重合性モノマーとしての機能を持ち、露光部がより複雑にからまった架橋構造を形成し、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、膨潤が抑止され、高い解像性を達成するものと考えられる。 In the general formula (CLV-2), n v represents an integer of 2 or more. The preferable range of n v is 2 to 10, more preferably 3 to 8, and further preferably 3 to 6. When n v is 2 or more, the compound (B) having two or more vinyl structures has a function as a cationic polymerizable monomer and forms a cross-linked structure in which the exposed part is more complicated, and the alkali It is considered that a high dissolution contrast with respect to the developing solution is expressed, swelling is suppressed, and high resolution is achieved.

上記一般式(CLV−2)は、同一のビニル構造を持つカチオン重合性モノマーであるが、該カチオン重合性モノマーは同一分子中に異なるビニル構造を複数持っていても良い。   The general formula (CLV-2) is a cationic polymerizable monomer having the same vinyl structure, but the cationic polymerizable monomer may have a plurality of different vinyl structures in the same molecule.

本発明において、該カチオン重合性モノマーは1種類を用いても良いし、異なるものを複数種混合して用いてもよい。異なる官能基数、異なるビニル構造のカチオン重合性モノマーを用いることで、感度とその他性能のバランスをとることも可能である。   In the present invention, one kind of the cationic polymerizable monomer may be used, or a plurality of different kinds may be used in combination. By using a cationic polymerizable monomer having a different number of functional groups and different vinyl structures, it is possible to balance sensitivity and other performances.

該カチオン重合性モノマーは、例えばモノマー、プレポリマー、すなわち2量体、3量体、及びオリゴマー、又はそれらの混合物並びにそれらの共重合体などの化学的形態であってもよい。モノマー及びそれらの共重合体としては、多価カルボン酸のエステル類、アミド類や、多価アルコールのエステル類並びにエーテル類が挙げられる。
本発明におけるカチオン重合性モノマーの分子量は、通常3,000以下であり、好ましくは1,500〜80、更に好ましくは1,000〜100である。
The cationically polymerizable monomer may be in a chemical form such as a monomer, a prepolymer, that is, a dimer, a trimer, and an oligomer, or a mixture thereof and a copolymer thereof. Monomers and copolymers thereof include esters of polycarboxylic acids, amides, esters of polyhydric alcohols, and ethers.
The molecular weight of the cationically polymerizable monomer in the present invention is usually 3,000 or less, preferably 1,500 to 80, more preferably 1,000 to 100.

以下に本発明に用いられるカチオン重合性モノマーを例示するが、本発明はこれらに限定されるものではない。   Examples of the cationic polymerizable monomer used in the present invention are shown below, but the present invention is not limited thereto.

Figure 2009258506
Figure 2009258506

本発明におけるカチオン重合性モノマー成分の含有量は、レジスト組成物の固形分に対して、通常0.5〜60質量%、好ましくは1〜50質量%、さらに好ましくは5〜40質量%である。
本発明に用いられるカチオン重合性モノマーは、例えば下記のように対応するアルコールとビニルブロマイドなどを用いて合成することができる。
The content of the cationically polymerizable monomer component in the present invention is usually 0.5 to 60% by mass, preferably 1 to 50% by mass, more preferably 5 to 40% by mass, based on the solid content of the resist composition. .
The cationically polymerizable monomer used in the present invention can be synthesized using, for example, the corresponding alcohol and vinyl bromide as described below.

Figure 2009258506
Figure 2009258506

(C)光カチオン重合開始剤 (C) Photocationic polymerization initiator

本発明に用いられるネガ型レジスト組成物は、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、光重合開始剤ともいう)を含有する。該光重合開始剤は光により分解し、前記(B)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。
また、光重合開始剤は(D)活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物(光酸発生剤)も兼ねることができる。
The negative resist composition used in the present invention contains a compound that initiates a polymerization reaction upon irradiation with actinic rays or radiation (hereinafter also referred to as a photopolymerization initiator). The photopolymerization initiator is a compound that is decomposed by light and initiates and accelerates the polymerization of the compound (B) having a polymerizable group, and preferably has an absorption in a wavelength region of 150 to 500 nm. Photopolymerization 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, hexaarylbiphenyls. Examples include imidazole compounds, organic boric acid compounds, disulfonic acid compounds, oxime ester compounds, onium salt compounds, and acylphosphine (oxide) compounds. These photopolymerization initiators can be used alone or in combination of two or more.
The photopolymerization initiator can also serve as (D) a compound that generates an acid upon irradiation with actinic rays or radiation (photoacid generator).

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 the 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, and a phosphine oxide compound , Metallocene compounds, oxime compounds, triallylimidazole dimers, onium compounds, benzothiazole compounds, benzophenone compounds, acetophenone compounds and derivatives thereof, cyclopentadiene-benzene-iron complexes and salts thereof, halomethyloxadiazole compounds And compounds selected from the group consisting of 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 using the said photoinitiator for a resist composition, in order to form a fine pattern with a favorable shape, it is necessary to develop a fine unexposed part with a residue without a residue. In addition, a photopolymerization initiator that does not generate an outgas that may damage the exposure machine because an outgas generated by decomposition of the photopolymerization initiator during exposure may damage the exposure machine. In view of these points, the 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 an onium compound. A compound (a sulfonium salt compound or an iodonium compound is preferred).

本発明のレジスト組成物に含有される光重合開始剤は、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。   The 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%.

本発明に用いられる光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 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 2009258506
Figure 2009258506

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アリール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 and R O3 is preferably an aryl 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、少なくとも一方はアリール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 aryl 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.
In addition, the 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 2009258506
Figure 2009258506

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 2009258506
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光カチオン重合開始剤は、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。
光カチオン重合開始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。
(E)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。
A photocationic polymerization initiator can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
The content of the cationic photopolymerization initiator 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. More preferably, it is 1-7 mass%.
(E) 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.

(F)界面活性剤
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。
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。
(F) Surfactant Fluorine-Based and / or Silicone-Surfactant The negative resist composition of the present invention preferably further contains a surfactant, and is preferably a fluorine-based and / or silicon-based surfactant (fluorine-based surfactant). It is more preferable to contain any one of surfactants, silicon surfactants, surfactants having both fluorine atoms and silicon atoms, or two or more thereof.
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、感光性組成物全量(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 photosensitive composition (excluding the solvent).

(G)塩基性化合物
本発明の感光性組成物は、露光から加熱までの経時による性能変化を低減するために、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。
(G) Basic compound The photosensitive composition of the present invention preferably contains a basic compound in order to reduce the 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 2009258506
Figure 2009258506

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、感光性組成物の固形分を基準として、通常、0.001〜10質量%、好ましくは0.01〜5質量%である。   The usage-amount of a basic compound is 0.001-10 mass% normally on the basis of solid content of a photosensitive 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)=2.5〜300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2.5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5.0〜200、更に好ましくは7.0〜150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) = 2.5 to 300. In other words, the molar ratio is preferably 2.5 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 5.0 to 200, and still more preferably 7.0 to 150.

(H)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。
(H) Hydrophobic polymer Exposure (immersion exposure) may be performed by filling a liquid (immersion medium) having a refractive index higher 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 2009258506
Figure 2009258506

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 2009258506
Figure 2009258506

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 2009258506
Figure 2009258506

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 2009258506
Figure 2009258506

更に、疎水性樹脂(HR)は、下記(x)〜(z)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、
(z)酸の作用により分解する基。
Furthermore, the hydrophobic resin (HR) may have at least one group selected from the following groups (x) to (z).
(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;
(Z) A group that decomposes by the action of an acid.

(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 2009258506
Figure 2009258506

(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)における、酸の作用により分解する基(z)を有する繰り返し単位とは、酸の作用により分解して、酸基(アルカリ可溶性基)が発現される基を有する繰り返し単位のことである。具体的には、3級アルキルエステル基を有する繰り返し単位などが挙げられ、より具体的には、例えば下記の一般式(RZ−1)または(RZ−2)で表される繰り返し単位が挙げられる。   In the hydrophobic resin (HR), the repeating unit having a group (z) that is decomposed by the action of an acid is a repeating unit having a group that is decomposed by the action of an acid to express an acid group (alkali-soluble group). That is. Specific examples include a repeating unit having a tertiary alkyl ester group, and more specific examples include a repeating unit represented by the following general formula (RZ-1) or (RZ-2). .

Figure 2009258506
Figure 2009258506

一般式(RZ−1)、(RZ−2)中、RZ〜RZは、各々独立に、直鎖または分岐のアルキル基、またはシクロアルキル基を表し、RZ〜RZのうちの2つが結合して環構造を形成してもよい。また、これらの基は、更にアルキル基、アルコキシ基、水酸基等の置換基を有してもよい。
疎水性樹脂(HR)に於ける、酸の作用により分解する基(z)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、1〜80mol%が好ましく、より好ましくは10〜80mol%、更に好ましくは20〜60mol%である。
In the general formulas (RZ-1) and (RZ-2), RZ 1 to RZ 3 each independently represents a linear or branched alkyl group or a cycloalkyl group, and 2 of RZ 1 to RZ 3 May combine to form a ring structure. Further, these groups may further have a substituent such as an alkyl group, an alkoxy group, or a hydroxyl group.
In the hydrophobic resin (HR), the content of the repeating unit having a group (z) that is decomposed by the action of an acid is preferably 1 to 80 mol%, more preferably 10 to 10%, based on all repeating units in the polymer. 80 mol%, more preferably 20 to 60 mol%.

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 2009258506
Figure 2009258506

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、(B)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.
As for the hydrophobic resin (HR), it is preferable that the residual monomer and oligomer components are 0 to 10% by mass, more preferably, as in the resin of the component (B), there are few impurities such as metals. 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.

Figure 2009258506
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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正、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 necessary functions for the top coat are suitability for application to the upper layer of the resist, radiation, especially transparency to 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 with radiation 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.

(I)パターン形成方法
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) Pattern Forming Method 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. preferable. 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ポアサイズ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 having a pore size 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.

以下に本発明の実施例を記載する。
<合成例1>
樹脂1の合成
Examples of the present invention will be described below.
<Synthesis Example 1>
Synthesis of resin 1

窒素気流下、1,4−ジオキサン溶媒50.0gを3つ口フラスコに入れ、これを80℃に加熱した。これに化合物式(Go−1)6.88g、式(Go−2)8.56g、式(Go−3)2.04g、式(Go−4)1.72g、重合開始剤V−601(和光純薬製)をモノマーに対し12mol%を1,4−ジオキサン溶媒250.0gに溶解させた溶液を7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。反応液を放冷後ジエチルエーテル2000mlの液に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15.2g得られた。得られた樹脂の質量平均分子量は、標準ポリスチレン換算で8100、分散度(Mw/Mn)は2.01であった。 Under a nitrogen stream, 50.0 g of 1,4-dioxane solvent was placed in a three-necked flask and heated to 80 ° C. Compound (Go-1) 6.88 g, Formula (Go-2) 8.56 g, Formula (Go-3) 2.04 g, Formula (Go-4) 1.72 g, Polymerization initiator V-601 ( Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added dropwise over 7 hours with a solution of 12 mol% of the monomer dissolved in 250.0 g of 1,4-dioxane solvent. After completion of the dropping, the reaction was further carried out at 80 ° C. for 2 hours. The reaction solution was allowed to cool and then added dropwise to 2000 ml of diethyl ether over 20 minutes. The precipitated powder was collected by filtration and dried to obtain 15.2 g of Resin 1. The mass average molecular weight of the obtained resin was 8100 in terms of standard polystyrene, and the dispersity (Mw / Mn) was 2.01.

Figure 2009258506
Figure 2009258506

<合成例2>
窒素気流下、THF溶媒300gを3つ口フラスコに入れ、これにアンドロステロン10.0gの50gTHF溶液、ピリジン2.9gの10gTHF溶液を順次加え0℃に冷却した。この溶液にアクリル酸クロリド3.2gの60gTHF溶液を滴下した。その後、さらに室温で8時間攪拌後、濾過した。得られた濾液に酢酸エチル200gを加え、水150gで3回洗浄を行った。続いて得られた有機層に無水硫酸ナトリウムを加えて乾燥を行い、減圧下で溶媒を除くことにより、結晶を得た。これをエタノール/テトラヒドロフラン混合溶媒から再結晶したところ、式(JL1)7.8gの白色結晶を得た。
<Synthesis Example 2>
Under a nitrogen stream, 300 g of a THF solvent was placed in a three-necked flask, and a 50 g THF solution of 10.0 g of androsterone and a 10 g THF solution of 2.9 g of pyridine were successively added and cooled to 0 ° C. To this solution, a 60 g THF solution of 3.2 g of acrylic acid chloride was added dropwise. Thereafter, the mixture was further stirred at room temperature for 8 hours and then filtered. 200 g of ethyl acetate was added to the obtained filtrate, and washed with 150 g of water three times. Subsequently, anhydrous sodium sulfate was added to the obtained organic layer for drying, and the solvent was removed under reduced pressure to obtain crystals. When this was recrystallized from a mixed solvent of ethanol / tetrahydrofuran, 7.8 g of white crystals of the formula (JL1) was obtained.

Figure 2009258506
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Figure 2009258506
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得られた上記の化合物(JL1)7.8gを酢酸200mlに溶解し、過酸化水素水100mlを加え、35℃で10時間撹拌した。反応後、溶媒を減圧留去して減らし、2000mlの水の中に注いだ。沈殿物をろ取、乾燥すると、式(JL2)が4.5g得られた。   7.8 g of the obtained compound (JL1) obtained above was dissolved in 200 ml of acetic acid, 100 ml of hydrogen peroxide solution was added, and the mixture was stirred at 35 ° C. for 10 hours. After the reaction, the solvent was distilled off under reduced pressure and poured into 2000 ml of water. The precipitate was collected by filtration and dried to obtain 4.5 g of the formula (JL2).

室温において、上記のように合成した(JL2)4.5gをテトラヒドロフラン250mlに溶解し、0.2N水酸化ナトリウム水溶液200mlを加え、2.5時間撹拌した。その後、0.1N塩酸水溶液を150ml、飽和塩化アンモニウム溶液150ml順次加えた。この溶液に酢酸エチルを250ml加えて2回抽出行い、有機層を得た。続いて150mlの水で2回洗浄した後、有機層を無水硫酸ナトリウムで乾燥を行い、減圧下で溶媒を除いた。これにn−ヘキサン300mlを加え、濾過、乾燥することにより式(JL3)を4.4g得た。   At room temperature, 4.5 g of (JL2) synthesized as described above was dissolved in 250 ml of tetrahydrofuran, 200 ml of 0.2N aqueous sodium hydroxide solution was added, and the mixture was stirred for 2.5 hours. Thereafter, 150 ml of 0.1N hydrochloric acid aqueous solution and 150 ml of saturated ammonium chloride solution were sequentially added. 250 ml of ethyl acetate was added to this solution and extracted twice to obtain an organic layer. Subsequently, after washing twice with 150 ml of water, the organic layer was dried over anhydrous sodium sulfate, and the solvent was removed under reduced pressure. To this, 300 ml of n-hexane was added, filtered and dried to obtain 4.4 g of the formula (JL3).

Figure 2009258506
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樹脂2の合成
窒素気流下、PGMEA(プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート)/PGME(プロピレングリコールモノメチルエーテル)(質量比で2/8)混合溶媒20.0gを3つ口フラスコに入れ、これを80℃に加熱した。これに化合物式(Go−5)7.56g、式(Go−6)6.62g、化合物(JL3)1.05g、重合開始剤V−601(和光純薬製)をモノマーに対し8mol%をPGMEA/PGME(質量比で2/8)混合溶媒180.0g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。反応液を放冷後ヘキサン1400m/酢酸エチル600ml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2が12.4g得られた。得られた樹脂の質量平均分子量は、標準ポリスチレン換算で7800、分散度(Mw/Mn)は1.96であった。
Synthesis of Resin 2 Under a nitrogen stream, PGMEA (propylene glycol monomethyl ether acetate) / PGME (propylene glycol monomethyl ether) (2/8 in mass ratio) mixed solvent 20.0 g was put into a three-necked flask, and this was brought to 80 ° C. Heated. Compound formula (Go-5) 7.56g, formula (Go-6) 6.62g, compound (JL3) 1.05g, polymerization initiator V-601 (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) 8 mol% to the monomer. A solution dissolved in 180.0 g of a mixed solvent of PGMEA / PGME (2/8 in mass ratio) was dropped over 6 hours. After completion of the dropping, the reaction was further carried out at 80 ° C. for 2 hours. The reaction solution was allowed to cool and then added dropwise to a mixed solution of hexane 1400 m / ethyl acetate 600 ml over 20 minutes, and the precipitated powder was collected by filtration and dried to obtain 12.4 g of Resin 2. The weight average molecular weight of the obtained resin was 7800 in terms of standard polystyrene, and the dispersity (Mw / Mn) was 1.96.

Figure 2009258506
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上記の方法と同様にして樹脂3〜40を合成した。下記表1〜4に合成した樹脂の構造とモル組成比、分子量、分散度を示した。   Resins 3 to 40 were synthesized in the same manner as described above. Tables 1 to 4 below show the structures and molar composition ratios, molecular weights, and dispersities of the resins synthesized.

Figure 2009258506
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<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4.8質量%の溶液を調製し、これを0.1μmのポアサイズの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2に示した。尚、表2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 to prepare a solution having a solid content concentration of 4.8% by mass, and this was filtered through a 0.1 μm pore size polyethylene filter to prepare a negative resist solution. The prepared negative resist composition was evaluated by the following method, and the results are shown in Table 2 below. In addition, about each component in Table 2, the ratio at the time of using multiple is a mass ratio.

(露光条件(1))
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。その上に調製したネガ型レジスト組成物を塗布し、105℃で、60秒間ベークを行い、120nmのレジスト膜を形成した。得られたウエハーをArFエキシマレーザースキャナー(ASML社製PAS5500/1100、NA0.75、σo/σi=0.85/0.55)を用いてパターン露光した。その後100℃で、60秒間加熱した後、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド水溶液(2.38質量%)で30秒間現像し、純水でリンスした後、スピン乾燥してレジストパターンを得た。
(Exposure condition (1))
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. A negative resist composition prepared thereon was applied, and baked at 105 ° C. for 60 seconds to form a 120 nm resist film. The obtained wafer was subjected to pattern exposure using an ArF excimer laser scanner (PAS5500 / 1100, manufactured by ASML, NA0.75, σo / σi = 0.85 / 0.55). Thereafter, the mixture was heated at 100 ° C. for 60 seconds, developed with an aqueous tetramethylammonium hydroxide solution (2.38 mass%) for 30 seconds, rinsed with pure water, and spin-dried to obtain a resist pattern.

(露光条件(2))
本条件は、純水を用いた液浸露光法によりレジストパターンを形成するものである。
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。その上に調製したネガ型レジスト組成物を塗布し、105℃で、60秒間ベークを行い、120nmのレジスト膜を形成した。得られたウエハーをArFエキシマレーザー液浸スキャナー(NA0.85)を用い、パターン露光した。液浸液としては超純水を使用した。その後100℃で、60秒間加熱した後、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド水溶液(2.38質量%)で30秒間現像し、純水でリンスした後、スピン乾燥してレジストパターンを得た。
(Exposure condition (2))
This condition is to form a resist pattern by an immersion exposure method using pure water.
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. A negative resist composition prepared thereon was applied, and baked at 105 ° C. for 60 seconds to form a 120 nm resist film. The obtained wafer was subjected to pattern exposure using an ArF excimer laser immersion scanner (NA 0.85). Ultra pure water was used as the immersion liquid. Thereafter, the mixture was heated at 100 ° C. for 60 seconds, developed with an aqueous tetramethylammonium hydroxide solution (2.38 mass%) for 30 seconds, rinsed with pure water, and spin-dried to obtain a resist pattern.

(露光条件(1))における実施例1〜25、31〜48、54〜79、85〜108、比較例1〜5、並びに(露光条件(2))における実施例26〜30、49〜53、80〜84、109〜113について、得られたレジストパターンの、ブリッジマージンを評価した。   Examples 1 to 25, 31 to 48, 54 to 79, 85 to 108, Comparative Examples 1 to 5 in (Exposure Conditions (1)), and Examples 26 to 30 and 49 to 53 in (Exposure Conditions (2)) 80 to 84 and 109 to 113, the bridge margins of the obtained resist patterns were evaluated.

ブリッジマージンの評価
実施例1〜24及び比較例1〜24で得られた150nm(1:1)のラインアンドスペースレジストパターンを解像する露光量E(最適露光量)を走査型電子顕微鏡(日立社製S−9260)を用いて算出し、前記露光量Eから露光量を多くした時にブリッジが発生する露光量Eを求め、下記式で得られる値を算出し、それをブリッジマージンの指標とした。
ブリッジマージン(%)= (E −E )/E ×100
上記で算出した値が大きいほど性能が良好である事を示す。結果を表5〜8に示した。
Evaluation of Bridge Margin An exposure dose E 0 (optimum exposure dose) for resolving the 150 nm (1: 1) line and space resist pattern obtained in Examples 1 to 24 and Comparative Examples 1 to 24 was measured with a scanning electron microscope ( S-9260) manufactured by Hitachi, Ltd. is calculated, and an exposure amount E 1 at which a bridge is generated when the exposure amount is increased from the exposure amount E 0 is calculated. It was used as an index.
Bridge margin (%) = (E 1 −E 0 ) / E 0 × 100
The larger the value calculated above, the better the performance. The results are shown in Tables 5-8.

Figure 2009258506
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Figure 2009258506
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Figure 2009258506
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*:疎水性ポリマーHR−22を0.05g添加して液浸露光 *: 0.05 g of hydrophobic polymer HR-22 was added and immersion exposure

[光重合開始剤] [Photopolymerization initiator]

Figure 2009258506
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ここで、上記構造に併記したpKaの値は、全て、下記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)
Here, all the values of pKa written in the above structure are values obtained by calculation using the following software package.
Software package 1: Advanced Chemistry Development (ACD / Labs) Software V8.14 for Solaris (1994-2007 ACD / Labs)

〔重合性モノマー〕 (Polymerizable monomer)

Figure 2009258506
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Figure 2009258506
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〔塩基性化合物〕
HEP:N−ヒドロキシエチルピペリジン
DIA:2,6−ジイソプロピルアニリン
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
DCMA:ジシクロヘキシルメチルアミン
TPSA:トリフェニルスルフォニウムアセテート
DHA:N,N−ジヘキシルアニリン
HAP:ヒドロキシアンチピリン
TBAH:テトラn−ブチルアンモニウムヒドロキシド
TPI:2,4,5−トリフェニルイミダゾール
TPA:トリペンチルアミン
[Basic compounds]
HEP: N-hydroxyethylpiperidine DIA: 2,6-diisopropylaniline PEA: N-phenyldiethanolamine TOA: trioctylamine PBI: 2-phenylbenzimidazole DCMA: dicyclohexylmethylamine TPSA: triphenylsulfonium acetate DHA: N, N -Dihexylaniline HAP: Hydroxyantipyrine TBAH: Tetra-n-butylammonium hydroxide TPI: 2,4,5-triphenylimidazole TPA: Tripentylamine

〔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
A2:2−ヘプタノン
A3: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:プロピレンカーボネート
〔solvent〕
A1: Propylene glycol monomethyl ether acetate A2: 2-heptanone A3: Cyclohexanone B1: Propylene glycol monomethyl ether B2: Ethyl lactate B3: Propylene carbonate

Claims (4)

(A)酸の作用によりアルカリ現像液に対する溶解度が減少する樹脂、
(B)カチオン重合性化合物、
(C)光カチオン重合開始剤、
(D)活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物と、を含有することを特徴とするネガ型レジスト組成物。
(A) a resin whose solubility in an alkaline developer is reduced by the action of an acid;
(B) a cationically polymerizable compound,
(C) a photocationic polymerization initiator,
(D) A negative resist composition comprising a compound that generates an acid upon irradiation with actinic rays or radiation.
樹脂(A)が、脂環式構造を有する樹脂であることを特徴とする請求項1に記載のネガ型レジスト組成物。   The negative resist composition according to claim 1, wherein the resin (A) is a resin having an alicyclic structure. 樹脂(A)が、側鎖に酸の作用によりラクトン環を形成する構造を有する樹脂であることを特徴とする請求項1又は2に記載のネガ型レジスト組成物。   The negative resist composition according to claim 1, wherein the resin (A) is a resin having a structure in which a lactone ring is formed in the side chain by the action of an acid. 請求項1〜3のいずれかに記載のレジスト組成物を用いてレジスト膜を形成する工程、該レジスト膜を露光する工程、該レジスト膜を現像する工程、とを含む、レジストパターン形成方法。   A resist pattern forming method, comprising: a step of forming a resist film using the resist composition according to claim 1; a step of exposing the resist film; and a step of developing the resist film.
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