JP2009271540A - Positive resist composition and pattern forming method using the same - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a resist composition which has a wide process window in contact hole formation, and can suppress pit formation during flow baking, and to provide a pattern forming method using the same. <P>SOLUTION: The positive resist composition comprises: (A) a resin that increases the solubility to developer by the action of an acid and includes (a) a repeating unit containing a group that is decomposed by the action of an acid to become alkali-soluble, (b) a repeating unit containing an alicyclic lactone structure, (c) a repeating unit containing an alicyclic structure substituted with a hydroxy group and (d) a methacrylic acid repeating unit, wherein the amount of the methacrylic acid repeating unit is from 5 to 18% by mole based on the total repeating units of the resin; and (B) a compound that generates an acid upon exposure to active ray or radiant ray. The pattern forming method uses the composition. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は遠紫外線に感応する半導体素子等の微細加工用ポジ型レジスト組成物及びそれを用いたパターン形成方法に関するものである。   The present invention relates to a positive resist composition for microfabrication such as a semiconductor element sensitive to far ultraviolet rays and a pattern forming method using the same.

近年、集積回路はその集積度を益々高めており、超LSI等の半導体基板の製造に於いてはハーフミクロン以下の線幅から成る超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等)を用いることが検討されるまでになってきている。
この波長領域におけるリソグラフィーのパターン形成に用いられるものとして、化学増幅系レジストがある。
In recent years, the degree of integration of integrated circuits has been increasing, and in the manufacture of semiconductor substrates such as VLSI, processing of ultra-fine patterns having a line width of less than half a micron has been required. In order to satisfy this need, the wavelength used by exposure apparatuses used in photolithography has become increasingly 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.
A chemical amplification type resist is used for lithography pattern formation in this wavelength region.

ArF光源用のレジスト組成物としては、ドライエッチング耐性付与の目的で脂環式炭化水素部位が導入された樹脂が提案されている。
特許文献1には、脂環式基を含む構造で保護されたアルカリ可溶性基と、そのアルカリ可溶性基が酸により脱離して、アルカリ可溶性とならしめる構造単位を含む酸感応性化合物を用いたレジスト材料が記載されている。
As a resist composition for an ArF light source, a resin having an alicyclic hydrocarbon moiety introduced therein has been proposed for the purpose of imparting dry etching resistance.
Patent Document 1 discloses a resist using an acid-sensitive compound containing an alkali-soluble group protected with a structure containing an alicyclic group, and a structural unit in which the alkali-soluble group is eliminated by an acid to make it alkali-soluble. The materials are listed.

特許文献2および特許文献3には、メタクリル酸もしくはアクリル酸繰り返し単位と、酸分解性繰り返し単位とを含む共重合体を含有するレジスト組成物が記載されている。
特許文献4および特許文献5には、脂環ラクトン構造を有する繰り返し単位を含む共重合体を含有するレジスト組成物が記載されている。
特許文献6及び特許文献7には、水酸基が置換された脂環基を有する繰り返し単位を含む共重合体を含有するレジスト組成物を記載している。
特許文献8及び特許文献9には、酸分解性繰り返し単位、脂環ラクトン構造を有する繰り返し単位、および水酸基が置換された脂環基を有する繰り返し単位を組み合わせることが記載されている。
Patent Document 2 and Patent Document 3 describe resist compositions containing a copolymer containing methacrylic acid or acrylic acid repeating units and acid-decomposable repeating units.
Patent Documents 4 and 5 describe resist compositions containing a copolymer containing a repeating unit having an alicyclic lactone structure.
Patent Document 6 and Patent Document 7 describe resist compositions containing a copolymer containing a repeating unit having an alicyclic group substituted with a hydroxyl group.
Patent Document 8 and Patent Document 9 describe combining an acid-decomposable repeating unit, a repeating unit having an alicyclic lactone structure, and a repeating unit having an alicyclic group substituted with a hydroxyl group.

以上のような遠紫外線露光用フォトレジストに用いられる、酸分解性基を含有する樹脂は、分子内に同時に脂肪族の環状炭化水素基を含有することが一般的である。
これら従来の脂環式炭化水素部位が導入された樹脂のレジスト組成物としての適用に関しては、様々な性能において更なる改善が望まれている。その中でも、コンタクトホール用レジストのプロセスウインドウの更なる拡大が求められていた。
In general, the resin containing an acid-decomposable group used for the photoresist for exposure to far ultraviolet rays as described above contains an aliphatic cyclic hydrocarbon group in the molecule at the same time.
With respect to the application of these conventional alicyclic hydrocarbon moiety-introduced resins as resist compositions, further improvements in various performances are desired. Among these, further expansion of the process window for contact hole resists has been demanded.

また、フォトリソグラフィーに用いられる露光これまでレジスト光(g線、i線、KrFエキシマレーザー光)による縮小投影露光法が利用されている。一般に、レンズの解像度Rは、Rayleighの理論式により、以下の式で表される。
R=k[λ/(N.A.)]
ここで、λは露光波長、N.A.はレンズの開口数(Numerical Aparture)で、ウエハーに対して入射する開き角度をθとした場合、N.A. =sinθである。kはレジストにより異なった値を示し、レジストの性能を示す特性パラメータとして使われることも多い。i線用レジストまでの経験ではレジストを改良しても0.5程度までしか小さくならない。
解像力を高めるということは、上記式から明らかなように、Rを小さくすることであり、そのためにはN.A.を大きくするか、λを小さくするが、kを小さくことが必要である。ところが、現在ではN.A.も0.8に迫る値まで大きくなり、kも0.5という限界に到達している。波長を更に短くする観点からKrFエキシマレーザー光の248nmからArFエキシマレーザー光の193nmが検討されているが、このArFエキシマレーザー光をもってしても、理論上100nm以下のパターン形成は難しくなってきている。
Further, exposure used for photolithography A reduction projection exposure method using resist light (g-line, i-line, KrF excimer laser light) has been used so far. In general, the resolution R of the lens is expressed by the following equation according to Rayleigh's theoretical equation.
R = k [λ / (NA)]
Here, λ is the exposure wavelength, N.A. is the numerical aperture of the lens (Numerical Aparture), and N.A. = sin θ, where θ is the opening angle incident on the wafer. k indicates a different value depending on the resist, and is often used as a characteristic parameter indicating the performance of the resist. Based on experience with i-line resist, it can only be reduced to about 0.5 even if the resist is improved.
Increasing the resolving power is to reduce R, as is clear from the above equation. For this purpose, NA is increased or λ is decreased, but k must be decreased. However, NA has also increased to a value approaching 0.8, and k has reached the limit of 0.5. From the viewpoint of further shortening the wavelength, 248 nm of KrF excimer laser light to 193 nm of ArF excimer laser light has been studied, but even with this ArF excimer laser light, it is theoretically difficult to form a pattern of 100 nm or less. .

そこで、現状の露光装置でさらに微細なパターンを形成できるレジスト材料やパターン形成方法が望まれていた。上記方法に対応する技術として、特許文献10で開示されている真空中で紫外線(UV)を照射しながらウエハーを加熱(フローベーク)して、レジスト形状を変化(フロー)させて、レジストパターンの寸法を小さくすることができる半導体装置のコンタクトホール径の調整方法は有望であるが、それに適したレジスト材料の開発が不十分であった。また、真空中でUV照射しながらウエハーをフローベークするというプロセスは煩雑であるため、空気中のフローベークのみで同じ効果が得られるレジスト材料が望まれていた。しかしこれまで知られているレジスト材料に対してフローベークプロセスを適用すると、フロー速度が速くホールサイズの制御し難いという問題や、実用的なフロー温度(180℃以下)でも十分フローしない等の問題があった。
さらに最近、フローベーク段階で膜中にピットが頻繁に生じることが解ってきた。このピット形成はその後のエッチング工程に悪影響(エッチング後のパターン転写性劣化、エッチング耐性劣化等)が懸念されるため、ピット発生を防止することが望まれていた。
Therefore, a resist material and a pattern forming method that can form a finer pattern with a current exposure apparatus have been desired. As a technique corresponding to the above method, the wafer is heated (flow bake) while irradiating ultraviolet rays (UV) in vacuum disclosed in Patent Document 10, and the resist shape is changed (flowed). Although a method for adjusting the contact hole diameter of a semiconductor device capable of reducing the size is promising, development of a resist material suitable for the method has been insufficient. Further, since the process of flow baking the wafer while irradiating with UV in a vacuum is complicated, a resist material that can obtain the same effect only by flow baking in air has been desired. However, when the flow bake process is applied to the resist materials known so far, the problem is that the flow rate is high and the hole size is difficult to control, and that the flow does not flow sufficiently even at a practical flow temperature (180 ° C or lower). was there.
More recently, it has been found that pits frequently occur in the film during the flow bake stage. Since this pit formation is concerned about adverse effects on the subsequent etching process (pattern transfer property deterioration after etching, etching resistance deterioration, etc.), it has been desired to prevent the generation of pits.

特開平9−73173号公報JP-A-9-73173 特開2000−214588号公報JP 2000-214588 A 特開2000−321771号公報JP 2000-321771 A 特開2001−188351号公報JP 2001-188351 A 特開2000−26446号公報JP 2000-26446 A 特開平7−252324号公報JP 7-252324 A 特開平11−109632号公報JP-A-11-109632 特開2001−109154号公報JP 2001-109154 A 特開2002−296783号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2002-296783 特開平6-37071号公報JP-A-6-37071

本発明の目的は、遠紫外光、とくにArFエキシマレーザー光を使用する上記ミクロフォトファブリケ−ション本来の性能向上技術における課題を解決するポジ型レジスト組成物及びそれを用いたパターン形成方法を提供することにあり、コンタクトホール形成において広いプロセスウインドウをもち、かつフローベーク時のピット形成を抑制出来るポジ型レジスト組成物及びそれを用いたパターン形成方法を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a positive resist composition that solves the problems in the above-described performance improvement technology inherent to microphotofabrication using far ultraviolet light, particularly ArF excimer laser light, and a pattern forming method using the same. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a positive resist composition having a wide process window in forming contact holes and suppressing pit formation during flow baking, and a pattern forming method using the same.

本発明者等は、ポジ型化学増幅系レジスト組成物の構成材料を鋭意検討した結果、下記の構成によって、本発明の目的が達成されることを見出し、本発明に至った。   As a result of intensive studies on the constituent materials of the positive chemically amplified resist composition, the present inventors have found that the object of the present invention can be achieved by the following constitution, and have reached the present invention.

(1) 酸の作用により分解し、アルカリ可溶性となる基を含む繰り返し単位(a)、下記一般式(V1)で表される脂環ラクトン構造を有する繰り返し単位(b1)、水酸基を置換した脂環構造をもつ繰り返し単位(c)、及び、メタクリル酸繰り返し単位(d)
を含有し、メタクリル酸繰り返し単位(d)の割合が全繰り返し単位中5〜18モル%である、酸の作用により現像液に対する溶解性が増大する樹脂(A1)、及び、活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物(B)を含有することを特徴とするポジ型レジスト組成物。
(1) A repeating unit (a) containing a group that decomposes by the action of an acid and becomes alkali-soluble, a repeating unit (b1) having an alicyclic lactone structure represented by the following general formula (V1), and a fat substituted with a hydroxyl group Repeating unit (c) having a ring structure and repeating unit of methacrylic acid (d)
A resin (A1) that has a methacrylic acid repeating unit (d) ratio of 5 to 18 mol% in all repeating units and that has increased solubility in a developer by the action of an acid, and actinic rays or radiation. A positive resist composition comprising a compound (B) that generates an acid upon irradiation.

Figure 2009271540
Figure 2009271540

一般式(V1)中、Rb0は、水素原子、ハロゲン原子、又は炭素数1〜4の置換もしくは非置換のアルキル基を表す。
A'は、単結合、エーテル基、エステル基、カルボニル基、アルキレン基、又はこれらを組み合わせた2価の基を表す。
2は、下記一般式(a−1)〜(a−3)のうちのいずれかで示される基を表す。
In general formula (V1), R b0 represents a hydrogen atom, a halogen atom, or a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.
A ′ represents a single bond, an ether group, an ester group, a carbonyl group, an alkylene group, or a divalent group obtained by combining these.
B 2 represents a group represented by any one of the following general formulas (a-1) to (a-3).

Figure 2009271540
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一般式(a−1)〜(a−3)において、R1〜R6は、各々独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、又は−COORaを表す。ここでRaはアルキル基を表す。R1〜R6の内の2つは、結合して環を形成してもよい。 In General Formulas (a-1) to (a-3), R 1 to R 6 each independently represents a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkenyl group, or —COORa. Here, Ra represents an alkyl group. Two of R 1 to R 6 may combine to form a ring.

(2) 樹脂(A1)に於いて、酸の作用により分解し、アルカリ可溶性となる基を含む繰り返し単位(a)の含有率が、全繰り返し単位中23〜45モル%であることを特徴とする(1)に記載のポジ型レジスト組成物。   (2) The resin (A1) is characterized in that the content of the repeating unit (a) containing a group that decomposes by the action of an acid and becomes alkali-soluble is 23 to 45 mol% in all repeating units. The positive resist composition according to (1).

(3) 樹脂(A1)に於いて、水酸基を置換した脂環構造をもつ繰り返し単位(c)が、下記一般式(IIa)で表される繰り返し単位(c1)であることを特徴とする(1)又は(2)に記載のポジ型レジスト組成物。   (3) In the resin (A1), the repeating unit (c) having an alicyclic structure substituted with a hydroxyl group is a repeating unit (c1) represented by the following general formula (IIa) ( The positive resist composition as described in 1) or (2).

Figure 2009271540
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一般式(IIa)中、R30は、水素原子又はメチル基を表す。
31〜R33は、各々独立に、水素原子、水酸基又はアルキル基を表す。但し、R31〜R33のうちの二つは、水酸基を表す。
In general formula (IIa), R 30 represents a hydrogen atom or a methyl group.
R 31 to R 33 each independently represents a hydrogen atom, a hydroxyl group or an alkyl group. However, two of R 31 to R 33 represent a hydroxyl group.

(4) 樹脂(A1)の酸の作用により分解し、アルカリ可溶性となる基を含む繰り返し単位(a)が、脂環構造を含有することを特徴とする(1)〜(3)のいずれかに記載のポジ型レジスト組成物。   (4) Any one of (1) to (3), wherein the repeating unit (a) containing a group that decomposes by the action of an acid of the resin (A1) and becomes alkali-soluble contains an alicyclic structure. The positive resist composition as described in 1. above.

(5) 樹脂(A1)の酸の作用により分解し、アルカリ可溶性となる基を含む繰り返し単位(a)が、下記一般式(I)で表されることを特徴とする(4)に記載のポジ型レジスト組成物。   (5) The repeating unit (a) containing a group that decomposes by the action of an acid of the resin (A1) and becomes alkali-soluble is represented by the following general formula (I): Positive resist composition.

Figure 2009271540
Figure 2009271540

一般式(I)中、
2は水素原子又はメチル基を表す。
Aは単結合又は連結基を表す。
ALGは下記一般式(pI)〜(pV)で示される脂環式炭化水素を含む基である。
In general formula (I),
R 2 represents a hydrogen atom or a methyl group.
A represents a single bond or a linking group.
ALG is a group containing an alicyclic hydrocarbon represented by the following general formulas (pI) to (pV).

Figure 2009271540
Figure 2009271540

式(pI)〜(pV)中、
11は、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基又はsec−ブチル基を表す。
Zは、炭素原子とともに脂環式炭化水素基を形成するのに必要な原子団を表す。
12〜R16は、各々独立に、炭素数1〜4個の、直鎖もしくは分岐のアルキル基又は脂環式炭化水素基を表す。但し、R12〜R14のうち少なくとも1つ、及びR15、R16のいずれかは脂環式炭化水素基を表す。
17〜R21は、各々独立に、水素原子、炭素数1〜4個の、直鎖もしくは分岐のアルキル基又は脂環式炭化水素基を表し、但し、R17〜R21のうち少なくとも1つは脂環式炭化水素基を表す。また、R19、R21のいずれかは炭素数1〜4個の、直鎖もしくは分岐のアルキル基又は脂環式炭化水素基を表す。
22〜R25は、各々独立に、水素原子、炭素数1〜4個の、直鎖もしくは分岐のアルキル基又は脂環式炭化水素基を表し、但し、R22〜R25のうち少なくとも1つは脂環式炭化水素基を表す。また、R23とR24は、互いに結合して環を形成していてもよい。
In the formulas (pI) to (pV),
R 11 represents a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, or a sec-butyl group.
Z represents an atomic group necessary for forming an alicyclic hydrocarbon group together with a carbon atom.
R 12 to R 16 each independently represents a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms or an alicyclic hydrocarbon group. However, at least one of R 12 to R 14 and any one of R 15 and R 16 represents an alicyclic hydrocarbon group.
R 17 to R 21 each independently represents a hydrogen atom, a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, or an alicyclic hydrocarbon group, provided that at least one of R 17 to R 21 Represents an alicyclic hydrocarbon group. Further, either R 19 or R 21 represents a linear or branched alkyl group or alicyclic hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms.
R 22 to R 25 each independently represents a hydrogen atom, a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, or an alicyclic hydrocarbon group, provided that at least one of R 22 to R 25 Represents an alicyclic hydrocarbon group. R 23 and R 24 may be bonded to each other to form a ring.

(6) 樹脂(A1)の酸価が0.2〜0.9meq/gであることを特徴とする(1)〜(5)のいずれか一項に記載のポジ型レジスト組成物。   (6) The positive resist composition according to any one of (1) to (5), wherein the acid value of the resin (A1) is 0.2 to 0.9 meq / g.

(7) (1)〜(6)のいずれかに記載のポジ型レジスト組成物により、レジスト膜を形成し、該レジスト膜を露光、現像する工程を含むことを特徴とするパターン形成方法。   (7) A pattern forming method comprising: forming a resist film from the positive resist composition according to any one of (1) to (6); and exposing and developing the resist film.

(8) (1)〜(6)のいずれかに記載のポジ型レジスト組成物により、レジスト膜を形成し、該レジスト膜を露光、現像する工程を含むことを特徴とするコンタクトホールパターン形成方法。   (8) A method for forming a contact hole pattern, comprising: forming a resist film from the positive resist composition according to any one of (1) to (6); and exposing and developing the resist film. .

本発明により、コンタクトホール形成において広いプロセスウインドウをもち、かつフローベーク時のピット形成を抑制出来るレジスト組成物及びそれを用いたパターン形成方法を提供することができる。   INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, it is possible to provide a resist composition that has a wide process window in forming contact holes and can suppress pit formation during flow baking, and a pattern forming method using the same.

以下、本発明に使用する成分について詳細に説明する。
本発明において、基(原子団)の表記において、置換、無置換を特に記していない場合は、置換及び無置換の両方を含む。例えば、単に「アルキル基」と記した場合、無置換のアルキルであってもよいし、置換基を有するアルキル基であってもよい。
Hereinafter, the components used in the present invention will be described in detail.
In the present invention, in the notation of a group (atomic group), when substituted or unsubstituted is not particularly described, both substituted and unsubstituted are included. For example, when it is simply described as “alkyl group”, it may be an unsubstituted alkyl or an alkyl group having a substituent.

〔1〕酸の作用により現像液に対する溶解性が増大する樹脂
本発明のポジ型レジスト組成物は、
酸の作用により分解し、アルカリ可溶性となる基を含む繰り返し単位(a)、
一般式(V1)で表される脂環ラクトン構造を有する繰り返し単位(b1)、
水酸基を置換した脂環構造をもつ繰り返し単位(c)、及び、
メタクリル酸繰り返し単位(d)
を含有し、メタクリル酸繰り返し単位(d)の割合が全繰り返し単位中5〜18モル%である、酸の作用により現像液に対する溶解性が増大する樹脂(A1)を含有する。
[1] Resin whose solubility in a developer increases by the action of an acid The positive resist composition of the present invention comprises:
A repeating unit (a) containing a group that decomposes by the action of an acid and becomes alkali-soluble,
A repeating unit (b1) having an alicyclic lactone structure represented by the general formula (V1);
A repeating unit (c) having an alicyclic structure substituted with a hydroxyl group, and
Methacrylic acid repeating unit (d)
And a resin (A1) that has a methacrylic acid repeating unit (d) ratio of 5 to 18 mol% in all repeating units and that increases the solubility in a developing solution by the action of an acid.

樹脂(A1)は、芳香族基を有さないことが好ましい。芳香族基とは、ベンゼン環、ナフタレン、アントラセンなどの化合物であって、電子平面の上下に非局在化した環状のπ電子雲を有する残基であり、そのπ電子雲には合計で4n+2(nは0又は自然数)個のπ電子が含まれるという特徴を有する。   The resin (A1) preferably has no aromatic group. The aromatic group is a compound such as a benzene ring, naphthalene, anthracene, etc., and is a residue having a cyclic π electron cloud delocalized above and below the electron plane, and the π electron cloud has a total of 4n + 2 It is characterized in that (n is 0 or a natural number) π electrons are included.

(a)酸の作用により分解し、アルカリ可溶性となる基を含む繰り返し単位
樹脂(A1)は、酸の作用によりアルカリ現像液に対する溶解性が増大する樹脂(酸分解性樹脂)であり、酸の作用により分解し、アルカリ可溶性となる基(酸分解性基)を有する繰り返し単位(a)を含有する。
(A) Repeating unit containing a group that decomposes by the action of an acid and becomes alkali-soluble Resin (A1) is a resin (acid-decomposable resin) whose solubility in an alkaline developer is increased by the action of an acid. It contains a repeating unit (a) having a group (acid-decomposable group) that decomposes by action and becomes alkali-soluble.

露光用の光源としてArFエキシマレーザーを使用する場合には、酸の作用により分解
する基として、−C(=O)−X1−R0で表される基を用いることが好ましい。ここで、R0としては、t−ブチル基、t−アミル基等の3級アルキル基、イソボロニル基、1−エトキシエチル基、1−ブトキシエチル基、1−イソブトキシエチル基、1−シクロヘキシロキシエチル基等の1−アルコキシエチル基、1−メトキシメチル基、1−エトキシメチル基等のアルコキシメチル基、テトラヒドロピラニル基、テトラヒドロフラニル基、トリアルキルシリル基、3−オキソシクロヘキシル基、上記ラクトン基等を挙げることができる。X1は、酸素原子、硫黄原子を表すが、好ましくは酸素原子である。
When an ArF excimer laser is used as a light source for exposure, it is preferable to use a group represented by —C (═O) —X 1 —R 0 as a group that is decomposed by the action of an acid. Here, as R 0 , tertiary alkyl groups such as t-butyl group and t-amyl group, isobornyl group, 1-ethoxyethyl group, 1-butoxyethyl group, 1-isobutoxyethyl group, 1-cyclohexyloxy 1-alkoxyethyl group such as ethyl group, 1-methoxymethyl group, alkoxymethyl group such as 1-ethoxymethyl group, tetrahydropyranyl group, tetrahydrofuranyl group, trialkylsilyl group, 3-oxocyclohexyl group, the above lactone group Etc. X 1 represents an oxygen atom or a sulfur atom, preferably an oxygen atom.

酸分解性基を有する繰り返し単位(a)として、脂環式炭化水素構造を有することが好ましい。脂環式炭化水素構造(脂環構造)としては、後述する式(pI)〜(pV)で表される構造が好ましい。
より好ましくは、下記一般式(I)で表される繰り返し単位を含有することが好ましい。
The repeating unit (a) having an acid-decomposable group preferably has an alicyclic hydrocarbon structure. As the alicyclic hydrocarbon structure (alicyclic structure), structures represented by formulas (pI) to (pV) described later are preferable.
More preferably, it contains a repeating unit represented by the following general formula (I).

Figure 2009271540
Figure 2009271540

一般式(I)において、R2は水素原子又はメチル基を表し、Aは単結合又は連結基を表し、ALGは下記一般式(pI)〜(pV)で示される脂環式炭化水素を含む基である。 In the general formula (I), R 2 represents a hydrogen atom or a methyl group, A represents a single bond or a linking group, and ALG includes an alicyclic hydrocarbon represented by the following general formulas (pI) to (pV). It is a group.

Aの連結基は、アルキレン基、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、スルフォンアミド基、ウレタン基、又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表す。上記Aにおけるアルキレン基としては、下記式で表される基を挙げることができる。
−〔C(Rb )(Rc )〕r
式中、Rb 、Rc は、水素原子、アルキル基、ハロゲン原子、水酸基、アルコキシ基を表し、両者は同一でも異なっていてもよい。アルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基等の低級アルキル基が好ましく、更に好ましくはメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基から選択される。アルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基等の炭素数1〜4個のものを挙げることができる。ハロゲン原子としては、塩素原子、臭素原子、フッ素原子、沃素原子等を挙げることができる。アルキル基、アルコキシ基は、置換基を有していてもよい。アルキル基、アルコキシ基の置換基としては、例えば、水酸基、ハロゲン原子、アルコキシ基(好ましくは炭素数1〜4)を挙げることができる。rは1〜10の整数を表す。
The linking group of A is selected from the group consisting of an alkylene group, an ether group, a thioether group, a carbonyl group, an ester group, an amide group, a sulfonamide group, a urethane group, or a urea group, or a combination of two or more groups Represents. Examples of the alkylene group in A include groups represented by the following formulas.
− [C (R b ) (R c )] r
In the formula, R b and R c represent a hydrogen atom, an alkyl group, a halogen atom, a hydroxyl group and an alkoxy group, and both may be the same or different. The alkyl group is preferably a lower alkyl group such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, or a butyl group, and more preferably selected from a methyl group, an ethyl group, a propyl group, and an isopropyl group. Examples of the alkoxy group include those having 1 to 4 carbon atoms such as a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, and a butoxy group. Examples of the halogen atom include a chlorine atom, a bromine atom, a fluorine atom, and an iodine atom. The alkyl group and alkoxy group may have a substituent. Examples of the substituent for the alkyl group and alkoxy group include a hydroxyl group, a halogen atom, and an alkoxy group (preferably having 1 to 4 carbon atoms). r represents an integer of 1 to 10.

Figure 2009271540
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式中、R11は、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基又はsec−ブチル基を表し、Zは、炭素原子とともに脂環式炭化水素基を形成するのに必要な原子団を表す。
12〜R16は、各々独立に、炭素数1〜4個の、直鎖もしくは分岐のアルキル基又は脂環式炭化水素基を表す。但し、R12〜R14のうち少なくとも1つ、及びR15、R16のいずれかは脂環式炭化水素基を表す。
17〜R21は、各々独立に、水素原子、炭素数1〜4個の、直鎖もしくは分岐のアルキ
ル基又は脂環式炭化水素基を表し、但し、R17〜R21のうち少なくとも1つは脂環式炭化水素基を表す。また、R19、R21のいずれかは炭素数1〜4個の、直鎖もしくは分岐のアルキル基又は脂環式炭化水素基を表す。
22〜R25は、各々独立に、水素原子、炭素数1〜4個の、直鎖もしくは分岐のアルキル基又は脂環式炭化水素基を表し、但し、R22〜R25のうち少なくとも1つは脂環式炭化水素基を表す。また、R23とR24は、互いに結合して環を形成していてもよい。
In the formula, R 11 represents a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group or a sec-butyl group, and Z forms an alicyclic hydrocarbon group together with a carbon atom. Represents the atomic group necessary to do.
R 12 to R 16 each independently represents a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms or an alicyclic hydrocarbon group. However, at least one of R 12 to R 14 and any one of R 15 and R 16 represents an alicyclic hydrocarbon group.
R 17 to R 21 each independently represents a hydrogen atom, a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, or an alicyclic hydrocarbon group, provided that at least one of R 17 to R 21 Represents an alicyclic hydrocarbon group. Further, either R 19 or R 21 represents a linear or branched alkyl group or alicyclic hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms.
R 22 to R 25 each independently represents a hydrogen atom, a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, or an alicyclic hydrocarbon group, provided that at least one of R 22 to R 25 Represents an alicyclic hydrocarbon group. R 23 and R 24 may be bonded to each other to form a ring.

一般式(pI)〜(pV)において、R12〜R25におけるアルキル基としては、置換もしくは非置換のいずれであってもよい、1〜4個の炭素原子を有する直鎖もしくは分岐のアルキル基を表す。そのアルキル基としては、例えばメチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、t−ブチル基等が挙げられる。
また、上記アルキル基の更なる置換基としては、炭素数1〜4個のアルコキシ基、ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子)、アシル基、アシロキシ基、シアノ基、水酸基、カルボキシ基、アルコキシカルボニル基、ニトロ基等を挙げることができる。
In the general formulas (pI) to (pV), the alkyl group in R 12 to R 25 may be either substituted or unsubstituted, and a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms Represents. Examples of the alkyl group include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, a sec-butyl group, and a t-butyl group.
Further, the further substituent of the alkyl group includes an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms, a halogen atom (a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, an iodine atom), an acyl group, an acyloxy group, a cyano group, a hydroxyl group, A carboxy group, an alkoxycarbonyl group, a nitro group, etc. can be mentioned.

11〜R25における脂環式炭化水素基あるいはZと炭素原子が形成する脂環式炭化水素基としては、単環式でも、多環式でもよい。具体的には、炭素数5以上のモノシクロ、ビシクロ、トリシクロ、テトラシクロ構造等を有する基を挙げることができる。その炭素数は6〜30個が好ましく、特に炭素数7〜25個が好ましい。これらの脂環式炭化水素基は置換基を有していてもよい。
以下に、脂環式炭化水素基のうち、脂環部分(脂環構造)の構造例を示す。
The alicyclic hydrocarbon group in R 11 to R 25 or the alicyclic hydrocarbon group formed by Z and a carbon atom may be monocyclic or polycyclic. Specific examples include groups having a monocyclo, bicyclo, tricyclo, tetracyclo structure or the like having 5 or more carbon atoms. The carbon number is preferably 6-30, and particularly preferably 7-25. These alicyclic hydrocarbon groups may have a substituent.
Below, the structural example of an alicyclic part (alicyclic structure) is shown among alicyclic hydrocarbon groups.

Figure 2009271540
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Figure 2009271540
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Figure 2009271540
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本発明においては、上記脂環式部分の好ましいものとしては、アダマンチル基、ノルアダマンチル基、デカリン残基、トリシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、ノルボルニル基、セドロール基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、シクロデカニル基、シクロドデカニル基を挙げることができる。より好ましくは、アダマンチル基、デカリン残基、ノルボルニル基、セドロール基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、シクロデカニル基、シクロドデカニル基、トリシクロデカニル基である。   In the present invention, preferred examples of the alicyclic moiety include adamantyl group, noradamantyl group, decalin residue, tricyclodecanyl group, tetracyclododecanyl group, norbornyl group, cedrol group, cyclohexyl group, cycloheptyl. Group, cyclooctyl group, cyclodecanyl group and cyclododecanyl group. More preferred are an adamantyl group, a decalin residue, a norbornyl group, a cedrol group, a cyclohexyl group, a cycloheptyl group, a cyclooctyl group, a cyclodecanyl group, a cyclododecanyl group, and a tricyclodecanyl group.

これらの脂環式炭化水素基の置換基としては、アルキル基、ハロゲン原子、水酸基、アルコキシ基、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基が挙げられる。
アルキル基としてはメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基等の低級アルキル基が好ましく、更に好ましくはメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基よりなる群から選択された置換基を表す。アルコキシ基としてはメトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基等の炭素数1〜4個のものを挙げることができる。アルキル基、アルコキシ基は、置換基を有していてもよい。アルキル基、アルコキシ基の置換基としては、例えば、水酸基、ハロゲン原子、アルコキシ基を挙げることができる。
Examples of the substituent for these alicyclic hydrocarbon groups include an alkyl group, a halogen atom, a hydroxyl group, an alkoxy group, a carboxyl group, and an alkoxycarbonyl group.
The alkyl group is preferably a lower alkyl group such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, or a butyl group, and more preferably a substituent selected from the group consisting of a methyl group, an ethyl group, a propyl group, and an isopropyl group. To express. Examples of the alkoxy group include those having 1 to 4 carbon atoms such as a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, and a butoxy group. The alkyl group and alkoxy group may have a substituent. Examples of the substituent for the alkyl group and alkoxy group include a hydroxyl group, a halogen atom, and an alkoxy group.

尚、Aが単結合であり、ALGが一般式(pI)又は(pII)で表される基である式(I)で表される繰り返し単位を含有することが好ましい。
尚、走査型電子顕微鏡で観察時のパターンサイズの変動が少ない点(SEM耐性)から、一般式(I)において、Aが単結合であり、ALGが下記で表される基である繰り返し単位が特に好ましい。
In addition, it is preferable that A is a single bond and ALG contains the repeating unit represented by the formula (I) which is a group represented by the general formula (pI) or (pII).
In addition, from the point that variation in pattern size during observation with a scanning electron microscope is small (SEM resistance), in general formula (I), A is a single bond, and ALG is a group represented by the following: Particularly preferred.

Figure 2009271540
Figure 2009271540

26及びR27は、各々独立に、炭素数1〜4個の直鎖もしくは分岐のアルキル基を表す。 R 26 and R 27 each independently represents a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.

以下、一般式(I)で示される繰り返し単位に相当するモノマーの具体例を示す。   Specific examples of the monomer corresponding to the repeating unit represented by the general formula (I) are shown below.

Figure 2009271540
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Figure 2009271540
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Figure 2009271540
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Figure 2009271540
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Figure 2009271540
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(b)脂環ラクトン構造を有する繰り返し単位
樹脂(A1)は、脂環ラクトン構造を有する繰り返し単位として、前記一般式(V1)で表される脂環ラクトン構造を有する繰り返し単位(b1)を含有する。
一般式(V1)で表される脂環ラクトン構造を有する繰り返し単位(b1)は、後述の一般式(V)におけるB2が一般式(a−1)〜(a−3)のうちのいずれかで示される基を表す場合の一般式(V)で表される繰り返し単位である。
なお、樹脂(A1)は、他の脂環ラクトン構造を有する繰り返し単位を含有していてもよい。
脂環ラクトン構造を有する繰り返し単位を含有することにより、パターン倒れ抑止性能の向上やSEMシュリンク(走査型電子顕微鏡で観察時のパターンサイズの収縮)を抑制する効果が期待できる。
脂環ラクトン構造を有する繰り返し単位としては、例えば、シクロヘキサンラクトン、ノルボルナンラクトン、又はアダマンタンラクトンを有する繰り返し単位を挙げることができる。
(B) Repeating unit having alicyclic lactone structure The resin (A1) contains a repeating unit (b1) having an alicyclic lactone structure represented by the general formula (V1) as a repeating unit having an alicyclic lactone structure. To do.
In the repeating unit (b1) having an alicyclic lactone structure represented by the general formula (V1), any one of the general formulas (a-1) to (a-3) in which B 2 in the general formula (V) described later is used. In the case of representing a group represented by formula (V), it is a repeating unit represented by formula (V).
In addition, resin (A1) may contain the repeating unit which has another alicyclic lactone structure.
By containing a repeating unit having an alicyclic lactone structure, it is possible to expect an effect of improving pattern collapse prevention performance and suppressing SEM shrinkage (pattern size shrinkage during observation with a scanning electron microscope).
Examples of the repeating unit having an alicyclic lactone structure include a repeating unit having cyclohexanelactone, norbornanelactone, or adamantanelactone.

例えば、ノルボルナンラクトンを有する繰り返し単位としては、下記一般式(a−1)
〜(a−3)で表される基を有する(メタ)アクリル繰り返し単位、シクロヘキサンラクトンを有する繰り返し単位としては下記一般式(a−4)及び(a−5)で表される基を有する(メタ)アクリル繰り返し単位、アダマンタンラクトンを有する繰り返し単位としては、下記一般式(VI)で表される基を有する(メタ)アクリル繰り返し単位を挙げることができる。
特に、下記一般式(a−1)〜(a−3)のいずれかで表される基を有する(メタ)アクリル繰り返し単位が特に好ましい。
For example, as a repeating unit having norbornane lactone, the following general formula (a-1)
The (meth) acrylic repeating unit having a group represented by (a-3) and the repeating unit having cyclohexanelactone have groups represented by the following general formulas (a-4) and (a-5) ( Examples of the repeating unit having a (meth) acrylic repeating unit and adamantanelactone include a (meth) acrylic repeating unit having a group represented by the following general formula (VI).
In particular, a (meth) acrylic repeating unit having a group represented by any of the following general formulas (a-1) to (a-3) is particularly preferable.

Figure 2009271540
Figure 2009271540

一般式(a−1)〜(a−5)において、R1〜R6は、各々独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、又は−COORaを表す。ここでRaはアルキル基を表す。R1〜R6の内の2つは、結合して環を形成してもよい。
尚、R1〜R6の各々について、水素原子である場合とは、無置換であることを意味する。例えば、一般式(a−1)における環状構造は、R1〜R5として、最大で5つの置換基(アルキル基、シクロアルキル基又はアルケニル基)を有しうる。
In General Formulas (a-1) to (a-5), R 1 to R 6 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkenyl group, or —COORa. Here, Ra represents an alkyl group. Two of R 1 to R 6 may combine to form a ring.
In addition, about each of R < 1 > -R < 6 >, the case where it is a hydrogen atom means that it is unsubstituted. For example, the cyclic structure in the general formula (a-1) can have a maximum of five substituents (an alkyl group, a cycloalkyl group, or an alkenyl group) as R 1 to R 5 .

1〜R6またはRaとしてのアルキル基は、置換基を有していてもよく、直鎖又は分岐アルキル基である。
直鎖又は分岐アルキル基としては、炭素数1〜12個の直鎖又は分岐アルキル基が好ましく、より好ましくは炭素数1〜10個の直鎖又は分岐アルキル基であり、更に好ましくはメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、t−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基である。
The alkyl group as R 1 to R 6 or Ra may have a substituent and is a linear or branched alkyl group.
The linear or branched alkyl group is preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, more preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, still more preferably a methyl group, An ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, a sec-butyl group, a t-butyl group, a pentyl group, a hexyl group, a heptyl group, an octyl group, a nonyl group, and a decyl group.

1〜R6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、シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基等の炭素数3〜8個のものが好ましい。
1〜R6としてのアルケニル基は、置換基を有していてもよく、ビニル基、プロペニル基、ブテニル基、ヘキセニル基等の炭素数2〜6個のものが好ましい。
また、R1〜R6の内の2つが結合して形成する環としては、シクロプロパン環、シクロブタン環、シクロペンタン環、シクロヘキサン環、シクロオクタン環等の3〜8員環が挙げられる。
なお、一般式(a−1)〜(a−5)におけるR1〜R6は、環状骨格を構成している炭素原子のいずれに連結していてもよい。
The cycloalkyl group as R 1 to R 6 may have a substituent, and those having 3 to 8 carbon atoms, such as a cyclopropyl group, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, a cycloheptyl group, and a cyclooctyl group. preferable.
The alkenyl group as R 1 to R 6 may have a substituent, and those having 2 to 6 carbon atoms such as vinyl group, propenyl group, butenyl group and hexenyl group are preferable.
Examples of the ring formed by combining two of R 1 to R 6 include 3- to 8-membered rings such as cyclopropane ring, cyclobutane ring, cyclopentane ring, cyclohexane ring, and cyclooctane ring.
In the general formulas (a-1) to (a-5), R 1 to R 6 may be connected to any carbon atom constituting the cyclic skeleton.

また、上記アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基が有してもよい好ましい置換基としては、炭素数1〜4個のアルコキシ基、ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子)、炭素数2〜5のアシル基、炭素数2〜5のアシロキシ基、シアノ基、水酸基、カルボキシ基、炭素数2〜5のアルコキシカルボニル基、ニトロ基等を挙げることができる。   Moreover, as a preferable substituent which the said alkyl group, a cycloalkyl group, and an alkenyl group may have, a C1-C4 alkoxy group, a halogen atom (a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, an iodine atom), Examples thereof include an acyl group having 2 to 5 carbon atoms, an acyloxy group having 2 to 5 carbon atoms, a cyano group, a hydroxyl group, a carboxy group, an alkoxycarbonyl group having 2 to 5 carbon atoms, and a nitro group.

一般式(a−1)〜(a−5)で表される基を有する繰り返し単位としては、下記一般式(V)で表される繰り返し単位を挙げることができる。   Examples of the repeating unit having a group represented by general formulas (a-1) to (a-5) include a repeating unit represented by the following general formula (V).

Figure 2009271540
Figure 2009271540

一般式(V)中、Rb0は、水素原子、ハロゲン原子、又は炭素数1〜4の置換もしくは非置換のアルキル基を表す。
b0のアルキル基が有していてもよい好ましい置換基としては、前記一般式(a−1)〜(a−5)におけるR1としてのアルキル基が有していてもよい好ましい置換基として先に例示したものが挙げられる。
b0のハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、沃素原子を挙げることができる。Rb0は水素原子が好ましい。
A'は、単結合、エーテル基、エステル基、カルボニル基、アルキレン基、又はこれらを組み合わせた2価の基を表す。
2は、一般式(a−1)〜(a−5)のうちのいずれかで示される基を表す。A'において、該組み合わせた2価の基としては、例えば下記式のものが挙げられる。
In general formula (V), Rb0 represents a hydrogen atom, a halogen atom, or a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.
As a preferable substituent which the alkyl group of R b0 may have, as a preferable substituent which the alkyl group as R 1 in the general formulas (a-1) to (a-5) may have. What was illustrated previously is mentioned.
Examples of the halogen atom for R b0 include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom. R b0 is preferably a hydrogen atom.
A ′ represents a single bond, an ether group, an ester group, a carbonyl group, an alkylene group, or a divalent group obtained by combining these.
B 2 represents a group represented by any one of the general formulas (a-1) to (a-5). In A ′, examples of the combined divalent group include those represented by the following formulae.

Figure 2009271540
Figure 2009271540

上記式において、Rab、Rbbは、水素原子、アルキル基、ハロゲン原子、水酸基、アルコキシ基を表し、両者は同一でも異なっていてもよい。
アルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基等の低級アルキル基が好ましく、更に好ましくはメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基から選択される。アルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基等の炭素数1〜4個のものを挙げることができる。ハロゲン原子としては、塩素原子、臭素原子、フッ素原子、沃素原子等を挙げることができる。アルキル基、アルコキシ基は、置換基を有していてもよい。アルキル基、アルコキシ基の置換基としては、例えば、水酸基、ハロゲン原子、炭素数1〜4のアルコキシ基を挙げることができる。r1は1〜10の整数、好ましくは1〜4の整数を表す。mは1〜3の整数、好ましくは1又は2を表す。
In the above formula, R ab and R bb represent a hydrogen atom, an alkyl group, a halogen atom, a hydroxyl group, and an alkoxy group, and both may be the same or different.
The alkyl group is preferably a lower alkyl group such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, or a butyl group, and more preferably selected from a methyl group, an ethyl group, a propyl group, and an isopropyl group. Examples of the alkoxy group include those having 1 to 4 carbon atoms such as a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, and a butoxy group. Examples of the halogen atom include a chlorine atom, a bromine atom, a fluorine atom, and an iodine atom. The alkyl group and alkoxy group may have a substituent. Examples of the substituent for the alkyl group and alkoxy group include a hydroxyl group, a halogen atom, and an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms. r1 represents an integer of 1 to 10, preferably an integer of 1 to 4. m represents an integer of 1 to 3, preferably 1 or 2.

以下に、一般式(V)で表される繰り返し単位の具体例を挙げるが、本発明の内容がこ
れらに限定されるものではない。
Specific examples of the repeating unit represented by the general formula (V) are shown below, but the contents of the present invention are not limited to these.

Figure 2009271540
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Figure 2009271540
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アダマンタンラクトンを有する繰り返し単位としては、下記一般式(VI)で表される繰り返し単位を挙げることができる。   Examples of the repeating unit having adamantane lactone include the repeating unit represented by the following general formula (VI).

Figure 2009271540
Figure 2009271540

一般式(VI)において、A6は単結合、アルキレン基、シクロアルキレン基、エーテル基、チオエーテル基、カルボニル基、エステル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表す。
6aは水素原子、炭素数1〜4のアルキル基、シアノ基、又はハロゲン原子を表す。
In the general formula (VI), A 6 represents a single bond, an alkylene group, a cycloalkylene group, an ether group, a thioether group, a carbonyl group, or a group of two or more groups selected from the group consisting of ester groups.
R 6a represents a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, a cyano group, or a halogen atom.

一般式(VI)において、A6のアルキレン基としては、下記式で表される基を挙げることができる。
−〔C(Rnf)(Rng)〕r−
上記式中、Rnf、Rngは、水素原子、アルキル基、ハロゲン原子、水酸基、アルコキシ基を表し、両者は同一でも異なっていてもよい。
上記アルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基等の低級アルキル基が好ましく、更に好ましくはメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基から選択される。アルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポ
キシ基、ブトキシ基等の炭素数1〜4のものを挙げることができる。アルキル基、アルコキシ基は、置換基を有していてもよい。アルキル基、アルコキシ基の置換基としては、例えば、水酸基、ハロゲン原子、アルコキシ基を挙げることができる。ハロゲン原子としては、塩素原子、臭素原子、フッ素原子、沃素原子等を挙げることができる。rは1〜10の整数である。
In the general formula (VI), examples of the alkylene group represented by A 6 include groups represented by the following formulae.
-[C (Rnf) (Rng)] r-
In the above formula, Rnf and Rng represent a hydrogen atom, an alkyl group, a halogen atom, a hydroxyl group, and an alkoxy group, and both may be the same or different.
The alkyl group is preferably a lower alkyl group such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, or a butyl group, and more preferably selected from a methyl group, an ethyl group, a propyl group, and an isopropyl group. Examples of the alkoxy group include those having 1 to 4 carbon atoms such as a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, and a butoxy group. The alkyl group and alkoxy group may have a substituent. Examples of the substituent for the alkyl group and alkoxy group include a hydroxyl group, a halogen atom, and an alkoxy group. Examples of the halogen atom include a chlorine atom, a bromine atom, a fluorine atom, and an iodine atom. r is an integer of 1-10.

一般式(VI)において、A6のシクロアルキレン基としては、炭素数3〜10個のものが挙げられ、シクロペンチレン基、シクロヘキシレン基、シクロオクチレン基等を挙げることができる。 In the general formula (VI), examples of the cycloalkylene group represented by A 6 include those having 3 to 10 carbon atoms, and examples thereof include a cyclopentylene group, a cyclohexylene group, and a cyclooctylene group.

6を含む有橋式脂環式環は、置換基を有していてもよい。置換基としては、例えば、ハロゲン原子、アルコキシ基(好ましくは炭素数1〜4)、アルコキシカルボニル基(好ましくは炭素数1〜5)、アシル基(例えば、ホルミル基、ベンゾイル基)、アシロキシ基(例えば、プロピルカルボニルオキシ基、ベンゾイルオキシ基)、アルキル基(好ましくは炭素数1〜4)、カルボキシル基、水酸基、アルキルスルホニルスルファモイル基(−CONHSO2CH3等)が挙げられる。尚、置換基としてのアルキル基は、更に水酸基、ハロゲン原子、アルコキシ基(好ましくは炭素数1〜4)等で置換されていてもよい。 The bridged alicyclic ring containing Z 6 may have a substituent. Examples of the substituent include a halogen atom, an alkoxy group (preferably having 1 to 4 carbon atoms), an alkoxycarbonyl group (preferably having 1 to 5 carbon atoms), an acyl group (for example, a formyl group and a benzoyl group), an acyloxy group ( Examples thereof include a propylcarbonyloxy group, a benzoyloxy group), an alkyl group (preferably having 1 to 4 carbon atoms), a carboxyl group, a hydroxyl group, and an alkylsulfonylsulfamoyl group (such as —CONHSO 2 CH 3 ). In addition, the alkyl group as a substituent may be further substituted with a hydroxyl group, a halogen atom, an alkoxy group (preferably having 1 to 4 carbon atoms), or the like.

一般式(VI)において、A6に結合しているエステル基の酸素原子は、Z6を含む有橋式脂環式環構造を構成する炭素原子のいずれの位置で結合してもよい。 In the general formula (VI), the oxygen atom of the ester group bonded to A 6 may be bonded at any position of the carbon atom constituting the bridged alicyclic ring structure containing Z 6 .

以下に、一般式(VI)で表される繰り返し単位の具体例を挙げるが、これらに限定されるものではない。   Although the specific example of the repeating unit represented by general formula (VI) below is given, it is not limited to these.

Figure 2009271540
Figure 2009271540

Figure 2009271540
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(c)水酸基を置換した脂環構造をもつ繰り返し単位
樹脂(A1)は、水酸基を置換した脂環構造をもつ繰り返し単位(c)を含有する。繰り返し単位(c)としては、一般式(II)で表される繰り返し単位が好ましい。
(C) Repeating unit having an alicyclic structure substituted with a hydroxyl group The resin (A1) contains a repeating unit (c) having an alicyclic structure substituted with a hydroxyl group. As the repeating unit (c), a repeating unit represented by the general formula (II) is preferable.

Figure 2009271540
Figure 2009271540

一般式(II)において、R3は水素原子又はメチル基を表す。
3は単結合又は2価の連結基を表す。
3はp+1価の脂環式炭化水素基を表す。
pは1〜3の整数を表す。
即ち、−Z3−(OH)pは、脂環式炭化水素基に水酸基がp個置換した基を表す。
In the general formula (II), R 3 represents a hydrogen atom or a methyl group.
A 3 represents a single bond or a divalent linking group.
Z 3 represents a p + 1 valent alicyclic hydrocarbon group.
p represents an integer of 1 to 3.
That, -Z 3 - (OH) p is a hydroxyl group in the alicyclic hydrocarbon group representing the number p substituted group.

3の2価の連結基としては、一般式(I)におけるAと同様のものを挙げることができ、好ましい基についても同様である。
3の脂環式炭化水素基としては、一般式(I)におけるALGについてのR11〜R25としての脂環式炭化水素基を挙げることができ、好ましい基についても同様である。
p個の水酸基は、Z3の脂環式炭化水素基自体、及び、脂環式炭化水素が有する置換基部分のいずれで置換していてもよい。
Examples of the divalent linking group for A 3 include the same groups as those for A in formula (I), and the same applies to the preferred groups.
Examples of the alicyclic hydrocarbon group of Z 3, the general formula can be exemplified an alicyclic hydrocarbon group as R 11 to R 25 for ALG in (I), The same applies to the preferred group.
The p hydroxyl groups may be substituted with any of the alicyclic hydrocarbon group of Z 3 itself and the substituent portion of the alicyclic hydrocarbon.

尚、アンダー露光によるラインパターン形成の際、広い露光マージンが得られる点で、一般式(II)で表される繰り返し単位として、下記一般式(IIa)で表される繰り返し単位が好ましい。   In addition, the repeating unit represented by the following general formula (IIa) is preferable as the repeating unit represented by the general formula (II) in that a wide exposure margin can be obtained when forming a line pattern by underexposure.

Figure 2009271540
Figure 2009271540

一般式(IIa)中、R30は、水素原子又はメチル基を表す。
31〜R33は、各々独立に、水素原子、水酸基又はアルキル基を表し、但し少なくとも一つは水酸基を表す。
In general formula (IIa), R 30 represents a hydrogen atom or a methyl group.
R 31 to R 33 each independently represents a hydrogen atom, a hydroxyl group or an alkyl group, provided that at least one represents a hydroxyl group.

また、アンダー露光によるホールパターン形成の際、広い露光マージンが得られる点で、一般式(IIa)で表される繰り返し単位において、R31〜R33のうちの二つが水酸基であることが更に好ましい。 Further, in forming a hole pattern by underexposure, it is more preferable that two of R 31 to R 33 are hydroxyl groups in the repeating unit represented by the general formula (IIa) in that a wide exposure margin is obtained. .

以下に一般式(II)で表される繰り返し単位の具体例を挙げるが、これらに限定するものではない。   Specific examples of the repeating unit represented by the general formula (II) are shown below, but are not limited thereto.

Figure 2009271540
Figure 2009271540

Figure 2009271540
Figure 2009271540

Figure 2009271540
Figure 2009271540

(d)メタクリル酸繰り返し単位
本発明の樹脂(A1)は、メタクリル酸繰り返し単位を含有する。本発明における、メタクリル酸繰り返し単位とは、下記式で示される繰り返し単位である。
(D) Methacrylic acid repeating unit The resin (A1) of the present invention contains a methacrylic acid repeating unit. In the present invention, the methacrylic acid repeating unit is a repeating unit represented by the following formula.

Figure 2009271540
Figure 2009271540

樹脂(A1)は、更に下記一般式(IV)で表されるラクトン構造を有する繰り返し単位を含有することができる。   The resin (A1) can further contain a repeating unit having a lactone structure represented by the following general formula (IV).

Figure 2009271540
Figure 2009271540

一般式(IV)中、R1aは、水素原子又はメチル基を表す。
1は、単結合、アルキレン基、エーテル基、チオエーテル基、カルボニル基、エステル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表す。
a1,Rb1,Rc1,Rd1,Re1は各々独立に、水素原子又は炭素数1〜4のアルキル基を表す。m,nは各々独立に0〜3の整数を表し、m+nは、2以上6以下である。
In general formula (IV), R 1a represents a hydrogen atom or a methyl group.
W 1 represents a single bond, an alkylene group, an ether group, a thioether group, a carbonyl group, or a group of two or more groups selected from the group consisting of an ester group.
R a1 , R b1 , R c1 , R d1 and R e1 each independently represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. m and n each independently represents an integer of 0 to 3, and m + n is 2 or more and 6 or less.

a1〜Re1の炭素数1〜4のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、t−ブチル基等を挙げることができる。 Examples of the alkyl group having 1 to 4 carbon atoms of R a1 to R e1 include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, a sec-butyl group, and a t-butyl group. Can do.

一般式(IV)において、W1のアルキレン基としては、下記式で表される基を挙げることができる。
−〔C(Rf)(Rg)〕r1
上記式中、Rf、Rgは、水素原子、アルキル基、ハロゲン原子、水酸基、アルコキシ基を表し、両者は同一でも異なっていてもよい。
上記アルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基等の低級アルキル基が好ましく、更に好ましくはメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基から選択される。アルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基等の炭素数1〜4のものを挙げることができる。ハロゲン原子としては、塩素原子、臭素原子、フッ素原子、沃素原子等を挙げることができる。r1は1〜10の整数である。
In the general formula (IV), examples of the alkylene group represented by W 1 include groups represented by the following formulae.
− [C (Rf) (Rg)] r 1
In the above formula, Rf and Rg represent a hydrogen atom, an alkyl group, a halogen atom, a hydroxyl group or an alkoxy group, and both may be the same or different.
The alkyl group is preferably a lower alkyl group such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, or a butyl group, and more preferably selected from a methyl group, an ethyl group, a propyl group, and an isopropyl group. Examples of the alkoxy group include those having 1 to 4 carbon atoms such as a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, and a butoxy group. Examples of the halogen atom include a chlorine atom, a bromine atom, a fluorine atom, and an iodine atom. r 1 is an integer of 1 to 10.

上記アルキル基、アルコキシ基は、置換基を有していてもよい。アルキル基、アルコキシ基における更なる置換基としては、カルボキシル基、アシルオキシ基、シアノ基、ハロゲン原子、水酸基、アルコキシ基、アセチルアミド基、アルコキシカルボニル基、アシル基が挙げられる。   The alkyl group and alkoxy group may have a substituent. Further substituents in the alkyl group and alkoxy group include a carboxyl group, an acyloxy group, a cyano group, a halogen atom, a hydroxyl group, an alkoxy group, an acetylamide group, an alkoxycarbonyl group, and an acyl group.

以下、一般式(IV)で示される繰り返し単位に相当するモノマーの具体例を示すが、これらに限定されるものではない。   Hereinafter, although the specific example of the monomer corresponding to the repeating unit shown by general formula (IV) is shown, it is not limited to these.

Figure 2009271540
Figure 2009271540

Figure 2009271540
Figure 2009271540

Figure 2009271540
Figure 2009271540

上記一般式(IV)の具体例において、露光マージンがより良好になるという点から(IV−17)〜(IV−36)が好ましい。   In the specific example of the general formula (IV), (IV-17) to (IV-36) are preferable because the exposure margin becomes better.

樹脂(A1)は、更に、他のアクリル酸エステル類による繰り返し単位を有していてもよい。
樹脂(A1)が有しうる他のアクリル酸エステル類による繰り返し単位としては、好ま
しくはアルキル基の炭素数が1〜10のアルキルアクリレートによる繰り返し単位であり、例えば、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸アミル、アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸エチルヘキシル、アクリル酸オクチル、アクリル酸−t−オクチル、クロルエチルアクリレート、2−ヒドロキシエチルアクリレート、2,2−ジメチルヒドロキシプロピルアクリレート、5−ヒドロキシペンチルアクリレート、トリメチロールプロパンモノアクリレート、ペンタエリスリトールモノアクリレート、ベンジルアクリレート、メトキシベンジルアクリレート、フルフリルアクリレート、テトラヒドロフルフリルアクリレート等による繰り返し単位を挙げることができる。
The resin (A1) may further have a repeating unit based on other acrylate esters.
The repeating unit based on other acrylates that the resin (A1) may have is preferably a repeating unit based on an alkyl acrylate having an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, such as methyl acrylate, ethyl acrylate, Propyl acrylate, amyl acrylate, cyclohexyl acrylate, ethyl hexyl acrylate, octyl acrylate, tert-octyl acrylate, chloroethyl acrylate, 2-hydroxyethyl acrylate, 2,2-dimethylhydroxypropyl acrylate, 5-hydroxypentyl Acrylate, trimethylolpropane monoacrylate, pentaerythritol monoacrylate, benzyl acrylate, methoxybenzyl acrylate, furfuryl acrylate, tetrahydrofurfuryl acrylate Mention may be made of a repeating unit by over door or the like.

樹脂(A1)は、更に、他のメタクリル酸エステル類による繰り返し単位を有していてもよい。
樹脂(A1)が有しうる他のメタクリル酸エステル類による繰り返し単位としては、好ましくはアルキル基の炭素数が1〜10のアルキルメタアクリレートによる繰り返し単位であり、例えば、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、プロピルメタクリレート、イソプロピルメタクリレート、アミルメタクリレート、ヘキシルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、ベンジルメタクリレート、クロルベンジルメタクリレート、オクチルメタクリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、4−ヒドロキシブチルメタクリレート、5−ヒドロキシペンチルメタクリレート、2,2−ジメチル−3−ヒドロキシプロピルメタクリレート、トリメチロールプロパンモノメタクリレート、ペンタエリスリトールモノメタクリレート、フルフリルメタクリレート、テトラヒドロフルフリルメタクリレート等による繰り返し単位を挙げることができる。
The resin (A1) may further have a repeating unit of other methacrylic acid esters.
The repeating unit of other methacrylic acid esters that the resin (A1) may have is preferably a repeating unit of an alkyl methacrylate having an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, such as methyl methacrylate, ethyl methacrylate, propyl. Methacrylate, isopropyl methacrylate, amyl methacrylate, hexyl methacrylate, cyclohexyl methacrylate, benzyl methacrylate, chlorobenzyl methacrylate, octyl methacrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate, 4-hydroxybutyl methacrylate, 5-hydroxypentyl methacrylate, 2,2-dimethyl-3- Hydroxypropyl methacrylate, trimethylolpropane monomethacrylate, pentaerythritol monomethacrylate DOO, may be mentioned furfuryl methacrylate, a repeating unit by tetrahydrofurfuryl methacrylate.

樹脂(A1)は、常法に従って(例えばラジカル重合)合成することができる。例えば、一般的合成方法としては、モノマー種を、一括であるいは反応途中で反応容器に仕込み、これを必要に応じ反応溶媒、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、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のような、各種モノマーを溶解させ得る溶媒に溶解させ均一とした後、窒素やアルゴンなど不活性ガス雰囲気下で必要に応じ加熱、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。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20質量%以上であり、好ましくは30質量%以上、さらに好ましくは40質量%以上である。反応温度は10℃〜150℃であり、好ましくは30℃〜120℃、さらに好ましくは50〜100℃である。   The resin (A1) can be synthesized according to a conventional method (for example, radical polymerization). For example, as a general synthesis method, monomer species are charged into a reaction vessel in a batch or in the course of reaction, and if necessary, a reaction solvent such as ethers such as tetrahydrofuran, 1,4-dioxane, diisopropyl ether, methyl ethyl ketone, Dissolve in a solvent that can dissolve various monomers, such as ketones such as methyl isobutyl ketone, ester solvents such as ethyl acetate, and propylene glycol monomethyl ether acetate described later, and then use nitrogen, argon, etc. Polymerization is started using a commercially available radical initiator (azo initiator, peroxide, etc.) as necessary under an active gas atmosphere. 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 20% by mass or more, preferably 30% by mass or more, and more preferably 40% by mass or more. The reaction temperature is 10 ° C to 150 ° C, preferably 30 ° C to 120 ° C, more preferably 50-100 ° C.

樹脂(A1)中、
酸分解性基を有する繰り返し単位(a)の含有率は、全繰り返し単位中、総量として、18〜55モル%が好ましく、より好ましくは20〜50モル%、更に好ましくは23〜45モル%である。
一般式(V1)で表される脂環ラクトン構造を有する繰り返し単位(b1)の含有率は、全繰り返し単位中15〜60モル%が好ましく、より好ましくは20〜55モル%、更に好ましくは25〜50モル%である。
水酸基を置換した脂環構造をもつ繰り返し単位(c)の含有率は、全繰り返し単位中、5〜40モル%が好ましく、より好ましくは10〜35モル%、更に好ましくは15〜30モル%である。
メタクリル酸繰り返し単位(d)の含有率は、全繰り返し単位中、5〜18モル%であり、好ましくは7〜17モル%、更に好ましくは8〜16モル%である。
上記4種の繰り返し単位の総量は、全繰り返し単位中、通常70モル%以上であり、好ましくは80〜100、より好ましくは90〜100である。
側鎖にラクトン構造を有する式(IV)で表される繰り返し単位の含有量は、全繰り返
し単位中1〜30モル%が好ましく、より好ましくは3〜20モル%、更に好ましくは5〜10モル%である。
樹脂(A1)の添加量は、通常、ポジ型レジスト組成物全固形分中の50〜99質量%であり、好ましくは60〜98質量%である。
In resin (A1),
The content of the repeating unit (a) having an acid-decomposable group is preferably 18 to 55 mol%, more preferably 20 to 50 mol%, still more preferably 23 to 45 mol% as a total amount in all repeating units. is there.
The content of the repeating unit (b1) having an alicyclic lactone structure represented by the general formula (V1) is preferably 15 to 60 mol%, more preferably 20 to 55 mol%, still more preferably 25 in all repeating units. ˜50 mol%.
The content of the repeating unit (c) having an alicyclic structure substituted with a hydroxyl group is preferably 5 to 40 mol%, more preferably 10 to 35 mol%, still more preferably 15 to 30 mol% in all repeating units. is there.
The content of the methacrylic acid repeating unit (d) is 5 to 18 mol%, preferably 7 to 17 mol%, more preferably 8 to 16 mol% in all repeating units.
The total amount of the four types of repeating units is usually 70 mol% or more, preferably 80 to 100, more preferably 90 to 100, in all repeating units.
The content of the repeating unit represented by the formula (IV) having a lactone structure in the side chain is preferably 1 to 30 mol%, more preferably 3 to 20 mol%, still more preferably 5 to 10 mol in all repeating units. %.
The amount of the resin (A1) added is usually 50 to 99% by mass, preferably 60 to 98% by mass, based on the total solid content of the positive resist composition.

本発明において、(A1)成分の樹脂の酸価は、0.2〜0.9meq/gであることが好ましい。より好ましくは0.3〜0.8meq/gである。酸価は、樹脂の溶液をアルカリ溶液により滴定することにより算出することができる。滴定に際してはフェノールフタレインなどの滴定指示薬や電位差測定により中和点を求めることが一般的である。   In the present invention, the acid value of the resin as the component (A1) is preferably 0.2 to 0.9 meq / g. More preferably, it is 0.3-0.8 meq / g. The acid value can be calculated by titrating the resin solution with an alkaline solution. In the titration, the neutralization point is generally determined by titration indicator such as phenolphthalein or potential difference measurement.

〔2〕活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物(B成分)
本発明のポジ型レジスト組成物は、活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物(光酸発生剤、B成分)を含有する。
光酸発生剤としては、光カチオン重合の光開始剤、光ラジカル重合の光開始剤、色素類の光消色剤、光変色剤、あるいはマイクロレジスト等に使用されている好ましくは150nm〜250nmの波長の光(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、電子ビーム等の活性光線又は放射線の照射により酸を発生する公知の化合物及びそれらの混合物を適宜に選択して使用することができる。
[2] Compound that generates acid upon irradiation with actinic rays or radiation (component B)
The positive resist composition of the present invention contains a compound that generates an acid upon irradiation with actinic rays or radiation (photoacid generator, component B).
As the photoacid generator, a photoinitiator for photocationic polymerization, a photoinitiator for photoradical polymerization, a photodecoloring agent for dyes, a photochromic agent, or a microresist is preferably used. Acid is generated by irradiation with light of a wavelength (specifically, KrF excimer laser (248 nm), ArF excimer laser (193 nm), F 2 excimer laser (157 nm)), X-ray, electron beam or the like. Known compounds and mixtures thereof can be appropriately selected and used.

たとえば、ジアゾニウム塩、ホスホニウム塩、スルホニウム塩、ヨードニウム塩、イミドスルホネート、オキシムスルホネート、ジアゾジスルホン、ジスルホン、o−ニトロベンジルスルホネートを挙げることができる。
特に好ましくは、スルホニウム塩であり、トリアリールスルホニウム塩、フェナシルスルホニウム塩、2−オキソアルキル基を有するスルホニウム塩が最も好ましい。
Examples thereof include diazonium salts, phosphonium salts, sulfonium salts, iodonium salts, imide sulfonates, oxime sulfonates, diazodisulfones, disulfones, and o-nitrobenzyl sulfonates.
Particularly preferred are sulfonium salts, and triarylsulfonium salts, phenacylsulfonium salts, and sulfonium salts having a 2-oxoalkyl group are most preferred.

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

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

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

Figure 2009271540
Figure 2009271540

上記一般式(ZI)において、R201、R202及びR203は、各々独立に有機基を表す。
201、R202及びR203としての有機基の炭素数は、一般的に1〜30、好ましくは1〜20である。
また、R201〜R203のうち2つが結合して環構造を形成してもよく、環内に酸素原子、硫黄原子、エステル結合、アミド結合、カルボニル基を含んでいてもよい。
201〜R203の内の2つが結合して形成する基としては、アルキレン基(例えば、ブチレン基、ペンチレン基)を挙げることができる。
-は、非求核性アニオンを表す。
In the above general formula (ZI), R 201 , R 202 and R 203 each independently represents an organic group.
The carbon number of the organic group as R 201 , R 202 and R 203 is generally 1-30, preferably 1-20.
Two of R 201 to R 203 may be bonded to form a ring structure, and the ring may contain an oxygen atom, a sulfur atom, an ester bond, an amide bond, or a carbonyl group.
The two of the group formed by bonding of the R 201 to R 203, there can be mentioned an alkylene group (e.g., butylene, pentylene).
X represents a non-nucleophilic anion.

-としての非求核性アニオンは、例えば、スルホン酸アニオン、カルボン酸アニオン、スルホニルイミドアニオン、ビス(アルキルスルホニル)イミドアニオン、トリス(アルキルスルホニル)メチルアニオン等を挙げることができる。 Examples of the non-nucleophilic anion as X include a sulfonate anion, a carboxylate anion, a sulfonylimide anion, a bis (alkylsulfonyl) imide anion, and a tris (alkylsulfonyl) methyl anion.

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。   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.

スルホン酸アニオンとしては、例えば、アルキルスルホン酸アニオン、アリール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 alkyl sulfonate anion, an aryl sulfonate anion, and a camphor sulfonate anion.

カルボン酸アニオンとしては、例えば、アルキルカルボン酸アニオン、アリール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 alkylcarboxylate anion, an arylcarboxylate anion, and an aralkylcarboxylate anion.

アルキルスルホン酸アニオンにおけるアルキル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 alkyl moiety in the alkyl sulfonate anion may be an alkyl group or a cycloalkyl group, and preferably an alkyl group having 1 to 30 carbon atoms and a cycloalkyl group having 3 to 30 carbon atoms, such as a methyl group or an ethyl group. 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.

アリールスルホン酸アニオンにおけるアリール基としては、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 aryl group in the aryl 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.

上記アルキルスルホン酸アニオン及びアリール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。   The alkyl group, cycloalkyl group, and aryl group in the alkyl sulfonate anion and aryl sulfonate anion may have a substituent.

このような置換基としては、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、アルキル基(好ましくは炭素数1〜5)、アルコキシ基(好ましくは炭素数1〜5)、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1〜5)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。   Examples of such substituents include nitro groups, halogen atoms (fluorine atoms, chlorine atoms, bromine atoms, iodine atoms), carboxyl groups, hydroxyl groups, amino groups, cyano groups, and alkyl groups (preferably having 1 to 5 carbon atoms). ), An alkoxy group (preferably 1 to 5 carbon atoms), a cycloalkyl group (preferably 3 to 15 carbon atoms), an aryl group (preferably 6 to 14 carbon atoms), an alkoxycarbonyl group (preferably 2 to 7 carbon atoms). ), An acyl group (preferably 2 to 12 carbon atoms), an alkoxycarbonyloxy group (preferably 2 to 7 carbon atoms), an alkylthio group (preferably 1 to 5 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.

アルキルカルボン酸アニオンにおけるアルキル部位としては、アルキルスルホン酸アニ
オンにおけるアルキル基及びシクロアルキル基と同様のものを挙げることができる。
Examples of the alkyl moiety in the alkylcarboxylate anion include those similar to the alkyl group and cycloalkyl group in the alkylsulfonate anion.

アリールカルボン酸アニオンにおけるアリール基としては、アリールスルホン酸アニオンにおけるアリール基と同様のものを挙げることができる。   Examples of the aryl group in the arylcarboxylate anion include the same aryl groups as in the arylsulfonate 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.

上記アルキルカルボン酸アニオン、アリール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く、置換基としては、例えば、アリール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 alkylcarboxylate anion, arylcarboxylate anion and aralkylcarboxylate anion may have a substituent. Examples of the substituent include an arylsulfonate anion. And the same halogen atom, alkyl group, cycloalkyl group, alkoxy group, alkylthio group and the like as in.

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、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. These alkyl groups may have a substituent, and examples of the substituent include a halogen atom, an alkyl group substituted with a halogen atom, an alkoxy group, an alkylthio group, and the like, which are substituted with a fluorine atom. Alkyl groups are preferred.

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

-の非求核性アニオンとしては、スルホン酸のα位がフッ素原子で置換されたアルカン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アリール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、特に好ましくは炭素数4〜8のパーフロロアルカン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、最も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。 As the non-nucleophilic anion of X , an alkanesulfonic acid anion in which the α-position of the sulfonic acid is substituted with a fluorine atom, an arylsulfonic acid anion substituted with a fluorine atom or a group having a fluorine atom, and an alkyl group having a fluorine atom And a tris (alkylsulfonyl) methide anion in which the alkyl group is substituted with a fluorine atom. The non-nucleophilic anion is particularly preferably a perfluoroalkanesulfonic acid anion having 4 to 8 carbon atoms, a benzenesulfonic acid anion having a fluorine atom, most preferably nonafluorobutanesulfonic acid anion, perfluorooctanesulfonic acid anion, penta Fluorobenzenesulfonate anion, 3,5-bis (trifluoromethyl) benzenesulfonate anion.

201、R202及びR203としての有機基の具体例としては、後述する化合物(Z1−1)、(Z1−2)、(Z1−3)における対応する基を挙げることができる。 Specific examples of the organic group as R 201 , R 202 and R 203 include corresponding groups in the compounds (Z1-1), (Z1-2) and (Z1-3) described later.

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

更に好ましい(ZI)成分として、以下に説明する化合物(Z1−1)、(Z1−2)、及び(Z1−3)を挙げることができる。   More preferable examples of the (ZI) component include compounds (Z1-1), (Z1-2), and (Z1-3) described below.

化合物(Z1−1)は、上記一般式(ZI)のR201〜R203の少なくとも1つがアリール基である、アリールスルホニム化合物、即ち、アリールスルホニウムをカチオンとする化合物である。 Compound (Z1-1) is at least one of the aryl groups R 201 to R 203 in formula (ZI), arylsulfonium compound, i.e., a compound having arylsulfonium as a cation.

アリールスルホニウム化合物は、R201〜R203の全てがアリール基でもよいし、R201〜R203の一部がアリール基で、残りがアルキル基又はシクロアルキル基でもよい。 In the arylsulfonium compound, all of R 201 to R 203 may be an aryl group, or a part of R 201 to R 203 may be an aryl group with the remaining being an alkyl group or a cycloalkyl group.

アリールスルホニウム化合物としては、例えば、トリアリールスルホニウム化合物、ジアリールアルキルスルホニウム化合物、アリールジアルキルスルホニウム化合物、ジアリールシクロアルキルスルホニウム化合物、アリールジシクロアルキルスルホニウム化合物等を挙げることができる。   Examples of the arylsulfonium compound include triarylsulfonium compounds, diarylalkylsulfonium compounds, aryldialkylsulfonium compounds, diarylcycloalkylsulfonium compounds, aryldicycloalkylsulfonium compounds, and the like.

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。アリールスルホニム化合物が2つ以上のアリール基を有する場合に、2つ以上あるアリール基は同一であっても異なっていてもよい。   The aryl group of the arylsulfonium compound is preferably a phenyl group or a naphthyl group, and more preferably a phenyl group. When the arylsulfonium compound has two or more aryl groups, the two or more aryl groups may be the same or different.

アリールスルホニウム化合物が必要に応じて有しているアルキル基又はシクロアルキル基は、炭素数1〜15の直鎖又は分岐アルキル基及び炭素数3〜15のシクロアルキル基が好ましく、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、t−ブチル基、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロヘキシル基等を挙げることができる。   The alkyl group or cycloalkyl group that the arylsulfonium compound has as necessary is preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 15 carbon atoms and a cycloalkyl group having 3 to 15 carbon atoms, such as a methyl group, Examples thereof include an ethyl group, a propyl group, an n-butyl group, a sec-butyl group, a t-butyl group, a cyclopropyl group, a cyclobutyl group, and a cyclohexyl group.

201〜R203のアリール基、アルキル基、シクロアルキル基は、アルキル基(例えば炭素数1〜15)、シクロアルキル基(例えば炭素数3〜15)、アリール基(例えば炭素数6〜14)、アルコキシ基(例えば炭素数1〜15)、ハロゲン原子、水酸基、フェニルチオ基を置換基として有してもよい。好ましい置換基としては炭素数1〜12の直鎖又は分岐アルキル基、炭素数3〜12のシクロアルキル基、炭素数1〜12の直鎖、分岐又は環状のアルコキシ基であり、最も好ましくは炭素数1〜4のアルキル基、炭素数1〜4のアルコキシ基である。置換基は、3つのR201〜R203のうちのいずれか1つに置換していてもよいし、3つ全てに置換していてもよい。また、R201〜R203がアリール基の場合に、置換基はアリール基のp−位に置換していることが好ましい。 Aryl group, alkyl group of R 201 to R 203, cycloalkyl group, an alkyl group (for example, 1 to 15 carbon atoms), a cycloalkyl group (for example, 3 to 15 carbon atoms), an aryl group (for example, 6 to 14 carbon atoms) , An alkoxy group (for example, having 1 to 15 carbon atoms), a halogen atom, a hydroxyl group, or a phenylthio group may be substituted. Preferred substituents are linear or branched alkyl groups having 1 to 12 carbon atoms, cycloalkyl groups having 3 to 12 carbon atoms, and linear, branched or cyclic alkoxy groups having 1 to 12 carbon atoms, most preferably carbon. An alkyl group having 1 to 4 carbon atoms and an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms. The substituent may be substituted with any one of the three R 201 to R 203 , or may be substituted with all three. When R 201 to R 203 are an aryl group, the substituent is preferably substituted at the p-position of the aryl group.

次に、化合物(Z1−2)について説明する。
化合物(Z1−2)は、式(ZI)におけるR201〜R203が、各々独立に、芳香環を含有しない有機基を表す場合の化合物である。ここで芳香環とは、ヘテロ原子を含有する芳香族環も包含するものである。
Next, the compound (Z1-2) will be described.
Compound (Z1-2) is a compound in the case where R 201 to R 203 in formula (ZI) each independently represents an organic group not containing an aromatic ring. Here, the aromatic ring includes an aromatic ring containing a hetero atom.

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

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

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

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

アルコキシカルボニルメチル基におけるアルコキシ基としては、好ましくは炭素数1〜5のアルキル基(メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基)を挙げることができる。   The alkoxy group in the alkoxycarbonylmethyl group is preferably an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms (methyl group, ethyl group, propyl group, butyl group, pentyl group).

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

201〜R203のうち2つが結合して環構造を形成してもよく、環内に酸素原子、硫黄原子、エステル結合、アミド結合、カルボニル基を含んでいてもよい。R201〜R203の内の2つが結合して形成する基としては、アルキレン基(例えば、ブチレン基、ペンチレン基)を挙げることができる。 Two members out of R 201 to R 203 may combine to form a ring structure, and the ring may contain an oxygen atom, a sulfur atom, an ester bond, an amide bond, or a carbonyl group. The two of the group formed by bonding of the R 201 to R 203, there can be mentioned an alkylene group (e.g., butylene, pentylene).

化合物(Z1−3)とは、以下の一般式(Z1−3)で表される化合物であり、フェナシルスルフォニウム塩構造を有する化合物である。   The compound (Z1-3) is a compound represented by the following general formula (Z1-3), and is a compound having a phenacylsulfonium salt structure.

Figure 2009271540
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1c〜R5cは、各々独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基又はハロゲン原子を表す。
6c及びR7cは、水素原子、アルキル基又はシクロアルキル基を表す。
Rx及びRyは、各々独立に、アルキル基、シクロアルキル基、アリル基又はビニル基を表す。
R 1c to R 5c each independently represents a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkoxy group or a halogen atom.
R 6c and R 7c represent a hydrogen atom, an alkyl group, or a cycloalkyl group.
Rx and Ry each independently represents an alkyl group, a cycloalkyl group, an allyl group or a vinyl group.

1c〜R5c中のいずれか2つ以上、及びRxとRyは、それぞれ結合して環構造を形成しても良く、この環構造は、酸素原子、硫黄原子、エステル結合、アミド結合を含んでいてもよい。 Any two or more of R 1c to R 5c , and R x and R y may be bonded to each other to form a ring structure, and this ring structure includes an oxygen atom, a sulfur atom, an ester bond, and an amide bond. May be included.

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

1c〜R7cとしてのアルキル基は、直鎖又は分岐のいずれであってもよく、例えば炭素数1〜20個のアルキル基、好ましくは炭素数1〜12個の直鎖及び分岐アルキル基(例えば、メチル基、エチル基、直鎖又は分岐プロピル基、直鎖又は分岐ブチル基、直鎖又は分岐ペンチル基)を挙げることができる。
シクロアルキル基としては、例えば炭素数3〜8個の環状アルキル基(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 a cyclic alkyl group having 3 to 8 carbon atoms (for example, a cyclopentyl group and a cyclohexyl group).

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

好ましくはR1c〜R5cのうちいずれかが直鎖又は分岐アルキル基、シクロアルキル基又は直鎖、分岐もしくは環状アルコキシ基であり、更に好ましくはR1c〜R5cの炭素数の和が2〜15である。これにより、より溶剤溶解性が向上し、保存時にパーティクルの発生が抑制される。 Preferably, any one of R 1c to R 5c is a linear or branched alkyl group, a cycloalkyl group, or a linear, branched or cyclic alkoxy group, and more preferably a sum of carbon numbers of R 1c to R 5c is 2 to 2. 15. Thereby, solvent solubility improves more and generation | occurrence | production of a particle is suppressed at the time of a preservation | save.

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

2−オキソアルキル基及び2−オキソシクロアルキル基は、R1c〜R7cとしてのアルキル基及びシクロアルキル基の2位に>C=Oを有する基を挙げることができる。 Examples of the 2-oxoalkyl group and 2-oxocycloalkyl group include a group having> C═O at the 2-position of the alkyl group or cycloalkyl group as R 1c to R 7c .

アルコキシカルボニルメチル基におけるアルコキシ基については、R1c〜R5cとしてのアルコキシ基と同様のものを挙げることができる。 Examples of the alkoxy group in the alkoxycarbonylmethyl group include the same alkoxy groups as R 1c to R 5c .

x及びRyが結合して形成する基としては、ブチレン基、ペンチレン基等を挙げることができる。 Examples of the group formed by combining R x and R y include a butylene group and a pentylene group.

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

一般式(ZII)、(ZIII)中、R204〜R207は、各々独立に、アリール基、アルキル基又はシクロアルキル基を表す。 In formula (ZII), (ZIII), R 204 ~R 207 each independently represents an aryl group, an alkyl group or a cycloalkyl group.

204〜R207のアリール基としてはフェニル基、ナフチル基が好ましく、更に好ましくはフェニル基である。 Phenyl group and a naphthyl group are preferred as the aryl group of R 204 to R 207, more preferably a phenyl group.

204〜R207としてのアルキル基及びシクロアルキル基は、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の環状アルキル基(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。 Alkyl group and cycloalkyl group as R 204 to R 207 is preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms (e.g., methyl group, ethyl group, propyl group, butyl group, pentyl group), carbon A cyclic alkyl group (cyclopentyl group, cyclohexyl group, norbornyl group) of several 3 to 10 can be exemplified.

204〜R207が有していてもよい置換基としては、例えば、アルキル基(例えば炭素数1〜15)、シクロアルキル基(例えば炭素数3〜15)、アリール基(例えば炭素数6〜15)、アルコキシ基(例えば炭素数1〜15)、ハロゲン原子、水酸基、フェニルチオ基等を挙げることができる。 The R 204 to R 207 are substituents which may have, for example, an alkyl group (for example, 1 to 15 carbon atoms), a cycloalkyl group (for example, 3 to 15 carbon atoms), an aryl group (e.g., 6 carbon atoms 15), alkoxy groups (for example, having 1 to 15 carbon atoms), halogen atoms, hydroxyl groups, phenylthio groups and the like.

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

光酸発生剤の中で、特に好ましいものの例を以下に挙げる。   Examples of particularly preferable photoacid generators are given below.

Figure 2009271540
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Figure 2009271540
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これらの光酸発生剤の添加量は、組成物中の固形分を基準として、通常0.001〜30質量%の範囲で用いられ、好ましくは0.3〜20質量%、更に好ましくは0.5〜10質量%の範囲で使用される。
光酸発生剤の添加量が、0.001質量%以上とすることは感度の点で好ましく、また添加量を30質量%以下とすることはレジストの光吸収を低く保ち、プロファイルや、プロセス(特にベーク)マージンの点で好ましい。
尚、本発明においては、活性光線又は放射線の照射により分解してスルホン酸を発生する化合物が好ましい。
The addition amount of these photo-acid generators is normally used in the range of 0.001 to 30% by mass, preferably 0.3 to 20% by mass, more preferably 0.8%, based on the solid content in the composition. It is used in the range of 5 to 10% by mass.
The addition amount of the photoacid generator is preferably 0.001% by mass or more from the viewpoint of sensitivity, and the addition amount of 30% by mass or less keeps the light absorption of the resist low, the profile and the process ( In particular, it is preferable in terms of baking margin.
In the present invention, a compound that decomposes upon irradiation with actinic rays or radiation to generate sulfonic acid is preferable.

〔3〕その他の添加剤
本発明のポジ型レジスト組成物には、必要に応じて更に界面活性剤、有機塩基性化合物、酸分解性溶解阻止化合物、染料、可塑剤、光増感剤、及び現像液に対する溶解性を促進させる化合物等を含有させることができる。
[3] Other additives In the positive resist composition of the present invention, a surfactant, an organic basic compound, an acid-decomposable dissolution inhibiting compound, a dye, a plasticizer, a photosensitizer, and A compound or the like that promotes solubility in a developer can be contained.

(a)界面活性剤
本発明のポジ型レジスト組成物は、界面活性剤、特にフッ素系界面活性剤、シリコン系界面活性剤及びフッ素原子と珪素原子の両方を含有する界面活性剤のいずれか、あるいは2種以上を含有することが好ましい。
本発明のポジ型レジスト組成物は、上記界面活性剤を含有することにより、パターンの線幅が一層細い時に特に有効であり、現像欠陥が一層改良される。
(A) Surfactant The positive resist composition of the present invention is any one of surfactants, particularly fluorine surfactants, silicon surfactants, and surfactants containing both fluorine atoms and silicon atoms, Or it is preferable to contain 2 or more types.
By containing the surfactant, the positive resist composition of the present invention is particularly effective when the line width of the pattern is narrower, and development defects are further improved.

これらのフッ素系及び/又はシリコン系界面活性剤として、例えば特開昭62−36663号公報、特開昭61−226746号公報、特開昭61−226745号公報、特開昭62−170950号公報、特開昭63−34540号公報、特開平7−230165号公報、特開平8−62834号公報、特開平9−54432号公報、特開平9−5988号公報、特開2002−277862号公報、米国特許第5405720号明細書、同5360692号明細書、同5529881号明細書、同5296330号明細書、同5436098号明細書、同5576143号明細書、同5294511号明細書、同5824451号明細書記載の界面活性剤を挙げることができ、下記市販の界面活性剤をそのまま用いることもできる。
使用できる市販のフッ素系及び/又はシリコン系界面活性剤として、例えばエフトップEF301、EF303、(新秋田化成(株)製)、フロラードFC430、431(住友スリーエム(株)製)、メガファックF171、F173、F176、F189、R08(大日本インキ化学工業(株)製)、サーフロンS−382、SC101、102、103、104、105、106(旭硝子(株)製)、トロイゾルS−366(トロイケミカル(株)製)等のフッ素系界面活性剤又はシリコン系界面活性剤を挙げることができる。またポリシロキサンポリマーKP−341(信越化学工業(株)製)もシリコン系界面活性剤として用いることができる。
As these fluorine-based and / or silicon-based surfactants, for example, JP-A-62-36663, JP-A-61-226746, JP-A-61-226745, JP-A-62-170950 are disclosed. JP-A-63-34540, JP-A-7-230165, JP-A-8-62834, JP-A-9-54432, JP-A-9-5988, JP-A-2002-277862, US Pat. 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 The following commercially available surfactants can also be used as they are.
Examples of commercially available fluorine-based and / or silicon-based surfactants that can be used include F-top EF301, EF303 (manufactured by Shin-Akita Kasei Co., Ltd.), Florard FC430, 431 (manufactured by Sumitomo 3M Co., Ltd.), Megafac F171 F173, F176, F189, R08 (Dainippon Ink Chemical Co., Ltd.), Surflon S-382, SC101, 102, 103, 104, 105, 106 (Asahi Glass Co., Ltd.), Troisol S-366 (Troy Chemical) Fluorine-based surfactants or silicon-based surfactants such as those manufactured by K.K. Polysiloxane polymer KP-341 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) can also be used as a silicon-based surfactant.

また、フッ素系及び/又はシリコン系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。
例えば、市販のフッ素系及び/又はシリコン系界面活性剤として、メガファックF178、F−470、F−473、F−475、F−476、F−472(大日本インキ化学工業(株)製)を挙げることができる。さらに、C613基を有するアクリレート(又はメタクリレート)と(ポリ(オキシアルキレン))アクリレート(又はメタクリレート)との共重合体、C613基を有するアクリレート(又はメタクリレート)と(ポリ(オキシエチレン))アクリレート(又はメタクリレート)と(ポリ(オキシプロピレン))アクリレート(又はメタクリレート)との共重合体、C817基を有するアクリレート(又はメタクリレート)と(ポリ(オキシアルキレン))アクリレート(又はメタクリレート)との共重合体、C817基を有するアクリレート(又はメタクリレート)と(ポリ(オキシエチレン))アクリレート(又はメタクリレート)と(ポリ(オキシプロピレン))アクリレート(又はメタクリレート)との共重合体、などを挙げることができる。
In addition to the known surfactants shown above, fluorine-based and / or silicon-based surfactants can be produced by a telomerization method (also referred to as a telomer method) or an oligomerization method (also referred to as an oligomer method). A surfactant using a polymer having a fluoroaliphatic group derived from a fluoroaliphatic compound 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).
For example, as a commercially available fluorine-based and / or silicon-based surfactant, Megafac F178, F-470, F-473, F-475, F-476, F-472 (manufactured by Dainippon Ink & Chemicals, Inc.) Can be mentioned. Further, a copolymer of an acrylate (or methacrylate) having a C 6 F 13 group and (poly (oxyalkylene)) acrylate (or methacrylate), an acrylate (or methacrylate) having a C 6 F 13 group and (poly (oxy) (Ethylene)) acrylate (or methacrylate) and (poly (oxypropylene)) acrylate (or methacrylate) copolymer, acrylate (or methacrylate) and (poly (oxyalkylene)) acrylate having C 8 F 17 groups (or Copolymer of acrylate (or methacrylate), (poly (oxyethylene)) acrylate (or methacrylate), and (poly (oxypropylene)) acrylate (or methacrylate) having a C 8 F 17 group Coalesce, etc. Can.

界面活性剤の使用量は、ポジ型レジスト組成物全量(溶剤を除く)に対して、好ましくは0.0001〜2質量%、より好ましくは0.001〜1質量%、特に好ましくは0.01質量%〜1質量%である。   The amount of the surfactant used is preferably 0.0001 to 2% by mass, more preferably 0.001 to 1% by mass, and particularly preferably 0.01 to the total amount of the positive resist composition (excluding the solvent). It is mass%-1 mass%.

上記の他に使用することのできる界面活性剤としては、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。
Specific examples of surfactants that can be used other than the above include polyoxyethylene alkyl ethers such as polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene stearyl ether, polyoxyethylene cetyl ether, and polyoxyethylene oleyl ether. , Polyoxyethylene alkyl allyl ethers such as polyoxyethylene octylphenol ether and polyoxyethylene nonylphenol ether, polyoxyethylene / polyoxypropylene block copolymers, sorbitan monolaurate, sorbitan monopalmitate, sorbitan monostearate, sorbitan Sorbitan fatty acid esters such as monooleate, sorbitan trioleate, sorbitan tristearate, polyoxyethylene sorbitan Nonionic surfactants such as polyoxyethylene sorbitan fatty acid esters such as laurate, polyoxyethylene sorbitan monopalmitate, polyoxyethylene sorbitan monostearate, polyoxyethylene sorbitan trioleate, polyoxyethylene sorbitan tristearate Etc.

(b)有機塩基性化合物
本発明のポジ型レジスト組成物は、有機塩基性化合物を含有することが好ましい。好ましい有機塩基性化合物としては、フェノールよりも塩基性の強い化合物である。中でも含窒素塩基性化合物が好ましく、例えば下記(A)〜(E)で表される構造が挙げられる。
(B) Organic basic compound The positive resist composition of the present invention preferably contains an organic basic compound. A preferable organic basic compound is a compound having a stronger basicity than phenol. Of these, nitrogen-containing basic compounds are preferable, and examples thereof include structures represented by the following (A) to (E).

Figure 2009271540
Figure 2009271540

ここで、R250、R251及びR252は、各々独立に、水素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数3〜20のシクロアルキル基又は炭素数6〜20のアリール基を表す。R251とR252は互いに結合して環を形成してもよい。上記アルキル基、シクロアルキル基、アリール基は、置換基を有していてもよい。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を挙げることができる。置換基を有するシクロアルキル基としては、炭素数3〜20のアミノシクロアルキル基、炭素数3〜20のヒドロキシシクロアルキル基を挙げることができる。 Here, R 250 , R 251 and R 252 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, a cycloalkyl group having 3 to 20 carbon atoms or an aryl group having 6 to 20 carbon atoms. R 251 and R 252 may combine with each other to form a ring. The alkyl group, cycloalkyl group, and aryl group may have a substituent. Examples of the alkyl group having a substituent include an aminoalkyl group having 1 to 20 carbon atoms and a hydroxyalkyl group having 1 to 20 carbon atoms. Examples of the cycloalkyl group having a substituent include an aminocycloalkyl group having 3 to 20 carbon atoms and a hydroxycycloalkyl group having 3 to 20 carbon atoms.

Figure 2009271540
Figure 2009271540

式中、R253、R254、R255及びR256は、各々独立に、炭素数1〜20のアルキル基を示す。
更に好ましい化合物は、一分子中に異なる化学的環境の窒素原子を2個以上有する含窒素塩基性化合物であり、特に好ましくは、置換もしくは未置換のアミノ基と窒素原子を含む環構造の両方を含む化合物もしくはアルキルアミノ基を有する化合物である。好ましい具体例としては、置換もしくは未置換のグアニジン、置換もしくは未置換のアミノピリジン、置換もしくは未置換のアミノアルキルピリジン、置換もしくは未置換のアミノピロリジン、置換もしくは未置換のインダーゾル、置換もしくは未置換のピラゾール、置換もしくは未置換のピラジン、置換もしくは未置換のピリミジン、置換もしくは未置換のプリン、置換もしくは未置換のイミダゾリン、置換もしくは未置換のピラゾリン、置換もしくは未置換のピペラジン、置換もしくは未置換のアミノモルフォリン、置換もしくは未置換のアミノアルキルモルフォリン等が挙げられる。好ましい置換基は、アミノ基、アミノアルキル基、アルキルアミノ基、アミノアリール基、アリールアミノ基、アルキル基、アルコキシ基、アシル基、アシロキシ基、アリール基、アリールオキシ基、ニトロ基、水酸基、シアノ基である。
In the formula, R 253 , R 254 , R 255 and R 256 each independently represent an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms.
Further preferred compounds are nitrogen-containing basic compounds having two or more nitrogen atoms of different chemical environments in one molecule, and particularly preferably both a substituted or unsubstituted amino group and a ring structure containing a nitrogen atom. Or a compound having an alkylamino group. Preferred examples include substituted or unsubstituted guanidine, substituted or unsubstituted aminopyridine, substituted or unsubstituted aminoalkylpyridine, substituted or unsubstituted aminopyrrolidine, substituted or unsubstituted indazole, substituted or unsubstituted Pyrazole, substituted or unsubstituted pyrazine, substituted or unsubstituted pyrimidine, substituted or unsubstituted purine, substituted or unsubstituted imidazoline, substituted or unsubstituted pyrazoline, substituted or unsubstituted piperazine, substituted or unsubstituted amino Examples include morpholine and substituted or unsubstituted aminoalkylmorpholine. Preferred substituents are amino group, aminoalkyl group, alkylamino group, aminoaryl group, arylamino group, alkyl group, alkoxy group, acyl group, acyloxy group, aryl group, aryloxy group, nitro group, hydroxyl group, cyano group It is.

含窒素塩基性化合物の好ましい具体例として、グアニジン、1,1−ジメチルグアニジン、1,1,3,3,−テトラメチルグアニジン、2−アミノピリジン、3−アミノピリジン、4−アミノピリジン、2−ジメチルアミノピリジン、4−ジメチルアミノピリジン、2−ジエチルアミノピリジン、2−(アミノメチル)ピリジン、2−アミノ−3−メチルピリジン、2−アミノ−4−メチルピリジン、2−アミノ−5−メチルピリジン、2−アミノ−6−メチルピリジン、3−アミノエチルピリジン、4−アミノエチルピリジン、3−アミノピロリジン、ピペラジン、N−(2−アミノエチル)ピペラジン、N−(2−アミノエチル)ピペリジン、4−アミノ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−ピペリジノピペリジン、2−イミノピペリジン、1−(2−アミノエチル)ピロリジン、ピラゾール、3−アミノ−5−メチルピラゾール、5−アミノ−3−メチル−1−p−トリルピラゾール、ピラジン、2−(アミノメチル)−5−メチルピラジン、ピリミジン、2,4−ジアミノピリミジン、4,6−ジヒドロキシピリミジン、2−ピラゾリン、3−ピラゾリン、N−アミノモルフォリン、N−(2−アミノエチル)モルフォリン、1,5−ジアザビシクロ〔4.3.0〕ノナ−5−エン、1,8−ジアザビシクロ〔5.4.0〕ウンデカ−7−エン、1,4−ジアザビシクロ〔2.2.2〕オクタン、2,4,5−トリフェニルイミダゾール、N−メチルモルホリン、N−エチルモルホリン、N−ヒドロキシエチルモルホリン、N−ベンジルモルホリン、シクロヘキシルモルホリノエチルチオウレア(CHMETU)等の3級モルホリン誘導体、特開平11−52575号公報に記載のヒンダードアミン類(例えば該公報〔0005〕に記載のもの)等が挙げられるがこれに限定されるものではない。   Preferable specific examples of the nitrogen-containing basic compound include guanidine, 1,1-dimethylguanidine, 1,1,3,3-tetramethylguanidine, 2-aminopyridine, 3-aminopyridine, 4-aminopyridine, 2- Dimethylaminopyridine, 4-dimethylaminopyridine, 2-diethylaminopyridine, 2- (aminomethyl) pyridine, 2-amino-3-methylpyridine, 2-amino-4-methylpyridine, 2-amino-5-methylpyridine, 2-amino-6-methylpyridine, 3-aminoethylpyridine, 4-aminoethylpyridine, 3-aminopyrrolidine, piperazine, N- (2-aminoethyl) piperazine, N- (2-aminoethyl) piperidine, 4- Amino-2,2,6,6-tetramethylpiperidine, 4-piperidinopiperidine, 2- Minopiperidine, 1- (2-aminoethyl) pyrrolidine, pyrazole, 3-amino-5-methylpyrazole, 5-amino-3-methyl-1-p-tolylpyrazole, pyrazine, 2- (aminomethyl) -5 Methylpyrazine, pyrimidine, 2,4-diaminopyrimidine, 4,6-dihydroxypyrimidine, 2-pyrazoline, 3-pyrazoline, N-aminomorpholine, N- (2-aminoethyl) morpholine, 1,5-diazabicyclo [ 4.3.0] non-5-ene, 1,8-diazabicyclo [5.4.0] undec-7-ene, 1,4-diazabicyclo [2.2.2] octane, 2,4,5- Triphenylimidazole, N-methylmorpholine, N-ethylmorpholine, N-hydroxyethylmorpholine, N-benzylmorpholine, cyclohexane Examples include tertiary morpholine derivatives such as silmorpholinoethylthiourea (CHMETU), hindered amines described in JP-A-11-52575 (for example, those described in the publication [0005]), and the like. Absent.

特に好ましい具体例は、1,5−ジアザビシクロ〔4.3.0〕ノナ−5−エン、1,8−ジアザビシクロ〔5.4.0〕ウンデカ−7−エン、1,4−ジアザビシクロ〔2.2.2〕オクタン、4−ジメチルアミノピリジン、ヘキサメチレンテトラミン、4,4−ジメチルイミダゾリン、ピロール類、ピラゾール類、イミダゾール類、ピリダジン類、ピリミジン類、CHMETU等の3級モルホリン類、ビス(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)セバゲート等のヒンダードアミン類、N,N−ジヒドロキシエチルアニリン、N,N−ジブチルアニリン、トリオクチルアミン、トリフェニルイミダゾール、アンチピリン、2,6−ジイソプロピルアニリン等を挙げることができる。
中でも、1,5−ジアザビシクロ〔4.3.0〕ノナ−5−エン、1,8−ジアザビシクロ〔5.4.0〕ウンデカ−7−エン、1,4−ジアザビシクロ〔2.2.2〕オクタン、4−ジメチルアミノピリジン、ヘキサメチレンテトラミン、CHMETU、ビス(1
,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)セバゲート、N,N−ジヒドロキシエチルアニリン、N,N−ジブチルアニリン、トリオクチルアミン、トリフェニルイミダゾール、アンチピリン、2,6−ジイソプロピルアニリンが好ましい。
Particularly preferred examples are 1,5-diazabicyclo [4.3.0] non-5-ene, 1,8-diazabicyclo [5.4.0] undec-7-ene, 1,4-diazabicyclo [2. 2.2] Octane, 4-dimethylaminopyridine, hexamethylenetetramine, 4,4-dimethylimidazoline, pyrroles, pyrazoles, imidazoles, pyridazines, pyrimidines, tertiary morpholines such as CHMETU, bis (1, 2,2,6,6-pentamethyl-4-piperidyl) sebagate and other hindered amines, N, N-dihydroxyethylaniline, N, N-dibutylaniline, trioctylamine, triphenylimidazole, antipyrine, 2,6-diisopropyl And aniline.
Among them, 1,5-diazabicyclo [4.3.0] non-5-ene, 1,8-diazabicyclo [5.4.0] undec-7-ene, 1,4-diazabicyclo [2.2.2] Octane, 4-dimethylaminopyridine, hexamethylenetetramine, CHMETU, bis (1
, 2,2,6,6-pentamethyl-4-piperidyl) sebagate, N, N-dihydroxyethylaniline, N, N-dibutylaniline, trioctylamine, triphenylimidazole, antipyrine, 2,6-diisopropylaniline are preferred. .

これらの含窒素塩基性化合物は、単独であるいは2種以上組み合わせて用いられる。含窒素塩基性化合物の使用量は、本発明のレジスト組成物の全組成物の固形分に対し、通常、0.001〜10質量%、好ましくは0.01〜5質量%である。上記範囲とすることは、含窒素塩基性化合物の添加の効果充分に得られ、かつ感度や非露光部の現像性とのバランスの面から好適である。   These nitrogen-containing basic compounds are used alone or in combination of two or more. The usage-amount of a nitrogen-containing basic compound is 0.001-10 mass% normally with respect to solid content of the whole composition of the resist composition of this invention, Preferably it is 0.01-5 mass%. The above range is suitable from the viewpoints of sufficient effects of addition of the nitrogen-containing basic compound and balance with sensitivity and developability of the non-exposed area.

〔4〕溶剤
本発明のポジ型レジスト組成物は、上記各成分を溶解する溶剤に溶かして支持体上に塗布する。ここで使用する溶剤としては、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(PGME)、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)、エチレンカーボネート、トルエン、酢酸エチル、酢酸ブチル、乳酸メチル、乳酸エチル、メトキシプロピオン酸メチル、エトキシプロピオン酸エチル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、ピルビン酸プロピル、N,N−ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、N−メチルピロリドン、テトラヒドロフラン等が好ましく、これらの溶剤を単独あるいは混合して使用する。
[4] Solvent The positive resist composition of the present invention is dissolved in a solvent that dissolves each of the above components and coated on a support. Solvents used here 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 (PGME), propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA), ethylene carbonate, toluene, ethyl acetate, butyl acetate, methyl lactate, ethyl lactate, methyl methoxypropionate, ethyl ethoxypropionate, methyl pyruvate, pyruvin Ethyl acetate, propyl pyruvate, N, N-dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, N-methyl Pyrrolidone, tetrahydrofuran and the like are preferable to use these solvents singly or in combination.

上記の中でも、好ましい溶剤としてはプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、2−ヘプタノン、γ−ブチロラクトン、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、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エチルエーテル、エチレンカーボネート、酢酸ブチル、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、N−メチルピロリドン、テトラヒドロフランを挙げることができる。   Among these, preferable solvents include propylene glycol monomethyl ether acetate, 2-heptanone, γ-butyrolactone, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether , Ethylene carbonate, butyl acetate, methyl lactate, ethyl lactate, methyl methoxypropionate, ethyl ethoxypropionate, N-methylpyrrolidone and tetrahydrofuran.

各成分を溶剤に溶解し、調製されるレジスト組成物は、全固形分の濃度として、3〜25質量%であることが好ましく、5〜22質量%であることがより好ましく、7〜20質量%であることが更に好ましい。   The resist composition prepared by dissolving each component in a solvent is preferably 3 to 25% by mass, more preferably 5 to 22% by mass, and 7 to 20% by mass as the total solid concentration. % Is more preferable.

本発明のこのようなポジ型レジスト組成物は基板上に塗布され、薄膜を形成する。この塗膜の膜厚は0.2〜1.2μmが好ましい。
使用することができる基板としては、通常のBareSi基板、SOG基板、あるいは次に記載の無機の反射防止膜を有する基板等を挙げることができる。
また、必要により、市販の無機あるいは有機反射防止膜を使用することができる。
Such a positive resist composition of the present invention is applied onto a substrate to form a thin film. The film thickness of this coating film is preferably 0.2 to 1.2 μm.
Examples of the substrate that can be used include a normal BareSi substrate, an SOG substrate, and a substrate having an inorganic antireflection film described below.
If necessary, a commercially available inorganic or organic antireflection film can be used.

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、α−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が用いることができる。前者は膜形成に真空蒸着装置、CVD装置、スパッタリング装置等の設備を必要とする。有機反射防止膜としては、例えば特公平7−69611号記載のジフェニルアミン誘導体とホルムアルデヒド変性メラミン樹脂との縮合体、アルカリ可溶性樹脂、吸光剤からなるものや、米国特許5294680号記載の無水マレイン酸共重合体とジアミン型吸光剤の反応物、特開平6−118631号記載の樹脂バインダーとメチロールメラミン系熱架橋剤を含有するもの、特開平6−118656号記載のカルボン酸基とエポキシ基と吸光基を同一分子内に有するアクリル樹脂型反射防止膜、特開平8−87115号記載のメ
チロールメラミンとベンゾフェノン系吸光剤からなるもの、特開平8−179509号記載のポリビニルアルコール樹脂に低分子吸光剤を添加したもの等が挙げられる。
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、ARC25、シプレー社製のAC−2、AC−3、AR19、AR20等を使用することもできる。
As the antireflection film, an inorganic film type such as titanium, titanium dioxide, titanium nitride, chromium oxide, carbon, α-silicon, and an organic film type made of a light absorber and a polymer material can be used. The former requires equipment such as a vacuum deposition apparatus, a CVD apparatus, and a sputtering apparatus for film formation. Examples of the organic antireflection film include a condensate of a diphenylamine derivative and a formaldehyde-modified melamine resin described in JP-B-7-69611, an alkali-soluble resin, a light absorber, and maleic anhydride copolymer described in US Pat. No. 5,294,680. A reaction product of a coalescence and a diamine type light absorbing agent, a resin binder described in JP-A-6-186863 and a methylolmelamine thermal crosslinking agent, a carboxylic acid group, an epoxy group and a light-absorbing group described in JP-A-6-118656. An acrylic resin-type antireflection film in the same molecule, a composition comprising methylol melamine and a benzophenone-based light absorber described in JP-A-8-87115, and a low-molecular light absorber added to a polyvinyl alcohol resin described in JP-A-8-179509 And the like.
Further, as the organic antireflection film, DUV30 series, DUV-40 series, ARC25, AC-2, AC-3, AR19, AR20, etc., manufactured by Brewer Science can be used.

上記レジスト液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(必要により上記反射防止膜を設けられた基板上に)、スピナー、コーター等の適当な塗布方法により塗布し、乾燥させてレジスト膜を形成させた後、所定のマスクを通して露光し、ベークを行い現像することにより良好なレジストパターンを得ることができる。ここで露光光としては、好ましくは150nm〜250nmの波長の光である。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、電子ビーム等が挙げられる。 Appropriate use of the resist solution on a substrate (eg, silicon / silicon dioxide coating) used for the manufacture of precision integrated circuit elements (on a substrate provided with the antireflection film if necessary), spinner, coater, etc. A good resist pattern can be obtained by applying by a proper coating method and drying to form a resist film, then exposing through a predetermined mask, baking and developing. Here, the exposure light is preferably light having a wavelength of 150 nm to 250 nm. Specific examples include a KrF excimer laser (248 nm), an ArF excimer laser (193 nm), an F 2 excimer laser (157 nm), an X-ray, and an electron beam.

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(通常0.1〜10質量%)を使用することができる。
更に、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。
Examples of the developer include inorganic alkalis such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, sodium silicate, sodium metasilicate, and aqueous ammonia, primary amines such as ethylamine and n-propylamine, diethylamine, and di-n. -Secondary amines such as butylamine; tertiary amines such as triethylamine and methyldiethylamine; alcohol amines such as dimethylethanolamine and triethanolamine; quaternary ammonium salts such as tetramethylammonium hydroxide and tetraethylammonium hydroxide. An alkaline aqueous solution (usually 0.1 to 10% by mass) of cyclic amines such as pyrrole and pihelidine can be used.
Furthermore, an appropriate amount of alcohol or surfactant may be added to the alkaline aqueous solution.

以下、本発明を実施例によって更に具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
以下の合成例において、特に断りがないかぎり、比及び%は、質量比及び質量%を意味する。
EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further more concretely, this invention is not limited to a following example.
In the following synthesis examples, unless otherwise specified, ratio and% mean mass ratio and mass%.

合成例(1)樹脂(1)の合成
2−アダマンチル−2−プロピルメタクリレート、3,5−ジヒドロキシ−1−アダマンチルメタクリレート、ノルボルナンラクトンアクリレート、メタクリル酸を30/20/40/10の割合で仕込み、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=70/30(質量比)に溶解し、固形分濃度22%の溶液450gを調製した。この溶液に重合開始剤として和光純薬製V−601を1mol%加え、これを窒素雰囲気下、6時間かけて100℃に加熱した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=70/30の混合溶液50gに滴下した。滴下終了後、反応液を2時間攪拌した。反応終了後、反応液を室温まで冷却し、ヘキサン/酢酸エチル=9/1の混合溶媒5Lに晶析、析出した白色粉体を濾取し、目的物である樹脂(1)を回収した。
13CNMRから求めたポリマー組成比(モル比)は2−アダマンチル−2−プロピルメタクリレート/3,5−ジヒドロキシ−1−アダマンチルメタクリレート/ノルボルナンラクトンアクリレート/メタクリル酸=32/21/37/10(質量比)、酸価は0.45であった。また、GPC測定により求めた標準ポリスチレン換算の重量平均分子量は7800、分散度は2.0であった。
合成例(1)と同様の方法で、樹脂(1’)、樹脂(1’’)、樹脂(2)〜(15)、(比較1A)および(比較1B)を合成した。樹脂(1’)、樹脂(1’’)、(比較
1A)および(比較1B)は、樹脂(1)と同じ繰り返し単位を有するが、組成比等が異なるものである。
各樹脂の構造、モノマー組成比、重量平均分子量、分散度および酸価を以下に示す。
Synthesis Example (1) Synthesis of Resin (1) 2-Adamantyl-2-propyl methacrylate, 3,5-dihydroxy-1-adamantyl methacrylate, norbornane lactone acrylate and methacrylic acid were charged at a ratio of 30/20/40/10. It was dissolved in propylene glycol monomethyl ether acetate / propylene glycol monomethyl ether = 70/30 (mass ratio) to prepare 450 g of a solution having a solid content concentration of 22%. To this solution was added 1 mol% of W-601 made by Wako Pure Chemical as a polymerization initiator, and this was heated to 100 ° C. over 6 hours in a nitrogen atmosphere, and a mixture of propylene glycol monomethyl ether acetate / propylene glycol monomethyl ether = 70/30 It was dripped at 50g of solutions. The reaction liquid was stirred for 2 hours after completion | finish of dripping. After completion of the reaction, the reaction solution was cooled to room temperature, crystallized in 5 L of a mixed solvent of hexane / ethyl acetate = 9/1, and the precipitated white powder was collected by filtration to recover the target resin (1).
The polymer composition ratio (molar ratio) determined from 13 C NMR was 2-adamantyl-2-propyl methacrylate / 3,5-dihydroxy-1-adamantyl methacrylate / norbornane lactone acrylate / methacrylic acid = 32/21/37/10 (mass ratio). ), The acid value was 0.45. Moreover, the weight average molecular weight of standard polystyrene conversion calculated | required by GPC measurement was 7800, and dispersion degree was 2.0.
Resin (1 ′), resin (1 ″), resins (2) to (15), (Comparative 1A) and (Comparative 1B) were synthesized in the same manner as in Synthesis Example (1). Resin (1 ′), Resin (1 ″), (Comparative 1A) and (Comparative 1B) have the same repeating units as resin (1), but differ in composition ratio and the like.
The structure, monomer composition ratio, weight average molecular weight, dispersity, and acid value of each resin are shown below.

Figure 2009271540
Figure 2009271540

Figure 2009271540
Figure 2009271540

Figure 2009271540
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Figure 2009271540
Figure 2009271540

Figure 2009271540
Figure 2009271540

実施例1〜9、12〜21、参考例10及び11、及び比較例1〜2
(ポジ型レジスト組成物の調製と評価)
表2に示すように、
上記合成例で合成した樹脂(2g)、
酸発生剤(配合量は表2に示した)、
有機塩基性化合物(4mg)、
界面活性剤(10mg)
を配合し、固形分10質量%となるように表2に示す溶剤に溶解した後、0.1μmのポリエチレン製フィルターで濾過し、実施例1〜9、12〜21、参考例10及び11と比較例1及び2のポジ型レジスト組成物を調製した。尚、表2における各成分について複数使用の際の比率は質量比である。
Examples 1-9, 12-21, Reference Examples 10 and 11, and Comparative Examples 1-2
(Preparation and evaluation of positive resist composition)
As shown in Table 2,
Resin synthesized in the above synthesis example (2 g),
Acid generator (the amount is shown in Table 2),
Organic basic compound (4 mg),
Surfactant (10mg)
And dissolved in the solvent shown in Table 2 so as to have a solid content of 10% by mass, and then filtered through a 0.1 μm polyethylene filter. Examples 1 to 9, 12 to 21, Reference Examples 10 and 11 and The positive resist compositions of Comparative Examples 1 and 2 were prepared. In addition, the ratio in the case of using two or more about each component in Table 2 is a mass ratio.

〔評価〕
初めに反射防止膜としてBrewer Science社製ARC−29をスピンコーターを利用してシリコンウエハー上に厚さ85nmに塗布、乾燥した後、その上に得られたポジ型レジスト組成物を塗布し、表2に示す温度(PB)で90秒間乾燥、膜厚280nmのポジ型レジスト膜を形成し、それにArFエキシマレーザー((ASML社製PAS5500/1100ステッパー(NA0・75))で露光した。露光後の加熱処理を表2に示す温度(PEB)で90秒間行い、2.38質量%のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液で現像、蒸留水でリンスし、レジストパターンプロファイルを得た。
[Evaluation]
First, ARC-29 manufactured by Brewer Science Co., Ltd. was applied as a reflection preventing film to a thickness of 85 nm on a silicon wafer using a spin coater, dried, and then the positive resist composition obtained thereon was applied thereto. A positive resist film having a thickness of 280 nm was formed by drying at a temperature (PB) shown in 2 for 90 seconds, and then exposed to an ArF excimer laser ((ASML PAS5500 / 1100 stepper (NA0 / 75)). The heat treatment was performed at the temperature (PEB) shown in Table 2 for 90 seconds, developed with a 2.38 mass% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution, and rinsed with distilled water to obtain a resist pattern profile.

〔プロセスウインドウ〕
透過率6%のハーフトーン位相差シフトマスクを用い、マスクサイズ140nm(280nmピッチ)のラインパターンが120nmに再現する露光量を最適露光量E0として露光した。ベストフォーカスに対して±0.3μmデフォーカスした条件で、120nm±10%の線幅を再現する最高露光量をE1、最低露光量をE2としたとき、プロセスウインドウを以下のように定義した。
プロセスウインドウ(%)=(E1−E2)×100/E0
結果を表2に示す。
[Process window]
Using a halftone phase shift mask having a transmittance of 6%, exposure was performed with an exposure amount at which a line pattern having a mask size of 140 nm (280 nm pitch) was reproduced at 120 nm as an optimal exposure amount E 0 . The process window is defined as follows, assuming that E 1 is the maximum exposure and E 2 is the minimum exposure to reproduce the line width of 120 nm ± 10% under the condition of ± 0.3 μm defocus with respect to the best focus. did.
Process window (%) = (E 1 −E 2 ) × 100 / E 0
The results are shown in Table 2.

〔フローベーク時のピット形成〕
Hole/Duty比1/2のコンタクトホールパターン(マスクサイズ140nm)を用い、ホールサイズ120nmのパターンを形成した。
各ウエハーを8分割し、それぞれ150℃、155℃、160℃、165℃、170℃、175℃、180℃、185℃に加熱したホットプレートで90秒間加熱し、コンタクトホールの断面を走査型電子顕微鏡で観察、ピット形成の有無を確認した。ピット形成が無いことが最も好ましく、ピット形成が確認できたものの中ではピット形成開始温度が高い方が好ましい。各実施例における8個ずつの試料のうち、ピット形成の見られた最低温度を表2に記載した。尚、全てのフローベーク条件でピット形成が見られなかった例については、表2に「なし」と記載した。
[Pit formation during flow baking]
Using a hole / duty ratio contact hole pattern (mask size 140 nm), a pattern with a hole size of 120 nm was formed.
Each wafer is divided into 8 parts and heated for 90 seconds on a hot plate heated to 150 ° C., 155 ° C., 160 ° C., 165 ° C., 170 ° C., 175 ° C., 180 ° C., and 185 ° C. Observation with a microscope and the presence or absence of pit formation were confirmed. It is most preferable that there is no pit formation, and among those in which pit formation has been confirmed, a higher pit formation start temperature is preferable. Table 8 shows the lowest temperature at which pit formation was observed among eight samples in each example. In addition, “None” is described in Table 2 for an example in which pit formation was not observed under all flow baking conditions.

Figure 2009271540
Figure 2009271540

表2における各成分の記号は以下を示す。
〔酸発生剤〕
表2における記号は、先に例示した酸発生剤(PAG)の具体例に対応している。
〔界面活性剤〕
1:メガファックF176(大日本インキ化学工業(株)製)(フッ素系)
2:メガファックR08(大日本インキ化学工業(株)製)
(フッ素及びシリコーン系)
3:ポリシロキサンポリマーKP−341(信越化学工業(株)製)
4:ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル
5:トロイゾルS−366(トロイケミカル(株)製)
The symbol of each component in Table 2 shows the following.
[Acid generator]
The symbols in Table 2 correspond to specific examples of the acid generator (PAG) exemplified above.
[Surfactant]
1: MegaFuck F176 (Dainippon Ink Chemical Co., Ltd.) (Fluorine)
2: Megafuck R08 (Dainippon Ink Chemical Co., Ltd.)
(Fluorine and silicone)
3: Polysiloxane polymer KP-341 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.)
4: Polyoxyethylene nonylphenyl ether 5: Troisol S-366 (manufactured by Troy Chemical Co., Ltd.)

〔塩基性化合物〕
1:N,N−ジヒドロキシエチルアニリン
2:N,N−ジブチルアニリン
3:トリオクチルアミン
4:トリフェニルイミダゾール
5:アンチピリン
6:2,6−ジイソプロピルアニリン
を表す。
[Basic compounds]
1: N, N-dihydroxyethylaniline 2: N, N-dibutylaniline 3: trioctylamine 4: triphenylimidazole 5: antipyrine 6: 2,6-diisopropylaniline.

〔溶剤〕
S1:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート
S2:プロピレングリコールモノメチルエーテル
S3:γ−ブチロラクトン
S4:シクロヘキサノン
S5:乳酸エチル
S6:酢酸ブチル
〔solvent〕
S1: Propylene glycol monomethyl ether acetate S2: Propylene glycol monomethyl ether S3: γ-butyrolactone S4: Cyclohexanone S5: Ethyl lactate S6: Butyl acetate

表2により、本発明の組成物は、コンタクトホール形成において広いプロセスウインドウをもち、かつフローベーク時のピット形成が抑制されていることがわかる。   From Table 2, it can be seen that the composition of the present invention has a wide process window in forming contact holes and suppresses pit formation during flow baking.

Claims (8)

酸の作用により分解し、アルカリ可溶性となる基を含む繰り返し単位(a)、下記一般式(V1)で表される脂環ラクトン構造を有する繰り返し単位(b1)、水酸基を置換した脂環構造をもつ繰り返し単位(c)、及び、メタクリル酸繰り返し単位(d)を含有し、メタクリル酸繰り返し単位(d)の割合が全繰り返し単位中5〜18モル%である、酸の作用により現像液に対する溶解性が増大する樹脂(A1)、及び、活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物(B)を含有することを特徴とするポジ型レジスト組成物。
Figure 2009271540

一般式(V1)中、Rb0は、水素原子、ハロゲン原子、又は炭素数1〜4の置換もしくは非置換のアルキル基を表す。
A'は、単結合、エーテル基、エステル基、カルボニル基、アルキレン基、又はこれらを組み合わせた2価の基を表す。
2は、下記一般式(a−1)〜(a−3)のうちのいずれかで示される基を表す。
Figure 2009271540
一般式(a−1)〜(a−3)において、R1〜R6は、各々独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、又は−COORaを表す。ここでRaはアルキル基を表す。R1〜R6の内の2つは、結合して環を形成してもよい。
A repeating unit (a) containing a group that decomposes by the action of an acid and becomes alkali-soluble, a repeating unit (b1) having an alicyclic lactone structure represented by the following general formula (V1), and an alicyclic structure substituted with a hydroxyl group It contains a repeating unit (c) having methacrylic acid and a repeating unit (d), and the ratio of the repeating unit of methacrylic acid (d) is 5 to 18 mol% in all repeating units. A positive resist composition comprising a resin (A1) having increased properties and a compound (B) that generates an acid upon irradiation with actinic rays or radiation.
Figure 2009271540

In general formula (V1), R b0 represents a hydrogen atom, a halogen atom, or a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.
A ′ represents a single bond, an ether group, an ester group, a carbonyl group, an alkylene group, or a divalent group obtained by combining these.
B 2 represents a group represented by any one of the following general formulas (a-1) to (a-3).
Figure 2009271540
In General Formulas (a-1) to (a-3), R 1 to R 6 each independently represents a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkenyl group, or —COORa. Here, Ra represents an alkyl group. Two of R 1 to R 6 may combine to form a ring.
樹脂(A1)に於いて、酸の作用により分解し、アルカリ可溶性となる基を含む繰り返し単位(a)の含有率が、全繰り返し単位中23〜45モル%であることを特徴とする請求項1に記載のポジ型レジスト組成物。   In the resin (A1), the content of the repeating unit (a) containing a group that decomposes by the action of an acid and becomes alkali-soluble is 23 to 45 mol% in all repeating units. 2. The positive resist composition according to 1. 樹脂(A1)に於いて、水酸基を置換した脂環構造をもつ繰り返し単位(c)が、下記一般式(IIa)で表される繰り返し単位(c1)であることを特徴とする請求項1又は
2に記載のポジ型レジスト組成物。
Figure 2009271540

一般式(IIa)中、R30は、水素原子又はメチル基を表す。
31〜R33は、各々独立に、水素原子、水酸基又はアルキル基を表す。但し、R31〜R33のうちの二つは、水酸基を表す。
In the resin (A1), the repeating unit (c) having an alicyclic structure substituted with a hydroxyl group is a repeating unit (c1) represented by the following general formula (IIa): 2. The positive resist composition according to 2.
Figure 2009271540

In general formula (IIa), R 30 represents a hydrogen atom or a methyl group.
R 31 to R 33 each independently represents a hydrogen atom, a hydroxyl group or an alkyl group. However, two of R 31 to R 33 represent a hydroxyl group.
樹脂(A1)の酸の作用により分解し、アルカリ可溶性となる基を含む繰り返し単位(a)が、脂環構造を含有することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のポジ型レジスト組成物。   The positive unit according to any one of claims 1 to 3, wherein the repeating unit (a) containing a group that decomposes by the action of an acid of the resin (A1) and becomes alkali-soluble contains an alicyclic structure. Resist composition. 樹脂(A1)の酸の作用により分解し、アルカリ可溶性となる基を含む繰り返し単位(a)が、下記一般式(I)で表されることを特徴とする請求項4に記載のポジ型レジスト組成物。
Figure 2009271540

一般式(I)中、
2は水素原子又はメチル基を表す。
Aは単結合又は連結基を表す。
ALGは下記一般式(pI)〜(pV)で示される脂環式炭化水素を含む基である。
Figure 2009271540

式(pI)〜(pV)中、
11は、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基又はsec−ブチル基を表す。
Zは、炭素原子とともに脂環式炭化水素基を形成するのに必要な原子団を表す。
12〜R16は、各々独立に、炭素数1〜4個の、直鎖もしくは分岐のアルキル基又は脂環式炭化水素基を表す。但し、R12〜R14のうち少なくとも1つ、及びR15、R16のいずれかは脂環式炭化水素基を表す。
17〜R21は、各々独立に、水素原子、炭素数1〜4個の、直鎖もしくは分岐のアルキル基又は脂環式炭化水素基を表し、但し、R17〜R21のうち少なくとも1つは脂環式炭化水素基を表す。また、R19、R21のいずれかは炭素数1〜4個の、直鎖もしくは分岐のアルキル基又は脂環式炭化水素基を表す。
22〜R25は、各々独立に、水素原子、炭素数1〜4個の、直鎖もしくは分岐のアルキル基又は脂環式炭化水素基を表し、但し、R22〜R25のうち少なくとも1つは脂環式炭化水素基を表す。また、R23とR24は、互いに結合して環を形成していてもよい。
The positive resist according to claim 4, wherein the repeating unit (a) containing a group that decomposes by the action of an acid of the resin (A1) and becomes alkali-soluble is represented by the following general formula (I): Composition.
Figure 2009271540

In general formula (I),
R 2 represents a hydrogen atom or a methyl group.
A represents a single bond or a linking group.
ALG is a group containing an alicyclic hydrocarbon represented by the following general formulas (pI) to (pV).
Figure 2009271540

In the formulas (pI) to (pV),
R 11 represents a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, or a sec-butyl group.
Z represents an atomic group necessary for forming an alicyclic hydrocarbon group together with a carbon atom.
R 12 to R 16 each independently represents a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms or an alicyclic hydrocarbon group. However, at least one of R 12 to R 14 and any one of R 15 and R 16 represents an alicyclic hydrocarbon group.
R 17 to R 21 each independently represents a hydrogen atom, a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, or an alicyclic hydrocarbon group, provided that at least one of R 17 to R 21 Represents an alicyclic hydrocarbon group. Further, either R 19 or R 21 represents a linear or branched alkyl group or alicyclic hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms.
R 22 to R 25 each independently represents a hydrogen atom, a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, or an alicyclic hydrocarbon group, provided that at least one of R 22 to R 25 Represents an alicyclic hydrocarbon group. R 23 and R 24 may be bonded to each other to form a ring.
樹脂(A1)の酸価が0.2〜0.9meq/gであることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載のポジ型レジスト組成物。   The positive resist composition according to claim 1, wherein the acid value of the resin (A1) is 0.2 to 0.9 meq / g. 請求項1〜6のいずれかに記載のポジ型レジスト組成物により、レジスト膜を形成し、該レジスト膜を露光、現像する工程を含むことを特徴とするパターン形成方法。   A pattern forming method comprising the steps of: forming a resist film from the positive resist composition according to claim 1; and exposing and developing the resist film. 請求項1〜6のいずれかに記載のポジ型レジスト組成物により、レジスト膜を形成し、該レジスト膜を露光、現像する工程を含むことを特徴とするコンタクトホールパターン形成方法。   A method for forming a contact hole pattern, comprising: forming a resist film from the positive resist composition according to claim 1; and exposing and developing the resist film.
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