JP2009288344A - Positive type resist composition and pattern forming method using the composition - Google Patents

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Wataru Hoshino
渉 星野
Hideaki Tsubaki
英明 椿
Naoya Sugimoto
直哉 杉本
Naoyuki Nishikawa
尚之 西川
Shinji Taruya
晋司 樽谷
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a positive type resist composition for new freezing processing made in the light of the above circumstances, not conducting special chemical processing to a first resist pattern in the freezing process, and capable of forming the first pattern having favorable line edge roughness without being substantially dissolved in a solvent of a second resist and a liquid developer without deteriorating the shape even when a second resist pattern is formed, and to provide a pattern forming method using the positive type resist composition. <P>SOLUTION: This positive type resist composition contains (A) resin, whose solubility to an alkaline liquid developer is increased by the action of acid, (B) a compound to which active light rays or radiation is applied to generate acid, and (C) a compound having a functional group which bridges between resins by heating. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、IC等の半導体製造工程、液晶、サーマルヘッド等の回路基板の製造、さらにはその他のフォトアプリケーションのリソグラフィー工程に使用されるポジ型レジスト組成物およ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 used in a semiconductor manufacturing process such as an IC, a circuit board such as a liquid crystal or a thermal head, and a lithography process for other photo applications, and a pattern forming method using the same. It is.

特に、本発明は、波長が200nm以下の遠紫外線光を光源とする投影露光装置(液浸露光を含む)で露光するために好適なポジ型レジスト組成物およびそれを用いたパターン形成方法に関するものである。   In particular, the present invention relates to a positive resist composition suitable for exposure with a projection exposure apparatus (including immersion exposure) using far ultraviolet light having a wavelength of 200 nm or less as a light source, and a pattern forming method using the same. It is.

露光光源がKrFエキシマレーザーを利用した248nmへと短波長化して以降、光吸収による感度低下を補うためにレジストの画像形成方法として化学増幅という画像形成方法並びにそれに適したレジスト組成物が用いられている。ポジ型の化学増幅の画像形成方法を例に挙げ説明すると、露光で露光部の酸発生剤が分解し酸を生成させ、露光後のベーク(PEB:Post Exposure Bake)でその発生酸を反応触媒として利用してアルカリ不溶の基をアルカリ可溶基に変化させ、アルカリ現像により露光部を除去する画像形成方法である。   Since the exposure light source has been shortened to 248 nm using a KrF excimer laser, an image forming method called chemical amplification and a resist composition suitable for it have been used as a resist image forming method in order to compensate for sensitivity reduction due to light absorption. Yes. An example of a positive-type chemical amplification image forming method will be described. When exposed, the acid generator in the exposed area decomposes to generate an acid, and the acid generated in the exposure bake (PEB) is a reaction catalyst. Is used to change an alkali-insoluble group to an alkali-soluble group, and an exposed portion is removed by alkali development.

半導体素子の微細化に伴い露光光源の短波長化と投影レンズの高開口数(高NA)化が進み、現在では193nm波長を有するArFエキシマレーザーを光源とする露光機が開発されている。半導体素子の微細化の達成度は解像力により表すことができ、一般によく知られている様に次式で表すことができる。   With the miniaturization of semiconductor elements, the wavelength of an exposure light source has been shortened and the projection lens has a high numerical aperture (high NA). Currently, an exposure machine using an ArF excimer laser having a 193 nm wavelength as a light source has been developed. The degree of achievement of miniaturization of a semiconductor element can be expressed by resolving power, and can be expressed by the following equation as is generally well known.

(解像力)=k1・(λ/NA)
ここでλは露光光源の波長、NAは投影レンズの開口数、k1はプロセスに関係する係数である。
(Resolving power) = k 1 · (λ / NA)
Here, λ is the wavelength of the exposure light source, NA is the numerical aperture of the projection lens, and k 1 is a coefficient related to the process.

解像力を高める技術として、従来から投影レンズと試料の間に高屈折率の液体(以下、「液浸液」ともいう)で満たす、所謂、液浸露光法が提唱されている。   As a technique for enhancing the resolving power, a so-called immersion exposure method in which a high refractive index liquid (hereinafter also referred to as “immersion liquid”) is filled between the projection lens and the sample has been proposed.

この「液浸の効果」はλ0を露光光の空気中での波長とし、nを空気に対する液浸液の
屈折率、θを光線の収束半角としNA0=sinθとすると、液浸した場合、前述の解像力及び焦点深度は次式で表すことができる。
This “immersion effect” means that when λ 0 is the wavelength of the exposure light in the air, n is the refractive index of the immersion liquid with respect to air, θ is the convergence angle of the light beam, and NA 0 = sin θ. The above-described resolving power and depth of focus can be expressed by the following equations.

(解像力)=k1・(λ0/n)/NA0
すなわち、液浸の効果は波長が1/nの露光波長を使用するのと等価である。言い換えれば、同じNAの投影光学系の場合、液浸により、焦点深度をn倍にすることができる。
(Resolving power) = k 1 · (λ 0 / n) / NA 0
That is, the immersion effect is equivalent to using an exposure wavelength having a wavelength of 1 / n. In other words, in the case of a projection optical system with the same NA, the depth of focus can be increased n times by immersion.

更に解像力を高める技術として、回路パターンを半ピッチずらして2回パターニングすることで集積度を高める、ダブルパターニング法が提案されている(非特許文献1)。これは、前述の解像力の式において、k1を小さくすることに相当する方法である。ダブルパターニング法を用いることにより、図1に示すように、所望のレジストパターンを第一のレジストパターン形成プロセス(工程a〜d)と第二のレジストパターン形成プロセス(工程e〜h)の二回に分割して形成することができ、1回の露光プロセスで形成できるピッチpの1/2のピッチのパターンを形成することができる。 Further, as a technique for enhancing the resolution, a double patterning method has been proposed in which the circuit pattern is patterned by shifting it by half a pitch to increase the degree of integration (Non-Patent Document 1). This is a method corresponding to reducing k 1 in the above-described resolving power equation. By using the double patterning method, as shown in FIG. 1, a desired resist pattern is formed twice in a first resist pattern forming process (steps a to d) and a second resist pattern forming process (steps e to h). It is possible to form a pattern having a pitch half that of the pitch p that can be formed by a single exposure process.

すなわち、図1(a)に示すように、半導体基板(下層膜層を含む)101上にハードマスク102から成る層を形成させ、さらに、前記ハードマスク102上にレジスト膜を形成する。次いで、形成されたレジスト膜に対して、図1(b)に示すように、露光マスク104を介してパターン露光を行うことで、露光されたレジスト膜103bと未露光のレジスト膜103aとが形成され、ポジ型レジスト組成物を用いた場合は、前記パターンを現像することで、図1(c)に示すように、スペース幅p/4、ピッチpのトレンチパターンを形成することができる。次いで、レジストパターン103aをマスクとしてハードマスク102をエッチングし、残ったレジストパターン103aを除去することで、図1(d)に示すように、ハードマスク102上にレジストパターンを転写することができる。   That is, as shown in FIG. 1A, a layer made of a hard mask 102 is formed on a semiconductor substrate (including a lower layer film layer) 101, and a resist film is further formed on the hard mask 102. Next, as shown in FIG. 1B, the exposed resist film 103b and the unexposed resist film 103a are formed by performing pattern exposure on the formed resist film through the exposure mask 104, as shown in FIG. When a positive resist composition is used, a trench pattern having a space width p / 4 and a pitch p can be formed by developing the pattern as shown in FIG. Next, the hard mask 102 is etched using the resist pattern 103a as a mask, and the remaining resist pattern 103a is removed, whereby the resist pattern can be transferred onto the hard mask 102 as shown in FIG.

次いで、図1(e)に示すように、パターンが転写されたハードマスク102上に、さらにレジスト膜105を形成する。次いで、図1(f)に示すように、露光マスク106の位置を元の位置から1/2ピッチ分ずらし、この露光マスク106を介してパターン露光を行うことで、露光されたレジスト膜105bと未露光のレジスト膜105aとが形成され、ポジ型レジスト組成物を用いた場合は、前記パターンを現像することで、図1(g)に示すように、スペース幅p/4、ピッチpのトレンチパターンを形成することができる。その後、レジストパターン105aをマスクとしてハードマスク102をエッチングし、残ったレジストパターン105aを除去することで、図1(h)に示すように、ハードマスク102上に、スペース幅p/4、ピッチp/2のパターンを形成ことができ、結果として、用いたマスク104(マスク106)の1/2のピッチのパターンを半導体基板上に形成することが可能になる。   Next, as shown in FIG. 1E, a resist film 105 is further formed on the hard mask 102 to which the pattern has been transferred. Next, as shown in FIG. 1 (f), the position of the exposure mask 106 is shifted by 1/2 pitch from the original position, and pattern exposure is performed through the exposure mask 106, whereby the exposed resist film 105b and When a positive resist composition is used, an unexposed resist film 105a is formed, and by developing the pattern, a trench having a space width p / 4 and a pitch p as shown in FIG. A pattern can be formed. Thereafter, the hard mask 102 is etched using the resist pattern 105a as a mask, and the remaining resist pattern 105a is removed, whereby a space width p / 4 and a pitch p are formed on the hard mask 102 as shown in FIG. / 2 pattern can be formed, and as a result, a pattern having a pitch ½ of the mask 104 (mask 106) used can be formed on the semiconductor substrate.

フリージングプロセスとは、非特許文献3及び非特許文献4に記載されているように、最初に形成された第一のレジストパターンが2回目に塗布するレジストの溶剤に溶けないように、さらには2回目の現像工程に於いて現像液に溶解しないように、第一のレジストパターンに対して何かしらの処理を行うことにより、2回目に塗布するレジストの溶剤及び現像液に対して実質的に不溶化させる工程を含むプロセスのことである。フリージングプロセスを利用することで、露光から現像までのリソグラフィープロセスを2度続けた後にエッチングすることができ、最初の露光後のエッチング工程を削減することが可能になる。ここで、2回目に塗布するレジストの溶剤及び現像液に対して「実質的に不溶化」とは、2回目に塗布するレジストの溶剤への不溶化を例にとると、フリージング処理を行った第一のレジストパターン上に、第二のレジスト溶液を塗布した際に、その塗布時間内(典型的には60秒以内)に減少した第一のレジスト膜厚が、初期膜厚に対して5%以内であることを示す。   As described in Non-Patent Document 3 and Non-Patent Document 4, the freezing process is performed so that the first resist pattern formed first does not dissolve in the solvent of the resist applied for the second time. The first resist pattern is subjected to some treatment so that it is not dissolved in the developer in the second development step, thereby substantially insolubilizing the resist solvent and developer to be applied the second time. A process that includes a process. By using the freezing process, it is possible to perform etching after continuing the lithography process from exposure to development twice, and it is possible to reduce the etching process after the first exposure. Here, “substantially insolubilized” with respect to the solvent and developer of the resist to be applied the second time means that the resist that has been applied the second time is insolubilized in the solvent. When the second resist solution is applied onto the resist pattern, the first resist film thickness decreased within the application time (typically within 60 seconds) is within 5% of the initial film thickness. Indicates that

特許文献1には、特定の金属化合物を含むフリージング用処理剤を第一のレジストパターンに作用させて金属酸化物被膜を形成し、2回目に塗布するレジストの溶剤及び現像液に対して不溶化させる方法が提案されている。非特許文献1及び非特許文献2には、特定の樹脂と架橋剤を含むフリージング用処理剤を第一のレジストパターンに作用させて処理剤の樹脂組成物から成る被膜を形成し、2回目に塗布するレジストの溶剤及び現像液に対して不溶化させる方法が提案されている。また、特許文献2には、第一のレジストパターンに真空紫外線を照射することで第一のレジストパターンを変性させ2回目に塗布するレジストの溶剤及び現像液に対して不溶化させる方法が提案されている。
特開2008−33174号公報 特開2005−197349号公報 Proceedings of SPIE、第6153巻、615301(2006年) Proceedings of SPIE、第6923巻、69230H(2008年) Proceedings of SPIE、第6924巻、69240R(2008年) Proceedings of SPIE、6520、65200F(2007年)
In Patent Document 1, a processing agent for freezing containing a specific metal compound is allowed to act on a first resist pattern to form a metal oxide film, which is insolubilized in a resist solvent and a developer applied for the second time. A method has been proposed. In Non-Patent Document 1 and Non-Patent Document 2, a processing agent for freezing containing a specific resin and a crosslinking agent is allowed to act on the first resist pattern to form a film made of the resin composition of the processing agent. A method of insolubilizing a resist to be applied with a solvent and a developer has been proposed. Further, Patent Document 2 proposes a method of modifying a first resist pattern by irradiating the first resist pattern with vacuum ultraviolet rays so as to insolubilize the resist resist and a developing solution to be applied a second time. Yes.
JP 2008-33174 A JP 2005-197349 A Proceedings of SPIE, 6153, 615301 (2006) Proceedings of SPIE, 6923, 69230H (2008) Proceedings of SPIE, Vol. 6924, 69240R (2008) Proceedings of SPIE, 6520, 65200F (2007)

しかしながら、従来のフリージングプロセスに於いては、第一のレジストパターンの形状が第二のレジストパターンの形状と比較して悪化してしまい、そのために第一のレジストパターンのラインエッジラフネスが悪化してしまうのが問題であった。   However, in the conventional freezing process, the shape of the first resist pattern is deteriorated compared to the shape of the second resist pattern, and therefore the line edge roughness of the first resist pattern is deteriorated. It was a problem.

本発明は上記事情に鑑みて成されたものであり、前記フリージングプロセスにおいて第一のレジストパターンに対して特別な化学処理を施すことなく、第二のレジストの溶剤及び現像液に対して実質的に溶解せず、且つ第二のレジストパターン形成後においても形状を悪化させずにラインエッジラフネスが良好な第一のパターンを形成することができる、新規なフリージング処理用のポジ型レジスト組成物、およびそれを用いたパターン形成方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and does not substantially apply to the solvent and developer of the second resist without subjecting the first resist pattern to a special chemical treatment in the freezing process. A novel positive resist composition for freezing treatment, which can form a first pattern with good line edge roughness without being dissolved in the second resist pattern and without deteriorating the shape even after the second resist pattern is formed, Another object of the present invention is to provide a pattern forming method using the same.

本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、下記に示す本発明に到達したものである。   As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventor has reached the present invention shown below.

(1) (A)酸の作用によりアルカリ現像液に対する溶解度が増大する樹脂、(B)活性光線または放射線の照射により酸を発生する化合物、及び(C)加熱により樹脂間を架橋する官能基を有する化合物、を含有するポジ型レジスト組成物。   (1) (A) a resin whose solubility in an alkaline developer is increased by the action of an acid, (B) a compound that generates an acid upon irradiation with actinic rays or radiation, and (C) a functional group that crosslinks between the resins by heating. And a positive resist composition containing the compound.

(2) 化合物(C)における、加熱により樹脂間を架橋する官能基が、ブロックイソシアネート基又はブロックチオイソシアネート基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 positive resist composition according to (1), wherein the functional group that crosslinks between the resins by heating in the compound (C) is a blocked isocyanate group or a blocked thioisocyanate group.

(3) 樹脂(A)が、(a1)酸の作用により分解し、アルカリ可溶性基を生じる基を含む繰り返し単位、及び(a2)化合物(C)中の加熱により樹脂間を架橋する官能基と反応し得る基を含む繰り返し単位を有する、(1)又は(2)に記載のポジ型レジスト組成物。   (3) The resin (A) is (a1) a repeating unit containing a group that decomposes by the action of an acid to generate an alkali-soluble group, and (a2) a functional group that crosslinks between the resins by heating in the compound (C). The positive resist composition according to (1) or (2), which has a repeating unit containing a group capable of reacting.

(4) 繰り返し単位(a2)における、加熱により樹脂間を架橋する官能基と反応し得る基が、ヒドロキシル基、カルボキシル基、アミノ基、アミド基、チオール基、又は活性メチレン基である、(3)に記載のポジ型レジスト組成物。   (4) In the repeating unit (a2), a group capable of reacting with a functional group that crosslinks between resins by heating is a hydroxyl group, a carboxyl group, an amino group, an amide group, a thiol group, or an active methylene group. ) Positive resist composition.

(5) 樹脂(A)が、さらに、(a3)ラクトン基を有する繰り返し単位を有する、(1)〜(4)のいずれか1項に記載のポジ型レジスト組成物。   (5) The positive resist composition according to any one of (1) to (4), wherein the resin (A) further comprises (a3) a repeating unit having a lactone group.

(6) さらに、
(D)化合物(C)中の加熱により樹脂間を架橋する官能基と反応し得る基を含む化合物を含有する、(1)〜(5)のいずれか1項に記載のポジ型レジスト組成物。
(6) Furthermore,
(D) The positive resist composition according to any one of (1) to (5), comprising a compound containing a group capable of reacting with a functional group that crosslinks between resins by heating in the compound (C). .

(7) 化合物(D)における、加熱により樹脂間を架橋する官能基と反応し得る基が、ヒドロキシル基、カルボキシル基、アミノ基、アミド基、チオール基、又は活性メチレン基である、(6)に記載のポジ型レジスト組成物。   (7) In the compound (D), a group capable of reacting with a functional group that crosslinks between resins by heating is a hydroxyl group, a carboxyl group, an amino group, an amide group, a thiol group, or an active methylene group, (6) The positive resist composition as described in 1. above.

(8) 第一のレジスト膜から第一のレジストパターンを形成する第一のレジストパターン形成工程と、前記工程で得られた第一のレジストパターン上に第二のレジスト膜を形成し、第二のレジスト膜から第二のレジストパターンを形成する第二のレジストパターン形成工程を含むレジストパターン形成方法において、第一のレジストパターンの形成に用いられる、(1)〜(7)のいずれか1項に記載のポジ型レジスト組成物。   (8) a first resist pattern forming step of forming a first resist pattern from the first resist film, a second resist film formed on the first resist pattern obtained in the step, Any one of (1) to (7), which is used for forming a first resist pattern in a resist pattern forming method including a second resist pattern forming step of forming a second resist pattern from the resist film. The positive resist composition as described in 1. above.

(9) 基板上に(1)〜(8)のいずれか1項に記載のポジ型レジスト組成物を用いて第一の感光層を形成する工程、マスクを通して第一の感光層を選択的に露光、現像して第一のパターンを形成する工程、第一のパターンが形成された基板を加熱する工程、第一のパターンが形成された加熱後の基板上に第二のポジ型レジスト組成物を用いて第二の感光層を形成する工程、マスクを通して第二の感光層を選択的に露光、現像して第二のパターンを形成する工程、を含む、パターン形成方法。   (9) A step of forming a first photosensitive layer on the substrate using the positive resist composition according to any one of (1) to (8), and selectively the first photosensitive layer through a mask. A step of forming a first pattern by exposure and development, a step of heating the substrate on which the first pattern is formed, and a second positive resist composition on the heated substrate on which the first pattern is formed A method for forming a pattern, comprising: forming a second photosensitive layer by using a mask; and selectively exposing and developing the second photosensitive layer through a mask to form a second pattern.

本発明のレジスト組成物を用いることにより、ダブルパターニング法において、第二のレジストの溶剤及び現像液に対して実質的に溶解せず、且つ第二のレジストパターン形成後においても、形状を悪化させずにラインエッジラフネスが良好な第一のレジストパターンを提供することが可能となった。   By using the resist composition of the present invention, the double patterning method does not substantially dissolve in the solvent and developer of the second resist, and the shape is deteriorated even after the second resist pattern is formed. Therefore, it is possible to provide a first resist pattern with good line edge roughness.

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

本発明においては、第一のレジスト膜上に第一のレジストパターンを形成した後、加熱処理により第一のレジストパターンを第二のレジスト液及び現像液に溶解しないように変化させることが重要である。この制御は、前記第一のレジストの性状や、加熱処理の際のプロセス条件(フリージング処理条件)を変化させることによって達成できる。   In the present invention, after forming the first resist pattern on the first resist film, it is important to change the first resist pattern so as not to dissolve in the second resist solution and the developer by heat treatment. is there. This control can be achieved by changing the properties of the first resist and the process conditions (freezing treatment conditions) during the heat treatment.

以下に、第一のレジスト組成物として好適な本発明のレジスト組成物を詳述する。   Below, the resist composition of this invention suitable as a 1st resist composition is explained in full detail.

本発明のポジ型レジスト組成物は、(A)酸の作用により分解しアルカリ現像液に対する溶解度が増加する樹脂、(B)活性光線または放射線の照射により酸を発生する化合物、及び(C)加熱により樹脂間を架橋する官能基を有する化合物、を含有する。   The positive resist composition of the present invention comprises (A) a resin that decomposes by the action of an acid and increases the solubility in an alkaline developer, (B) a compound that generates an acid upon irradiation with actinic rays or radiation, and (C) heating. And a compound having a functional group that crosslinks between the resins.

<(A)酸の作用によりアルカリ現像液に対する溶解度が増大する樹脂>
(A)成分の樹脂は、酸の作用によりアルカリ現像液に対する溶解度が増大する樹脂であり、(a1)酸の作用により分解し、アルカリ可溶性基を生じる基(以下、「酸分解性基」ともいう)を含む繰り返し単位を、樹脂の主鎖又は側鎖、あるいは、主鎖及び側鎖の両方に有する。
<(A) Resin whose solubility in an alkaline developer is increased by the action of an acid>
The resin of component (A) is a resin whose solubility in an alkaline developer is increased by the action of an acid. (A1) A group that decomposes by the action of an acid to generate an alkali-soluble group (hereinafter referred to as “acid-decomposable group”) And a repeating unit including a main chain or a side chain of the resin, or both of the main chain and the side chain.

アルカリ可溶性基としては、フェノール性水酸基、カルボキシル基、フッ素化アルコール基、スルホン酸基、スルホンアミド基、スルホニルイミド基、(アルキルスルホニル)(アルキルカルボニル)メチレン基、(アルキルスルホニル)(アルキルカルボニル)イミド基、ビス(アルキルカルボニル)メチレン基、ビス(アルキルカルボニル)イミド基、ビス(アルキルスルホニル)メチレン基、ビス(アルキルスルホニル)イミド基、トリス(アルキルカルボニル)メチレン基、トリス(アルキルスルホニル)メチレン基等が挙げられる。   Alkali-soluble groups include phenolic hydroxyl groups, carboxyl groups, fluorinated alcohol groups, sulfonic acid groups, sulfonamido groups, sulfonylimide groups, (alkylsulfonyl) (alkylcarbonyl) methylene groups, (alkylsulfonyl) (alkylcarbonyl) imides. Group, bis (alkylcarbonyl) methylene group, bis (alkylcarbonyl) imide group, bis (alkylsulfonyl) methylene group, bis (alkylsulfonyl) imide group, tris (alkylcarbonyl) methylene group, tris (alkylsulfonyl) methylene group, etc. Is mentioned.

好ましいアルカリ可溶性基としては、カルボキシル基、フッ素化アルコール基(好ましくはヘキサフルオロイソプロパノール)、スルホン酸基が挙げられる。   Preferred alkali-soluble groups include carboxyl groups, fluorinated alcohol groups (preferably hexafluoroisopropanol), and sulfonic acid groups.

酸分解性基として好ましい基は、これらのアルカリ可溶性基の水素原子を酸で脱離する基で置換した基である。   A preferable group as the acid-decomposable group is a group obtained by substituting the hydrogen atom of these alkali-soluble groups with a group capable of leaving with an acid.

酸で脱離する基としては、例えば、−C(R36)(R37)(R38)、−C(R36)(R37)(OR39)、−C(R01)(R02)(OR39)等を挙げることができる。 Examples of the group leaving with an acid include -C (R 36 ) (R 37 ) (R 38 ), -C (R 36 ) (R 37 ) (OR 39 ), -C (R 01 ) (R 02 ). ) (OR 39 ) and the like.

式中、R36〜R39は、各々独立に、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基又はアルケニル基表す。R36とR37とは、互いに結合して環を形成してもよい。 In the formula, R 36 to R 39 each independently represents an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an aralkyl group, or an alkenyl group. R 36 and R 37 may be bonded to each other to form a ring.

01〜R02は、各々独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基又はアルケニル基を表す。 R 01 and R 02 each independently represents a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an aralkyl group or an alkenyl group.

酸分解性基としては好ましくは、クミルエステル基、エノールエステル基、アセタールエステル基、第3級のアルキルエステル基等である。更に好ましくは、第3級アルキルエステル基である。   The acid-decomposable group is preferably a cumyl ester group, an enol ester group, an acetal ester group, a tertiary alkyl ester group or the like. More preferably, it is a tertiary alkyl ester group.

(A)成分の樹脂において、酸分解性基を有する繰り返し単位としては下記一般式(AI)で表される繰り返し単位が好ましい。

Figure 2009288344
In the resin of component (A), the repeating unit having an acid-decomposable group is preferably a repeating unit represented by the following general formula (AI).
Figure 2009288344

一般式(AI)に於いて、
Xa1は、水素原子、メチル基、トリフルオロメチル基又はヒドロキシメチル基を表す。
In general formula (AI),
Xa 1 represents a hydrogen atom, a methyl group, a trifluoromethyl group or a hydroxymethyl group.

Tは、単結合又は2価の連結基を表す。
Rx1〜Rx3は、それぞれ独立に、アルキル基(直鎖若しくは分岐)又はシクロアルキル基(単環若しくは多環)を表す。Rx1〜Rx3の少なくとも2つが結合して、シクロアルキル基(単環若しくは多環)を形成してもよい。
T represents a single bond or a divalent linking group.
Rx 1 to Rx 3 each independently represents an alkyl group (straight or branched) or a cycloalkyl group (monocyclic or polycyclic). At least two of Rx 1 to Rx 3 may combine to form a cycloalkyl group (monocyclic or polycyclic).

Tの2価の連結基としては、アルキレン基、−COO−Rt−基、−O−Rt−基等が挙げられる。式中、Rtは、アルキレン基又はシクロアルキレン基を表す。
Tは、単結合又は−COO−Rt−基が好ましい。Rtは、炭素数1〜5のアルキレン基が好ましく、−CH2−基、−(CH23−基がより好ましい。
Rx1〜Rx3のアルキル基としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、t−ブチル基などの炭素数1〜4のものが好ましい。
Examples of the divalent linking group for T include an alkylene group, —COO—Rt— group, —O—Rt— group, and the like. In the formula, Rt represents an alkylene group or a cycloalkylene group.
T is preferably a single bond or a —COO—Rt— group. Rt is preferably an alkylene group having 1 to 5 carbon atoms, more preferably a —CH 2 — group or a — (CH 2 ) 3 — group.
The alkyl group of Rx 1 to Rx 3 is preferably an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms such as a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, or a t-butyl group.

Rx1〜Rx3のシクロアルキル基としては、シクロペンチル基、シクロヘキシル基などの単環のシクロアルキル基、ノルボルニル基、テトラシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、アダマンチル基などの多環のシクロアルキル基が好ましい。
Rx1〜Rx3の少なくとも2つが結合して形成されるシクロアルキル基としては、シクロペンチル基、シクロヘキシル基などの単環のシクロアルキル基、ノルボルニル基、テトラシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、アダマンチル基などの多環のシクロアルキル基が好ましい。
Examples of the cycloalkyl group represented by Rx 1 to Rx 3 include monocyclic cycloalkyl groups such as cyclopentyl group and cyclohexyl group, polycyclic cycloalkyl groups such as norbornyl group, tetracyclodecanyl group, tetracyclododecanyl group, and adamantyl group. Groups are preferred.
Examples of the cycloalkyl group formed by combining at least two of Rx 1 to Rx 3 include a monocyclic cycloalkyl group such as a cyclopentyl group and a cyclohexyl group, a norbornyl group, a tetracyclodecanyl group, a tetracyclododecanyl group, A polycyclic cycloalkyl group such as an adamantyl group is preferred.

Rx1がメチル基またはエチル基であり、Rx2とRx3とが結合して上述のシクロアルキル基を形成している様態が好ましい。
上記原子団は、更に置換基を有してもよく、その例としては、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、水酸基、シアノ基などが挙げられる。
It is preferable that Rx 1 is a methyl group or an ethyl group, and Rx 2 and Rx 3 are bonded to form the above-described cycloalkyl group.
The atomic group may further have a substituent, and examples thereof include an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkoxy group, a hydroxyl group, and a cyano group.

なお、酸分解性基は、反応性の高い保護基が好ましい。   The acid-decomposable group is preferably a highly reactive protecting group.

酸分解性基を有する繰り返し単位の含有率は、樹脂(A)中の全繰り返し単位に対し、20〜50mol%が好ましく、より好ましくは25〜45mol%である。
好ましい酸分解性基を有する繰り返し単位の具体例を以下に示すが、本発明は、これに限定されるものではない。

Figure 2009288344
As for the content rate of the repeating unit which has an acid-decomposable group, 20-50 mol% is preferable with respect to all the repeating units in resin (A), More preferably, it is 25-45 mol%.
Although the specific example of the repeating unit which has a preferable acid-decomposable group is shown below, this invention is not limited to this.
Figure 2009288344

Figure 2009288344
Figure 2009288344

(上式中、Xaは、一般式(AI)におけるXaと同義である。)

Figure 2009288344
(In the above formula, Xa 1 has the same meaning as Xa 1 in the general formula (AI).)
Figure 2009288344

(上式中、Xaは、一般式(AI)におけるXaと同義である。)

Figure 2009288344
(In the above formula, Xa 1 has the same meaning as Xa 1 in the general formula (AI).)
Figure 2009288344

(上式中、Xaは、一般式(AI)におけるXaと同義である。)
(A)成分の樹脂は、(a2)化合物(C)中の加熱により樹脂間を架橋する官能基と反応し得る基を含む繰り返し単位を有していてもよい。
ここで、反応し得る基としては、加熱により化合物(C)中の官能基と架橋反応し得る基であればよく、具体的には、ヒドロキシル基、カルボキシル基、アミノ基、アミド基、チオール基、活性メチレン基が挙げられ、好ましくはヒドロキシル基、カルボキシル基、アミド基、チオール基、活性メチレン基であり、さらに好ましくはヒドロキシル基、カルボキシル基である。
(In the above formula, Xa 1 has the same meaning as Xa 1 in the general formula (AI).)
The resin of component (A) may have a repeating unit containing a group capable of reacting with a functional group that crosslinks between the resins by heating in (a2) compound (C).
Here, the group capable of reacting may be a group capable of undergoing a crosslinking reaction with the functional group in the compound (C) by heating, and specifically, a hydroxyl group, a carboxyl group, an amino group, an amide group, a thiol group. And an active methylene group, preferably a hydroxyl group, a carboxyl group, an amide group, a thiol group and an active methylene group, more preferably a hydroxyl group and a carboxyl group.

該繰り返し単位(a2)としては、下記一般式(D1)で表される繰り返し単位が挙げられる。

Figure 2009288344
Examples of the repeating unit (a2) include repeating units represented by the following general formula (D1).
Figure 2009288344

式(D1)中、
Dは、化合物(C)中の加熱により樹脂間を架橋する官能基と反応し得る基を表し、具体的には上述した基が挙げられる。
Xa、Tは、一般式(AI)におけるXa、Tと同様である。
前記加熱により樹脂間を架橋する官能基と反応し得る基を持つ繰り返し単位(a2)の具体例を以下に挙げるが、本発明はこれらに限定されない。
なお、下記に挙げる式中、Rは一般式(D1)におけるXaと同義である。

Figure 2009288344
In formula (D1),
D represents a group capable of reacting with a functional group that crosslinks between resins by heating in the compound (C), and specific examples thereof include the groups described above.
Xa 1, T is the same as Xa 1, T in the general formula (AI).
Specific examples of the repeating unit (a2) having a group capable of reacting with a functional group that crosslinks between the resins by heating are given below, but the present invention is not limited thereto.
Note that in the formulas given below, R x has the same meaning as Xa 1 in the general formula (D1).
Figure 2009288344

Figure 2009288344
Figure 2009288344

繰り返し単位(a2)の含有率は、樹脂(A)中の全繰り返し単位に対し好ましくは1〜50モル%、より好ましくは3〜40モル%であり、更に好ましくは5〜25モル%である。   The content of the repeating unit (a2) is preferably from 1 to 50 mol%, more preferably from 3 to 40 mol%, still more preferably from 5 to 25 mol%, based on all repeating units in the resin (A). .

(A)成分の樹脂は、更に、(a3)ラクトン基を有する繰り返し単位を有することが好ましい。   The resin as the component (A) preferably further has (a3) a repeating unit having a lactone group.

ラクトン基としては、ラクトン構造を有していればいずれでも用いることができるが、好ましくは5〜7員環ラクトン構造であり、5〜7員環ラクトン構造にビシクロ構造、スピロ構造を形成する形で他の環構造が縮環しているものが好ましい。下記一般式(LC1−1)〜(LC1−16)のいずれかで表されるラクトン構造を有する繰り返し単位を有することがより好ましい。また、ラクトン構造が主鎖に直接結合していてもよい。好ましいラクトン構造としては(LC1−1)、(LC1−4)、(LC1−5)、(LC1−6)、(LC1−13)、(LC1−14)であり、特定のラクトン構造を用いることでラインエッジラフネス、現像欠陥が良好になる。

Figure 2009288344
Any lactone group can be used as long as it has a lactone structure, but it is preferably a 5- to 7-membered ring lactone structure, and forms a bicyclo structure or a spiro structure in the 5- to 7-membered ring lactone structure. The other ring structure is preferably condensed. It is more preferable to have a repeating unit having a lactone structure represented by any of the following general formulas (LC1-1) to (LC1-16). The lactone structure may be directly bonded to the main chain. Preferred lactone structures are (LC1-1), (LC1-4), (LC1-5), (LC1-6), (LC1-13), (LC1-14), and a specific lactone structure is used. This improves line edge roughness and development defects.
Figure 2009288344

ラクトン構造部分は、置換基(Rb2)を有していても有していなくてもよい。好ましい置換基(Rb2)としては、炭素数1〜8のアルキル基、炭素数4〜7のシクロアルキル基、炭素数1〜8のアルコキシ基、炭素数1〜8のアルコキシカルボニル基、カルボキシル基、ハロゲン原子、水酸基、シアノ基、酸分解性基などが挙げられる。より好ましくは炭素数1〜4のアルキル基、シアノ基、酸分解性基である。nは、0〜4の整数を表す。nが2以上の時、複数存在する置換基(Rb2)は、同一でも異なっていてもよく、また、複数存在する置換基(Rb2)同士が結合して環を形成してもよい。
一般式(LC1−1)〜(LC1−16)のいずれかで表されるラクトン構造を有する繰り返し単位としては、下記一般式(AII)で表される繰り返し単位を挙げることができる。

Figure 2009288344
The lactone structure moiety may or may not have a substituent (Rb 2 ). Preferred substituents (Rb 2 ) include an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, a cycloalkyl group having 4 to 7 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 8 carbon atoms, an alkoxycarbonyl group having 1 to 8 carbon atoms, and a carboxyl group. , Halogen atom, hydroxyl group, cyano group, acid-decomposable group and the like. More preferably, they are a C1-C4 alkyl group, a cyano group, and an acid-decomposable group. n 2 represents an integer of 0-4. When n 2 is 2 or more, a plurality of substituents (Rb 2 ) may be the same or different, and a plurality of substituents (Rb 2 ) may be bonded to form a ring. .
Examples of the repeating unit having a lactone structure represented by any one of the general formulas (LC1-1) to (LC1-16) include a repeating unit represented by the following general formula (AII).
Figure 2009288344

一般式(AII)中、
Rb0は、水素原子、ハロゲン原子又は炭素数1〜4のアルキル基を表す。Rb0のアルキル基が有していてもよい好ましい置換基としては、水酸基、ハロゲン原子が挙げられる。Rb0のハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、沃素原子を挙げることができる。Rb0は、水素原子又はメチル基が好ましい。
In general formula (AII),
Rb 0 represents a hydrogen atom, a halogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. Preferred substituents that the alkyl group represented by Rb 0 may have include a hydroxyl group and a halogen atom. Examples of the halogen atom for Rb 0 include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom. Rb 0 is preferably a hydrogen atom or a methyl group.

Abは、単結合、アルキレン基、単環または多環の脂環炭化水素構造を有する2価の連結基、エーテル基、エステル基、カルボニル基、又はこれらを組み合わせた2価の連結基を表す。好ましくは、単結合、−Ab1−CO2−で表される2価の連結基である。 Ab represents a single bond, an alkylene group, a divalent linking group having a monocyclic or polycyclic alicyclic hydrocarbon structure, an ether group, an ester group, a carbonyl group, or a divalent linking group obtained by combining these. Preferably a single bond, -Ab 1 -CO 2 - is a divalent linking group represented by.

Ab1は、直鎖、分岐アルキレン基、単環または多環のシクロアルキレン基であり、好ましくはメチレン基、エチレン基、シクロヘキシレン基、アダマンチレン基、ノルボルニレン基である。Vは、一般式(LC1−1)〜(LC1−16)の内のいずれかで示される構造を有する基を表す。 Ab 1 is a linear, branched alkylene group, monocyclic or polycyclic cycloalkylene group, preferably a methylene group, an ethylene group, a cyclohexylene group, an adamantylene group or a norbornylene group. V represents a group having a structure represented by any one of the general formulas (LC1-1) to (LC1-16).

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

ラクトン基を有する繰り返し単位の含有率は、樹脂(A)中の全繰り返し単位に対し、15〜60mol%が好ましく、より好ましくは20〜50mol%、更に好ましくは30〜50mol%である。
ラクトン基を有する繰り返し単位の具体例を以下に挙げるが、本発明はこれらに限定されない。

Figure 2009288344
As for the content rate of the repeating unit which has a lactone group, 15-60 mol% is preferable with respect to all the repeating units in resin (A), More preferably, it is 20-50 mol%, More preferably, it is 30-50 mol%.
Specific examples of the repeating unit having a lactone group are listed below, but the present invention is not limited thereto.
Figure 2009288344

Figure 2009288344
Figure 2009288344

Figure 2009288344
Figure 2009288344

特に好ましいラクトン基を有する繰り返し単位としては、下記の繰り返し単位が挙げられる。最適なラクトン基を選択することにより、パターンプロファイル、粗密依存性が良好となる。

Figure 2009288344
Particularly preferred repeating units having a lactone group include the following repeating units. By selecting an optimal lactone group, the pattern profile and the density dependence become good.
Figure 2009288344

(A)成分の樹脂は、更に、(a4)水酸基又はシアノ基を有する繰り返し単位を有することが好ましい。これにより基板密着性、現像液親和性が向上する。
水酸基又はシアノ基を有する繰り返し単位は、水酸基又はシアノ基で置換された脂環炭化水素構造を有する繰り返し単位であることが好ましい。水酸基又はシアノ基で置換された脂環炭化水素構造に於ける、脂環炭化水素構造としては、アダマンチル基、ジアマンチル基、ノルボルナン基が好ましい。
The resin of component (A) preferably further has (a4) a repeating unit having a hydroxyl group or a cyano group. This improves the substrate adhesion and developer compatibility.
The repeating unit having a hydroxyl group or a cyano group is preferably a repeating unit having an alicyclic hydrocarbon structure substituted with a hydroxyl group or a cyano group. The alicyclic hydrocarbon structure in the alicyclic hydrocarbon structure substituted with a hydroxyl group or a cyano group is preferably an adamantyl group, a diamantyl group, or a norbornane group.

好ましい水酸基又はシアノ基で置換された脂環炭化水素構造としては、下記式(VIIa)〜(VIId)で表される部分構造が好ましい。

Figure 2009288344
As the alicyclic hydrocarbon structure substituted with a preferred hydroxyl group or cyano group, partial structures represented by the following formulas (VIIa) to (VIId) are preferred.
Figure 2009288344

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

式(VIIa)〜(VIId)で表される部分構造を有する繰り返し単位としては、下記一般式(AIIa)〜(AIId)で表される繰り返し単位を挙げることができる。

Figure 2009288344
Examples of the repeating unit having a partial structure represented by the formulas (VIIa) to (VIId) include the repeating units represented by the following general formulas (AIIa) to (AIId).
Figure 2009288344

一般式(AIIa)〜(AIId)に於いて、R1cは、水素原子、メチル基、トリフロロメチル基又はヒドロキメチル基を表す。R2c〜R4cは、一般式(VIIa)〜(VIIc)に於ける、R2c〜R4cと同義である。 In the general formulas (AIIa) to (AIId), R 1 c represents a hydrogen atom, a methyl group, a trifluoromethyl group, or a hydroxymethyl group. R 2 c to R 4 c are in the general formula (VIIa) ~ (VIIc), same meanings as R 2 c~R 4 c.

水酸基又はシアノ基で置換された脂環炭化水素構造を有する繰り返し単位(a4)の含有率は、樹脂(A)中の全繰り返し単位に対し、5〜40mol%が好ましく、より好ましくは5〜30mol%、更に好ましくは10〜25mol%である。   The content of the repeating unit (a4) having an alicyclic hydrocarbon structure substituted with a hydroxyl group or a cyano group is preferably from 5 to 40 mol%, more preferably from 5 to 30 mol, based on all repeating units in the resin (A). %, More preferably 10 to 25 mol%.

水酸基又はシアノ基を有する繰り返し単位(a4)の具体例を以下に挙げるが、本発明はこれらに限定されない。

Figure 2009288344
Specific examples of the repeating unit (a4) having a hydroxyl group or a cyano group are given below, but the present invention is not limited thereto.
Figure 2009288344

(A)成分の樹脂は、更に、(a5)アルカリ可溶性基を有する繰り返し単位を有することが好ましい。
アルカリ可溶性基としてはカルボキシル基、スルホンアミド基、スルホニルイミド基、ビスルスルホニルイミド基、α位が電子吸引性基で置換された脂肪族アルコール(例えばヘキサフロロイソプロパノール基)が挙げられ、カルボキシル基を有する繰り返し単位を有することがより好ましい。アルカリ可溶性基を有する繰り返し単位を含有することによりコンタクトホール用途での解像性が増す。アルカリ可溶性基を有する繰り返し単位としては、アクリル酸、メタクリル酸による繰り返し単位のような樹脂の主鎖に直接アルカリ可溶性基が結合している繰り返し単位、あるいは連結基を介して樹脂の主鎖にアルカリ可溶性基が結合している繰り返し単位、さらにはアルカリ可溶性基を有する重合開始剤や連鎖移動剤を重合時に用いてポリマー鎖の末端に導入、のいずれも好ましく、連結基は単環または多環の環状炭化水素構造を有していてもよい。特に好ましくはアクリル酸、メタクリル酸による繰り返し単位である。
The resin of component (A) preferably further has (a5) a repeating unit having an alkali-soluble group.
Examples of the alkali-soluble group include a carboxyl group, a sulfonamide group, a sulfonylimide group, a bisulsulfonylimide group, and an aliphatic alcohol (for example, hexafluoroisopropanol group) substituted with an electron-attracting group at the α-position. It is more preferable to have a repeating unit. By containing the repeating unit having an alkali-soluble group, the resolution in contact hole applications is increased. The repeating unit having an alkali-soluble group includes a repeating unit in which an alkali-soluble group is directly bonded to the main chain of the resin, such as a repeating unit of acrylic acid or methacrylic acid, or an alkali in the main chain of the resin through a linking group. Either a repeating unit to which a soluble group is bonded, or a polymerization initiator or chain transfer agent having an alkali-soluble group is used at the time of polymerization and introduced at the end of the polymer chain, and the linking group is monocyclic or polycyclic. It may have a cyclic hydrocarbon structure. Particularly preferred are repeating units of acrylic acid or methacrylic acid.

アルカリ可溶性基を有する繰り返し単位(a5)の含有率は、樹脂(A)中の全繰り返し単位に対し、0〜20mol%が好ましく、より好ましくは3〜15mol%、更に好ましくは5〜10mol%である。   As for the content rate of the repeating unit (a5) which has an alkali-soluble group, 0-20 mol% is preferable with respect to all the repeating units in resin (A), More preferably, it is 3-15 mol%, More preferably, it is 5-10 mol%. is there.

アルカリ可溶性基を有する繰り返し単位(a5)の具体例を以下に示すが、本発明は、これに限定されるものではない。

Figure 2009288344
Specific examples of the repeating unit (a5) having an alkali-soluble group are shown below, but the present invention is not limited thereto.
Figure 2009288344

(A)成分の樹脂は、更に、(a6)脂環炭化水素構造を有し、酸分解性を示さない繰り返し単位を有してもよい。これにより液浸露光時にレジスト膜から液浸液への低分子成分の溶出が低減でき、ドライエッチング耐性の点でも有利である。このような繰り返し単位として、例えば下記一般式(III)で表される繰返し単位が挙げられる。

Figure 2009288344
The resin as component (A) may further have (a6) a repeating unit having an alicyclic hydrocarbon structure and not exhibiting acid decomposability. This can reduce elution of low molecular components from the resist film to the immersion liquid during immersion exposure, and is advantageous in terms of dry etching resistance. Examples of such a repeating unit include a repeating unit represented by the following general formula (III).
Figure 2009288344

一般式(III)中、Rは少なくとも一つの環状構造を有し、水酸基及びシアノ基のいずれも有さない炭化水素基を表す。 Raは水素原子、アルキル基又は−CH2−O−Ra2基を表す。式中、Ra2は、水素原子、アルキル基又はアシル基を表す。Raの具体的な説明は、一般式(I)におけるRaの説明と同様である。 In general formula (III), R 5 represents a hydrocarbon group having at least one cyclic structure and having neither a hydroxyl group nor a cyano group. Ra represents a hydrogen atom, an alkyl group, or a —CH 2 —O—Ra 2 group. In the formula, Ra 2 represents a hydrogen atom, an alkyl group or an acyl group. The specific description of Ra is the same as the description of Ra in the general formula (I).

が有する環状構造には、単環式炭化水素基及び多環式炭化水素基が含まれる。単環式炭化水素基としては、たとえば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロへプチル基、シクロオクチル基などの炭素数3から12のシクロアルキル基、シクロへキセニル基など炭素数3から12のシクロアルケニル基が挙げられる。好ましい単環式炭化水素基としては、炭素数3から7の単環式炭化水素基であり、より好ましくは、シクロペンチル基、シクロヘキシル基が挙げられる。 The cyclic structure possessed by R 5 includes a monocyclic hydrocarbon group and a polycyclic hydrocarbon group. Examples of the monocyclic hydrocarbon group include cycloalkenyl having 3 to 12 carbon atoms such as cyclopentyl group, cyclohexyl group, cycloheptyl group, cyclooctyl group and the like, and cycloalkyl groups having 3 to 12 carbon atoms and cyclohexenyl group. Groups. Preferable monocyclic hydrocarbon groups are monocyclic hydrocarbon groups having 3 to 7 carbon atoms, and more preferable examples include a cyclopentyl group and a cyclohexyl group.

多環式炭化水素基には環集合炭化水素基、架橋環式炭化水素基が含まれ、環集合炭化水素基の例としては、ビシクロヘキシル基、パーヒドロナフタレニル基などが含まれる。架橋環式炭化水素環として、例えば、ピナン、ボルナン、ノルピナン、ノルボルナン、ビシクロオクタン環(ビシクロ[2.2.2]オクタン環、ビシクロ[3.2.1]オクタン環等)などの2環式炭化水素環及び、ホモブレダン、アダマンタン、トリシクロ[5.2.1.02,6]デカン、トリシクロ[4.3.1.12,5]ウンデカン環などの3環式炭化水素環、テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカン、パーヒドロ−1,4−メタノ−5,8−メタノナフタレン環などの4環式炭化水素環などが挙げられる。また、架橋環式炭化水素環には、縮合環式炭化水素環、例えば、パーヒドロナフタレン(デカリン)、パーヒドロアントラセン、パーヒドロフェナントレン、パーヒドロアセナフテン、パーヒドロフルオレン、パーヒドロインデン、パーヒドロフェナレン環などの5〜8員シクロアルカン環が複数個縮合した縮合環も含まれる。 The polycyclic hydrocarbon group includes a ring assembly hydrocarbon group and a bridged cyclic hydrocarbon group, and examples of the ring assembly hydrocarbon group include a bicyclohexyl group and a perhydronaphthalenyl group. As the bridged cyclic hydrocarbon ring, for example, bicyclic such as pinane, bornane, norpinane, norbornane, bicyclooctane ring (bicyclo [2.2.2] octane ring, bicyclo [3.2.1] octane ring, etc.) Hydrocarbon rings and tricyclic hydrocarbon rings such as homobredan, adamantane, tricyclo [5.2.1.0 2,6 ] decane, tricyclo [4.3.1.1 2,5 ] undecane ring, tetracyclo [ 4.4.0.1 2,5 . 1 7,10 ] dodecane, and tetracyclic hydrocarbon rings such as perhydro-1,4-methano-5,8-methanonaphthalene ring. The bridged cyclic hydrocarbon ring includes a condensed cyclic hydrocarbon ring such as perhydronaphthalene (decalin), perhydroanthracene, perhydrophenanthrene, perhydroacenaphthene, perhydrofluorene, perhydroindene, perhydroindene. A condensed ring in which a plurality of 5- to 8-membered cycloalkane rings such as a phenalene ring are condensed is also included.

好ましい架橋環式炭化水素環として、ノルボルニル基、アダマンチル基、ビシクロオクタニル基、トリシクロ[5、2、1、02,6]デカニル基、などが挙げられる。より好ましい架橋環式炭化水素環としてノルボニル基、アダマンチル基が挙げられる。 Preferred examples of the bridged cyclic hydrocarbon ring include a norbornyl group, an adamantyl group, a bicyclooctanyl group, a tricyclo [5,2,1,0 2,6 ] decanyl group, and the like. More preferable examples of the bridged cyclic hydrocarbon ring include a norbornyl group and an adamantyl group.

これらの脂環式炭化水素基は置換基を有していてもよく、好ましい置換基としてはハロゲン原子、アルキル基、保護基で保護されたヒドロキシル基、保護基で保護されたアミノ基などが挙げられる。好ましいハロゲン原子としては臭素、塩素、フッ素原子、好ましいアルキル基としてはメチル、エチル、ブチル、t−ブチル基が挙げられる。上記のアルキル基はさらに置換基を有していてもよく、更に有していてもよい置換基としては、ハロゲン原子、アルキル基、保護基で保護されたヒドロキシル基、保護基で保護されたアミノ基を挙げることができる。   These alicyclic hydrocarbon groups may have a substituent, and preferred substituents include a halogen atom, an alkyl group, a hydroxyl group protected with a protecting group, an amino group protected with a protecting group, and the like. It is done. Preferred halogen atoms include bromine, chlorine and fluorine atoms, and preferred alkyl groups include methyl, ethyl, butyl and t-butyl groups. The above alkyl group may further have a substituent, and the substituent which may further have a halogen atom, an alkyl group, a hydroxyl group protected with a protecting group, an amino protected with a protecting group The group can be mentioned.

保護基としては、たとえばアルキル基、シクロアルキル基、アラルキル基、置換メチル基、置換エチル基、アルコキシカルボニル基、アラルキルオキシカルボニル基が挙げられる。好ましいアルキル基としては、炭素数1〜4のアルキル基、好ましい置換メチル基としてはメトキシメチル、メトキシチオメチル、ベンジルオキシメチル、t−ブトキシメチル、2−メトキシエトキシメチル基、好ましい置換エチル基としては、1−エトキシエチル、1−メチル−1−メトキシエチル、好ましいアシル基としては、ホルミル、アセチル、プロピオニル、ブチリル、イソブチリル、バレリル、ピバロイル基などの炭素数1〜6の脂肪族アシル基、アルコキシカルボニル基としては炭素数1〜4のアルコキシカルボニル基などが挙げられる。   Examples of the protecting group include an alkyl group, a cycloalkyl group, an aralkyl group, a substituted methyl group, a substituted ethyl group, an alkoxycarbonyl group, and an aralkyloxycarbonyl group. Preferred alkyl groups include alkyl groups having 1 to 4 carbon atoms, preferred substituted methyl groups include methoxymethyl, methoxythiomethyl, benzyloxymethyl, t-butoxymethyl, 2-methoxyethoxymethyl groups, and preferred substituted ethyl groups. 1-ethoxyethyl, 1-methyl-1-methoxyethyl, preferred acyl groups include formyl, acetyl, propionyl, butyryl, isobutyryl, valeryl, pivaloyl groups, etc., aliphatic acyl groups having 1 to 6 carbon atoms, alkoxycarbonyl Examples of the group include an alkoxycarbonyl group having 1 to 4 carbon atoms.

水酸基及びシアノ基のいずれも有さない、一般式(III)で表される繰り返し単位の含有率は、樹脂(A)中の全繰り返し単位に対し、0〜40モル%が好ましく、より好ましくは0〜20モル%である。
一般式(III)で表される繰り返し単位の具体例を以下に挙げるが、本発明はこれらに限定されない。

Figure 2009288344
The content of the repeating unit represented by the general formula (III) having neither a hydroxyl group nor a cyano group is preferably from 0 to 40 mol%, more preferably based on all repeating units in the resin (A). 0 to 20 mol%.
Specific examples of the repeating unit represented by the general formula (III) are shown below, but the present invention is not limited thereto.
Figure 2009288344

(A)成分の樹脂は、上記の繰り返し構造単位以外に、ドライエッチング耐性や標準現像液適性、基板密着性、レジストプロファイル、さらにレジストの一般的な必要な特性である解像力、耐熱性、感度等を調節する目的で様々な繰り返し構造単位を有することができる。 In addition to the above repeating structural unit, the resin of component (A) includes dry etching resistance, standard developer suitability, substrate adhesion, resist profile, and general required properties of resist, such as resolution, heat resistance, and sensitivity. Various repeating structural units can be included for the purpose of adjusting the above.

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

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

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

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

(A)成分の樹脂において、各繰り返し構造単位の含有モル比はレジストのドライエッチング耐性や標準現像液適性、基板密着性、レジストプロファイル、さらにはレジストの一般的な必要性能である解像力、耐熱性、感度等を調節するために適宜設定される。   In the resin of component (A), the molar ratio of each repeating structural unit is the resist dry etching resistance, standard developer suitability, substrate adhesion, resist profile, and general resist performance required for resolving power and heat resistance. In order to adjust the sensitivity and the like, it is set as appropriate.

本発明のポジ型レジスト組成物が、ArF露光用であるとき、ArF光への透明性の点から(A)成分の樹脂は芳香族基を有さないことが好ましい。   When the positive resist composition of the present invention is for ArF exposure, the resin of component (A) preferably has no aromatic group from the viewpoint of transparency to ArF light.

(A)成分の樹脂として好ましくは、繰り返し単位のすべてが(メタ)アクリレート系繰り返し単位で構成されたものである。この場合、繰り返し単位のすべてがメタクリレート系繰り返し単位であるもの、繰り返し単位のすべてがアクリレート系繰り返し単位であるもの、繰り返し単位のすべてがメタクリレート系繰り返し単位とアクリレート系繰り返し単位とによるもののいずれのものでも用いることができるが、アクリレート系繰り返し単位が全繰り返し単位の50mol%以下であることが好ましい。より好ましくは、一般式(AI)で表される、酸分解性基を有する(メタ)アクリレート系繰り返し単位20〜50モル%、ラクトン基を有する(メタ)アクリレート系繰り返し単位20〜50モル%、水酸基又はシアノ基で置換された脂環炭化水素構造を有する(メタ)アクリレート系繰り返し単位5〜30モル%、更にその他の(メタ)アクリレート系繰り返し単位を0〜20モル%含む共重合ポリマーである。   As the resin of component (A), preferably, all of the repeating units are composed of (meth) acrylate-based repeating units. In this case, all of the repeating units are methacrylate repeating units, all of the repeating units are acrylate repeating units, or all of the repeating units are methacrylate repeating units and acrylate repeating units. Although it can be used, the acrylate-based repeating unit is preferably 50 mol% or less of the total repeating units. More preferably, the (meth) acrylate repeating unit having an acid-decomposable group represented by the general formula (AI) is 20 to 50 mol%, the (meth) acrylate repeating unit having a lactone group is 20 to 50 mol%, It is a copolymer having 5 to 30 mol% of (meth) acrylate-based repeating units having an alicyclic hydrocarbon structure substituted with a hydroxyl group or a cyano group, and further containing 0 to 20 mol% of other (meth) acrylate-based repeating units. .

本発明のポジ型レジスト組成物にKrFエキシマレーザー光、電子線、X線、波長50nm以下の高エネルギー光線(EUVなど)を照射する場合には、(A)成分の樹脂は、一般式(AI)で表される繰り返し単位の他に、更に、ヒドロキシスチレン系繰り返し単位を有することが好ましい。更に好ましくはヒドロキシスチレン系繰り返し単位と、酸分解基で保護されたヒドロキシスチレン系繰り返し単位、(メタ)アクリル酸3級アルキルエステル等の酸分解性繰り返し単位を有するが好ましい。   When the positive resist composition of the present invention is irradiated with KrF excimer laser light, electron beam, X-ray, or high energy light (EUV, etc.) having a wavelength of 50 nm or less, the resin of component (A) is represented by general formula (AI In addition to the repeating unit represented by), it is preferable to further have a hydroxystyrene-based repeating unit. More preferably, it has a hydroxystyrene-based repeating unit, a hydroxystyrene-based repeating unit protected with an acid-decomposable group, and an acid-decomposable repeating unit such as a (meth) acrylic acid tertiary alkyl ester.

好ましい酸分解性基を有する繰り返し単位としては、例えば、t−ブトキシカルボニルオキシスチレン、1−アルコキシエトキシスチレン、(メタ)アクリル酸3級アルキルエステルによる繰り返し単位等を挙げることができ、2−アルキル−2−アダマンチル(メタ)アクリレート及びジアルキル(1−アダマンチル)メチル(メタ)アクリレートによる繰り返し単位がより好ましい。   Preferred examples of the repeating unit having an acid-decomposable group include t-butoxycarbonyloxystyrene, 1-alkoxyethoxystyrene, a repeating unit of (meth) acrylic acid tertiary alkyl ester, and the like. The repeating unit by 2-adamantyl (meth) acrylate and dialkyl (1-adamantyl) methyl (meth) acrylate is more preferable.

(A)成分の樹脂は、常法に従って(例えばラジカル重合)合成することができる。例えば、一般的合成方法としては、モノマー種および開始剤を溶剤に溶解させ、加熱することにより重合を行う一括重合法、加熱溶剤にモノマー種と開始剤の溶液を1〜10時間かけて滴下して加える滴下重合法などが挙げられ、滴下重合法が好ましい。反応溶媒としては、例えばテトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン、ジイソプロピルエーテルなどのエーテル類やメチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンのようなケトン類、酢酸エチルのようなエステル溶媒、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミドなどのアミド溶剤、さらには後述のプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテル、シクロヘキサノンのような本発明の組成物を溶解する溶媒が挙げられる。より好ましくは本発明のポジ型レジスト組成物に用いられる溶剤と同一の溶剤を用いて重合することが好ましい。これにより保存時のパーティクルの発生が抑制できる。   The resin of component (A) can be synthesized according to a conventional method (for example, radical polymerization). For example, as a general synthesis method, a monomer polymerization method in which a monomer species and an initiator are dissolved in a solvent and the polymerization is performed by heating, and a solution of the monomer species and the initiator is dropped into the heating solvent over 1 to 10 hours. The dropping polymerization method is added, and the dropping polymerization method is preferable. Examples of the reaction solvent include ethers such as tetrahydrofuran, 1,4-dioxane, diisopropyl ether, ketones such as methyl ethyl ketone and methyl isobutyl ketone, ester solvents such as ethyl acetate, amide solvents such as dimethylformamide and dimethylacetamide, Furthermore, the solvent which melt | dissolves the composition of this invention like the below-mentioned propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether, and cyclohexanone is mentioned. More preferably, the polymerization is performed using the same solvent as the solvent used in the positive resist composition of the present invention. Thereby, the generation of particles during storage can be suppressed.

重合反応は窒素やアルゴンなど不活性ガス雰囲気下で行われることが好ましい。重合開始剤としては市販のラジカル開始剤(アゾ系開始剤、パーオキサイドなど)を用いて重合を開始させる。ラジカル開始剤としてはアゾ系開始剤が好ましく、エステル基、シアノ基、カルボキシル基を有するアゾ系開始剤が好ましい。好ましい開始剤としては、アゾビスイソブチロニトリル、アゾビスジメチルバレロニトリル、ジメチル2,2‘−アゾビス(2−メチルプロピオネート)などが挙げられる。所望により開始剤を追加、あるいは分割で添加し、反応終了後、溶剤に投入して粉体あるいは固形回収等の方法で所望のポリマーを回収する。反応の濃度は5〜50質量%であり、好ましくは10〜30質量%である。反応温度は、通常10℃〜150℃であり、好ましくは30℃〜120℃、さらに好ましくは60℃〜100℃である。   The polymerization reaction is preferably performed in an inert gas atmosphere such as nitrogen or argon. As a polymerization initiator, a commercially available radical initiator (azo initiator, peroxide, etc.) is used to initiate the polymerization. As the radical initiator, an azo initiator is preferable, and an azo initiator having an ester group, a cyano group, or a carboxyl group is preferable. Preferred initiators include azobisisobutyronitrile, azobisdimethylvaleronitrile, dimethyl 2,2′-azobis (2-methylpropionate) and the like. If desired, an initiator is added or added in portions, and after completion of the reaction, it is put into a solvent and a desired polymer is recovered by a method such as powder or solid recovery. The concentration of the reaction is 5 to 50% by mass, preferably 10 to 30% by mass. The reaction temperature is usually 10 ° C to 150 ° C, preferably 30 ° C to 120 ° C, more preferably 60 ° C to 100 ° C.

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

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

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

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

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

尚、一度、樹脂を析出させて、分離した後に、再び溶媒に溶解させ、該樹脂が難溶あるいは不溶の溶媒と接触させてもよい。即ち、上記重合反応終了後、該ポリマーが難溶あるいは不溶の溶媒を接触させ、樹脂を析出させ(工程a)、樹脂を溶液から分離し(工程b)、改めて溶媒に溶解させ樹脂溶液Aを調製(工程c)、その後、該樹脂溶液Aに、該樹脂が難溶あるいは不溶の溶媒を、樹脂溶液Aの10倍未満の体積量(好ましくは5倍以下の体積量)で、接触させることにより樹脂固体を析出させ(工程d)、析出した樹脂を分離する(工程e)ことを含む方法でもよい。   The resin may be once deposited and separated, and then dissolved again in a solvent, and the resin may be brought into contact with a hardly soluble or insoluble solvent. That is, after the polymerization reaction is completed, a solvent in which the polymer is hardly soluble or insoluble is contacted to precipitate the resin (step a), the resin is separated from the solution (step b), and the resin solution A is dissolved again in the solvent. Preparation (step c), and then contacting the resin solution A with a solvent in which the resin is hardly soluble or insoluble in a volume amount less than 10 times that of the resin solution A (preferably a volume amount not more than 5 times). Alternatively, a method including precipitating a resin solid (step d) and separating the precipitated resin (step e) may be used.

(A)成分の樹脂の重量平均分子量は、GPC法によりポリスチレン換算値として、好ましくは1,000〜200,000であり、より好ましくは2,000〜20,000、更により好ましくは3,000〜15,000、特に好ましくは3,000〜10,000である。重量平均分子量を、1,000〜200,000とすることにより、耐熱性やドライエッチング耐性の劣化を防ぐことができ、且つ現像性の劣化や、粘度増加による製膜性の劣化を防ぐことができる。   The weight average molecular weight of the component (A) resin is preferably 1,000 to 200,000, more preferably 2,000 to 20,000, and still more preferably 3,000 as a polystyrene-converted value by the GPC method. ˜15,000, particularly preferably 3,000 to 10,000. By setting the weight average molecular weight to 1,000 to 200,000, deterioration of heat resistance and dry etching resistance can be prevented, and deterioration of developability and film formation due to increase in viscosity can be prevented. it can.

分散度(分子量分布)は、通常1〜3であり、好ましくは1〜2.6、更に好ましくは1〜2、特に好ましくは1.4〜1.9の範囲のものが使用される。分子量分布の小さいものほど、解像度、レジスト形状が優れ、且つレジストパターンの側壁がスムーズであり、ラフネス性に優れる。   The dispersity (molecular weight distribution) is usually 1 to 3, preferably 1 to 2.6, more preferably 1 to 2, and particularly preferably 1.4 to 1.9. The smaller the molecular weight distribution, the better the resolution and the resist shape, and the smoother the side wall of the resist pattern, the better the roughness.

本発明のポジ型レジスト組成物において、(A)成分の樹脂の組成物全体中の配合率は、全固形分中50〜99質量%が好ましく、より好ましくは60〜98質量%である。   In the positive resist composition of the present invention, the blending ratio of the component (A) resin in the entire composition is preferably 50 to 99 mass%, more preferably 60 to 98 mass%, based on the total solid content.

また、本発明において、(A)成分の樹脂は、1種で使用してもよいし、複数併用してもよい。   In the present invention, the resin of component (A) may be used alone or in combination.

<(B)活性光線または放射線の照射により酸を発生する化合物>
本発明のレジスト組成物は、(B)活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物(以下、「酸発生剤」ともいう)を含有する。
<(B) Compound that generates acid upon irradiation with actinic ray or radiation>
The resist composition of the present invention contains (B) a compound that generates an acid upon irradiation with actinic rays or radiation (hereinafter also referred to as “acid generator”).

酸発生剤としては、光カチオン重合の光開始剤、光ラジカル重合の光開始剤、色素類の光消色剤、光変色剤、あるいはマイクロレジスト等に使用されている活性光線又は放射線の照射により酸を発生する公知の化合物及びそれらの混合物を適宜に選択して使用することができる。   As an acid generator, photo-initiator of photocation polymerization, photo-initiator of photo-radical polymerization, photo-decoloring agent of dyes, photo-discoloring agent, or irradiation with actinic ray or radiation used for micro-resist etc. Known compounds that generate acids and mixtures thereof can be appropriately selected and used.

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

また、これらの活性光線又は放射線の照射により酸を発生する基、あるいは化合物をポリマーの主鎖又は側鎖に導入した化合物、たとえば、米国特許第3,849,137号明細書、独国特許第3914407号明細書、特開昭63−26653号公報、特開昭55−164824号公報、特開昭62−69263号公報、特開昭63−146038号公報、特開昭63−163452号公報、特開昭62−153853号公報、特開昭63−146029号公報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, such as US Pat. No. 3,849,137, German Patent No. No. 3914407, JP-A 63-26653, JP-A 55-164824, JP-A 62-69263, JP-A 63-146038, JP-A 63-163452, The compounds described in JP-A-62-153853 and JP-A-63-146029 can be used.

さらに米国特許第3,779,778号明細書、欧州特許第126,712号明細書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。
酸発生剤の内で好ましい化合物として、下記一般式(ZI)、(ZII)、(ZIII)で表される化合物を挙げることができる。

Figure 2009288344
Furthermore, compounds capable of generating an acid by light described in US Pat. No. 3,779,778, European Patent 126,712, etc. can also be used.
Preferred compounds among the acid generators include compounds represented by the following general formulas (ZI), (ZII), and (ZIII).
Figure 2009288344

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

-の非求核性アニオンとしては、スルホン酸のα位がフッ素原子で置換された脂肪族スルホン酸アニオン、フッ素原子又はフッ素原子を有する基で置換された芳香族スルホン酸アニオン、アルキル基がフッ素原子で置換されたビス(アルキルスルホニル)イミドアニオン、アルキル基がフッ素原子で置換されたトリス(アルキルスルホニル)メチドアニオンが好ましい。非求核性アニオンとして、より好ましくは炭素数4〜8のパーフロロ脂肪族スルホン酸アニオン、フッ素原子を有するベンゼンスルホン酸アニオン、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)メチドアニオンである。ビス(アルキルスルホニル)イミドアニオンやトリス(アルキルスルホニル)メチドアニオンは、環構造を形成していてもよい。 Examples of the non-nucleophilic anion of Z include an aliphatic sulfonate anion in which the α-position of the sulfonic acid is substituted with a fluorine atom, an aromatic sulfonate anion substituted with a fluorine atom or a group having a fluorine atom, and an alkyl group. A bis (alkylsulfonyl) imide anion substituted with a fluorine atom and a tris (alkylsulfonyl) methide anion wherein an alkyl group is substituted with a fluorine atom are preferred. More preferably, the non-nucleophilic anion is a perfluoroaliphatic sulfonic acid anion having 4 to 8 carbon atoms, a benzenesulfonic acid anion having a fluorine atom, a bis (alkylsulfonyl) imide anion having an alkyl group substituted with a fluorine atom, an alkyl A tris (alkylsulfonyl) methide anion in which the group is substituted with a fluorine atom. The bis (alkylsulfonyl) imide anion and the tris (alkylsulfonyl) methide anion may form a ring structure.

201、R202及びR203としての有機基としては、例えば、後述する化合物(ZI−1)、(ZI−2)、(ZI−3)における対応する基を挙げることができる。
尚、一般式(ZI)で表される構造を複数有する化合物であってもよい。例えば、一般式(ZI)で表される化合物のR201〜R203の少なくともひとつが、一般式(ZI)で表されるもうひとつの化合物のR201〜R203の少なくともひとつと結合した構造を有する化合物であってもよい。
Examples of the organic group as R 201 , R 202 and R 203 include the corresponding groups in the compounds (ZI-1), (ZI-2) and (ZI-3) described later.
In addition, the compound which has two or more structures represented by general formula (ZI) may be sufficient. For example, the general formula at least one of R 201 to R 203 of a compound represented by (ZI) is, at least one bond with structure of R 201 to R 203 of another compound represented by formula (ZI) It may be a compound.

更に好ましい(ZI)成分として、以下に説明する化合物(ZI−1)、(ZI−2)、及び(ZI−3)を挙げることができる。
化合物(ZI−1)は、上記一般式(ZI)のR201〜R203の少なくとも1つがアリール基である、アリールスルホニウム化合物、即ち、アリールスルホニウムをカチオンとする化合物である。
More preferable (ZI) components include compounds (ZI-1), (ZI-2), and (ZI-3) described below.
The compound (ZI-1) is at least one of the aryl groups R 201 to R 203 in formula (ZI), arylsulfonium compounds, namely, compounds containing an arylsulfonium as a cation.

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

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

アリールスルホニウム化合物のアリール基としてはフェニル基、ナフチル基が好ましく、更に好ましくはフェニル基である。アリール基は、酸素原子、窒素原子、硫黄原子等を有する複素環構造を有するアリール基であってもよい。複素環構造を有するアリール基としては、例えば、ピロール残基(ピロールから水素原子が1個失われることによって形成される基)、フラン残基(フランから水素原子が1個失われることによって形成される基)、チオフェン残基(チオフェンから水素原子が1個失われることによって形成される基)、インドール残基(インドールから水素原子が1個失われることによって形成される基)、ベンゾフラン残基(ベンゾフランから水素原子が1個失われることによって形成される基)、ベンゾチオフェン残基(ベンゾチオフェンから水素原子が1個失われることによって形成される基)等を挙げることができる。アリールスルホニウム化合物が2つ以上のアリール基を有する場合に、2つ以上あるアリール基は同一であっても異なっていてもよい。   The aryl group of the arylsulfonium compound is preferably a phenyl group or a naphthyl group, and more preferably a phenyl group. The aryl group may be an aryl group having a heterocyclic structure having an oxygen atom, a nitrogen atom, a sulfur atom or the like. Examples of the aryl group having a heterocyclic structure include a pyrrole residue (a group formed by losing one hydrogen atom from pyrrole) and a furan residue (a group formed by losing one hydrogen atom from furan). Groups), thiophene residues (groups formed by the loss of one hydrogen atom from thiophene), indole residues (groups formed by the loss of one hydrogen atom from indole), benzofuran residues ( A group formed by losing one hydrogen atom from benzofuran), a benzothiophene residue (a group formed by losing one hydrogen atom from benzothiophene), and the like. When the arylsulfonium compound has two or more aryl groups, the two or more aryl groups may be the same or different.

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

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

次に、化合物(ZI−2)について説明する。
化合物(ZI−2)は、式(ZI)におけるR201〜R203が、各々独立に、芳香環を有さない有機基を表す化合物である。ここで芳香環とは、ヘテロ原子を含有する芳香族環も包含するものである。
Next, the compound (ZI-2) will be described.
Compound (ZI-2) is a compound in which R 201 to R 203 in formula (ZI) each independently represents an organic group having no aromatic ring. Here, the aromatic ring includes an aromatic ring containing a hetero atom.

201〜R203としての芳香環を含有しない有機基は、一般的に炭素数1〜30、好ましくは炭素数1〜20である。
201〜R203は、各々独立に、好ましくはアルキル基、シクロアルキル基、アリル基、ビニル基であり、更に好ましくは直鎖又は分岐の2−オキソアルキル基、2−オキソシクロアルキル基、アルコキシカルボニルメチル基、特に好ましくは直鎖又は分岐2−オキソアルキル基である。
The organic group having no aromatic ring as R 201 to R 203 generally has 1 to 30 carbon atoms, preferably 1 to 20 carbon atoms.
R 201 to R 203 are each independently preferably an alkyl group, a cycloalkyl group, an allyl group, or a vinyl group, more preferably a linear or branched 2-oxoalkyl group, 2-oxocycloalkyl group, alkoxy group. A carbonylmethyl group, particularly preferably a linear or branched 2-oxoalkyl group.

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

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

アルコキシカルボニルメチル基におけるアルコキシ基としては、好ましくは炭素数1〜5のアルコキシ基(メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基、ペントキシ基)を挙げることができる。
201〜R203は、ハロゲン原子、アルコキシ基(例えば炭素数1〜5)、水酸基、シアノ基、ニトロ基によって更に置換されていてもよい。
The alkoxy group in the alkoxycarbonylmethyl group is preferably an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms (methoxy group, ethoxy group, propoxy group, butoxy group, pentoxy group).
R 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.

次に、化合物(ZI−3)について説明する。   Next, the compound (ZI-3) will be described.

化合物(ZI−3)とは、以下の一般式(ZI−3)で表される化合物であり、フェナシルスルフォニウム塩構造を有する化合物である。

Figure 2009288344
The compound (ZI-3) is a compound represented by the following general formula (ZI-3), and is a compound having a phenacylsulfonium salt structure.
Figure 2009288344

一般式(ZI−3)に於いて、R1c〜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。R6c及びR7cは、各々独立に、水素原子、アルキル基又はシクロアルキル基を表す。Rx及びRyは、各々独立に、アルキル基、シクロアルキル基、アリル基又はビニル基を表す。 In General Formula (ZI-3), R 1c to R 5c each independently represents a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkoxy group, or a halogen atom. R 6c and R 7c each independently represents a hydrogen atom, an alkyl group or a cycloalkyl group. R x and R y each independently represents an alkyl group, a cycloalkyl group, an allyl group or a vinyl group.

1c〜R5c中のいずれか2つ以上、R6cとR7c、及びRxとRyは、それぞれ結合して環構造を形成してもよく、この環構造は、酸素原子、硫黄原子、エステル結合、アミド結合を含んでいてもよい。R1c〜R5c中のいずれか2つ以上、R6cとR7c、及びRxとRyが結合して形成する基としては、ブチレン基、ペンチレン基等を挙げることができる。
Zc-は、非求核性アニオンを表し、一般式(ZI)に於けるZ-と同様の非求核性アニオンを挙げることができる。
Any two or more of R 1c to R 5c , R 6c and R 7c , and R x and R y may be bonded to each other to form a ring structure, and this ring structure includes an oxygen atom and a sulfur atom. , An ester bond and an amide bond may be included. Examples of the group formed by combining any two or more of R 1c to R 5c , R 6c and R 7c , and R x and R y include a butylene group and a pentylene group.
Zc represents a non-nucleophilic anion, and examples thereof include the same non-nucleophilic anion as Z − in formula (ZI).

1c〜R7cとしてのアルキル基は、直鎖又は分岐のいずれであってもよく、例えば炭素数1〜20個のアルキル基、好ましくは炭素数1〜12個の直鎖及び分岐アルキル基(例えば、メチル基、エチル基、直鎖又は分岐プロピル基、直鎖又は分岐ブチル基、直鎖又は分岐ペンチル基)を挙げることができ、シクロアルキル基としては、例えば炭素数3〜8個のシクロアルキル基(例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基)を挙げることができる。 The alkyl group as R 1c to R 7c may be either linear or branched, for example, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 12 carbon atoms ( Examples thereof include a methyl group, an ethyl group, a linear or branched propyl group, a linear or branched butyl group, and a linear or branched pentyl group. Examples of the cycloalkyl group include cyclohexane having 3 to 8 carbon atoms. An alkyl group (for example, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group) can be mentioned.

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

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

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

2−オキソアルキル基及び2−オキソシクロアルキル基は、R1c〜R7cとしてのアルキル基及びシクロアルキル基の2位に>C=Oを有する基を挙げることができる。
アルコキシカルボニルメチル基におけるアルコキシ基については、R1c〜R5cおけると同様のアルコキシ基を挙げることができる。
Examples of the 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 .
Examples of the alkoxy group in the alkoxycarbonylmethyl group include the same alkoxy groups as in R 1c to R 5c .

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

次に、一般式(ZII)及び(ZIII)について説明する。
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。
Next, general formulas (ZII) and (ZIII) will be described.
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。R204〜R207のアリール基は、酸素原子、窒素原子、硫黄原子等を有する複素環構造を有するアリール基であってもよい。複素環構造を有するアリール基としては、例えば、ピロール残基(ピロールから水素原子が1個失われることによって形成される基)、フラン残基(フランから水素原子が1個失われることによって形成される基)、チオフェン残基(チオフェンから水素原子が1個失われることによって形成される基)、インドール残基(インドールから水素原子が1個失われることによって形成される基)、ベンゾフラン残基(ベンゾフランから水素原子が1個失われることによって形成される基)、ベンゾチオフェン残基(ベンゾチオフェンから水素原子が1個失われることによって形成される基)等を挙げることができる。 Phenyl group and a naphthyl group are preferred as the aryl group of R 204 to R 207, more preferably a phenyl group. Aryl group R 204 to R 207 represents an oxygen atom, a nitrogen atom, may be an aryl group having a heterocyclic structure having a sulfur atom and the like. Examples of the aryl group having a heterocyclic structure include a pyrrole residue (a group formed by losing one hydrogen atom from pyrrole) and a furan residue (a group formed by losing one hydrogen atom from furan). Groups), thiophene residues (groups formed by the loss of one hydrogen atom from thiophene), indole residues (groups formed by the loss of one hydrogen atom from indole), benzofuran residues ( A group formed by losing one hydrogen atom from benzofuran), a benzothiophene residue (a group formed by losing one hydrogen atom from benzothiophene), and the like.

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

204〜R207のアリール基、アルキル基、シクロアルキル基は、置換基を有していてもよい。R204〜R207のアリール基、アルキル基、シクロアルキル基が有していてもよい置換基としては、例えば、アルキル基(例えば炭素数1〜15)、シクロアルキル基(例えば炭素数3〜15)、アリール基(例えば炭素数6〜15)、アルコキシ基(例えば炭素数1〜15)、ハロゲン原子、水酸基、フェニルチオ基等を挙げることができる。
-は、非求核性アニオンを表し、一般式(ZI)に於けるZ-の非求核性アニオンと同様のものを挙げることができる。
酸発生剤として、更に、下記一般式(ZIV)、(ZV)、(ZVI)で表される化合物を挙げることができる。

Figure 2009288344
Aryl group, alkyl group of R 204 to R 207, cycloalkyl groups may have a substituent. Aryl group, alkyl group of R 204 to R 207, the cycloalkyl group substituent which may be possessed by, for example, an alkyl group (for example, 1 to 15 carbon atoms), a cycloalkyl group (for example, 3 to 15 carbon atoms ), An aryl group (for example, having 6 to 15 carbon atoms), an alkoxy group (for example, having 1 to 15 carbon atoms), a halogen atom, a hydroxyl group, and a phenylthio group.
Z represents a non-nucleophilic anion, and examples thereof include the same as the non-nucleophilic anion of Z − in formula (ZI).
Examples of the acid generator further include compounds represented by the following general formulas (ZIV), (ZV), and (ZVI).
Figure 2009288344

一般式(ZIV)〜(ZVI)中、Ar3及びAr4は、各々独立に、アリール基を表す。
208、R209及びR210は、各々独立に、アルキル基、シクロアルキル基又はアリール基を表す。Aは、アルキレン基、アルケニレン基又はアリーレン基を表す。
酸発生剤の内でより好ましくは、一般式(ZI)〜(ZIII)で表される化合物である。
In general formulas (ZIV) to (ZVI), Ar 3 and Ar 4 each independently represents an aryl group.
R 208 , R 209 and R 210 each independently represents an alkyl group, a cycloalkyl group or an aryl group. A represents an alkylene group, an alkenylene group or an arylene group.
Among the acid generators, compounds represented by the general formulas (ZI) to (ZIII) are more preferable.

また、酸発生剤として、スルホン酸基又はイミド基を1つ有する酸を発生する化合物が好ましく、さらに好ましくは1価のパーフルオロアルカンスルホン酸を発生する化合物、または1価のフッ素原子またはフッ素原子を含有する基で置換された芳香族スルホン酸を発生する化合物、または1価のフッ素原子またはフッ素原子を含有する基で置換されたイミド酸を発生する化合物であり、更により好ましくは、フッ化置換アルカンスルホン酸、フッ素置換ベンゼンスルホン酸、フッ素置換イミド酸又はフッ素置換メチド酸のスルホニウム塩である。使用可能な酸発生剤は、発生した酸のpKaがpKa=−1以下のフッ化置換アルカンスルホン酸、フッ化置換ベンゼンスルホン酸、フッ化置換イミド酸であることが特に好ましく、感度が向上する。
酸発生剤の中で、特に好ましい例を以下に挙げるが、本願発明はこれらに限定されるものではない。

Figure 2009288344
Further, the acid generator is preferably a compound that generates an acid having one sulfonic acid group or imide group, more preferably a compound that generates monovalent perfluoroalkanesulfonic acid, or a monovalent fluorine atom or fluorine atom. A compound that generates an aromatic sulfonic acid substituted with a group containing fluorinated acid, or a compound that generates a monovalent fluorine atom or imide acid substituted with a group containing a fluorine atom, and even more preferably, It is a sulfonium salt of a substituted alkanesulfonic acid, a fluorine-substituted benzenesulfonic acid, a fluorine-substituted imide acid or a fluorine-substituted methide acid. The acid generator that can be used is particularly preferably a fluorinated substituted alkane sulfonic acid, a fluorinated substituted benzene sulfonic acid or a fluorinated substituted imido acid whose pKa of the generated acid is pKa = -1 or less, and the sensitivity is improved. .
Among acid generators, particularly preferred examples are listed below, but the present invention is not limited thereto.
Figure 2009288344

Figure 2009288344
Figure 2009288344

Figure 2009288344
Figure 2009288344

Figure 2009288344
Figure 2009288344

Figure 2009288344
Figure 2009288344

酸発生剤は、1種類単独で又は2種類以上を組み合わせて使用することができる。
酸発生剤のポジ型感光性組成物中の含有率は、ポジ型感光性組成物の全固形分を基準として、0.1〜20質量%が好ましく、より好ましくは0.5〜10質量%、更に好ましくは1〜7質量%である。
An acid generator can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
The content of the acid generator in the positive photosensitive composition is preferably 0.1 to 20% by mass, more preferably 0.5 to 10% by mass, based on the total solid content of the positive photosensitive composition. More preferably, it is 1-7 mass%.

<(C)加熱により樹脂間を架橋する官能基を有する化合物>
本発明のレジスト組成物は、(C)加熱により樹脂間を架橋する官能基を有する化合物を含有する。
<(C) Compound having a functional group that crosslinks between resins by heating>
The resist composition of the present invention contains (C) a compound having a functional group that crosslinks between resins by heating.

該化合物(C)は、加熱により、本発明のレジスト組成物中に含有され得るヒドロキシル基やカルボキシル基等と反応しポリマー間架橋を形成することが可能な官能基を有する化合物である。具体的には、加熱により当該官能基が、前記(A)成分の樹脂中の繰り返し単位(a2)や、後述する化合物(D)に含まれるヒドロキシル基、カルボキシル基、アミノ基、アミド基、チオール基、又は活性メチレン基等の反応性基と反応しポリマー間架橋を形成することにより、パターン形成後のパターン硬化が可能になると考えられる。該化合物を含有することで、パターン硬化性の向上が期待される。
化合物(C)は、一態様として、下記一般式(C1)で表される化合物が挙げられる。

Figure 2009288344
The compound (C) is a compound having a functional group capable of reacting with a hydroxyl group, a carboxyl group or the like which can be contained in the resist composition of the present invention by heating to form an interpolymer crosslink. Specifically, the functional group is heated to form the repeating unit (a2) in the resin of the component (A) or the hydroxyl group, carboxyl group, amino group, amide group, thiol contained in the compound (D) described later. It is considered that pattern curing after pattern formation becomes possible by reacting with a reactive group such as a group or an active methylene group to form an interpolymer crosslink. Inclusion of the compound is expected to improve pattern curability.
As an example of the compound (C), a compound represented by the following general formula (C1) can be given.
Figure 2009288344

式(C1)中、
Cは、加熱により樹脂間を架橋する官能基を表す。
は、単結合若しくはn価の有機構造を表す。
は、1以上の整数を表し、好ましくは2〜10、さらに好ましくは2〜6である。nが2以上のとき、複数のCは同一でも異なっていてもよく、また複数のCが結合して環を形成してもよい。
In formula (C1),
C represents a functional group that crosslinks between the resins by heating.
Q C represents a single bond or n C valent organic structure.
n C represents an integer of 1 or more, preferably 2 to 10, and more preferably 2 to 6. When n C is 2 or more, the plurality of C may be the same or different, and a plurality of C may be bonded to form a ring.

Cとして、具体的には、ブロックイソシアネート基、及びブロックチオイソシアネート基(以下において、「ブロック(チオ)イソシアネート基」などとも表記する。)が挙げられる。   Specific examples of C include a blocked isocyanate group and a blocked thioisocyanate group (hereinafter also referred to as “block (thio) isocyanate group”).

ブロック(チオ)イソシアネート基とは、(チオ)イソシアネート基(−NCO,又は−NCS)と、 (チオ)イソシアネート基と反応可能な水素原子を有する化合物(通常、ブロック剤と呼ばれる)とを反応させて、(チオ)イソシアネート基を保護した基である。導入された保護基(ブロック剤から水素原子が外れたもの)は通常ブロック基と呼ばれる。
該ブロック剤としては、例えば特開平5−186564号公報、特開2002−275231号公報などに記載の公知のブロック剤を用いることができる。
A blocked (thio) isocyanate group is obtained by reacting a (thio) isocyanate group (—NCO or —NCS) with a compound having a hydrogen atom capable of reacting with a (thio) isocyanate group (usually called a blocking agent). Thus, the (thio) isocyanate group is protected. The introduced protective group (those with a hydrogen atom removed from the blocking agent) is usually called a blocking group.
As the blocking agent, known blocking agents described in, for example, JP-A Nos. 5-186564 and 2002-275231 can be used.

具体的には、フェノール、ナフトール、クレゾール、キシレノール、ハロゲン置換フェノール等のフェノール性水酸基を有する化合物;アセトキシム、ホルムアルドキシム、シクロヘキサンオキシム、メチルエチルケトオキシム等のオキシム系化合物;ピラゾール、メチルピラゾール、ジメチルピラゾール等のピラゾール構造を有する化合物;メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、シクロヘキサノール、エチレングリコールモノアルキルエーテル、プロピレングリコールモノアルキルエーテル、乳酸アルキル等のアルコール系化合物;アセト酢酸エチル、マロン酸ジエチル、アセチルアセトン等の活性メチレンを有する化合物;アルキルメルカプタン、アリールメルカプタン等のメルカプタン系化合物;α-ラクタム、β-ラクタム、γ-ラクタム、δ-ラクタム等のラクタム系化合物、その他、イミド系化合物、イミダゾール系化合物、1級アミン、2級アミン、等が挙げられる。
ブロック(チオ)イソシアネート基の構造は、一態様において、下記一般式(1)で表される。

Figure 2009288344
Specifically, compounds having a phenolic hydroxyl group such as phenol, naphthol, cresol, xylenol, halogen-substituted phenol; oxime compounds such as acetoxime, formaldoxime, cyclohexaneoxime, methylethylketoxime; pyrazole, methylpyrazole, dimethylpyrazole, etc. Compounds having a pyrazole structure of: alcohol compounds such as methanol, ethanol, propanol, butanol, cyclohexanol, ethylene glycol monoalkyl ether, propylene glycol monoalkyl ether, alkyl lactate; activity of ethyl acetoacetate, diethyl malonate, acetylacetone, etc. Compound having methylene; mercaptan compound such as alkyl mercaptan and aryl mercaptan; α-lactam, β-lactam Beam, .gamma.-lactam, lactam compounds such as δ- lactams, other imide compounds, imidazole compounds, primary amines, secondary amines, and the like.
In one embodiment, the structure of the block (thio) isocyanate group is represented by the following general formula (1).
Figure 2009288344

一般式(1)において、
Xは、酸素または硫黄原子を表す。
blは、前述のブロック基、即ち、(チオ)イソシアネート基と反応可能な水素原子を有する化合物(ブロック剤)から、該水素原子が取れた1価の基を表す。化合物C中にブロック(チオ)イソシアネート基が複数あるとき、複数のRblは同じでも異なっていてもよい。また、複数のRblが結合して環構造を形成してもよい。
*は、結合部位を表す。
In general formula (1),
X represents an oxygen or sulfur atom.
R bl represents a monovalent group in which the hydrogen atom is removed from the above-mentioned blocking group, that is, a compound having a hydrogen atom capable of reacting with the (thio) isocyanate group (blocking agent). When there are a plurality of blocked (thio) isocyanate groups in compound C, the plurality of R bl may be the same or different. A plurality of R bl may combine to form a ring structure.
* Represents a binding site.

本発明における好ましいブロック基は、フェノール性水酸基を有する化合物、オキシム系化合物、ピラゾール構造を有する化合物に由来する基のいずれかである。   A preferred blocking group in the present invention is any of a group derived from a compound having a phenolic hydroxyl group, an oxime compound, or a compound having a pyrazole structure.

がn価の有機構造の場合、鎖状若しくは環状のアルキル構造(炭素数2〜20が好ましい)若しくはアリール構造(炭素数6〜30が好ましい)、又はこれらのエーテル、エステル、アミド、スルホンアミドなどが好ましい。 If Q C is the n C-valent organic structure, chain or cyclic alkyl structure (2 to 20 carbon atoms is preferred) or an aryl structure (having 6 to 30 carbon atoms is preferred), or their ethers, esters, amides, Sulfonamide and the like are preferable.

がn価の有機構造の場合、鎖状若しくは環状の脂肪族飽和炭化水素(好ましくは炭素数2〜20)からn個の水素原子を除いたn価の有機基、若しくは芳香族炭化水素(好ましくは炭素数6〜30)からn個の水素原子を除いたn価の有機基、又はこれらのエーテル、エステル、アミド、スルホンアミドなどが好ましい。 If Q C is the n C-valent organic structure, chain or cyclic aliphatic saturated hydrocarbon (preferably having 2 to 20 carbon atoms) n C valent organic group obtained by removing n C hydrogen atoms from, or aromatic family hydrocarbon (preferably having 6 to 30 carbon atoms) n C valent organic group obtained by removing n C hydrogen atoms from, or their ethers, esters, amides, and sulfonic amides are preferred.

としてはArFレーザー(193nm)に対して吸収を持たない有機構造であることが好ましく、鎖状若しくは環状の飽和炭化水素構造とこれらのエーテル、エステル、アミド、スルホンアミドが好ましい。エッチング耐性やパターン寸法制御の観点からは環状の飽和炭化水素構造が、高コントラストの観点からは鎖状の飽和炭化水素構造が好ましい。またQが鎖状アルキル構造造と環状アルキル構造の両方を持つ構造であってもよい。この場合、上記性能のバランスをとることができ好ましい態様である。 Preferably as the Q C is an organic structure having no absorption with respect to ArF laser (193 nm), saturated hydrocarbon structures and these ether chain or cyclic, ester, amide, sulfonamide preferred. A cyclic saturated hydrocarbon structure is preferable from the viewpoint of etching resistance and pattern dimension control, and a chain-like saturated hydrocarbon structure is preferable from the viewpoint of high contrast. The Q C may have a structure having both chain alkyl structure forming a cyclic alkyl structure. In this case, the above performance can be balanced, which is a preferable mode.

鎖状の飽和炭化水素構造として具体的には、メタン、エタン、プロパン、i−プロパン、ブタン、s−ブタン、t−ブタン、ペンタン、ヘキサン、デカンからn個の水素原子を除いたn価の構造や、これらのエーテル、エステル、アミド、スルホンアミドが挙げられる。   Specific examples of the chain-like saturated hydrocarbon structure include n-valent methane, ethane, propane, i-propane, butane, s-butane, t-butane, pentane, hexane, and decane in which n hydrogen atoms are removed. Structures and their ethers, esters, amides, sulfonamides are mentioned.

環状の飽和炭化水素構造として具体的には、シクロブタン、シクロペンタン、シクロヘキサン、シクロオクタン等の単環アルカン構造からn個の水素原子を除いたn価の構造、ノルボルナン、イソボルナン、トリシクロデカン、テトラシクロドデカン、アダマンタン等の多環アルカン構造からn個の水素原子を除いたn価の構造、並びにこれらのエーテル、エステル、アミド、スルホンアミドが挙げられる。   Specific examples of the cyclic saturated hydrocarbon structure include an n-valent structure obtained by removing n hydrogen atoms from a monocyclic alkane structure such as cyclobutane, cyclopentane, cyclohexane, and cyclooctane, norbornane, isobornane, tricyclodecane, tetra Examples thereof include n-valent structures in which n hydrogen atoms are removed from a polycyclic alkane structure such as cyclododecane and adamantane, and ethers, esters, amides and sulfonamides thereof.

が芳香環構造の場合には、ArFレーザー(193nm)に対して吸収の小さい縮環芳香族構造とこれらのエーテル、エステル、アミド、スルホンアミドが好ましい。このような構造として、ナフタレン、アントラセン、フェナントレン、ナフタセン、ピレン、ペリレンからn個の水素原子を除いたn価の構造などが挙げられる。また、Qは縮環芳香族構造と鎖状若しくは環状のアルキル構造の両方を持つ構造であってもよい。 When Q C is an aromatic ring structure is less condensed aromatic structures and their ethers absorption against ArF laser (193 nm), an ester, amide, sulfonamide preferred. Examples of such a structure include an n-valent structure in which n hydrogen atoms are removed from naphthalene, anthracene, phenanthrene, naphthacene, pyrene, and perylene. Also, Q C may be a structure having both of condensed aromatic structures and chain or cyclic alkyl structure.

加熱により樹脂間を架橋する官能基を有する化合物(C)の具体例を以下に挙げるが、本発明はこれらに限定されない。

Figure 2009288344
Specific examples of the compound (C) having a functional group that crosslinks between resins by heating are listed below, but the present invention is not limited thereto.
Figure 2009288344

化合物(C)は、1種類単独で又は2種類以上を組み合わせて使用することができる。
化合物(C)のレジスト組成物中の含有率は、ポジ型レジスト組成物の全固形分を基準として、0.1〜20質量%が好ましく、より好ましくは0.5〜15質量%、さらに好ましくは1〜10質量%である。
A compound (C) can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
The content of the compound (C) in the resist composition is preferably 0.1 to 20% by mass, more preferably 0.5 to 15% by mass, and still more preferably based on the total solid content of the positive resist composition. Is 1-10 mass%.

<(D)化合物(C)中の加熱により樹脂間を架橋する官能基と反応し得る基を含む化合物>
本発明のレジスト組成物は、(D)化合物(C)中の加熱により樹脂間を架橋する官能基と反応し得る基を含む化合物を含有していてもよい。該化合物(D)は、加熱により化合物(C)中の官能基と反応してポリマー間架橋を形成し、パターン形成後のパターン硬化が可能になると考えられる。
<(D) Compound containing a group capable of reacting with a functional group that crosslinks between resins by heating in compound (C)>
The resist composition of the present invention may contain a compound containing a group capable of reacting with a functional group that crosslinks between resins by heating in (D) compound (C). It is considered that the compound (D) reacts with a functional group in the compound (C) by heating to form an interpolymer crosslink, and pattern curing after pattern formation becomes possible.

ここで、反応し得る基としては、加熱により化合物(C)中の官能基と架橋反応し得る基であればよく、具体的には、ヒドロキシル基、カルボキシル基、アミノ基、アミド基、チオール基、活性メチレン基が挙げられ、好ましくはヒドロキシル基、カルボキシル基、アミド基、チオール基、活性メチレン基であり、さらに好ましくはヒドロキシル基、カルボキシル基である。   Here, the group capable of reacting may be a group capable of undergoing a crosslinking reaction with the functional group in the compound (C) by heating, and specifically, a hydroxyl group, a carboxyl group, an amino group, an amide group, a thiol group. And an active methylene group, preferably a hydroxyl group, a carboxyl group, an amide group, a thiol group and an active methylene group, more preferably a hydroxyl group and a carboxyl group.

該化合物としては下記一般式(D2)で表される化合物が挙げられる。

Figure 2009288344
Examples of the compound include a compound represented by the following general formula (D2).
Figure 2009288344

式(D2)中、
Dは、化合物(C)中の加熱により樹脂間を架橋する官能基と反応し得る基を表し、具体的には上述した基が挙げられる。
は、単結合若しくはn価の有機構造を表し、上記一般式(C1)におけるQと同義である。
は、1以上の整数を表し、好ましくは2〜10、さらに好ましくは2〜6である。nが2以上の整数の場合、複数のDは同一でも異なっていてもよい。
In formula (D2),
D represents a group capable of reacting with a functional group that crosslinks between resins by heating in the compound (C), and specific examples thereof include the groups described above.
Q D represents a single bond or n D valent organic structure, the same meaning as Q C in the general formula (C1).
n D represents an integer of 1 or more, preferably 2 to 10, and more preferably 2 to 6. When n D is an integer of 2 or more, the plurality of D may be the same or different.

以下に化合物(D)の具体例を例示するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

Figure 2009288344
Although the specific example of a compound (D) is illustrated below, this invention is not limited to these.
Figure 2009288344

Figure 2009288344
Figure 2009288344

加熱により発生する活性な官能基と反応しうる基を有する化合物(D)は、1種類単独で又は2種類以上を組み合わせて使用することができる。
加熱により発生する活性な官能基と反応しうる基を有する化合物(D)のレジスト組成物中の含有率は、ポジ型感光性組成物の全固形分を基準として、0.1〜20質量%が好ましく、より好ましくは0.5〜10質量%、さらに好ましくは1〜5質量%である。
The compound (D) having a group capable of reacting with an active functional group generated by heating can be used alone or in combination of two or more.
The content of the compound (D) having a group capable of reacting with an active functional group generated by heating in the resist composition is 0.1 to 20% by mass based on the total solid content of the positive photosensitive composition. Is preferable, more preferably 0.5 to 10% by mass, and still more preferably 1 to 5% by mass.

本発明の型レジスト組成物は、露光から加熱までの経時による性能変化を低減するために、塩基性化合物を含有することが好ましい。
塩基性化合物としては、好ましくは、下記式(A)〜(E)で示される構造を有する化合物を挙げることができる。

Figure 2009288344
The mold resist composition of the present invention preferably contains a basic compound in order to reduce changes in performance over time from exposure to heating.
Preferred examples of the basic compound include compounds having structures represented by the following formulas (A) to (E).
Figure 2009288344

一般式(A)中、R200 、R201及びR202 は、同一でも異なってもよく、水素原子、アルキル基(好ましくは炭素数1〜20)、シクロアルキル基(好ましくは炭素数3〜20)又はアリール基(炭素数6〜20)を表し、ここで、R201とR202は、互いに結合して環を形成してもよい。 In general formula (A), R 200 , R 201 and R 202 may be the same or different, and are a hydrogen atom, an alkyl group (preferably having 1 to 20 carbon atoms), a cycloalkyl group (preferably having 3 to 20 carbon atoms). ) Or an aryl group (having 6 to 20 carbon atoms), wherein R 201 and R 202 may be bonded to each other to form a ring.

一般式(E)中、R203 、R204、R205及びR206 は、同一でも異なってもよく、炭素数1〜20個のアルキル基を表す。
上記アルキル基、シクロアルキル基、アリール基は、置換基を有してもよく、置換基としては、アミノ基、ヒドロキシ基、またはシアノ基が好ましい。
これら一般式(A)及び(E)中のアルキル基は、無置換であることがより好ましい。
In general formula (E), R 203 , R 204 , R 205 and R 206 may be the same or different and each represents an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms.
The alkyl group, cycloalkyl group, and aryl group may have a substituent, and the substituent is preferably an amino group, a hydroxy group, or a cyano group.
The alkyl groups in the general formulas (A) and (E) are more preferably unsubstituted.

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

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

好ましい塩基性化合物として、更に、フェノキシ基を有するアミン化合物、フェノキシ基を有するアンモニウム塩化合物、スルホン酸エステル基を有するアミン化合物及びスルホン酸エステル基を有するアンモニウム塩化合物を挙げることができる。   Preferred examples of the basic compound further include an amine compound having a phenoxy group, an ammonium salt compound having a phenoxy group, an amine compound having a sulfonic acid ester group, and an ammonium salt compound having a sulfonic acid ester group.

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

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

アンモニウム塩化合物のアニオンとしては、ハロゲン原子、スルホネート、ボレート、フォスフェート等が挙げられるが、中でもハロゲン原子、スルホネートが好ましい。ハロゲン原子としてはクロライド、ブロマイド、アイオダイドが特に好ましく、スルホネートとしては、炭素数1〜20の有機スルホネートが特に好ましい。有機スルホネートとしては、炭素数1〜20のアルキルスルホネート、アリールスルホネートが挙げられる。アルキルスルホネートのアルキル基は置換基を有していてもよく、置換基としては例えばフッ素、塩素、臭素、アルコキシ基、アシル基、アリール基等が挙げられる。アルキルスルホネートとして、具体的にはメタンスルホネート、エタンスルホネート、ブタンスルホネート、ヘキサンスルホネート、オクタンスルホネート、ベンジルスルホネート、トリフルオロメタンスルホネート、ペンタフルオロエタンスルホネート、ノナフルオロブタンスルホネート等が挙げられる。アリールスルホネートのアリール基としてはベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環が挙げられる。ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環は置換基を有していてもよく、置換基としては炭素数1〜6の直鎖若しくは分岐アルキル基、炭素数3〜6のシクロアルキル基が好ましい。直鎖若しくは分岐アルキル基、シクロアルキル基として、具体的にはメチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、i−ブチル、t−ブチル、n−ヘキシル、シクロヘキシル等が挙げられる。他の置換基としては炭素数1〜6のアルコキシ基、ハロゲン原子、シアノ、ニトロ、アシル基、アシロキシ基等が挙げられる。   Examples of the anion of the ammonium salt compound include halogen atoms, sulfonates, borates, and phosphates. Among them, halogen atoms and sulfonates are preferable. As the halogen atom, chloride, bromide, and iodide are particularly preferable. As the sulfonate, an organic sulfonate having 1 to 20 carbon atoms is particularly preferable. Examples of the organic sulfonate include alkyl sulfonates having 1 to 20 carbon atoms and aryl sulfonates. The alkyl group of the alkyl sulfonate may have a substituent, and examples of the substituent include fluorine, chlorine, bromine, alkoxy groups, acyl groups, and aryl groups. Specific examples of the alkyl sulfonate include methane sulfonate, ethane sulfonate, butane sulfonate, hexane sulfonate, octane sulfonate, benzyl sulfonate, trifluoromethane sulfonate, pentafluoroethane sulfonate, and nonafluorobutane sulfonate. Examples of the aryl group of the aryl sulfonate include a benzene ring, a naphthalene ring, and an anthracene ring. The benzene ring, naphthalene ring and anthracene ring may have a substituent, and the substituent is preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms or a cycloalkyl group having 3 to 6 carbon atoms. Specific examples of the linear or branched alkyl group and cycloalkyl group include methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, i-butyl, t-butyl, n-hexyl, cyclohexyl and the like. Examples of the other substituent include an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, a halogen atom, cyano, nitro, an acyl group, and an acyloxy group.

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

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

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

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

これらの塩基性化合物は、単独であるいは2種以上一緒に用いられる。
塩基性化合物の含有率は、ポジ型レジスト組成物の固形分を基準として、通常、0.001〜10質量%、好ましくは0.01〜5質量%である。
These basic compounds are used alone or in combination of two or more.
The content rate of a basic compound is 0.001-10 mass% normally based on solid content of a positive resist composition, Preferably it is 0.01-5 mass%.

酸発生剤と塩基性化合物の組成物中の使用割合は、酸発生剤/塩基性化合物(モル比)=2.5〜300であることが好ましい。即ち、感度、解像度の点からモル比が2.5以上が好ましく、露光後加熱処理までの経時でのレジストパターンの太りによる解像度の低下抑制の点から300以下が好ましい。酸発生剤/塩基性化合物(モル比)は、より好ましくは5.0〜200、更に好ましくは7.0〜150である。   The use ratio of the acid generator and the basic compound in the composition is preferably acid generator / basic compound (molar ratio) = 2.5 to 300. In other words, the molar ratio is preferably 2.5 or more from the viewpoint of sensitivity and resolution, and is preferably 300 or less from the viewpoint of suppressing the reduction in resolution due to the thickening of the resist pattern over time until post-exposure heat treatment. The acid generator / basic compound (molar ratio) is more preferably 5.0 to 200, still more preferably 7.0 to 150.

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

本発明のポジ型レジスト組成物が上記界面活性剤を含有することにより、250nm以下、特に220nm以下の露光光源の使用時に、良好な感度及び解像度で、密着性及び現像欠陥の少ないレジストパターンを与えることが可能となる。   When the positive resist composition of the present invention contains the above-described surfactant, a resist pattern with good adhesion and low development defects can be obtained with good sensitivity and resolution when using an exposure light source of 250 nm or less, particularly 220 nm or less. It becomes possible.

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

使用できる市販の界面活性剤として、例えばエフトップEF301、EF303、(新秋田化成(株)製)、フロラードFC430、431、4430(住友スリーエム(株)製)、メガファックF171、F173、F176、F189、F113、F110、F177、F120、R08(大日本インキ化学工業(株)製)、サーフロンS−382、SC101、102、103、104、105、106(旭硝子(株)製)、トロイゾルS−366(トロイケミカル(株)製)、GF−300、GF−150(東亜合成化学(株)製)、サーフロンS−393(セイミケミカル(株)製)、エフトップEF121、EF122A、EF122B、RF122C、EF125M、EF135M、EF351、352、EF801、EF802、EF601((株)ジェムコ製)、PF636、PF656、PF6320、PF6520(OMNOVA社製)、FTX−204G、208G、218G、230G、204D、208D、212D、218D、222D((株)ネオス製)等のフッ素系界面活性剤又はシリコン系界面活性剤を挙げることができる。またポリシロキサンポリマーKP−341(信越化学工業(株)製)もシリコン系界面活性剤として用いることができる。   Examples of commercially available surfactants that can be used include F-top EF301, EF303 (manufactured by Shin-Akita Kasei Co., Ltd.), Florard FC430, 431, 4430 (manufactured by Sumitomo 3M Co., Ltd.), MegaFuck F171, F173, F176, F189 , F113, F110, F177, F120, R08 (Dainippon Ink Chemical Co., Ltd.), Surflon S-382, SC101, 102, 103, 104, 105, 106 (Asahi Glass Co., Ltd.), Troisol S-366 (Manufactured by Troy Chemical Co., Ltd.), GF-300, GF-150 (manufactured by Toagosei Chemical Co., Ltd.), Surflon S-393 (manufactured by Seimi Chemical Co., Ltd.), F-top EF121, EF122A, EF122B, RF122C, EF125M , EF135M, EF351, 352, EF801, EF802, EF 01 (manufactured by Gemco), PF636, PF656, PF6320, PF6520 (manufactured by OMNOVA), FTX-204G, 208G, 218G, 230G, 204D, 208D, 212D, 218D, 222D (manufactured by Neos) Fluorine type surfactant or silicon type surfactant can be mentioned. Polysiloxane polymer KP-341 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) can also be used as a silicon-based surfactant.

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

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。   As the polymer having a fluoroaliphatic group, a copolymer of a monomer having a fluoroaliphatic group and (poly (oxyalkylene)) acrylate and / or (poly (oxyalkylene)) methacrylate is preferable and distributed irregularly. Or may be block copolymerized. Examples of the poly (oxyalkylene) group include a poly (oxyethylene) group, a poly (oxypropylene) group, a poly (oxybutylene) group, and the like, and a poly (oxyethylene, oxypropylene, and oxyethylene group). A unit having different chain lengths in the same chain length, such as a block link) or poly (block link of oxyethylene and oxypropylene) may be used. Furthermore, a copolymer of a monomer having a fluoroaliphatic group and (poly (oxyalkylene)) acrylate (or methacrylate) is not only a binary copolymer but also a monomer having two or more different fluoroaliphatic groups, Further, it may be a ternary or higher copolymer obtained by simultaneously copolymerizing two or more different (poly (oxyalkylene)) acrylates (or methacrylates).

例えば、市販の界面活性剤として、メガファックF178、F−470、F−473、F−475、F−476、F−472(大日本インキ化学工業(株)製)を挙げることができる。さらに、C613基を有するアクリレート(又はメタクリレート)と(ポリ(オ
キシアルキレン))アクリレート(又はメタクリレート)との共重合体、C37基を有するアクリレート(又はメタクリレート)と(ポリ(オキシエチレン))アクリレート(又はメタクリレート)と(ポリ(オキシプロピレン))アクリレート(又はメタクリレート)との共重合体などを挙げることができる。
Examples of commercially available surfactants include Megafac F178, F-470, F-473, F-475, F-476, and F-472 (Dainippon Ink Chemical Co., Ltd.). Further, a copolymer of an acrylate (or methacrylate) having a C 6 F 13 group and (poly (oxyalkylene)) acrylate (or methacrylate), an acrylate (or methacrylate) having a C 3 F 7 group and (poly (oxy) And a copolymer of (ethylene)) acrylate (or methacrylate) and (poly (oxypropylene)) acrylate (or methacrylate).

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

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

界面活性剤の使用量は、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%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, based on the total amount of the positive resist composition (excluding the solvent).

前記各成分を溶解させてポジ型レジスト組成物を調製する際に使用することができる溶剤としては、例えば、アルキレングリコールモノアルキルエーテルカルボキシレート、アルキレングリコールモノアルキルエーテル、乳酸アルキルエステル、アルコキシプロピオン酸アルキル、環状ラクトン(好ましくは炭素数4〜10)、環を含有してもよいモノケトン化合物(好ましくは炭素数4〜10)、アルキレンカーボネート、アルコキシ酢酸アルキル、ピルビン酸アルキル等の有機溶剤を挙げることができる。   Solvents that can be used when preparing the positive resist composition by dissolving the above components include, for example, alkylene glycol monoalkyl ether carboxylate, alkylene glycol monoalkyl ether, alkyl lactate ester, and alkyl alkoxypropionate. And organic solvents such as cyclic lactones (preferably having 4 to 10 carbon atoms), monoketone compounds which may contain rings (preferably having 4 to 10 carbon atoms), alkylene carbonates, alkyl alkoxyacetates and alkyl pyruvates. it can.

アルキレングリコールモノアルキルエーテルカルボキシレートとしては、例えば、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピ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プロピルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノブ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オネート、プロピレングリコールモノエチルエーテルプロピオネート、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテートが好ましく挙げられる。   Examples of the alkylene glycol monoalkyl ether carboxylate include propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monoethyl ether acetate, propylene glycol monopropyl ether acetate, propylene glycol monobutyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether propionate, propylene glycol monoethyl Preferred examples include ether propionate, ethylene glycol monomethyl ether acetate, and ethylene glycol monoethyl ether acetate.

アルキレングリコールモノアルキルエーテルとしては、例えば、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテルを好ましく挙げられる。   Preferred examples of the alkylene glycol monoalkyl ether include propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monopropyl ether, propylene glycol monobutyl ether, ethylene glycol monomethyl ether, and ethylene glycol monoethyl ether.

乳酸アルキルエステルとしては、例えば、乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸プロピル、乳酸ブチルを好ましく挙げられる。   Preferred examples of the alkyl lactate include methyl lactate, ethyl lactate, propyl lactate and butyl lactate.

アルコキシプロピオン酸アルキルとしては、例えば、3−エトキシプロピオン酸エチル、3−メトキシプロピオン酸メチル、3−エトキシプロピオン酸メチル、3−メトキシプロピオン酸エチルを好ましく挙げられる。   Preferable examples of the alkyl alkoxypropionate include ethyl 3-ethoxypropionate, methyl 3-methoxypropionate, methyl 3-ethoxypropionate, and ethyl 3-methoxypropionate.

環状ラクトンとしては、例えば、β−プロピオラクトン、β−ブチロラクトン、γ−ブチロラクトン、α−メチル−γ−ブチロラクトン、β−メチル−γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、γ−カプロラクトン、γ−オクタノイックラクトン、α−ヒドロキシ−γ−ブチロラクトンが好ましく挙げられる。   Examples of the cyclic lactone include β-propiolactone, β-butyrolactone, γ-butyrolactone, α-methyl-γ-butyrolactone, β-methyl-γ-butyrolactone, γ-valerolactone, γ-caprolactone, and γ-octano. Preferred are iclactone and α-hydroxy-γ-butyrolactone.

環を含有してもよいモノケトン化合物としては、例えば、2−ブタノン、3−メチルブタノン、ピナコロン、2−ペンタノン、3−ペンタノン、3−メチル−2−ペンタノン、4−メチル−2−ペンタノン、2−メチル−3−ペンタノン、4,4−ジメチル−2−ペンタノン、2,4−ジメチル−3−ペンタノン、2,2,4,4−テトラメチル−3−ペンタノン、2−ヘキサノン、3−ヘキサノン、5−メチル−3−ヘキサノン、2−ヘプタノン、3−ヘプタノン、4−ヘプタノン、2−メチル−3−ヘプタノン、5−メチル−3−ヘプタノン、2,6−ジメチル−4−ヘプタノン、2−オクタノン、3−オクタノン、2−ノナノン、3−ノナノン、5−ノナノン、2−デカノン、3−デカノン、、4−デカノン、5−ヘキセン−2−オン、3−ペンテン−2−オン、シクロペンタノン、2−メチルシクロペンタノン、3−メチルシクロペンタノン、2,2−ジメチルシクロペンタノン、2,4,4−トリメチルシクロペンタノン、シクロヘキサノン、3−メチルシクロヘキサノン、4−メチルシクロヘキサノン、4−エチルシクロヘキサノン、2,2−ジメチルシクロヘキサノン、2,6−ジメチルシクロヘキサノン、2,2,6−トリメチルシクロヘキサノン、シクロヘプタノン、2−メチルシクロヘプタノン、3−メチルシクロヘプタノンが好ましく挙げられる。   Examples of the monoketone compound which may contain a ring include 2-butanone, 3-methylbutanone, pinacolone, 2-pentanone, 3-pentanone, 3-methyl-2-pentanone, 4-methyl-2-pentanone, 2 -Methyl-3-pentanone, 4,4-dimethyl-2-pentanone, 2,4-dimethyl-3-pentanone, 2,2,4,4-tetramethyl-3-pentanone, 2-hexanone, 3-hexanone, 5-methyl-3-hexanone, 2-heptanone, 3-heptanone, 4-heptanone, 2-methyl-3-heptanone, 5-methyl-3-heptanone, 2,6-dimethyl-4-heptanone, 2-octanone, 3-octanone, 2-nonanone, 3-nonanone, 5-nonanone, 2-decanone, 3-decanone, 4-decanone, 5-hexen-2-one 3-penten-2-one, cyclopentanone, 2-methylcyclopentanone, 3-methylcyclopentanone, 2,2-dimethylcyclopentanone, 2,4,4-trimethylcyclopentanone, cyclohexanone, 3- Methylcyclohexanone, 4-methylcyclohexanone, 4-ethylcyclohexanone, 2,2-dimethylcyclohexanone, 2,6-dimethylcyclohexanone, 2,2,6-trimethylcyclohexanone, cycloheptanone, 2-methylcycloheptanone, 3-methyl Preferred is cycloheptanone.

アルキレンカーボネートとしては、例えば、プロピレンカーボネート、ビニレンカーボネート、エチレンカーボネート、ブチレンカーボネートが好ましく挙げられる。
アルコキシ酢酸アルキルとしては、例えば、酢酸−2−メトキシエチル、酢酸−2−エトキシエチル、酢酸−2−(2−エトキシエトキシ)エチル、酢酸−3−メトキシ−3−メチルブチル、酢酸−1−メトキシ−2−プロピルが好ましく挙げられる。
ピルビン酸アルキルとしては、例えば、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が好ましく挙げられる。
Preferred examples of the alkylene carbonate include propylene carbonate, vinylene carbonate, ethylene carbonate, and butylene carbonate.
Examples of the alkyl alkoxyacetate include 2-methoxyethyl acetate, 2-ethoxyethyl acetate, 2- (2-ethoxyethoxy) ethyl acetate, 3-methoxy-3-methylbutyl acetate, and 1-methoxy-acetate. 2-propyl is preferred.
Preferred examples of the alkyl pyruvate include methyl pyruvate, ethyl pyruvate, and propyl pyruvate.

好ましく使用できる溶剤としては、常温常圧下で、沸点130℃以上の溶剤が挙げられる。具体的には、シクロペンタノン、γ−ブチロラクトン、シクロヘキサノン、乳酸エチル、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アセテート、3−エトキシプロピオン酸エチル、ピルビン酸エチル、酢酸−2−エトキシエチル、酢酸−2−(2−エトキシエトキシ)エチル、プロピレンカーボネートが挙げられる。
本発明に於いては、上記溶剤を単独で使用してもよいし、2種類以上を併用してもよい。
As a solvent which can be preferably used, a solvent having a boiling point of 130 ° C. or higher under normal temperature and normal pressure can be mentioned. Specifically, cyclopentanone, γ-butyrolactone, cyclohexanone, ethyl lactate, ethylene glycol monoethyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, ethyl 3-ethoxypropionate, ethyl pyruvate, 2-ethoxyethyl acetate, acetic acid -2- (2-ethoxyethoxy) ethyl and propylene carbonate are mentioned.
In the present invention, the above solvents may be used alone or in combination of two or more.

本発明においては、有機溶剤として構造中に水酸基を含有する溶剤と、水酸基を含有しない溶剤とを混合した混合溶剤を使用してもよい。
水酸基を含有する溶剤としては、例えば、エチレングリコール、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、乳酸エチル等を挙げることができ、これらの内でプロピレングリコールモノメチルエーテル、乳酸エチルが特に好ましい。
In this invention, you may use the mixed solvent which mixed the solvent which contains a hydroxyl group in a structure, and the solvent which does not contain a hydroxyl group as an organic solvent.
Examples of the solvent containing a hydroxyl group include ethylene glycol, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, propylene glycol, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, ethyl lactate, and the like. Particularly preferred are propylene glycol monomethyl ether and ethyl lactate.

水酸基を含有しない溶剤としては、例えば、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチルエトキシプロピオネート、2−ヘプタノン、γ−ブチロラクトン、シクロヘキサノン、酢酸ブチル、N−メチルピロリドン、N,N−ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド等を挙げることができ、これらの内で、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチルエトキシプロピオネート、2−ヘプタノン、γ−ブチロラクトン、シクロヘキサノン、酢酸ブチルが特に好ましく、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチルエトキシプロピオネート、2−ヘプタノンが最も好ましい。   Examples of the solvent not containing a hydroxyl group include propylene glycol monomethyl ether acetate, ethyl ethoxypropionate, 2-heptanone, γ-butyrolactone, cyclohexanone, butyl acetate, N-methylpyrrolidone, N, N-dimethylacetamide, dimethyl sulfoxide and the like. Among these, propylene glycol monomethyl ether acetate, ethyl ethoxypropionate, 2-heptanone, γ-butyrolactone, cyclohexanone, and butyl acetate are particularly preferable, and propylene glycol monomethyl ether acetate, ethyl ethoxypropionate. 2-heptanone is most preferred.

水酸基を含有する溶剤と水酸基を含有しない溶剤との混合比(質量)は、通常、1/99〜99/1であり、好ましくは10/90〜90/10、更に好ましくは20/80〜80/20である。   The mixing ratio (mass) of the solvent containing a hydroxyl group and the solvent not containing a hydroxyl group is usually from 1/99 to 99/1, preferably from 10/90 to 90/10, more preferably from 20/80 to 80. / 20.

溶剤は、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを含有する2種類以上の混合溶剤であることが好ましい。   The solvent is preferably a mixed solvent of two or more containing propylene glycol monomethyl ether acetate.

第二のレジスト
第二のレジストパターンを形成するのに用いられる第二のレジストとしては、前記第一のレジストとして記載したものを適宜用いることができるが、第一のレジストパターンと第二のレジストパターンのドライエッチング耐性を極力同一にするという観点から、第二のレジストに用いる樹脂としては、第一のレジストに用いられる樹脂と実質同一なものが好ましい。また、経時安定性の観点からは第一のレジストに用いられる樹脂と異なっていてもよい。
Second resist As the second resist used to form the second resist pattern, those described as the first resist can be used as appropriate, but the first resist pattern and the second resist From the viewpoint of making the dry etching resistance of the pattern as much as possible, the resin used for the second resist is preferably substantially the same as the resin used for the first resist. Further, from the viewpoint of stability over time, it may be different from the resin used for the first resist.

以下、第一のレジストパターンの形成方法、および第二のレジストパターン形成方法について説明する。
<第一のレジストパターンの形成>
本発明では第一のレジスト組成物(本発明のレジスト組成物)を、フィルター濾過した後、次のように所定の支持体上に塗布して用いる。フィルター濾過に用いるフィルターはポアサイズが0.1μm以下、より好ましくは0.05μm以下、更に好ましくは0.03μm以下のポリテトラフロロエチレン製、ポリエチレン製、ナイロン製のものが好ましい。
Hereinafter, the first resist pattern forming method and the second resist pattern forming method will be described.
<Formation of first resist pattern>
In the present invention, the first resist composition (the resist composition of the present invention) is filtered and then applied onto a predetermined support as follows. The filter used for filter filtration is preferably made of polytetrafluoroethylene, polyethylene, or nylon having a pore size of 0.1 μm or less, more preferably 0.05 μm or less, and still more preferably 0.03 μm or less.

フィルター濾過されたレジスト組成物を、精密集積回路素子の製造に使用されるような基板(例:シリコン/二酸化シリコン被覆)上にスピナー、コーター等の適当な塗布方法により塗布、乾燥し、レジスト膜を形成する。乾燥の段階では加熱(プリベーク)を行うことが好ましいが、(C)成分の化合物が、樹脂間を架橋しない程度の温度に抑えるのがよい。   The filtered resist composition is coated on a substrate (eg, silicon / silicon dioxide coating) used for the manufacture of precision integrated circuit elements by a suitable coating method such as a spinner or a coater, and dried to form a resist film. Form. Heating (pre-baking) is preferably performed at the drying stage, but it is preferable that the temperature of the component (C) is not high enough to crosslink between the resins.

膜厚には特に制限はないが、好ましくは50〜200nmの範囲に、より好ましくは80〜180nmの範囲に調整する。
スピナーによりレジスト組成物を塗布する場合、その回転速度は、通常500〜3000rpm、好ましくは800〜2000rpm、より好ましくは1000〜1500rpmである。
Although there is no restriction | limiting in particular in a film thickness, Preferably it adjusts in the range of 50-200 nm, More preferably, it adjusts in the range of 80-180 nm.
When applying a resist composition with a spinner, the rotation speed is 500-3000 rpm normally, Preferably it is 800-2000 rpm, More preferably, it is 1000-1500 rpm.

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

[ドライ露光方式]
当該レジスト膜に、所定のマスクを通して活性光線又は放射線を照射し、好ましくはポストベーク(後加熱)を行い、現像、リンスする。これにより良好なパターンを得ることができる。ポストベークについては、(C)成分の化合物が、樹脂間を架橋しない程度の温度に抑えるのがよい。
[Dry exposure method]
The resist film is irradiated with actinic rays or radiation through a predetermined mask, preferably post-baked (post-heating), and developed and rinsed. Thereby, a good pattern can be obtained. About post-baking, it is good to suppress to the temperature which the compound of (C) component does not bridge | crosslink between resins.

活性光線又は放射線としては、赤外光、可視光、紫外光、遠紫外光、X線、電子線等を挙げることができるが、好ましくは250nm以下、より好ましくは220nm以下、特に好ましくは1〜200nmの波長の遠紫外光であり、具体的には、ArFエキシマレーザー、F2エキシマレーザー、EUV(波長13.5nm)、電子線が好ましく、ArFエキシマレーザーがより好ましい。 Examples of the actinic ray or radiation include infrared light, visible light, ultraviolet light, far ultraviolet light, X-ray, electron beam, etc., preferably 250 nm or less, more preferably 220 nm or less, particularly preferably 1 to 1. Far-ultraviolet light having a wavelength of 200 nm, specifically, ArF excimer laser, F 2 excimer laser, EUV (wavelength 13.5 nm), and electron beam are preferable, and ArF excimer laser is more preferable.

[液浸露光方式]
液浸露光する場合には、パターン形成のためマスクなどを通し、液浸水を介して前記レジスト膜を露光(液浸露光)する。たとえば、レジスト膜と光学レンズの間を液浸液で満たした状態で露光する。露光後、必要に応じて、レジスト膜を液浸液で洗浄する。続いて、好ましくはスピンを行い、液浸液を除去する。活性光線又は放射線としては、赤外光、可視光、紫外光、遠紫外光、X線、電子線等を挙げることができるが、好ましくは250nm以下、より好ましくは220nm以下、特に好ましくは1〜200nmの波長の遠紫外光であり、具体的には、ArFエキシマレーザー、F2エキシマレーザー、EUV(波長13.5nm)、電子線が好ましく、ArFエキシマレーザーがより好ましい。
[Immersion exposure method]
In the case of immersion exposure, the resist film is exposed (immersion exposure) through immersion water through a mask or the like for pattern formation. For example, the exposure is performed in a state where the space between the resist film and the optical lens is filled with the immersion liquid. After exposure, the resist film is washed with an immersion liquid as necessary. Subsequently, preferably, spinning is performed to remove the immersion liquid. Examples of the actinic ray or radiation include infrared light, visible light, ultraviolet light, far ultraviolet light, X-ray, electron beam, etc., preferably 250 nm or less, more preferably 220 nm or less, particularly preferably 1 to 1. Far-ultraviolet light having a wavelength of 200 nm, specifically, ArF excimer laser, F 2 excimer laser, EUV (wavelength 13.5 nm), and electron beam are preferable, and ArF excimer laser is more preferable.

液浸露光する際に使用する液浸液について、以下に説明する。
液浸液は、露光波長に対して透明であり、かつレジスト上に投影される光学像の歪みを最小限に留めるよう、屈折率の温度係数ができる限り小さい液体が好ましいが、特に露光光源がArFエキシマレーザー(波長;193nm)である場合には、上述の観点に加えて、入手の容易さ、取り扱いのし易さといった点から水を用いるのが好ましい。
The immersion liquid used for the immersion exposure will be described below.
The immersion liquid is preferably a liquid that is transparent to the exposure wavelength and has a refractive index temperature coefficient as small as possible so as to minimize distortion of the optical image projected onto the resist. In the case of an ArF excimer laser (wavelength: 193 nm), it is preferable to use water from the viewpoints of availability and ease of handling in addition to the above-described viewpoints.

また、さらに屈折率が向上できるという点で屈折率1.5以上の媒体を用いることもできる。この媒体は、水溶液でもよく有機溶剤でもよい。   Further, a medium having a refractive index of 1.5 or more can be used in that the refractive index can be further improved. This medium may be an aqueous solution or an organic solvent.

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

水の電気抵抗は18.3MQcm以上であることが好ましい。また、TOC(有機物濃度)は20ppb以下であることが好ましい。水は脱気処理をしていることが好ましい。   The electrical resistance of water is preferably 18.3 MQcm or more. Moreover, it is preferable that TOC (organic substance density | concentration) is 20 ppb or less. The water is preferably deaerated.

また、液浸液の屈折率を高めることにより、リソグラフィー性能を高めることが可能である。このような観点から、屈折率を高めるような添加剤を水に加えたり、水の代わりに重水(D2O)を用いたりしてもよい。 Moreover, it is possible to improve lithography performance by increasing the refractive index of the immersion liquid. From such a viewpoint, an additive for increasing the refractive index may be added to water, or heavy water (D 2 O) may be used instead of water.

レジスト膜と液浸液との間には、レジスト膜を直接、液浸液に接触させないために、液浸液難溶性膜(以下、「トップコート」ともいう)を設けてもよい。トップコートに必要な機能としては、レジスト上層部への塗布適正、放射線、特に193nmに対する透明性、液浸液難溶性である。トップコートは、レジストと混合せず、さらにレジスト上層に均一に塗布できることが好ましい。   An immersion liquid poorly soluble film (hereinafter also referred to as “top coat”) may be provided between the resist film and the immersion liquid so that the resist film is not directly brought into contact with the immersion liquid. The necessary functions for the top coat are suitability for application to the upper layer of the resist, radiation, especially transparency to 193 nm, and poor immersion liquid solubility. It is preferable that the top coat is not mixed with the resist and can be uniformly applied to the resist upper layer.

トップコートは、193nm透明性という観点からは、芳香族を含有しないポリマーが好ましく、具体的には、炭化水素ポリマー、アクリル酸エステルポリマー、ポリメタクリル酸、ポリアクリル酸、ポリビニルエーテル、シリコン含有ポリマー、フッ素含有ポリマーなどが挙げられる。   From the viewpoint of 193 nm transparency, the topcoat is preferably a polymer that does not contain an aromatic, and specifically, a hydrocarbon polymer, an acrylate polymer, a polymethacrylic acid, a polyacrylic acid, a polyvinyl ether, a silicon-containing polymer, And fluorine-containing polymers.

トップコートを剥離する際は、現像液を使用してもよいし、別途剥離剤を使用してもよい。剥離剤としては、レジストへの浸透が小さい溶剤が好ましい。剥離工程がレジストの現像処理工程と同時にできるという点では、アルカリ現像液により剥離できることが好ましい。アルカリ現像液で剥離するという観点からは、トップコートは酸性が好ましいが、レジストとの非インターミクス性の観点から、中性であってもアルカリ性であってもよい。   When peeling the top coat, a developer may be used, or a separate release agent may be used. As the release agent, a solvent having a small penetration into the resist is preferable. It is preferable that the peeling process can be performed with an alkali developer in that the peeling process can be performed simultaneously with the resist development process. From the viewpoint of peeling with an alkaline developer, the topcoat is preferably acidic, but may be neutral or alkaline from the viewpoint of non-intermixability with the resist.

また、液浸露光の際には、前記トップコートに換えて、あるいはトップコートと併用して、後述する疎水性樹脂(HR)を、レジスト組成物中に添加してレジスト膜を形成した後、液浸露光を行ってもよい。   In the case of immersion exposure, instead of the top coat or in combination with the top coat, a hydrophobic resin (HR) described later is added to the resist composition to form a resist film. Immersion exposure may be performed.

これにより、レジスト膜表層に疎水性樹脂(HR)が偏在化し、液浸媒体が水の場合、レジスト膜とした際の水に対するレジスト膜表面の後退接触角を向上させ、液浸水追随性を向上させることができる。疎水性樹脂(HR)としては、表面の後退接触角が添加することにより向上する樹脂で、好ましくはフッ素原子及び珪素原子の少なくともいずれかを有する樹脂である。レジスト膜の後退接触角は60°〜90°が好ましく、更に好ましくは70°以上である。添加量は、レジスト膜の後退接触角が前記範囲になるよう適宜調整して使用できるが、レジスト組成物の全固形分を基準として、0.1〜10質量%であることが好ましく、より好ましくは0.1〜5質量%である。疎水性樹脂(HR)は界面に偏在するものであるが、界面活性剤とは異なり、必ずしも分子内に親水基を有する必要はなく、極性/非極性物質を均一に混合することに寄与しなくてもよい。   As a result, hydrophobic resin (HR) is unevenly distributed on the surface of the resist film, and when the immersion medium is water, the receding contact angle of the resist film surface with respect to the water when the resist film is formed is improved, and the immersion water tracking is improved. Can be made. The hydrophobic resin (HR) is a resin whose surface receding contact angle is improved by addition, and preferably a resin having at least one of a fluorine atom and a silicon atom. The receding contact angle of the resist film is preferably 60 ° to 90 °, more preferably 70 ° or more. The addition amount can be adjusted as appropriate so that the receding contact angle of the resist film falls within the above range, but is preferably 0.1 to 10% by mass, more preferably based on the total solid content of the resist composition. Is 0.1-5 mass%. Hydrophobic resin (HR) is unevenly distributed at the interface, but unlike a surfactant, it does not necessarily have a hydrophilic group in the molecule and does not contribute to uniform mixing of polar / nonpolar substances. May be.

疎水性樹脂(HR)がフッ素原子及び珪素原子の少なくともいずれかを有する樹脂の場合、フッ素原子を有するアルキル基、フッ素原子を有するシクロアルキル基、または、フッ素原子を有するアリール基を有する樹脂であることが好ましい。   When the hydrophobic resin (HR) is a resin having at least one of a fluorine atom and a silicon atom, it is a resin having an alkyl group having a fluorine atom, a cycloalkyl group having a fluorine atom, or an aryl group having a fluorine atom. It is preferable.

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

フッ素原子を有するアルキル基、フッ素原子を有するシクロアルキル基、または、フッ素原子を有するアリール基として、好ましくは、下記一般式(F2)〜(F4)で表される基を挙げることができるが、本発明は、これに限定されるものではない。

Figure 2009288344
Preferred examples of the alkyl group having a fluorine atom, the cycloalkyl group having a fluorine atom, or the aryl group having a fluorine atom include groups represented by the following general formulas (F2) to (F4). The present invention is not limited to this.
Figure 2009288344

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

一般式(F2)で表される基の具体例としては、例えば、p−フルオロフェニル基、ペンタフルオロフェニル基、3,5-ジ(トリフルオロメチル)フェニル基等が挙げられる。   Specific examples of the group represented by the general formula (F2) include a p-fluorophenyl group, a pentafluorophenyl group, and a 3,5-di (trifluoromethyl) phenyl group.

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

一般式(F4)で表される基の具体例としては、例えば、−C(CF32OH、−C(C252OH、−C(CF3)(CH3)OH、−CH(CF3)OH等が挙げられ、−C(CF32OHが好ましい。 Specific examples of the group represented by the general formula (F4) include, for example, —C (CF 3 ) 2 OH, —C (C 2 F 5 ) 2 OH, —C (CF 3 ) (CH 3 ) OH, -CH (CF 3) OH and the like, -C (CF 3) 2 OH is preferred.

疎水性樹脂(HR)は、珪素原子を有する部分構造として、アルキルシリル構造(好ましくはトリアルキルシリル基)、または環状シロキサン構造を有する樹脂であることが好ましい。   The hydrophobic resin (HR) is preferably a resin having an alkylsilyl structure (preferably a trialkylsilyl group) or a cyclic siloxane structure as a partial structure having a silicon atom.

アルキルシリル構造、または環状シロキサン構造としては、具体的には、下記一般式(CS−1)〜(CS−3)で表される基などが挙げられる。

Figure 2009288344
Specific examples of the alkylsilyl structure or the cyclic siloxane structure include groups represented by the following general formulas (CS-1) to (CS-3).
Figure 2009288344

一般式(CS−1)〜(CS−3)に於いて、R12〜R26は、各々独立に、直鎖もしくは分岐アルキル基(好ましくは炭素数1〜20)またはシクロアルキル基(好ましくは炭素数3〜20)を表す。L3〜L5は、単結合又は2価の連結基を表す。2価の連結基としては、アルキレン基、フェニレン基、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、ウレタン基、またはウレア基よりなる群から選択される単独あるいは2つ以上の基の組み合わせを挙げられる。 nは、1〜5の整数を表す。 In the general formulas (CS-1) to (CS-3), R 12 to R 26 are each independently a linear or branched alkyl group (preferably having 1 to 20 carbon atoms) or a cycloalkyl group (preferably Represents C3-20. L < 3 > -L < 5 > represents a single bond or a bivalent coupling group. As the divalent linking group, an alkylene group, a phenylene group, an ether group, a thioether group, a carbonyl group, an ester group, an amide group, a urethane group, or a urea group is used alone or in combination of two or more groups. A combination is mentioned. n represents an integer of 1 to 5.

更に、疎水性樹脂(HR)は、下記(x)〜(z)の群から選ばれる基を少なくとも1つを有していてもよい。
(x)アルカリ可溶性基、
(y)アルカリ現像液の作用により分解し、アルカリ現像液中での溶解度が増大する基、
(z)酸の作用により分解する基。
Furthermore, the hydrophobic resin (HR) may have at least one group selected from the following groups (x) to (z).
(X) an alkali-soluble group,
(Y) a group that decomposes by the action of an alkali developer and increases the solubility in the alkali developer;
(Z) A group that decomposes by the action of an acid.

(x)アルカリ可溶性基としては、フェノール性水酸基、カルボン酸基、フッ素化アルコール基、スルホン酸基、スルホンアミド基、スルホニルイミド基、(アルキルスルホニル)(アルキルカルボニル)メチレン基、(アルキルスルホニル)(アルキルカルボニル)イミド基、ビス(アルキルカルボニル)メチレン基、ビス(アルキルカルボニル)イミド基、ビス(アルキルスルホニル)メチレン基、ビス(アルキルスルホニル)イミド基、トリス(アルキルカルボニル)メチレン基、トリス(アルキルスルホニル)メチレン基を有する基等が挙げられる。   (X) Alkali-soluble groups include phenolic hydroxyl groups, carboxylic acid groups, fluorinated alcohol groups, sulfonic acid groups, sulfonamido groups, sulfonylimide groups, (alkylsulfonyl) (alkylcarbonyl) methylene groups, (alkylsulfonyl) ( Alkylcarbonyl) imide group, bis (alkylcarbonyl) methylene group, bis (alkylcarbonyl) imide group, bis (alkylsulfonyl) methylene group, bis (alkylsulfonyl) imide group, tris (alkylcarbonyl) methylene group, tris (alkylsulfonyl) And a group having a methylene group.

好ましいアルカリ可溶性基としては、フッ素化アルコール基(好ましくはヘキサフルオロイソプロパノール)、スルホンイミド基、ビス(カルボニル)メチレン基が挙げられる。   Preferred alkali-soluble groups include fluorinated alcohol groups (preferably hexafluoroisopropanol), sulfonimide groups, and bis (carbonyl) methylene groups.

アルカリ可溶性基(x)を有する繰り返し単位としては、アクリル酸、メタクリル酸による繰り返し単位のような樹脂の主鎖に直接アルカリ可溶性基が結合している繰り返し単位、あるいは連結基を介して樹脂の主鎖にアルカリ可溶性基が結合している繰り返し単位、さらにはアルカリ可溶性基を有する重合開始剤や連鎖移動剤を重合時に用いてポリマー鎖の末端に導入、のいずれも好ましい。   Examples of the repeating unit having an alkali-soluble group (x) include a repeating unit in which an alkali-soluble group is directly bonded to the main chain of the resin, such as a repeating unit of acrylic acid or methacrylic acid, or a main group of the resin via a linking group. It is preferable to use a repeating unit in which an alkali-soluble group is bonded to the chain, and further introduce a polymerization initiator or chain transfer agent having an alkali-soluble group at the end of the polymer chain at the time of polymerization.

アルカリ可溶性基(x)を有する繰り返し単位の含有率は、疎水性樹脂(HR)中の全繰り返し単位に対し、1〜50mol%が好ましく、より好ましくは3〜35mol%、更に好ましくは5〜20mol%である。   The content of the repeating unit having an alkali-soluble group (x) is preferably from 1 to 50 mol%, more preferably from 3 to 35 mol%, still more preferably from 5 to 20 mol, based on all repeating units in the hydrophobic resin (HR). %.

(y)アルカリ現像液の作用により分解し、アルカリ現像液中での溶解度が増大する基としては、例えば、ラクトン構造を有する基、酸無水物、酸イミド基などが挙げられ、好ましくはラクトン基である。   (Y) Examples of the group that decomposes by the action of an alkali developer and increases the solubility in the alkali developer include a group having a lactone structure, an acid anhydride, an acid imide group, and the like, and preferably a lactone group It is.

アルカリ現像液の作用により分解し、アルカリ現像液中での溶解度が増大する基(y)を有する繰り返し単位としては、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステルによる繰り返し単位のように、樹脂の主鎖にアルカリ現像液の作用により分解し、アルカリ現像液中での溶解度が増大する基(y)が結合している繰り返し単位、あるいはアルカリ現像液中での溶解度が増大する基(y)を有する重合開始剤や連鎖移動剤を重合時に用いてポリマー鎖の末端に導入、のいずれも好ましい。   As the repeating unit having a group (y) that is decomposed by the action of an alkali developer and increases the solubility in the alkali developer, an alkali is added to the main chain of the resin, such as a repeating unit of an acrylate ester or a methacrylate ester. A polymerization initiator having a repeating unit to which a group (y) that decomposes by the action of the developer and increases the solubility in an alkali developer is bonded, or a group (y) that increases the solubility in an alkali developer And a chain transfer agent used at the time of polymerization are preferably introduced at the end of the polymer chain.

アルカリ現像液中での溶解度が増大する基(y)を有する繰り返し単位の含有率は、疎水性樹脂(HR)中の全繰り返し単位に対し、1〜40mol%が好ましく、より好ましくは3〜30mol%、更に好ましくは5〜15mol%である。   The content of the repeating unit having a group (y) whose solubility in an alkali developer is increased is preferably 1 to 40 mol%, more preferably 3 to 30 mol, based on all repeating units in the hydrophobic resin (HR). %, More preferably 5 to 15 mol%.

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

疎水性樹脂(HR)に於ける、酸の作用により分解する基(z)を有する繰り返し単位は、樹脂(A)で挙げた酸分解性基を有する繰り返し単位と同様のものが挙げられる。疎水性樹脂(HR)に於ける、酸の作用により分解する基(z)を有する繰り返し単位の含有率は、疎水性樹脂(HR)中の全繰り返し単位に対し、1〜80mol%が好ましく、より好ましくは10〜80mol%、更に好ましくは20〜60mol%である。
疎水性樹脂(HR)は、更に、下記一般式(IV)で表される繰り返し単位を有していてもよい。

Figure 2009288344
In the hydrophobic resin (HR), examples of the repeating unit having a group (z) that is decomposed by the action of an acid are the same as the repeating unit having an acid-decomposable group listed for the resin (A). In the hydrophobic resin (HR), the content of the repeating unit having a group (z) that decomposes by the action of an acid is preferably 1 to 80 mol% with respect to all the repeating units in the hydrophobic resin (HR). More preferably, it is 10-80 mol%, More preferably, it is 20-60 mol%.
The hydrophobic resin (HR) may further have a repeating unit represented by the following general formula (IV).
Figure 2009288344

一般式(IV)に於いて、R4は、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、シクロアルケニル基を有する基を表す。
6は、単結合又は2価の連結基を表す。
In the general formula (IV), R 4 represents a group having an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkenyl group, or a cycloalkenyl group.
L 6 represents a single bond or a divalent linking group.

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

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

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

疎水性樹脂(HR)の標準ポリスチレン換算の重量平均分子量は、好ましくは1,000〜100,000で、より好ましくは1,000〜50,000、更により好ましくは2,000〜15,000である。   The weight average molecular weight of the hydrophobic resin (HR) in terms of standard polystyrene is preferably 1,000 to 100,000, more preferably 1,000 to 50,000, and even more preferably 2,000 to 15,000. is there.

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

疎水性樹脂(HR)は、各種市販品を利用することもできるし、常法に従って合成することもできる。該樹脂の合成方法および精製方法としては、前記、第1のレジストおよび第2のレジストとして用いられる、酸の作用により分解しアルカリ現像液に対する溶解度が増加する樹脂の方法と同様の方法が挙げられる。   Various commercially available products can be used as the hydrophobic resin (HR), and the hydrophobic resin (HR) can also be synthesized according to a conventional method. Examples of the method for synthesizing and purifying the resin include the same methods as those used for the first resist and the second resist, which are decomposed by the action of an acid and increase the solubility in an alkaline developer. .

以下に疎水性樹脂(HR)の具体例を示す。また、下記表1に、各樹脂における繰り返し単位のモル比(各繰り返し単位と左から順に対応)、重量平均分子量、分散度を示す。

Figure 2009288344
Specific examples of the hydrophobic resin (HR) are shown below. Table 1 below shows the molar ratio of the repeating units in each resin (corresponding to each repeating unit in order from the left), the weight average molecular weight, and the degree of dispersion.
Figure 2009288344

Figure 2009288344
Figure 2009288344

Figure 2009288344
Figure 2009288344

Figure 2009288344
Figure 2009288344

Figure 2009288344
Figure 2009288344

前記ドライ露光又は液浸露光の後、好ましくはポストベーク(後加熱)を行い、現像・リンスする。これにより良好なパターンを得ることができる。   After the dry exposure or immersion exposure, post-baking (post-heating) is preferably performed, and development and rinsing are performed. Thereby, a good pattern can be obtained.

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

さらに、上記アルカリ現像液にアルコール類、界面活性剤を適宜添加して使用することもできる。
アルカリ現像液のアルカリ濃度は、通常0.1〜20質量%である。アルカリ現像液のpHは、通常10.0〜15.0である。
Furthermore, alcohols and surfactants can be appropriately added to the alkaline developer for use.
The alkali concentration of the alkali developer is usually from 0.1 to 20% by mass. The pH of the alkali developer is usually from 10.0 to 15.0.

リンス液としては、通常、純水を使用し、界面活性剤を適当量添加して使用することもできる。
また、現像処理または、リンス処理の後に、パターン上に付着している現像液またはリンス液を超臨界流体により除去する処理を行うことができる。また、加熱により、残存している現像液またはリンス液を除去する処理を行うことができる。この場合の加熱温度としては、通常60℃以上200℃以下であり、80℃以上150℃以下が好ましい。(C)成分の化合物が、樹脂間を架橋しない程度の温度に抑えるのがよい。
As the rinsing liquid, pure water is usually used, and an appropriate amount of a surfactant can be added and used.
In addition, after the developing process or the rinsing process, a process of removing the developing solution or the rinsing liquid adhering to the pattern with a supercritical fluid can be performed. Moreover, the process which removes the developing solution or rinse liquid which remain | survives by heating can be performed. In this case, the heating temperature is usually 60 ° C. or higher and 200 ° C. or lower, and preferably 80 ° C. or higher and 150 ° C. or lower. (C) It is good to suppress to the temperature which the compound of a component does not bridge | crosslink between resins.

更に、リンス処理または超臨界流体による処理の後、パターン中に残存する水分を除去するために加熱処理を行うこともできる。   Further, after the rinsing process or the supercritical fluid process, a heat treatment can be performed to remove moisture remaining in the pattern.

<第一のレジストパターンの加熱処理>
上記方法を用いて第一のレジスト膜上に第一のレジストパターンを形成した後、第一のレジストパターンを加熱処理する。該加熱処理によって、化合物(C)の加熱により樹脂間を架橋する官能基により樹脂間が架橋され、これが(C)成分と反応することでポリマー間架橋が起こり、レジストパターンが硬化すると考えられる。加熱温度としては、通常60℃以上200℃以下であり、80℃以上150℃以下が好ましい。
<First resist pattern heat treatment>
After the first resist pattern is formed on the first resist film using the above method, the first resist pattern is heat-treated. It is considered that the resin is cross-linked by a functional group that cross-links between the resins by heating the compound (C) by the heat treatment, and reacts with the component (C) to cause cross-polymer cross-linking, thereby curing the resist pattern. As heating temperature, it is 60 degreeC or more and 200 degrees C or less normally, and 80 degreeC or more and 150 degrees C or less are preferable.

レジストパターンの反応を更に進行させる別の方法としては、第一のレジストパターン形成後、第一のレジストパターンを、マスクを介せずに一様に露光することが挙げられる。また露光後に基板を更に加熱してもよい。この理由については明らかではないが、おそらく露光により第一のレジストパターン形成時に未分解であった(B)成分が分解し、酸を発生する。その後加熱を行うことで、(A)成分中にカルボキシル基が発生し、(A)成分中の活性な官能基との反応点が多くなることで硬化性が向上するものと考えられる。   As another method for further promoting the reaction of the resist pattern, it is possible to uniformly expose the first resist pattern without using a mask after the formation of the first resist pattern. Further, the substrate may be further heated after exposure. Although the reason for this is not clear, the component (B) which has not been decomposed at the time of forming the first resist pattern is probably decomposed by exposure to generate an acid. It is thought that by performing heating thereafter, a carboxyl group is generated in the component (A), and the number of reaction points with the active functional group in the component (A) is increased so that curability is improved.

露光を行う場合の露光光現は、第一のレジストパターンを形成する際に用いた露光光源であることが好ましいが、第一のレジストパターン中に存在する光酸発生剤が分解して酸が発生するような露光光源であればいずれの露光光源を用いてもよい。露光量は特に限定されないが、5から20mJ/cmの間が好ましい。加熱温度はレジストパターン形状を悪化させない限り特に限定されないが、30℃以上250℃以下が好ましく、50℃以上200℃以下が更に好ましく、50℃以上180℃以下が最も好ましい。 The exposure light when performing the exposure is preferably the exposure light source used in forming the first resist pattern, but the photoacid generator present in the first resist pattern is decomposed to generate an acid. Any exposure light source may be used as long as it is generated. The amount of exposure is not particularly limited, but is preferably between 5 and 20 mJ / cm 2 . The heating temperature is not particularly limited as long as the resist pattern shape is not deteriorated, but is preferably 30 ° C. or higher and 250 ° C. or lower, more preferably 50 ° C. or higher and 200 ° C. or lower, and most preferably 50 ° C. or higher and 180 ° C. or lower.

<第二のレジストパターンの形成>
本発明では、第二のレジスト組成物をフィルター濾過した後、第一のレジストパターンが形成されている基板上に前記第二のレジスト組成物を塗布して用いる。フィルター濾過に用いるフィルターはポアサイズが0.1ミクロン以下、より好ましくは0.05ミクロン以下、更に好ましくは0.03ミクロン以下のポリテトラフロロエチレン製、ポリエチレン製、ナイロン製のものが好ましい。
<Formation of second resist pattern>
In the present invention, after filtering the second resist composition, the second resist composition is applied to the substrate on which the first resist pattern is formed. The filter used for filter filtration is preferably made of polytetrafluoroethylene, polyethylene or nylon having a pore size of 0.1 microns or less, more preferably 0.05 microns or less, and still more preferably 0.03 microns or less.

第二のレジスト膜を形成する方法、及び第二のレジストパターンを形成する方法としては、第一のレジスト膜を形成する方法、及び第一のレジストパターンを形成する方法と同様の方法を用いることができる。
第二のレジスト膜の膜厚は、第一のレジストパターンの膜厚と同じかそれ以上であることが好ましい。これにより、第二のレジストパターンを同一の高さで形成することができる。
As a method for forming the second resist film and a method for forming the second resist pattern, the same method as the method for forming the first resist film and the method for forming the first resist pattern should be used. Can do.
The film thickness of the second resist film is preferably equal to or greater than the film thickness of the first resist pattern. Thereby, the second resist pattern can be formed at the same height.

以下本発明を実施例により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。
<樹脂(A)の合成>
〔樹脂1の合成〕
窒素気流下、PGME(プロピレングリコールモノメチルエーテル)/PGMEA(プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート)(質量比4/6)61.2gを3つ口フラスコに入れ、これを80℃に加熱した。これにモノマー(M11)13.4g、(M21)3.6g、(M31)3.8g、(M41)15.2g、重合開始剤V−60(和光純薬製)をモノマーに対し9mol%をPGME/PGMEA(質量比4/6)142.7gに溶解させた溶液を6時間かけて滴下した。滴下終了後、さらに80℃で2時間反応させた。反応液を放冷後ヘキサン2000ml/酢酸エチル400mlの混合液に20分かけて滴下し、析出した粉体をろ取、乾燥すると30.5g得られた。得られた樹脂の重量平均分子量(Mw)は、GPC測定による標準ポリスチレン換算で8700、分散度(Mw/Mn)は1.75であった。
EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples, but the present invention is not limited to the following examples.
<Synthesis of Resin (A)>
[Synthesis of Resin 1]
Under a nitrogen stream, 61.2 g of PGME (propylene glycol monomethyl ether) / PGMEA (propylene glycol monomethyl ether acetate) (mass ratio 4/6) was placed in a three-necked flask and heated to 80 ° C. Monomer (M11) 13.4 g, (M21) 3.6 g, (M31) 3.8 g, (M41) 15.2 g, polymerization initiator V-60 (manufactured by Wako Pure Chemical Industries), A solution dissolved in 142.7 g of PGME / PGMEA (mass ratio 4/6) was added dropwise over 6 hours. After completion of the dropping, the reaction was further carried out at 80 ° C. for 2 hours. The reaction solution was allowed to cool and then added dropwise to a mixture of 2000 ml of hexane / 400 ml of ethyl acetate over 20 minutes, and the precipitated powder was collected by filtration and dried to obtain 30.5 g. The weight average molecular weight (Mw) of the obtained resin was 8700 in terms of standard polystyrene by GPC measurement, and the dispersity (Mw / Mn) was 1.75.

〔樹脂2〜7の合成〕
樹脂1と同様の合成方法により樹脂2〜7を合成した。
得られた樹脂1〜7において使用したモノマー種、その組成比、重量平均分子量(Mw)及び分散度(Mw/Mn)を表2に示す。

Figure 2009288344
[Synthesis of Resins 2-7]
Resins 2 to 7 were synthesized by the same synthesis method as for resin 1.
Table 2 shows the monomer types used in the obtained resins 1 to 7, the composition ratio, the weight average molecular weight (Mw), and the dispersity (Mw / Mn).
Figure 2009288344

Figure 2009288344
Figure 2009288344

<レジスト組成物の調製>
下記表3〜表5に示す成分を溶剤に溶解させ、それぞれについて固形分濃度5.8質量%の溶液を調製し、これを0.1μmのポアサイズを有するポリエチレンフィルターで濾過してポジ型レジスト溶液を調製した。

Figure 2009288344
<Preparation of resist composition>
The components shown in Tables 3 to 5 below are dissolved in a solvent, and a solution with a solid content concentration of 5.8% by mass is prepared for each, and this is filtered through a polyethylene filter having a pore size of 0.1 μm, and a positive resist solution. Was prepared.
Figure 2009288344

Figure 2009288344
Figure 2009288344

Figure 2009288344
Figure 2009288344

Figure 2009288344
Figure 2009288344

Figure 2009288344
Figure 2009288344

〔塩基性化合物〕
TPI:2,4,5−トリフェニルイミダゾール
PEA:N−フェニルジエタノールアミン
DPA:2,6−ジイソプロピルフェニルアルコール
PBI:2−フェニルベンゾイミダゾール
〔界面活性剤〕
W−1:メガファックF176(大日本インキ化学工業(株)製)(フッ素系)
W−2:メガファックR08(大日本インキ化学工業(株)製)(フッ素及びシリコン系)
W−3:ポリシロキサンポリマーKP−341(信越化学工業(株)製)(シリコン系)
〔溶剤〕
A1:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート
A2:γ−ブチロラクトン
A3:シクロヘキサノン
B1:プロピレングリコールモノメチルエーテル
B2:乳酸エチル
調製したポジ型レジスト溶液を下記の方法で評価に用いた。
[Basic compounds]
TPI: 2,4,5-triphenylimidazole PEA: N-phenyldiethanolamine DPA: 2,6-diisopropylphenyl alcohol PBI: 2-phenylbenzimidazole [Surfactant]
W-1: MegaFuck F176 (Dainippon Ink Chemical Co., Ltd.) (Fluorine)
W-2: Megafuck R08 (Dainippon Ink Chemical Co., Ltd.) (fluorine and silicon)
W-3: Polysiloxane polymer KP-341 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) (silicon-based)
〔solvent〕
A1: Propylene glycol monomethyl ether acetate A2: γ-butyrolactone A3: Cyclohexanone B1: Propylene glycol monomethyl ether B2: Ethyl lactate The prepared positive resist solution was used for evaluation by the following method.

<パターンの形成>
〔ArFドライ露光〕
以下、図2を用いて、フリージング処理(加熱処理)を施したパターン形成方法について説明する。
<Pattern formation>
[ArF dry exposure]
Hereinafter, a pattern forming method subjected to a freezing process (heating process) will be described with reference to FIG.

シリコンウエハー3上に有機反射防止膜(ARC29A(日産化学社製))を塗布し、205℃で、60秒間ベークを行い、膜厚78nmの反射防止膜4を形成した。その上に調製したポジ型レジスト組成物(第一のポジ型レジスト組成物)を塗布し、110℃で、60秒間ベークを行い、膜厚160nmの第一のレジスト膜1を形成した(図2(a))。   An organic antireflection film (ARC29A (manufactured by Nissan Chemical Industries)) was applied on the silicon wafer 3 and baked at 205 ° C. for 60 seconds to form an antireflection film 4 having a film thickness of 78 nm. A positive resist composition (first positive resist composition) prepared thereon was applied, and baked at 110 ° C. for 60 seconds to form a first resist film 1 having a thickness of 160 nm (FIG. 2). (A)).

次いで、レジスト膜1の塗布されたウェハを、露光マスクm1(ライン/スペース=1/3)を介してArFエキシマレーザースキャナー(ASML社製 PAS5500/1100)を用いてパターン露光した(図2(b))。このときの露光量は所望の線幅となる最適な露光量とした。その後110℃で、60秒間加熱した後、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド水溶液(2.38質量%)で30秒間現像し、純水でリンスした後、スピン乾燥して1/3(ピッチ520nm線幅130nm)の第一のレジストパターン1aを得た(図2(c))。   Next, the wafer coated with the resist film 1 was subjected to pattern exposure using an ArF excimer laser scanner (PAS5500 / 1100 manufactured by ASML) through an exposure mask m1 (line / space = 1/3) (FIG. 2B). )). The exposure amount at this time was set to an optimum exposure amount that provides a desired line width. After heating at 110 ° C. for 60 seconds, developing with an aqueous tetramethylammonium hydroxide solution (2.38 mass%) for 30 seconds, rinsing with pure water, spin drying, and 1/3 (pitch 520 nm line width 130 nm) ) First resist pattern 1a was obtained (FIG. 2C).

その後、第一のレジストパターン1aが形成されたウエハを、140℃で、120秒間ベークを行いフリージング処理 (加熱処理)を施した第一のパターン1a´を形成した(図2(d))。   Thereafter, the wafer on which the first resist pattern 1a was formed was baked at 140 ° C. for 120 seconds to form a first pattern 1a ′ subjected to a freezing process (heating process) (FIG. 2D).

加熱処理を施した第一のレジストパターン1a’が形成されたウエハに、調製したポジ型レジスト組成物(第二のポジ型レジスト組成物)を塗布し、110℃で、60秒間ベークを行い、膜厚160nmの第二のレジスト膜2を形成した(図2(e))。露光マスクm2を介してArFエキシマレーザースキャナー(ASML社製 PAS5500/1100)を用いてパターン露光した(図2(f))。このときの露光量は所望の線幅となる最適な露光量とした。その後110℃で、60秒間加熱した後、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド水溶液(2.38質量%)で30秒間現像し、純水でリンスした後、スピン乾燥した。このようにして、第一のレジストパターン1a’と第二のレジストパターン2aとが1/1(ピッチ260nm線幅130nm)でウェハ上に整列したパターンを形成した(図2(g))。   The prepared positive resist composition (second positive resist composition) is applied to the wafer on which the heat-treated first resist pattern 1a ′ is formed, and baked at 110 ° C. for 60 seconds. A second resist film 2 having a thickness of 160 nm was formed (FIG. 2E). Pattern exposure was performed using an ArF excimer laser scanner (PAS5500 / 1100, manufactured by ASML) through the exposure mask m2 (FIG. 2 (f)). The exposure amount at this time was set to an optimum exposure amount that provides a desired line width. Thereafter, the mixture was heated at 110 ° C. for 60 seconds, developed with a tetramethylammonium hydroxide aqueous solution (2.38 mass%) for 30 seconds, rinsed with pure water, and then spin-dried. In this way, a pattern in which the first resist pattern 1a 'and the second resist pattern 2a were arranged on the wafer at 1/1 (pitch 260 nm, line width 130 nm) was formed (FIG. 2 (g)).

〔ArF液浸露光〕
液浸液として純水を用い、ArFエキシマレーザースキャナーとしてNA0.85のレンズが装備されたASML社製のTWINSCAN XT:1700Fiを用い、最終的なパターン寸法をピッチ130nm、線幅65nmに変更し、膜厚を130nmに変更した以外は上記“ArFドライ露光”に示した方法と同様の手法を用いてパターンを形成した。
[ArF immersion exposure]
Using pure water as the immersion liquid, and using TWINSCAN XT: 1700Fi manufactured by ASML equipped with a lens of NA 0.85 as the ArF excimer laser scanner, the final pattern dimensions were changed to a pitch of 130 nm and a line width of 65 nm. A pattern was formed using the same method as that shown in the above “ArF dry exposure” except that the film thickness was changed to 130 nm.

<評価方法>
〔LERの変動〕
LERの変動は、レジストパターン1について、フリージング処理する前のレジストパターン1(図2(c)におけるパターン1a)のLER(x)と、第二のレジストパターンを形成した後の第一のレジストパターン(図2(g)におけるパターン1a’)のLER(y)の差(y−x)により評価した。
<Evaluation method>
[Changes in LER]
The LER fluctuations are as follows. For the resist pattern 1, LER (x) of the resist pattern 1 before the freezing treatment (pattern 1a in FIG. 2C) and the first resist pattern after forming the second resist pattern. Evaluation was made based on the difference (y−x) in LER (y) of (pattern 1a ′ in FIG. 2 (g)).

LERの測定は、測長走査型電子顕微鏡(SEM)を使用してレジストパターンを観察し、ラインパターンの長手方向のエッジが5μmの範囲についてエッジのあるべき基準線からの距離を測長SEM((株)日立製作所S−8840)により50ポイント測定し、標準偏差を求め、3σを算出した。値が小さいほど良好な性能であることを示す。   The LER is measured by observing the resist pattern using a length-measuring scanning electron microscope (SEM), and measuring the distance from the reference line that should have an edge in the range where the longitudinal edge of the line pattern is 5 μm. 50 points were measured by Hitachi, Ltd. S-8840), the standard deviation was obtained, and 3σ was calculated. A smaller value indicates better performance.

〔パターン形状〕
第二のレジストパターンを形成した後の第一のレジストパターン(図2(g)におけるパターン1a’)の形状を、SEM((株)日立製作所S−4800)により計測し、パターン形状を評価した。
[Pattern shape]
The shape of the first resist pattern (pattern 1a ′ in FIG. 2G) after forming the second resist pattern was measured by SEM (Hitachi Ltd. S-4800), and the pattern shape was evaluated. .

評価結果を結果を表6に示す。

Figure 2009288344
The evaluation results are shown in Table 6.
Figure 2009288344

表6の結果から、本発明のレジスト組成物を用いて形成された第一のレジストパターンは、ArFドライ露光およびArF液浸露光による特性評価において、該レジスト組成物を用いない場合と比べて、第二のレジスト液及び第二のレジストパターン形成時のアルカリ現像液に溶解せず、さらに、第二のレジストパターン形成後においても、第一のレジストパターンの形状が悪化せず、LER変動が抑制されることがわかった。   From the results of Table 6, the first resist pattern formed using the resist composition of the present invention is compared with the case where the resist composition is not used in the characteristic evaluation by ArF dry exposure and ArF immersion exposure. It does not dissolve in the second resist solution and the alkaline developer used to form the second resist pattern, and even after the second resist pattern is formed, the shape of the first resist pattern does not deteriorate and LER fluctuation is suppressed. I found out that

従来のダブルパターニング法の一例を説明する概略工程図。The schematic process drawing explaining an example of the conventional double patterning method. 実施例で使用したパターン形成方法を説明する概略工程図。The schematic process drawing explaining the pattern formation method used in the Example.

符号の説明Explanation of symbols

1・・・第一のレジスト膜、3・・・シリコンウエハー、4・・・反射防止膜、m1・・・第一の露光マスク、1a・・・加熱処理前の第一のレジストパターン、1a’・・・加熱処理後の第一のレジストパターン、2・・・第二のレジスト膜、m2・・・第二の露光マスク、2a・・・第二のレジストパターン、101・・・半導体基板、102・・・ハードマスク、103、105・・・・・・レジスト膜、103a、105a・・・レジスト膜の未露光部(レジストパターン)、103b、105b・・・レジスト膜の露光部、104、106・・・露光マスク DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... 1st resist film, 3 ... Silicon wafer, 4 ... Antireflection film, m1 ... 1st exposure mask, 1a ... 1st resist pattern before heat processing, 1a '... first resist pattern after heat treatment, 2 ... second resist film, m2 ... second exposure mask, 2a ... second resist pattern, 101 ... semiconductor substrate , 102... Hard mask, 103, 105... Resist film, 103a, 105a... Unexposed portion of resist film (resist pattern), 103b, 105b... Exposed portion of resist film, 104 106: Exposure mask

Claims (9)

(A)酸の作用によりアルカリ現像液に対する溶解度が増大する樹脂、(B)活性光線または放射線の照射により酸を発生する化合物、及び(C)加熱により樹脂間を架橋する官能基を有する化合物、を含有するポジ型レジスト組成物。   (A) a resin whose solubility in an alkaline developer is increased by the action of an acid, (B) a compound that generates an acid upon irradiation with actinic rays or radiation, and (C) a compound having a functional group that crosslinks between the resins by heating, Containing a positive resist composition. 化合物(C)における、加熱により樹脂間を架橋する官能基が、ブロックイソシアネート基又はブロックチオイソシアネート基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。   2. The positive resist composition according to claim 1, wherein the functional group that crosslinks between the resins by heating in the compound (C) is a blocked isocyanate group or a blocked thioisocyanate group. 樹脂(A)が、(a1)酸の作用により分解し、アルカリ可溶性基を生じる基を含む繰り返し単位、及び(a2)化合物(C)中の加熱により樹脂間を架橋する官能基と反応し得る基を含む繰り返し単位を有する、請求項1又は2に記載のポジ型レジスト組成物。   Resin (A) can react with (a1) a repeating unit containing a group that decomposes by the action of an acid to generate an alkali-soluble group, and (a2) a functional group that crosslinks between the resins by heating in compound (C). The positive resist composition according to claim 1, which has a repeating unit containing a group. 繰り返し単位(a2)における、加熱により樹脂間を架橋する官能基と反応し得る基が、ヒドロキシル基、カルボキシル基、アミノ基、アミド基、チオール基、又は活性メチレン基である、請求項3に記載のポジ型レジスト組成物。   The group which can react with the functional group which bridge | crosslinks between resin in heating in a repeating unit (a2) is a hydroxyl group, a carboxyl group, an amino group, an amide group, a thiol group, or an active methylene group. A positive resist composition. 樹脂(A)が、さらに、(a3)ラクトン基を有する繰り返し単位を有する、請求項1〜4のいずれか1項に記載のポジ型レジスト組成物。   The positive resist composition according to any one of claims 1 to 4, wherein the resin (A) further has (a3) a repeating unit having a lactone group. さらに、(D)化合物(C)中の加熱により樹脂間を架橋する官能基と反応し得る基を含む化合物を含有する、請求項1〜5のいずれか1項に記載のポジ型レジスト組成物。   Furthermore, the positive resist composition of any one of Claims 1-5 containing the compound containing the group which can react with the functional group which bridge | crosslinks between resin by the heating in (D) compound (C). . 化合物(D)における、加熱により樹脂間を架橋する官能基と反応し得る基が、ヒドロキシル基、カルボキシル基、アミノ基、アミド基、チオール基、又は活性メチレン基である、請求項6に記載のポジ型レジスト組成物。   The group which can react with the functional group which bridge | crosslinks between resins in a compound (D) is a hydroxyl group, a carboxyl group, an amino group, an amide group, a thiol group, or an active methylene group of Claim 6. Positive resist composition. 第一のレジスト膜から第一のレジストパターンを形成する第一のレジストパターン形成工程と、前記工程で得られた第一のレジストパターン上に第二のレジスト膜を形成し、第二のレジスト膜から第二のレジストパターンを形成する第二のレジストパターン形成工程を含むレジストパターン形成方法において、第一のレジストパターンの形成に用いられる、請求項1〜7のいずれか1項に記載のポジ型レジスト組成物。   A first resist pattern forming step of forming a first resist pattern from the first resist film, and a second resist film is formed on the first resist pattern obtained in the step; The positive type according to any one of claims 1 to 7, which is used for forming a first resist pattern in a resist pattern forming method including a second resist pattern forming step of forming a second resist pattern from Resist composition. 基板上に請求項1〜8のいずれか1項に記載のポジ型レジスト組成物を用いて第一の感光層を形成する工程、マスクを通して第一の感光層を選択的に露光、現像して第一のパターンを形成する工程、第一のパターンが形成された基板を加熱する工程、第一のパターンが形成された加熱後の基板上に第二のポジ型レジスト組成物を用いて第二の感光層を形成する工程、マスクを通して第二の感光層を選択的に露光、現像して第二のパターンを形成する工程、を含む、パターン形成方法。   A step of forming a first photosensitive layer using the positive resist composition according to any one of claims 1 to 8 on a substrate, and selectively exposing and developing the first photosensitive layer through a mask. The step of forming the first pattern, the step of heating the substrate on which the first pattern is formed, the second using the second positive resist composition on the heated substrate on which the first pattern is formed Forming a photosensitive layer, and selectively exposing and developing the second photosensitive layer through a mask to form a second pattern.
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